CN107933038A - 一种具有co2/ o2高渗透比的塑料保鲜膜及制备方法 - Google Patents

一种具有co2/ o2高渗透比的塑料保鲜膜及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及保鲜材料领域，公开了一种具有CO2/O2高渗透比的塑料保鲜膜及制备方法。包括如下制备过程：（1）先将聚乙烯醇加入乙醇中制得聚乙烯醇胶体，再将碳酸丙烯酯加入聚乙烯醇胶体中，搅拌制得混合胶体，混合胶体原料组份为：聚乙烯醇20~30%、去离子水40~60%、碳酸丙烯酯20~30%；（2）将制得的混合胶体均匀地涂覆于聚乙烯薄膜表面，得到胶体/聚乙烯复合薄膜；（3）将制得的复合薄膜与微孔结构的聚乙烯薄膜重叠、挤压，制得双层复合保鲜膜。本发明制备的塑料保鲜膜与传统保鲜膜相比，二氧化碳/氧气在薄膜中的渗透比极高，同时可降低二氧化碳的浓度同时能维持袋内低氧的环境，气调效果明显，果蔬的保质期长，并且制备过程简单，成本低廉，具有较好的经济优势。

Description

一种具有CO2/ O2高渗透比的塑料保鲜膜及制备方法
技术领域
本发明涉及保鲜材料领域，提供了一种具有CO2/ O2高渗透比的塑料保鲜膜及制备方法。
背景技术
随着生活条件的改善，人们对果蔬品质和鲜度的要求日益提高，同时果蔬远距离运输和果蔬跨季节销售也日益增多。但由于果蔬生产存在很强的季节性和区域性及果蔬本身的易腐蚀性，再加上采摘后果蔬流通环境的多样性和复杂性，这些因素都使果蔬的保鲜成为一个难题。目前果蔬保鲜方法主要有低温冷藏、气调贮藏、辐照、化学方法和保鲜膜包装等。与其他方法相比，保鲜膜包装具有成本低、操作简便、应用广泛、效果明显的优点，因此果蔬保鲜膜的研究与应用必将得到充分的重视。
采收后的果蔬仍是一个活的有机体，依旧在进行着旺盛的生理活动。首先果蔬通过呼吸作用会产生大量的呼吸热，若呼吸热不及时除去而在果蔬内部或贮藏环境中积累，就会提高果蔬的温度，从而加速物质消耗而导致衰老；其次新鲜果蔬含水量较高，但在贮藏过程中由于果蔬自身以及外部环境的影响，果蔬就会逐渐失水而出现萎蔫，表面失去鲜嫩状态，从而导致果蔬品质降低；再次乙烯伴随着果蔬的成熟而产生，可促进新鲜果蔬的进一步成熟与衰老。所以，把呼吸作用控制在最低水平，减少水分损失和减少环境中的乙烯含量可以延缓果蔬在贮藏过程中的成熟与衰老，达到延长贮藏时间的目的。保鲜膜就是针对果蔬采后的这些生理特点和贮藏要求设计的。将采后的果蔬以特定性能的薄膜进行包裹，尽可能使包装内达到适于果蔬最低代谢水平的微环境并加以维持，从而达到防止病虫侵染、损伤和腐败发生的目的。
果蔬包装后，由于呼吸作用，其生活环境中的O2减少，CO2增加，此时果蔬的呼吸强度下降，产生保鲜作用。但如果O2的减少和CO2的增加分别超过组织所能忍受的程度时就会导致无氧呼吸及CO2中毒。如发生这种情况，不仅养分消耗过快，而且会积累有毒代谢产物，使很多重要的酶系活性受抑，生理活动反常，品质迅速劣变。因此，控制好环境中的氧气和二氧化碳的浓度非常关键。一般来讲，适宜果蔬保鲜的氧气最佳浓度约为2%~4%，在这一浓度范围内，果蔬产品呼吸速率降低，保藏效果较好。其中微孔保鲜膜就是一种根据果蔬生理特性制作的薄膜，薄膜上设有一定大小和数量的微孔，在一定条件下能改善薄膜的透气性能。微孔保鲜膜可促进包装内外的气体交换，调节O2和CO2的体积比，使被包装的果蔬具有良好的储存环境，从而保证其品质免受或少受影响。
