CN102553544A

CN102553544A - 一种植物型吸附材料及其应用

Info

Publication number: CN102553544A
Application number: CN2012100381540A
Authority: CN
Inventors: 杨继国; 王永华; 蓝启添; 周剑华
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2012-02-20
Filing date: 2012-02-20
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明公开了一种植物型吸附材料及其应用，所述植物型吸附材料是将柚子皮的囊经过灭酶、灭菌后加工而成具有多孔结构、能有效吸除异味与有害气体的吸附材料，可应用于室内空气净化、汽车除味等领域。本发明的吸附材料加工工艺简单，具有非常好的生物相容性和生物可降解性，使用性能佳、应用范围广、附加值高，而且可快速大量的利用柚子深加工中产生的副产物柚子皮，提升柚子加工产业的技术水平和经济效益。

Description

一种植物型吸附材料及其应用

技术领域

本发明涉及柚子的深加工技术，具体涉及一种利用柚子深加工中的副产物柚子皮加工成吸附性能佳、应用范围广、附加值高的植物型吸附材料。

背景技术

柚子（Citrus grandis），又称文旦，是芸香科柑橘属水果，有沙田柚、蜜柚、胡柚、文旦柚、枰山柚等数种。它原产于中国、印度、马来西亚一带，在我国沿海的浙江、福建、广东、广西都有种植。柚子果肉汁甜味美，具有较高的营养价值和药用价值。据测定，柚果实中除含有多种人体健康必需的营养成分如多种氨基酸、硫胺素、核黄素、抗坏血酸、烟酸、钙、铁、磷等外，还含有多种对人体健康具有促进作用及对一些疾病有防治作用的非营养性生理活性成分，如橙皮苷、新橙皮苷、柚皮素芸香苷、类柠檬苦素、胰岛素类似物和酚酸等。

我国是柚的生产大国，柚果种植面积和产量均居世界首位，但由于受多种因素的限制，柚果深加工程度低下，多以鲜食为主。因此，占柚果总重量约40-50%的果皮，除极少部分直接作为中药材或作为提取果胶和香精油的原料外，90%以上以废弃物的形式直接排入环境。这既污染了环境，又不利于资源的有效利用。其实柚皮与柚子的功效相若，具有止咳、化痰、理气、抗炎、止痒等功效。现阶段，进行柚子深加工，提高其附加值越来越受到人们的关注。在柚子的深加工中，必然会产生大量的柚子皮这一副产物，目前的还未有切实可行的再利用技术，既影响到项目的整体经济性，也是很大的资源浪费，也会产生环保问题，寻找一种可以快速、简单的处理柚子皮的方法也就成为迫切的需要。

柚子皮中含有柚皮甙、果胶、膳食纤维等成分，一种处理柚子皮的方法就是从柚子皮中分别提取柚皮甙、果胶、膳食纤维等成分，但是这种处理方式需要提取、纯化、干燥等比较繁多的加工过程，处理时间长，产品得率低，对一些功能性成分还有破坏作用，还需要涉及到乙醇等溶剂，存在安全性、环保性的问题，而且需要大量的人力物力和能量消耗。

目前市面上销售的剂常见的有化学合成类、活性炭、竹炭、各类沸石等，化学合成类使用方便，但是使用后丢弃对环境有不良影响；活性炭、竹炭虽然是以植物为原料，但加工既要砍伐树林和竹子，烧制时也需要消耗大量能源，同样不利于环保；而沸石类吸附剂存在着吸附性能的缺陷。柚子果皮的部分组织呈海绵状，具有吸附作用，是天然的植物型剂材料。民间早有将取出果肉后的柚子皮放入冰箱吸附去除异味臭味的习惯，但市面还无正式产品销售。

