CN107501625A - 一种食品包装袋及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了食品包装技术领域的一种食品包装袋及其制备方法，该食品包装袋由以下重量份数的原料组成：聚乙烯醇20～25份、淀粉70～80份、秸秆纤维7～11份、抗氧剂2～4份、增塑剂2～3份、降解促进剂1～1.5份、填充剂2～4份、氧化锌晶须2～4份。并且采用本发明的方法所制备的食品包装袋，其包装袋的降解速度更快，土埋100天后，能降解其40％的重量，效果非常明显，并且采用不会对环境污染的材料，降解后，也不会对环境产生污染，非常的环保。

Description

一种食品包装袋及其制备方法

技术领域

本发明属于食品包装技术领域，具体涉及一种食品包装袋及其制备方法。

背景技术

目前常用的聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)塑料包装袋由于质量轻、价格低廉、使用便捷等优点被广泛应用于人们的日常生活中。但是它在丰富和方便人民生活的同时，由于其主要成分在自然环境中难以分解，因而造成了严重的“白色污染”问题。随着社会的可持续发展，生态环境问题已经被各国政府提高到了发展战略的高度，而研究和开发可完全生物降解塑料是解决塑料包装袋废弃物带来的“白色污染”问题的重要途径。

聚乙烯醇(PVA)因具有多羟基、强氢键等特点，被赋予很多优异的性能；同时它还可通过非石油化工路线合成的，故而在石油资源日益枯竭的背景下，这种材料更具有重要的应用价值。根据专家预测，未来几年全球PVA薄膜产量的年平均增长率将达到8～10％。与其它薄膜相比，PVA薄膜不仅具有高透明性、耐油性、气体高隔阻性和不同程度的水溶性，更为重要的是，PVA在湿环境中有细菌存在的条件下6个月内可以完全分解成水和CO2，是完全生物降解材料。但是PVA的降解对降解环境要求较高，使降解速度还是显得相对较慢，且无法人为控制。不仅如此，还由于PVA树脂的熔点相对较高，一般在210～280℃，而其的热降解温度又较低，即在170℃左右PVA就会开始脱水醚化，继续升温则会逐渐变色热降解，因而PVA的这种性质使得其难以进行熔融加工。为了解决PVA树脂熔点高于其热降解温度的问题，现有技术一般是通过添加增塑剂来降低其熔点。如JP77110782就公开了在PVA薄膜成分中添加含量大于40％的水作为增塑剂来降低PVA的熔点，使其在低于热分解温度的条件下实现吹塑成膜。但是由于该体系中存在大量的水，导致挤出的树脂容易起泡，薄膜无法均匀成型。而CN1368515A则选择了一种可聚合的酰胺类单体作为补充增塑剂(添加量为0-5份)，以控制树脂中的水分多以结合态存在，从而有效降低了PVA树脂的加工温度，但是这种酰胺类单体增塑剂有一定的毒性，不适宜接触食品和环保产品，并且其中还需同时添加有高达25重量份的小分子增塑剂。众所周知，大量添加增塑剂往往会降低薄膜的力学性能，而且这类薄膜在放置一段时间后，增塑剂会在薄膜表面析出，这些析出的化学试剂不可避免会污染被包装物。

淀粉是一种天然可再生材料，其资源丰富、价格低廉，且容易受到微生物侵蚀，最后代谢为水和二氧化碳，因而具有优良的生物降解性能，适用于作为生物降解材料的原料成分。而以其所形成的淀粉基降解塑料是目前最有发展前景的一类可降解塑料，它在包装领域中显示出巨大的发展前景。Maddever研究后提出，淀粉基聚合物的降解包括两个过程：一方面，淀粉被微生物侵蚀，逐渐降解消失，并在聚合物中形成多孔破坏结构，导致聚合物表面积增大，从而有利于聚合物进一步自然分解；另一方面，淀粉降解可以促发促氧化剂和自氧化剂的作用，能切断高分子链，使聚合物的相对分子量不断减小到可被微生物代谢的程度。这两个过程相互促进，使淀粉基聚合物的降解速度加快。