中国发明专利申请号201710186612.8公开了一种以壳聚糖玉米醇溶蛋白为原料的复合保鲜膜或涂层的制备方法，主要包括以下步骤：(1)制备壳聚糖溶液；(2)制备玉米醇溶蛋白乙醇水溶液；(3)将步骤(1)、(2)制得溶液混合，制得复合膜液；(4)将步骤(3)制得的复合膜液流延并烘干成膜；或将步骤(1)、(2)制得的溶液依次叠加制得双层保鲜膜。
中国发明专利申请号201710084934.1公开了一种果蔬保鲜膜的制备方法，其功能填料的制备、壳聚糖胶体溶液的制备、壳聚糖/功能填料共接枝甲基丙烯酸异丁酯的制备、果蔬保鲜膜的制备等步骤。此发明的保鲜膜中添加的活性炭、凝灰石、六环石都为多孔结构，加入到保鲜膜中，使膜产生微孔，具有良好的透气性和吸附性，膜内产生的气体和热量可以从这些微孔中排出。
根据上述，现有方案中果蔬保鲜膜在使用过程中使得果蔬易受到二氧化碳的伤害，发生二氧化碳中毒，产生变质，二氧化碳/氧气在薄膜中的渗透比小，无法有效维持袋内的氧气与二氧化碳的浓度比，使得果蔬保质期较短，鉴于此，本发明提出了一种创新性的具有CO2/ O2高渗透比的塑料保鲜膜，可有效解决上述技术问题。
发明内容
由于目前应用较广的果蔬保鲜膜在使用中存在二氧化碳/氧气的渗透比小，无法有效维持袋内的氧气与二氧化碳的浓度比，使得果蔬易发生二氧化碳中毒，保质期短等缺陷。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种具有CO2/ O2高渗透比的塑料保鲜膜的制备方法，制备过程分为三个阶段：（1）混合胶体的制备；（2）胶体/聚乙烯复合薄膜的制备；（3）双层复合保鲜膜的制备；
一种具有CO2/ O2高渗透比的塑料保鲜膜的制备方法，制备的具体过程为：
先将聚乙烯醇加入乙醇中，浸泡一段时间，然后过滤、烘干，再加入去离子水并加热搅拌，制得聚乙烯醇胶体，再以碳酸丙烯酯为二氧化碳吸附剂，将碳酸丙烯酯加入聚乙烯醇胶体中，强制搅拌至混合均匀，制得混合胶体；
取具有微孔结构的聚乙烯薄膜，采用整板涂覆机将制得的混合胶体均匀地涂覆于薄膜表面，制得胶体/聚乙烯复合薄膜；
将制得的胶体/聚乙烯复合薄膜与未涂覆胶体的具有微孔结构的聚乙烯薄膜重叠，通过辊筒挤压，在聚乙烯醇胶体的作用下紧密粘结在一起，制得双层复合保鲜膜。
优选的，所述混合胶体中，各组分总的质量份数以100份计，其中：聚乙烯醇20~30份、去离子水40~60份、碳酸丙烯酯20~30份；
优选的，所述浸泡时间为12~15h；
优选的，所述加热温度为50~60℃；
优选的，所述聚乙烯薄膜的表面孔隙率为40~60%，孔径为100~200nm，孔深为10~20μm；
优选的，所述整板涂覆机的涂覆厚度精度为0.01~0.02mm，定位精度为0.02~0.03mm；
优选的，所述混合胶体的涂覆厚度为0.1~0.2mm；
优选的，所述辊筒采用动力辊筒或无动力辊筒；所述动力辊筒为单链轮辊筒、双链轮辊筒、单O辊筒或双O辊筒中的一种；所述无动力辊筒为弹簧压入式辊筒或内牙轴辊筒中的一种；所述辊筒直径为25~50mm；
优选的，所述辊筒挤压采用三级挤压，辊筒间隙分别为0.3~0.4mm、0.2~0.25mm、0.1~0.15mm。
由上述方法制备得到的一种具有CO2/ O2高渗透比的塑料保鲜膜。
使用过程中，分散在胶体中的碳酸丙烯酯可促进二氧化碳的渗透，保持高的CO2/O2渗透比及低的CO2及O2浓度，从而延长果蔬保质期。