专利申请CN200710032129.0 公开了以柚子皮为主要原料的除臭剂及其制备方法，但是该方法使用的是整个柚子皮为原料，未将柚子皮的外层黄色表皮（也称为油泡层）去除而直接加工，这样使用会存在以下问题：油泡层较致密，基本无吸附能力，且会阻碍其他部分材料的吸附性能；在加工和保存时容易产生异味杂味，影响最终产品的质量；油泡层干燥后收缩且颜色极易褐变，产品外观不佳；油泡层为柚子特征香气---柚子精油存在的唯一部位，且富含柚皮苷等功能性成分，直接作为吸附剂也是一种资源的浪费。该专利中，对柚子皮原料也未经灭酶、灭菌的处理，这将给产品应用时带来问题，当产品吸附一定臭味和水分后，将极易发生柚子皮的果胶酶解、霉烂等现象，影响产品的使用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，以柚子的深加工中必然会大量产生的副产物——柚子皮（占柚果总重量约40-50%）为原料，利用柚子皮的囊开发一种吸附性能佳、应用范围广、附加值高的材料，以提升柚子加工业的技术水平和经济效益。

具体技术方案如下：

一种植物型吸附材料，其是将柚子皮的囊经过灭酶、灭菌后加工而成的具有多孔结构的吸附材料。

上述的一种植物型吸附材料中，所述的柚子皮为新鲜沙田柚、蜜柚、文旦柚、枰山柚或胡柚的柚果果皮。

上述的一种植物型吸附材料中，所述柚子皮的囊是指采用柚子削皮机首先削掉柚子皮的黄绿色外皮层（也称为油泡层）后，再次切削下来的白色、海绵状组织。

上述的一种植物型吸附材料中，所述的灭酶、灭菌处理是指碱水烫洗、清水洗至中性的过程。新鲜柚子皮囊含水量很高，富含果胶、膳食纤维等物质，且自身存在果胶酶等酶类，加工过程中会被一些微生物感染，极易出现变色、变味、发霉等现象，而且常规的干燥过程并不能被确保达到完全的灭酶、灭菌的要求，因此需要进行特定的灭酶、灭菌处理，在研究中发现，采用碱水水烫洗，不但能达到灭酶、灭菌的效果，而且碱水的漂洗、活化作用，还有利于吸附材料暴露出更多的孔隙和增加材料表面活性吸附基团的数量，从而提高了所处理材料的吸附性能。

上述的一种植物型吸附材料中，碱水烫洗的工艺条件为：NaOH溶液浓度10~30%，柚子皮囊与NaOH溶液重量比为1：4~8，处理温度为60~90℃，处理时间为2~4h。

上述的一种植物型吸附材料中，所述的灭酶、灭菌后加工是指干燥、制粒或粉碎、包装过程。

上述的一种植物型吸附材料中，所述的干燥是指通过加热处理将灭酶、灭菌后的湿柚子皮囊干燥至含水量小于15%，干燥处理温度不大于90℃；所述的粉碎或制粒是指根据应用领域的要求通过冲压、切割、粉碎、造粒等将干燥后的柚子皮囊加工成粒径大于100μm的块状或粉状产品。不同的应用领域对吸附材料的形状有特定的需求，有的需要较大的块状，有的就需要几十目大小的粉状，根据具体要求选取适宜的加工工艺。

上述的植物型吸附材料可在室内空气净化、汽车异味去除等领域的应用。

在应用于空气净化、空调循环系统净化等领域中时，会存在环境湿度比较大的情况，该吸附材料在吸附了一定量的水分后有可能出现滋生微生物的状况，为此需要采取一些防腐措施来预防，可以在柚子皮吸附材料制备过程中在粉碎或制粒后增加喷涂防腐剂于柚子皮颗粒表面的处理，防腐剂可采用苯甲酸钠、山梨酸钾等防腐剂，用量为柚子囊颗粒干重的1~5‰。

为增加所述的植物型吸附材料产品的吸引力，还可在干燥、粉碎或制粒后在颗粒表面喷洒赋香剂，赋香剂为柚子香精、各种花香精中的一种或几种，用量为柚子囊颗粒干重的0.1~0.5‰。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果和优点：

本发明提供了一种新的柚子皮资源化、高值化利用方法，加工方法工艺简单，可机械化操作，操作容易，可快速大量的利用柚子皮，还能得到吸附性能佳、应用范围广的吸附材料，能有效吸除异味与有害气体的材料。本发明有利于实现“完全分离、分别加工、高值化综合利用”的柚子深加工原则，极大的促进柚子深加工产业链的形成与发展，具有重要的推广应用价值。总的来说，本发明能避免资源浪费，减少环境污染，达到节能减排的目的。