以淀粉为原料制备的全生物降解产品已有文献报道。如CN1640917A利用可塑性淀粉胶与PE类材料接枝单体和引发剂混合，经高压挤出制成淀粉基生物降解料，再用该料吹塑成膜。虽然这种薄膜中可塑性淀粉含量达到65～85％，但由于PE基体本身不具有降解性，导致该薄膜接触土壤一年后才可基本被土壤吸收。而对于采用本身不具有降解性的PP为树脂基体的薄膜也存在类似问题。由此，CN101781448A提出一种可完全降解的增强型聚乳酸(PLA)/淀粉共混体系，该共混体系在大幅度提高聚乳酸和淀粉相容性的同时，也增强了其力学性能和热性能，同时还保持了产品的生物可降解性。但是聚乳酸相对成本较高，不适合大规模应用于塑料包装袋领域。CN200410037609又提出一种可完全生物降解的包装膜及地膜。按重量百分比，其配方成分主要为：淀粉30～60％，乙烯丙烯酸共聚物(EAA)20～30％，聚己内酯5～10％，乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)1～3％，而其中聚己内酯的成本也较高。虽然CN101016397A公开了一种聚乙烯醇复合薄膜及其制备方法和用于制备聚乙烯醇复合薄膜的纳米复合粉体的制备方法。据称，该方法可弥补现有添加淀粉的聚乙烯醇复合薄膜力学性能差和生产能耗大、生产能力低的缺陷。但是其仍然存在一些问题：1)因添加的增塑剂量过大(至少为24wt％，最高达38wt％)，不可避免的会使这类薄膜在放置一段时间后，产生增塑剂在薄膜表面析出的问题，这一方面会使薄膜后期的力学性能下降，影响使用性能，另一方面析出的化学试剂不可避免会污染被包装物，同时还要增加成本。2)因添加的淀粉量不高(只有8.17-38wt％)，故不仅会使所得薄膜的成本仍然较高，还会在一定程度上影响薄膜的降解速率。3)因其中所添加的ZnO/SiO2复合粉体的制备过程十分复杂，周期长且所使用化学试剂多，消耗大，这无疑会在一定程度上影响薄膜的生产能力和增加成本。

发明内容

本发明针对上述存在的技术问题，提供一种食品包装袋及其制备方法，以解决目前的塑料包装袋降解速度慢的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种食品包装袋，由以下重量份数的原料组成：聚乙烯醇20～25份、淀粉70～80份、秸秆纤维7～11份、抗氧剂2～4份、增塑剂2～3份、降解促进剂1～1.5份、填充剂2～4份、氧化锌晶须2～4份。

优选的，由以下重量份数的原料组成：

聚乙烯醇23份、淀粉73份、秸秆纤维8份、抗氧剂3份、增塑剂3份、降解促进剂1份、填充剂3份、氧化锌晶须3份。

优选的，淀粉为玉米淀粉和土豆淀粉的混合物，玉米淀粉和土豆淀粉的重量比为1:1。

优选的，抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚。

优选的，增塑剂为甘油。

优选的，降解促进剂为2，2-双(4-羟基苯基)丙烷。

优选的，填充剂为硅灰石。

本发明还提高了一种制备上述食品包装袋的方法，具体包括以下步骤：

(1)将高混机的加热温度调至130℃，转速为400r/min，预热3min；

(2)将淀粉和秸秆纤维加入高混机中，运转20min；

(3)将聚乙烯醇、抗氧剂、填充剂和氧化锌晶须一起放入高混机中，运转25min；

(4)将增塑剂和降解促进剂放入高混机中，运转15min，得共混料；

(5)待共混料冷却至30～40℃，将共混料放入造粒机中，在180～190℃下进行造粒，得到母粒；

(6)将母粒放入吹膜机中，在140～150℃下吹塑成膜，最后经制袋、切割、热封、印刷得到食品包装成品。

本发明的工作原理及其有益效果：

本发明的方案与现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明的包装袋在提供了聚乙烯醇和淀粉的同时，还加入了秸秆纤维，秸秆纤维是纯天然的原料，无化学污染，降解速度快，并且其中的纤维素还能增加包装袋的韧性。

