CN104497594A - 一种改性大豆蛋白塑料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种改性大豆蛋白塑料的制备方法，包括以下步骤：（1）称取大豆分离蛋白、高直链淀粉、改性壳聚糖和复合增塑剂；（2）上述各种原料研磨10～20min，然后用捏合机混合20～35min，得到混合料，装袋并在室温静置12～24h；（3）将混合料放入模具中，先用模压成型机预热0.5～2min，预热温度60～80℃，然后在130～150℃，5～15MPa，热压4～8min，制成塑料片材。采用本发明制备的改性大豆蛋白塑料制备工艺简单，并具有良好的力学性能和耐水性，其原料来源广泛，可生物降解，可用于包装材料、农业缓释系统、文体用品、野外用品等。
Description
技术领域
本发明涉及一种改性大豆蛋白塑料的制备方法。
背景技术
近年来，由于石油资源的日渐枯竭和环境污染的日益加剧，大豆蛋白作为可再生及生物降解材料,已应用到非食品工业领域。其中关于大豆蛋白塑料的研究和开发始于20世纪40年代，虽然该材料具有良好的生物降解性和较高的强度，但存在高脆性和耐水性差的缺点。采用增塑改性方法处理，大豆蛋白塑料的韧性和耐水性得到改善，但是其拉伸强度下降。采用聚乳酸和聚己内酯对大豆蛋白塑料进行共混改性，其强度、韧性和耐水性均得到改善，但是上述改性处理需添加适当的相容剂，且生物降解聚酯价格较高，因此以上缺陷限制了该共混物的应用。与申报人之前的发明专利“改性大豆蛋白生物降解塑料的制备方法”相比，该发明中塑料的制备工艺得到优化，通过高直链淀粉和壳聚糖共混和复合增塑剂增塑，其拉伸强度、断裂伸长率和耐水性得到改善。
发明内容
本发明的目的是针对大豆蛋白塑料较脆、耐水性差和加工性能不佳的缺点，提供一种改性大豆蛋白塑料的制备方法，通过选择合适的谷朊粉、高直链淀粉、壳聚糖共混物对大豆蛋白塑料进行共混改性来提高塑料的力学性能和耐水性能，得到具有较好的拉伸强度、断裂伸长率、耐水性和加工性能的塑料。
本发明提供的改性大豆蛋白塑料的制备方法包括以下步骤：
（1）称取大豆分离蛋白、高直链淀粉、改性壳聚糖和复合增塑剂；
（2）将步骤（1）中称取后的原料研磨10～20min，然后用捏合机混合20～35min，得到混合料，装袋并在室温静置12～24h。
（3）将步骤（2）得到的混合料放入模具中，先用模压成型机预热0.5～2min，预热温度60～80℃，然后在130～150℃，5～15MPa，热压4～8min，制成塑料片材。
上述原料的重量份数如下：
大豆分离蛋白 50～73；
高直链淀粉 1～5；
壳聚糖 1～10；
复合增塑剂 25～35。
步骤（1）中，大豆分离蛋白，高直链淀粉和改性壳聚糖均经筛分处理，粒度100～300目，且经干燥处理使原料水分含量低于6%。干燥处理为真空干燥或烘箱干燥。
所述的大豆分离蛋白是以低温脱溶大豆粕为原料生产的一种产品，大豆分离蛋白中蛋白质含量在90%以上。由于大豆分离蛋白含有高蛋白和十多种人体必需氨基酸，所以也有人用作全价蛋白类食品添加剂。
所述改性壳聚糖为O-羧甲基壳聚糖或N，O-羧甲基壳聚糖。
其中，O-羧甲基壳聚糖的制备方法是将5g壳聚糖加入到50ml 42%NaOH中，在温室下，边搅拌边加入1～6g氯乙酸反应24～36h后，用1:1HCL调节至中性，用无水乙醇沉淀，并多次浸泡洗涤。最后60℃真空干燥，即得到O-羧甲基壳聚糖。
其中，N，O-羧甲基壳聚糖的制备方法是将10g壳聚糖加入到1000 mL 42％NaOH溶液中，充分溶胀之后转至三口烧瓶中并加入100 mL异丙醇，共置30 min后加入2～8 g的氯乙酸。升温至60℃反应3～6 h，冷却后，溶液用冰醋酸调节pH至中性，用无水乙醇沉淀，用95％的乙醇及无水乙醇反复洗涤。将合成的产物于60℃真干燥，即得到N，O-羧甲基壳聚糖。
所述复合增塑剂由甘油和甲酰胺共混而成，三者比例2:8～8:2，共混时间为10～30min。
所述高直链淀粉中直链淀粉含量为70～80%，可以采用高直链玉米淀粉，高直链玉米淀粉目前我国开始引种，它具有抗润胀性，直链淀粉含量的增加，加速了淀粉的糊化，生成的淀粉糊强度较高。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
（1） 本发明所采用的原料为大豆分离蛋白、高直链淀粉和壳聚糖，原料来源广泛。其中壳聚糖具有耐水性、抗菌性，而高直链淀粉能够提高塑料的力学性能。