测试本发明制备的塑料保鲜膜的CO2/ O2渗透比、CO2浓度、O2浓度及果蔬保质期，并与聚乙烯醇气调保鲜膜、聚乙烯醇气调保鲜膜及聚氯乙烯气调保鲜膜相对比，本发明的方法具有明显优势，如表1所示。
表1：
本发明提供了一种具有CO2/ O2高渗透比的塑料保鲜膜及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、提出了采用混合胶体涂覆聚乙烯薄膜制备CO2/ O2高渗透比的塑料保鲜膜的方法。
2、利用聚乙烯醇为载体碳酸丙烯酯能够良好的分散在聚乙烯薄膜上，碳酸丙烯酯对二氧化碳具有较好的物理吸附性，极大提高二氧化碳/氧气在薄膜中的渗透比。
3、通过降低包装袋内二氧化碳的浓度，同时维持袋内低氧的环境，所得复合保鲜膜对果蔬的气调效果明显，果蔬的保质期长，减少了储藏后的腐烂损失。
4、本发明的制备过程简单，成本低廉，具有较好的经济优势。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）混合胶体的制备的具体过程为：
先将聚乙烯醇加入乙醇中，浸泡一段时间，然后过滤、烘干，再加入去离子水并加热搅拌，制得聚乙烯醇胶体，再以碳酸丙烯酯为二氧化碳吸附剂，将碳酸丙烯酯加入聚乙烯醇胶体中，强制搅拌至混合均匀，制得混合胶体；浸泡时间为13h；加热温度为55℃；
混合胶体中，各组分总的质量份数以100份计，其中：聚乙烯醇25份、去离子水50份、碳酸丙烯酯25份；
（2）胶体/聚乙烯复合薄膜的制备的具体过程为：
取具有微孔结构的聚乙烯薄膜，采用整板涂覆机将制得的混合胶体均匀地涂覆于薄膜表面，制得胶体/聚乙烯复合薄膜；整板涂覆机的涂覆厚度精度为0.01mm，定位精度为0.02mm；混合胶体的涂覆厚度为0.1mm；
（3）双层复合保鲜膜的制备的具体过程为：
将制得的胶体/聚乙烯复合薄膜与未涂覆胶体的具有微孔结构的聚乙烯薄膜重叠，通过辊筒挤压，在聚乙烯醇胶体的作用下紧密粘结在一起，制得双层复合保鲜膜；辊筒采用单链轮辊筒；辊筒直径为40mm；筒挤压采用三级挤压，辊筒间隙分别为0.3mm、0.2mm、0.1mm。
实施例1制得的塑料保鲜膜，其CO2/ O2渗透比、CO2浓度、O2浓度及果蔬保质期如表2所示。
实施例2
（1）混合胶体的制备的具体过程为：
先将聚乙烯醇加入乙醇中，浸泡一段时间，然后过滤、烘干，再加入去离子水并加热搅拌，制得聚乙烯醇胶体，再以碳酸丙烯酯为二氧化碳吸附剂，将碳酸丙烯酯加入聚乙烯醇胶体中，强制搅拌至混合均匀，制得混合胶体；浸泡时间为12h；加热温度为50℃；
混合胶体中，各组分总的质量份数以100份计，其中：聚乙烯醇20份、去离子水60份、碳酸丙烯酯20份；
（2）胶体/聚乙烯复合薄膜的制备的具体过程为：
取具有微孔结构的聚乙烯薄膜，采用整板涂覆机将制得的混合胶体均匀地涂覆于薄膜表面，制得胶体/聚乙烯复合薄膜；整板涂覆机的涂覆厚度精度为0.02mm，定位精度为0.02mm；混合胶体的涂覆厚度为0.2mm；
（3）双层复合保鲜膜的制备的具体过程为：
将制得的胶体/聚乙烯复合薄膜与未涂覆胶体的具有微孔结构的聚乙烯薄膜重叠，通过辊筒挤压，在聚乙烯醇胶体的作用下紧密粘结在一起，制得双层复合保鲜膜；辊筒采用双链轮辊筒；辊筒直径为25mm；筒挤压采用三级挤压，辊筒间隙分别为0.4mm、0.25mm、0.15mm。