2、本发明的包装袋中还加入增塑剂和降解促进剂，增塑剂为甘油，对环境无任何污染，降解促进剂为2，2-双(4-羟基苯基)丙烷，此物质在自然环境下，降解速度较快，并且降解后的物质不毒服作用。

3、本发明的包装袋中还加入了氧化锌晶须，氧化锌晶须是一种纳米级复合材料，采用金属锌粉末为原料，焦炭粉为固体还原剂，在950-1050℃大气条件下控制锌蒸气的氧化反应速度，10-15分钟制备完成。氧化锌晶须由四根交角约109℃的针状单晶组成，每根针长1-10μn，针的根部直径0.2-2μn，呈白色晶状粉末。本发明充分利用了氧化锌晶须的立体四针状中每根针状体为单晶体微纤维针状体尖端纳米效应，将氧化锌晶须这种纳米复合材料作为良好的抗菌材料，可让食品包装袋的抗菌效果更好。

4、本发明提供的食品包装袋的制备方法中，将不同的原料分时段加入到高混机中，可以最大限度的保存各原料的物化性能，避免原料失效，发挥各自最大的作用，用此方法制作而成的食品包装袋，具有非常好的密封性的抗菌性，并且降解速度快，具试验，土埋100天后，能降解其40％的重量，效果非常明显。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明技术方案作进一步说明：

实施例1：

本发明提供了一种食品包装袋，由以下重量份数的原料组成：聚乙烯醇20份、玉米淀粉和土豆淀粉的混合物70份、秸秆纤维7份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚2份、甘油2份、2，2-双(4-羟基苯基)丙烷1份、硅灰石2份、氧化锌晶须2份。

上述玉米淀粉和土豆淀粉的混合物中，玉米淀粉和土豆淀粉的重量比为1:1。

本发明还提高了一种食品包装袋的制备方法，包括以下步骤：

(1)将高混机的加热温度调至130℃，转速为400r/min，预热3min；

(2)将玉米淀粉和土豆淀粉的混合物以及秸秆纤维加入高混机中，运转20min；

(3)将聚乙烯醇、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、硅灰石和氧化锌晶须一起放入高混机中，运转25min；

(4)将甘油和2，2-双(4-羟基苯基)丙烷放入高混机中，运转15min，得共混料；

(5)待共混料冷却至30℃，将共混料放入造粒机中，在180℃下进行造粒，得到母粒；

(6)将母粒放入吹膜机中，在140℃下吹塑成膜，最后经制袋、切割、热封、印刷得到食品包装成品。

实施例2：

本发明提供了一种食品包装袋，由以下重量份数的原料组成：聚乙烯醇23份、玉米淀粉和土豆淀粉的混合物73份、秸秆纤维8份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚3份、甘油3份、2，2-双(4-羟基苯基)丙烷1份、硅灰石3份、氧化锌晶须3份。

上述玉米淀粉和土豆淀粉的混合物中，玉米淀粉和土豆淀粉的重量比为1:1。

本发明还提高了一种食品包装袋的制备方法，包括以下步骤：

(1)将高混机的加热温度调至130℃，转速为400r/min，预热3min；

(2)将玉米淀粉和土豆淀粉的混合物以及秸秆纤维加入高混机中，运转20min；

(3)将聚乙烯醇、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、硅灰石和氧化锌晶须一起放入高混机中，运转25min；