（2） 本发明所用的物料均具有生物降解性，且主要物料均来自可再生资源的天然高分子，特别是大豆分离蛋白沿着它的肽链骨架，含有很多极性基，所以具有吸水性、保水性和膨胀性，因此该改性大豆蛋白塑料具有良好的生物降解性，属于环境友好材料。
（3）塑料制备工艺简单，能够提高塑料的力学性能和抗水性。
（4）本发明通过甲酰胺与甘油共混物的增塑作用，使大豆蛋白塑料具有良好的柔韧性、耐水性和加工性能。
（4）壳聚糖的引入，使塑料具有良好的耐水性，这会拓宽塑料的应用领域。另外，通过高直链淀粉对大豆蛋白进行共混改性，塑料的拉伸强度、断裂伸长率得到改善。
具体实施方式
实施例1
原料配比（重量份数）：大豆分离蛋白50；高直链淀粉1；改性壳聚糖 3；复合增塑剂25；
所述复合增塑剂由甘油和甲酰胺共混而成，三者比例2:8～8:2，共混时间为10～30min；
所述改性壳聚糖为O-羧甲基壳聚糖，O-羧甲基壳聚糖的制备方法是将5g壳聚糖加入到50ml 42%NaOH中，在温室下，边搅拌边加入1～6g氯乙酸反应24～36h后，用1:1HCL调节至中性，用无水乙醇沉淀，并多次浸泡洗涤。最后60℃真空干燥，即得到O-羧甲基壳聚糖；
预处理：大豆分离蛋白，高直链淀粉和改性壳聚糖均经筛分处理，粒度100～300目，且经干燥处理使原料水分含量低于6%。干燥处理为真空干燥或烘箱干燥。
制备步骤如下：
（1）称取大豆分离蛋白、高直链淀粉、改性壳聚糖和复合增塑剂；
（2）将步骤（1）中称取后的原料研磨10～20min，然后用捏合机混合20～35min，得到混合料，装袋并在室温静置12～24h；
（3）将步骤（2）得到的混合料放入模具中，先用模压成型机预热0.5～2min，预热温度60～80℃，然后在130～150℃，5～15MPa，热压4～8min，制成塑料片材。
实施例2
原料配比（重量份数）：大豆分离蛋白65；高直链淀粉4；改性壳聚糖 7；复合增塑剂30；
所述复合增塑剂由甘油和甲酰胺共混而成，三者比例2:8～8:2，共混时间为10～30min；
所述改性壳聚糖为O-羧甲基壳聚糖，O-羧甲基壳聚糖的制备方法是将5g壳聚糖加入到50ml 42%NaOH中，在温室下，边搅拌边加入1～6g氯乙酸反应24～36h后，用1:1HCL调节至中性，用无水乙醇沉淀，并多次浸泡洗涤。最后60℃真空干燥，即得到O-羧甲基壳聚糖；
预处理：大豆分离蛋白，高直链淀粉和改性壳聚糖均经筛分处理，粒度100～300目，且经干燥处理使原料水分含量低于6%。干燥处理为真空干燥或烘箱干燥。
制备步骤如下：
（1）称取大豆分离蛋白、高直链淀粉、改性壳聚糖和复合增塑剂；
（2）将步骤（1）中称取后的原料研磨10～20min，然后用捏合机混合20～35min，得到混合料，装袋并在室温静置12～24h；
（3）将步骤（2）得到的混合料放入模具中，先用模压成型机预热0.5～2min，预热温度60～80℃，然后在130～150℃，5～15MPa，热压4～8min，制成塑料片材。
实施例3
原料配比（重量份数）：大豆分离蛋白65；高直链淀粉3；改性壳聚糖 5；复合增塑剂30；
所述复合增塑剂由甘油和甲酰胺共混而成，三者比例2:8～8:2，共混时间为10～30min；
所述改性壳聚糖为N，O-羧甲基壳聚糖，N，O-羧甲基壳聚糖的制备方法是将10g壳聚糖加入到1000 mL 42％NaOH溶液中，充分溶胀之后转至三口烧瓶中并加入100 mL异丙醇，共置30 min后加入2～8 g的氯乙酸，升温至60℃反应3～6 h，冷却后，溶液用冰醋酸调节pH至中性，用无水乙醇沉淀，用95％的乙醇及无水乙醇反复洗涤，将合成的产物于60℃真干燥，即得到N，O-羧甲基壳聚糖；
预处理：大豆分离蛋白，高直链淀粉和改性壳聚糖均经筛分处理，粒度100～300目，且经干燥处理使原料水分含量低于6%。干燥处理为真空干燥或烘箱干燥。
制备步骤如下：
（1）称取大豆分离蛋白、高直链淀粉、改性壳聚糖和复合增塑剂；
（2）将步骤（1）中称取后的原料研磨10～20min，然后用捏合机混合20～35min，得到混合料，装袋并在室温静置12～24h；
（3）将步骤（2）得到的混合料放入模具中，先用模压成型机预热0.5～2min，预热温度60～80℃，然后在130～150℃，5～15MPa，热压4～8min，制成塑料片材。
实施例4
原料配比（重量份数）：大豆分离蛋白73；高直链淀粉5；改性壳聚糖 9；复合增塑剂32；
