CN102133967A - 基于柑橘皮渣的可降解包装材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于柑橘皮渣的可降解包装材料，其主要是由柑橘皮渣颗粒和胶粘剂混合加热成型得到，柑橘皮渣颗粒和胶粘剂的质量比为1∶（0.15～5）。该可降解包装材料的制备包括以下步骤：先烘干得柑橘干皮渣，然后进行粉碎得柑橘皮渣颗粒，将柑橘皮渣颗粒与胶粘剂混合得混合料；将混合料注入成型模具中进行热压成型处理，完成后即得到可降解包装材料。该可降解包装材料可应用于营养钵、抛秧盘、果托或蛋托中的应用。本发明具有产品质量好、强度高、外形美观、成本低、环保无污染等优点。

Description

基于柑橘皮渣的可降解包装材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种包装材料及其制备方法和应用，尤其涉及一种可降解包装材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，由废弃塑料带来的环境污染越来越引起人们的重视。一次性餐具、一次性塑料制品以及农用营养钵、抛秧盘等难以回收利用，其处理方法多以焚烧和掩埋为主。焚烧塑料制品会产生大量的有害气体，从而污染环境；而掩埋塑料制品则因其中的聚合物在短时间内不能被微生物分解，同样会污染环境。废弃的塑料制品存在于土壤中，会阻碍农作物根系的发育和对水分、养分的吸收，而且会使土壤的透气性降低，从而导致农作物减产；动物食用废弃的塑料膜后会造成肠梗阻而死亡。在提倡绿色消费与加强环境保护的理念推动下，避免使用难降解的高分子塑料制品，研究开发生物质的可降解包装（模塑）材料（如蛋托、果托、抛秧盘、营养钵等塑料替代品）就显得势在必行。

柑橘是世界第一大水果，2008年产量已达1.21亿吨，是仅次于小麦和玉米的第三大国际贸易农产品。我国柑橘2009年种植面积216万公顷，产量2521万吨，均居世界首位。我国柑橘用于加工的约占10%，而世界平均水平已达40%，美国和巴西的柑橘加工量分别占总产量的80%和70%。柑橘罐头是中国柑橘加工的主导产品，占国际市场的60%，是我国柑橘产业在国际市场上最有竞争力的产品。柑橘汁因其优美的色泽、丰富的营养、宜人的口味与芳香，成为世界上最受欢迎、贸易量最大的果汁产品之一，大约占据了世界2/3的果汁市场。然而，加工后的柑橘皮渣如何实现无公害利用是柑橘加工面临的一大问题，无论是从皮渣中提取果胶、香精油．还是制备膳食纤维，都不能将皮渣完全利用，国际上比较通行的无公害处理方法是将皮渣做成烘干饲料，这样既能得到合理利用，又能解决污染问题；但因烘干的能源消耗量大，我国能源的价格又偏高，因此在我国的生产实践中难于推行。

结合上述的环境污染及资源利用现状，如果能将柑橘皮渣的无公害利用与可降解包装材料的研发生产结合起来，那对于现今大力倡导的建设资源节约、环境友好的两型社会，将具有重要的现实意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种产品质量好、强度高、外形美观、成本低、环保无污染的基于柑橘皮渣的可降解包装材料，还提供一种操作简单、原料来源广泛、成本及投入较小、产品质量较好的可降解包装材料的制备方法，并提供了前述基于柑橘皮渣的可降解包装材料的具体应用。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种基于柑橘皮渣的可降解包装材料，所述可降解包装材料主要是由柑橘皮渣颗粒和胶粘剂混合加热成型得到，所述柑橘皮渣颗粒和胶粘剂的质量比为1∶（0.15～5）。

上述的基于柑橘皮渣的可降解包装材料中，所述柑橘皮渣颗粒的粒度优选控制在能过20目以上的标准筛（更优选40目筛）。

不同的胶粘剂与柑橘皮渣颗粒混合后，其物料的流动性会表现出较大差异；不同的胶粘剂对挤压成型试样的机械性能和耐水性能也会产生较大影响；通过我们反复的比较试验后，在上述的可降解包装材料中，所述胶粘剂优选为聚乳酸。更优选的，所述胶粘剂还可为聚乳酸与淀粉的混合物，所述聚乳酸与淀粉的质量比为（1～5）∶1。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的可降解包装材料的制备方法（干式），包括以下步骤：

（1）预处理：取柑橘皮渣进行烘干得柑橘干皮渣；

（2）粉碎：将所述柑橘干皮渣进行粉碎，得柑橘皮渣颗粒（所述柑橘皮渣颗粒的粒度优选控制在能过40目筛）；

（3）拌料：取胶粘剂，将所述柑橘皮渣颗粒与该胶粘剂按1∶（0.15～5）的质量比混合，并搅拌均匀得混合料；

（4）成型：将所述混合料注入成型模具中，在120℃～180℃的成型温度、1 MPa～3 MPa的成型压力下进行热压成型处理，热压成型时间为50 s～70 s；热压成型完成后即得到可降解包装材料。