具体实施方式

为详细介绍本发明的实施，列举如下实施方式，但本发明的保护范围不受下列实施例的限制，在所述实施例中，除特别说明外，所有百分比均以重量计。

实施例1

采用柚子削皮机首先削掉沙田柚柚子皮的油泡层后，再次将柚子皮剩余部分切削下来，得到白色、海绵状的柚子囊；柚子囊碱水烫洗，工艺条件为：NaOH溶液浓度30%，柚子皮囊与溶液重量比为1：5，处理温度为60℃，处理时间为3h，碱水烫洗（工艺为：NaOH溶液浓度10%，柚子皮囊与NaOH溶液重量比为1：4，处理温度为60℃，处理时间为2）后再用清水洗至中性，然后先3000转/分钟离心10分钟去除大部分水分，再80℃干燥至含水量小于10%，粉碎至粒径大小300~500μm，称重包装，得到植物型吸附材料1。

实施例2

采用柚子削皮机首先削掉蜜柚柚子皮的油泡层后，再次将柚子皮剩余部分切削下来，得到白色、海绵状的柚子囊；柚子囊碱水烫洗，工艺条件为：NaOH溶液浓度20%，柚子皮囊与溶液重量比为1：4，处理温度为80℃，处理时间为3h，碱水烫洗后（工艺条件为：NaOH溶液浓度30%，柚子皮囊与NaOH溶液重量比为1：8，处理温度为90℃，处理时间为4h）再用清水洗至中性，然后先4000转/分钟离心5分钟去除大部分水分，再70℃干燥至含水量小于12%，粉碎至粒径大小500~800μm，均匀喷涂防腐剂苯甲酸钠（用量为柚子囊颗粒干重的2‰）和玫瑰花香精（用量为柚子囊颗粒干重的0.1‰）后，称重包装，得到植物型吸附材料2。

实施例3

采用柚子削皮机首先削掉文旦柚柚子皮的油泡层后，再次将柚子皮剩余部分切削下来，得到白色、海绵状的柚子囊；柚子囊碱水烫洗，工艺条件为：NaOH溶液浓度10%，柚子皮囊与溶液重量比为1：8，处理温度为70℃，处理时间为4h，碱水烫洗（工艺条件为：NaOH溶液浓度20%，柚子皮囊与NaOH溶液重量比为1：6，处理温度为70℃，处理时间为3h）后再用清水洗至中性，然后先3000转/分钟离心10分钟去除大部分水分，再80℃干燥至含水量小于8%，粉碎至粒径大小400~600μm，均匀喷涂防腐剂山梨酸钾（用量为柚子囊颗粒干重的2‰）后，称重包装，得到植物型吸附材料3。

实施例4

采用柚子削皮机首先削掉枰山柚柚子皮的油泡层后，再次将柚子皮剩余部分切削下来，得到白色、海绵状的柚子囊；柚子囊碱水烫洗，工艺条件为：NaOH溶液浓度20%，柚子皮囊与溶液重量比为1：6，处理温度为90℃，处理时间为2h，碱水烫洗（工艺条件为：NaOH溶液浓度15%，柚子皮囊与NaOH溶液重量比为1：5，处理温度为80℃，处理时间为2.5h）后再用清水洗至中性，然后先3000转/分钟离心10分钟去除大部分水分，再70℃干燥至含水量小于12%，采用冲压机制取柚子皮颗粒（长度5~10mm，宽度2-5mm），均匀喷涂柚子香精（用量为柚子囊颗粒干重的0.2‰）后称重包装，得到植物型吸附材料4。

实施例5

采用柚子削皮机首先削掉胡柚柚子皮的油泡层后，再次将柚子皮剩余部分切削下来，得到白色、海绵状的柚子囊；柚子囊柚子囊碱水烫洗，工艺条件为：NaOH溶液浓度30%，柚子皮囊与溶液重量比为1：6，处理温度为70℃，处理时间为3h，碱水烫洗（工艺条件为：NaOH溶液浓度25%，柚子皮囊与NaOH溶液重量比为1：7，处理温度为65℃，处理时间为3.5h）后再用清水洗至中性，然后先3000转/分钟离心10分钟去除大部分水分，再80℃干燥至含水量小于10%，粉碎至粒径大小300~500μm，均匀喷涂防腐剂山梨酸钾（用量为柚子囊颗粒干重的1‰）和茉莉花香精（用量为柚子囊颗粒干重的0.5‰）后，称重包装，得到植物型吸附材料5。