(4)将甘油和2，2-双(4-羟基苯基)丙烷放入高混机中，运转15min，得共混料；

(5)待共混料冷却至35℃，将共混料放入造粒机中，在185℃下进行造粒，得到母粒；

(6)将母粒放入吹膜机中，在145℃下吹塑成膜，最后经制袋、切割、热封、印刷得到食品包装成品。

实施例3：

本发明提供了一种食品包装袋，由以下重量份数的原料组成：聚乙烯醇25份、玉米淀粉和土豆淀粉的混合物80份、秸秆纤维11份、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚4份、甘油4份、2，2-双(4-羟基苯基)丙烷1.5份、硅灰石4份、氧化锌晶须4份。

上述玉米淀粉和土豆淀粉的混合物中，玉米淀粉和土豆淀粉的重量比为1:1。

本发明还提高了一种食品包装袋的制备方法，包括以下步骤：

(1)将高混机的加热温度调至130℃，转速为400r/min，预热3min；

(2)将玉米淀粉和土豆淀粉的混合物以及秸秆纤维加入高混机中，运转20min；

(3)将聚乙烯醇、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、硅灰石和氧化锌晶须一起放入高混机中，运转25min；

(4)将甘油和2，2-双(4-羟基苯基)丙烷放入高混机中，运转15min，得共混料；

(5)待共混料冷却至40℃，将共混料放入造粒机中，在190℃下进行造粒，得到母粒；

(6)将母粒放入吹膜机中，在150℃下吹塑成膜，最后经制袋、切割、热封、印刷得到食品包装成品。

对比例：

采用现有的技术所制作而得塑料食品包装袋。

试验：

分别将实施例1～3以及对比例所制得的食品包装袋各自土埋处理，土埋的重量均为10kg，土埋的深度均为1m，观察土埋100天和200天后的重量，得到数据如下：

表1

	原始重量/kg	剩余重量(100天后)/kg	剩余重量(200天后)/kg
				实施例1	10	6.1	5.4
实施例2	10	5.9	5.1
				实施例3	10	6.2	5.5
对比例	10	8.7	6.9

由表1中的数据可知，本发明所制得的食品包装袋(实施例1～3)的降解速度明显高于现有技术所制得的包装袋，其中，实施例2所制得的食品包装袋降解速度最快，100天的降解率为41％，200天的降解率为4.9％，降解的效果非常明显。

Claims (8)

1.一种食品包装袋，其特征在于：由以下重量份数的原料组成：

聚乙烯醇20～25份、淀粉70～80份、秸秆纤维7～11份、抗氧剂2～4份、增塑剂2～3份、降解促进剂1～1.5份、填充剂2～4份、氧化锌晶须2～4份。

2.如权利要求1所述的食品包装袋，其特征在于：由以下重量份数的原料组成：

聚乙烯醇23份、淀粉73份、秸秆纤维8份、抗氧剂3份、增塑剂3份、降解促进剂1份、填充剂3份、氧化锌晶须3份。

3.如权利要求1所述的食品包装袋，其特征在于：所述淀粉为玉米淀粉和土豆淀粉的混合物，玉米淀粉和土豆淀粉的重量比为1:1。

4.如权利要求1所述的食品包装袋，其特征在于：所述抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚。

5.如权利要求1所述的食品包装袋，其特征在于：所述增塑剂为甘油。

6.如权利要求1所述的食品包装袋，其特征在于：所述降解促进剂为2，2-双(4-羟基苯基)丙烷。

7.如权利要求1所述的食品包装袋，其特征在于：所述填充剂为硅灰石。

8.制备如权利要求1～7中任一所述食品包装袋的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将高混机的加热温度调至130℃，转速为400r/min，预热3min；

(2)将淀粉和秸秆纤维加入高混机中，运转20min；

(3)将聚乙烯醇、抗氧剂、填充剂和氧化锌晶须一起放入高混机中，运转25min；

(4)将增塑剂和降解促进剂放入高混机中，运转15min，得共混料；

(5)待共混料冷却至30～40℃，将共混料放入造粒机中，在180～190℃下进行造粒，得到母粒；

(6)将母粒放入吹膜机中，在140～150℃下吹塑成膜，最后经制袋、切割、热封、印刷得到食品包装成品。