实施例2制得的塑料保鲜膜，其CO2/ O2渗透比、CO2浓度、O2浓度及果蔬保质期如表2所示。
实施例3
（1）混合胶体的制备的具体过程为：
先将聚乙烯醇加入乙醇中，浸泡一段时间，然后过滤、烘干，再加入去离子水并加热搅拌，制得聚乙烯醇胶体，再以碳酸丙烯酯为二氧化碳吸附剂，将碳酸丙烯酯加入聚乙烯醇胶体中，强制搅拌至混合均匀，制得混合胶体；浸泡时间为15h；加热温度为60℃；
混合胶体中，各组分总的质量份数以100份计，其中：聚乙烯醇30份、去离子水40份、碳酸丙烯酯30份；
（2）胶体/聚乙烯复合薄膜的制备的具体过程为：
取具有微孔结构的聚乙烯薄膜，采用整板涂覆机将制得的混合胶体均匀地涂覆于薄膜表面，制得胶体/聚乙烯复合薄膜；整板涂覆机的涂覆厚度精度为0.02mm，定位精度为0.02mm；混合胶体的涂覆厚度为0.1mm；
（3）双层复合保鲜膜的制备的具体过程为：
将制得的胶体/聚乙烯复合薄膜与未涂覆胶体的具有微孔结构的聚乙烯薄膜重叠，通过辊筒挤压，在聚乙烯醇胶体的作用下紧密粘结在一起，制得双层复合保鲜膜；辊筒采用单O辊筒；辊筒直径为50mm；筒挤压采用三级挤压，辊筒间隙分别为0.4mm、0.25mm、0.15mm。
实施例3制得的塑料保鲜膜，其CO2/ O2渗透比、CO2浓度、O2浓度及果蔬保质期如表2所示。
实施例4
（1）混合胶体的制备的具体过程为：
先将聚乙烯醇加入乙醇中，浸泡一段时间，然后过滤、烘干，再加入去离子水并加热搅拌，制得聚乙烯醇胶体，再以碳酸丙烯酯为二氧化碳吸附剂，将碳酸丙烯酯加入聚乙烯醇胶体中，强制搅拌至混合均匀，制得混合胶体；浸泡时间为13h；加热温度为53℃；
混合胶体中，各组分总的质量份数以100份计，其中：聚乙烯醇22份、去离子水55份、碳酸丙烯酯23份；
（2）胶体/聚乙烯复合薄膜的制备的具体过程为：
取具有微孔结构的聚乙烯薄膜，采用整板涂覆机将制得的混合胶体均匀地涂覆于薄膜表面，制得胶体/聚乙烯复合薄膜；整板涂覆机的涂覆厚度精度为0.01mm，定位精度为0.03mm；混合胶体的涂覆厚度为0.1mm；
（3）双层复合保鲜膜的制备的具体过程为：
将制得的胶体/聚乙烯复合薄膜与未涂覆胶体的具有微孔结构的聚乙烯薄膜重叠，通过辊筒挤压，在聚乙烯醇胶体的作用下紧密粘结在一起，制得双层复合保鲜膜；辊筒采用双O辊筒；辊筒直径为28mm；筒挤压采用三级挤压，辊筒间隙分别为0.35mm、0.24mm、0.13mm。
实施例4制得的塑料保鲜膜，其CO2/ O2渗透比、CO2浓度、O2浓度及果蔬保质期如表2所示。
实施例5
（1）混合胶体的制备的具体过程为：
先将聚乙烯醇加入乙醇中，浸泡一段时间，然后过滤、烘干，再加入去离子水并加热搅拌，制得聚乙烯醇胶体，再以碳酸丙烯酯为二氧化碳吸附剂，将碳酸丙烯酯加入聚乙烯醇胶体中，强制搅拌至混合均匀，制得混合胶体；浸泡时间为14h；加热温度为58℃；
混合胶体中，各组分总的质量份数以100份计，其中：聚乙烯醇28份、去离子水45份、碳酸丙烯酯27份；
（2）胶体/聚乙烯复合薄膜的制备的具体过程为：
取具有微孔结构的聚乙烯薄膜，采用整板涂覆机将制得的混合胶体均匀地涂覆于薄膜表面，制得胶体/聚乙烯复合薄膜；整板涂覆机的涂覆厚度精度为0.01mm，定位精度为0.02mm；混合胶体的涂覆厚度为0.1mm；
（3）双层复合保鲜膜的制备的具体过程为：