对比试验1

采用发明专利CN200710032129.0公开的实施例1所述的方法制备得到吸附材料6。

对比试验2

采用发明专利CN200710032129.0公开的实施例1所述的方法，不同之处在于采用柚子皮的囊（柚子皮去掉油泡层）为原料来制备，得到吸附材料7。

采用密闭舱方法来评价吸附材料对甲醛的吸附性能（工程热物理学报，2010，31（1）：136-138），测定各吸附材料吸附甲醛的分离常数K，结果如表1所示。

表1：各吸附材料吸附甲醛的分离常数K

吸附材料	1	3	5	6	7
						分离常数K	4.1×10⁵	3.7×10⁵	4.8×10⁵	7.4×10³	2.0×10⁴

应用实施例1

在室内空气初始甲醛浓度2.5mg/m³的房间（面积15m²）内，将500g植物型吸附材料1平均分装于5个布袋中，分散放置于室内地板上，房间密闭，48h后测定空气中甲醛的浓度降低到0.81mg/m³。

应用实施例2

在有异味的新车内，将300g植物型吸附材料4平均分装于3个布袋中，分散放置于汽车内，关闭车门，36h后打开车门，车内的异味已变的很淡，空气中甲醛的浓度也从3.1 mg/m³降到0.90mg/m³。

以上所述仅为本发明的部分实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员，按以上所述均可实施本发明方案；但是，凡熟悉本行业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用以上所揭示的技术内容，而作出的某些调整、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例，同时，凡根据本发明的实质技术对以上实施例所作出的任何等同变化的调整、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims

1.一种植物型吸附材料，其特征在于是将柚子皮的囊经过灭酶、灭菌后加工而成的具有多孔结构的吸附材料。

2.根据权利要求1所述的一种植物型吸附材料，其特征在于所述的柚子皮为新鲜沙田柚、蜜柚、文旦柚、枰山柚或胡柚的柚果果皮。

3.根据权利要求1所述的一种植物型吸附材料，其特征在于所述柚子皮的囊是指采用柚子削皮机首先削掉柚子皮的黄绿色外皮层后，再次切削下来的白色、海绵状组织。

4.根据权利要求1所述的一种植物型吸附材料，其特征在于所述的灭酶、灭菌处理是指碱水烫洗、清水洗至中性的过程。

5.根据权利要求4所述的一种植物型吸附材料，其特征在于碱水烫洗的工艺条件为：NaOH溶液浓度10~30%，柚子皮囊与NaOH溶液重量比为1：4~8，处理温度为60~90℃，处理时间为2~4h。

6.根据权利要求1所述的一种植物型吸附材料，其特征在于所述的灭酶、灭菌后加工是指干燥、制粒或粉碎、包装过程。

7.根据权利要求6所述的一种植物型吸附材料，其特征在于所述的干燥是指通过加热处理将灭酶、灭菌后的湿柚子皮囊干燥至含水量小于15%，干燥处理温度不大于90℃；所述的粉碎或制粒是指通过冲压、切割、粉碎或造粒将干燥后的柚子皮囊加工成粒径大于100μm的块状或粉状产品。

8.根据权利要求7所述的一种植物型吸附材料，其特征还在于粉碎或制粒后增加喷涂防腐剂于柚子皮颗粒表面的处理，防腐剂采用苯甲酸钠或山梨酸钾，用量为柚子皮囊颗粒干重的1~5‰。

9.根据权利要求5~8任一项所述的一种植物型吸附材料，其特征还在于粉碎或制粒后在颗粒表面喷洒赋香剂，赋香剂为柚子香精、各种花香精中的一种或几种，用量为柚子皮囊颗粒干重的0.1~0.5‰。

10.权利要求1~9之一所述的植物型吸附材料应用在室内空气净化、汽车异味去除中。