所述复合增塑剂由甘油和甲酰胺共混而成，三者比例2:8～8:2，共混时间为10～30min；
所述改性壳聚糖为N，O-羧甲基壳聚糖，N，O-羧甲基壳聚糖的制备方法是将10g壳聚糖加入到1000 mL 42％NaOH溶液中，充分溶胀之后转至三口烧瓶中并加入100 mL异丙醇，共置30 min后加入2～8 g的氯乙酸，升温至60℃反应3～6 h，冷却后，溶液用冰醋酸调节pH至中性，用无水乙醇沉淀，用95％的乙醇及无水乙醇反复洗涤，将合成的产物于60℃真干燥，即得到N，O-羧甲基壳聚糖；
预处理：大豆分离蛋白，高直链淀粉和改性壳聚糖均经筛分处理，粒度100～300目，且经干燥处理使原料水分含量低于6%。干燥处理为真空干燥或烘箱干燥。
制备步骤如下：
（1）称取大豆分离蛋白、高直链淀粉、改性壳聚糖和复合增塑剂；
（2）将步骤（1）中称取后的原料研磨10～20min，然后用捏合机混合20～35min，得到混合料，装袋并在室温静置12～24h；
（3）将步骤（2）得到的混合料放入模具中，先用模压成型机预热0.5～2min，预热温度60～80℃，然后在130～150℃，5～15MPa，热压4～8min，制成塑料片材。
本发明产品的检测数据：
下面表格中的力学性能(拉伸强度和断裂伸长率)是根据ASTM D638-91标准，采用了5566型材料实验机测定，拉伸速率为10mm/s。吸水性能测试是根据ASTM D571-81(1993)标准，测定塑料的24h吸水率。其中实施例1-4是本发明上述实施例1-4的数据，将聚氯乙烯与它们进行比较。
Claims (7)
1.一种改性大豆蛋白塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）称取大豆分离蛋白、高直链淀粉、改性壳聚糖和复合增塑剂；
（2）将步骤（1）中称取后的原料研磨10～20min，然后用捏合机混合20～35min，得到混合料，装袋并在室温静置12～24h；
（3）将步骤（2）得到的混合料放入模具中，先用模压成型机预热0.5～2min，预热温度60～80℃，然后在130～150℃，5～15MPa，热压4～8min，制成塑料片材；
上述原料的重量份数如下：
大豆分离蛋白 50～73；
高直链淀粉 1～5；
壳聚糖 1～10；
复合增塑剂 25～35。
2.根据权利要求1所述的改性大豆蛋白塑料的制备方法，其特征在于，大豆分离蛋白，高直链淀粉和改性壳聚糖均经筛分处理，粒度100～300目，且经干燥处理使原料水分含量低于6%。
3. 根据权利要求1所述的改性大豆蛋白塑料的制备方法，其特征在于，所述改性壳聚糖为O-羧甲基壳聚糖或N，O-羧甲基壳聚糖。
4. 根据权利要求1或3所述的改性大豆蛋白塑料的制备方法，其特征在于，O-羧甲基壳聚糖的制备方法是将5g壳聚糖加入到50ml 42%NaOH中，早温室下，边搅拌边加入1～6g氯乙酸反应24～36h后，用1:1HCL调节至中性，用无水乙醇沉淀，并多次浸泡洗涤，最后60℃真空干燥，即得到O-羧甲基壳聚糖。
5.根据权利要求1或3所述的改性大豆蛋白塑料的制备方法，其特征在于，N，O-羧甲基壳聚糖的制备方法是将10g壳聚糖加入到1000 mL 42％NaOH溶液中，充分溶胀之后转至三口烧瓶中并加入100 mL异丙醇，共置30 min后加入2～8 g的氯乙酸，升温至60℃反应3～6 h，冷却后，溶液用冰醋酸调节pH至中性，用无水乙醇沉淀，用95％的乙醇及无水乙醇反复洗涤，将合成的产物于60℃真干燥，即得到N，O-羧甲基壳聚糖。
6. 根据权利要求1所述的改性大豆蛋白塑料的制备方法，其特征在于，所述复合增塑剂由甘油和甲酰胺共混而成，三者比例2:8～8:2，共混时间为10～30min。
7.根据权利要求2所述的改性大豆蛋白塑料的制备方法，其特征在于，干燥处理为真空干燥或烘箱干燥。
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| CN103588997A (zh) * | 2013-11-15 | 2014-02-19 | 福州西城食品有限公司 | 一种基于蛋白质和多糖复配的可食膜制备方法 |
| CN104162993A (zh) * | 2013-05-20 | 2014-11-26 | 北京化工大学 | 凝胶挤出法制备可食性薄膜 |
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