上述干式的可降解包装材料的制备方法中，所述预处理时的烘干温度优选控制在60℃～80℃，烘干后所得柑橘干皮渣的含水量优选控制在15%以下。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的可降解包装材料的制备方法（湿式），包括以下步骤：

（1）粉碎：取柑橘皮渣直接进行粉碎，得柑橘皮渣颗粒（所述柑橘皮渣颗粒的粒度优选控制在能过20目筛）；

（2）拌料：取胶粘剂，将所述柑橘皮渣颗粒与该胶粘剂按1∶（0.15～5）的质量比混合（质量比的确定可根据不同的产品及降解时间要求进行确定），并搅拌均匀得混合料；

（3）成型：将所述混合料注入成型模具中，在110℃～180℃的成型温度、2 MPa～5 MPa的成型压力下进行热压成型处理，热压成型时间为90 s～300 s；热压成型完成后即得到可降解包装材料。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的可降解包装材料在制造营养钵、抛秧盘、果托或蛋托中的应用。由于本发明提供的上述可降解包装材料主要是由柑橘皮渣制备而成，且柑橘皮渣中含有较为丰富的矿质营养元素、有机酸及纤维等有机质，皮渣腐烂过程中还会分解形成有机酸等，因此将柑橘皮渣制成的可降解包装材料（模塑）应用于蛋托、果托、抛秧盘、营养钵等以后，这些产品可很快降解，降解后还能增加土壤养分，改善土壤的理化性状，减少其他塑料包装制品对环境所造成的固体污染。

与现有技术相比，本发明的优点在于：首先，本发明的可降解包装材料具有良好的抗拉伸强度、比静曲强度、耐水性和抗破损性等性能；且产品外形美观，成本低，具有完全的生物可降解性，环保无污染；其次，本发明的制备工艺克服了以柑橘皮渣（干/湿）等植物材料作为模压成型原料时其流动、压缩成型的机理的复杂性，也充分研究了柑橘皮渣颗粒的形状尺寸、物理性质等因素对成型可降解包装材料的影响，具有操作简单、原料来源广泛、成本及投入较小、产品质量较好等优势；此外，本发明的制备工艺不受柑橘皮渣原料的含水量影响，可根据实际情况选用湿式或干式的制备工艺，适用范围更广，能充分利用现有的废弃资源。综上，本发明的上述可降解包装材料产品及其工艺为实现柑橘皮渣的无公害全利用提供了一条非常可行的途径。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例1：

一种应用于蛋托制品的本发明的可降解包装材料，该可降解包装材料主要是由胶粘剂聚乳酸和柑橘皮渣颗粒混合加热成型得到，柑橘皮渣颗粒和聚乳酸的质量比为1∶0.15。

本实施例的上述可降解包装材料制品是通过以下步骤制备得到：

（1）粉碎：将已经提取过有效成分后的湿的柑橘皮渣直接放入粉碎机中进行粉碎，粉碎后得到的柑橘皮渣颗粒能通过20目筛；

（2）拌料：取胶粘剂聚乳酸，将上述得到的柑橘皮渣颗粒与该聚乳酸按1∶0.15的质量比混合，再置入搅拌机中搅拌均匀得混合料；

（3）成型：将上述得到的混合料注入蛋托成型模具中，在110℃的成型温度、5 MPa的成型压力下进行热压成型处理，热压成型时间为300 s；热压成型完成后即得到可降解包装材料制成的蛋托。

根据不同的要求对上述蛋托产品进行磨边及修整，即可得到外形美观、方便实用的可降解材料蛋托制品。

实施例2：

一种应用于抛秧盘制品的本发明的可降解包装材料，该可降解包装材料主要是由柑橘皮渣颗粒和胶粘剂混合加热成型得到，本实施例的胶粘剂是由聚乳酸与淀粉复配而成，且柑橘皮渣颗粒、聚乳酸与淀粉的质量比为5∶4∶1。

本实施例的上述可降解包装材料制品是通过以下步骤制备得到：

（1）预处理：拣选30kg柑橘，洗净，去皮，然后将已经提取过有效成分后的柑橘皮渣置于烘箱中进行烘干，烘干温度为80℃，烘干时间为6h，烘干后得柑橘干皮渣（烘干后的含水量是5%）；

（2）粉碎：将上述得到的柑橘干皮渣置于粉碎机中进行粉碎，粉碎机的转速控制在25000r/min，粉碎后得到能过40目筛的柑橘皮渣颗粒；

（3）拌料：取聚乳酸和淀粉，将上述得到的柑橘皮渣颗粒与聚乳酸、淀粉按5∶4∶1的质量比混合，再置入搅拌机中搅拌均匀后得混合料；

（4）成型：将上述的混合料注入抛秧盘成型模具中，在150℃的成型温度、2.2 MPa的成型压力下进行热压成型处理，热压成型时间为60 s；热压成型完成后即得到可降解包装材料制成的抛秧盘。

根据不同的要求对上述抛秧盘产品进行磨边及修整，即可得到外形美观、方便实用的可降解材料抛秧盘制品。

实施例3：

一种应用于大型营养钵制品的本发明的可降解包装材料，该可降解包装材料主要是由柑橘皮渣颗粒和胶粘剂混合加热成型得到，本实施例的胶粘剂是由聚乳酸与淀粉复配而成，且柑橘皮渣颗粒、聚乳酸与淀粉的质量比为1.8∶4.1∶4.1。

本实施例的上述可降解包装材料制品是通过以下步骤制备得到：

（1）预处理：拣选50kg柑橘，洗净，去皮，然后将已经提取过有效成分后的柑橘皮渣置于烘箱中进行烘干，烘干温度为75℃，烘干时间为7h，烘干后得柑橘干皮渣（烘干后的含水量6%）；

（2）粉碎：将上述得到的柑橘干皮渣置于粉碎机中进行粉碎，粉碎机的转速控制在25000r/min，粉碎后得到能过40目筛的柑橘皮渣颗粒；

（3）拌料：取聚乳酸和淀粉，将上述得到的柑橘皮渣颗粒与聚乳酸、淀粉按1.8∶4.1∶4.1的质量比混合，再置入搅拌机中搅拌均匀后得混合料；

（4）成型：将上述的混合料注入大型营养钵成型模具中，在180℃的成型温度、1 MPa的成型压力下进行热压成型处理，热压成型时间为50 s；热压成型完成后即得到可降解包装材料制成的大型营养钵。

根据不同的要求对上述大型营养钵产品进行磨边及修整，即可得到外形美观、方便实用的可降解材料大型营养钵制品。

用上述各实施例方法加工后制作的本发明的可降解包装材料用于农产品后，其可在土壤中自然降解，对环境不仅没有污染，而且还能改善土质。

Claims (9)

1. 一种基于柑橘皮渣的可降解包装材料，其特征在于：所述可降解包装材料主要是由柑橘皮渣颗粒和胶粘剂混合加热成型得到，所述柑橘皮渣颗粒和胶粘剂的质量比为1∶（0.15～5）。

2. 根据权利要求1所述的基于柑橘皮渣的可降解包装材料，其特征在于：所述柑橘皮渣颗粒的粒度控制在过20目以上的标准筛。

3. 根据权利要求1或2所述的基于柑橘皮渣的可降解包装材料，其特征在于：所述胶粘剂为聚乳酸。

4. 根据权利要求1或2所述的基于柑橘皮渣的可降解包装材料，其特征在于：所述胶粘剂为聚乳酸与淀粉的混合物，所述聚乳酸与淀粉的质量比为（1～5）∶1。

5. 一种如权利要求1～4中任一项所述的可降解包装材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）预处理：取柑橘皮渣进行烘干得柑橘干皮渣；

（2）粉碎：将所述柑橘干皮渣进行粉碎，得柑橘皮渣颗粒；

（3）拌料：取胶粘剂，将所述柑橘皮渣颗粒与该胶粘剂按1∶（0.15～5）的质量比混合，并搅拌均匀得混合料；

（4）成型：将所述混合料注入成型模具中，在120℃～180℃的成型温度、1 MPa～3 MPa的成型压力下进行热压成型处理，热压成型时间为50 s～70 s；热压成型完成后即得到可降解包装材料。

6. 根据权利要求5所述的可降解包装材料的制备方法，其特征在于：所述预处理时的烘干温度控制在60℃～80℃，烘干后所得柑橘干皮渣的含水量控制在15%以下。

7. 根据权利要求5或6所述的可降解包装材料的制备方法，其特征在于：所述柑橘皮渣颗粒的粒度控制在能过40目筛。

8. 一种如权利要求1～4中任一项所述的可降解包装材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）粉碎：取柑橘皮渣直接进行粉碎，得柑橘皮渣颗粒；

（2）拌料：取胶粘剂，将所述柑橘皮渣颗粒与该胶粘剂按1∶（0.15～5）的质量比混合，并搅拌均匀得混合料；

（3）成型：将所述混合料注入成型模具中，在110℃～180℃的成型温度、2 MPa～5 MPa的成型压力下进行热压成型处理，热压成型时间为90 s～300 s；热压成型完成后即得到可降解包装材料。

9. 一种如权利要求1～4中任一项所述的可降解包装材料在制造营养钵、抛秧盘、果托或蛋托中的应用。