将制得的胶体/聚乙烯复合薄膜与未涂覆胶体的具有微孔结构的聚乙烯薄膜重叠，通过辊筒挤压，在聚乙烯醇胶体的作用下紧密粘结在一起，制得双层复合保鲜膜；辊筒采用弹簧压入式辊筒；辊筒直径为45mm；筒挤压采用三级挤压，辊筒间隙分别为0.8mm、0.24mm、0.14mm。
实施例5制得的塑料保鲜膜，其CO2/ O2渗透比、CO2浓度、O2浓度及果蔬保质期如表2所示。
实施例6
（1）混合胶体的制备的具体过程为：
先将聚乙烯醇加入乙醇中，浸泡一段时间，然后过滤、烘干，再加入去离子水并加热搅拌，制得聚乙烯醇胶体，再以碳酸丙烯酯为二氧化碳吸附剂，将碳酸丙烯酯加入聚乙烯醇胶体中，强制搅拌至混合均匀，制得混合胶体；浸泡时间为13h；加热温度为56℃；
混合胶体中，各组分总的质量份数以100份计，其中：聚乙烯醇26份、去离子水47份、碳酸丙烯酯27份；
（2）胶体/聚乙烯复合薄膜的制备的具体过程为：
取具有微孔结构的聚乙烯薄膜，采用整板涂覆机将制得的混合胶体均匀地涂覆于薄膜表面，制得胶体/聚乙烯复合薄膜；整板涂覆机的涂覆厚度精度为0.01mm，定位精度为0.03mm；混合胶体的涂覆厚度为0.1mm；
（3）双层复合保鲜膜的制备的具体过程为：
将制得的胶体/聚乙烯复合薄膜与未涂覆胶体的具有微孔结构的聚乙烯薄膜重叠，通过辊筒挤压，在聚乙烯醇胶体的作用下紧密粘结在一起，制得双层复合保鲜膜；辊筒采用内牙轴辊筒；辊筒直径为45mm；筒挤压采用三级挤压，辊筒间隙分别为0.35mm、0.25mm、0.15mm。
实施例6制得的塑料保鲜膜，其CO2/ O2渗透比、CO2浓度、O2浓度及果蔬保质期如表2所示。
对比例1
（1）混合胶体的制备：未加入碳酸丙烯酯，其他与实施例6一致；
（2）胶体/聚乙烯复合薄膜的制备：与实施例6一致；
（3）双层复合保鲜膜的制备：与实施例6一致。
对比例1制得的塑料保鲜膜，其CO2/ O2渗透比、CO2浓度、O2浓度及果蔬保质期如表2所示。
表2：

Claims (9)

1.一种具有CO2/ O2高渗透比的塑料保鲜膜的制备方法，制备的具体过程为：
先将聚乙烯醇加入乙醇中，浸泡一段时间，然后过滤、烘干，再加入去离子水并加热搅拌，制得聚乙烯醇胶体，再以碳酸丙烯酯为二氧化碳吸附剂，将碳酸丙烯酯加入聚乙烯醇胶体中，强制搅拌至混合均匀，制得混合胶体；
取具有微孔结构的聚乙烯薄膜，采用整板涂覆机将制得的混合胶体均匀地涂覆于薄膜表面，制得胶体/聚乙烯复合薄膜；
将制得的胶体/聚乙烯复合薄膜与未涂覆胶体的具有微孔结构的聚乙烯薄膜重叠，通过辊筒挤压，在聚乙烯醇胶体的作用下紧密粘结在一起，制得双层复合保鲜膜。
2.根据权利要求1所述一种具有CO2/ O2高渗透比的塑料保鲜膜的制备方法，其特征在于：所述混合胶体中，各组分总的质量份数以100份计，其中：聚乙烯醇20~30份、去离子水40~60份、碳酸丙烯酯20~30份。
3.根据权利要求1所述一种具有CO2/ O2高渗透比的塑料保鲜膜的制备方法，其特征在于：所述浸泡时间为12~15h。
4.根据权利要求1所述一种具有CO2/ O2高渗透比的塑料保鲜膜的制备方法，其特征在于：所述加热温度为50~60℃。
5.根据权利要求1所述一种具有CO2/ O2高渗透比的塑料保鲜膜的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯薄膜的表面孔隙率为40~60%，孔径为100~200nm，孔深为10~20μm。
6.根据权利要求1所述一种具有CO2/ O2高渗透比的塑料保鲜膜的制备方法，其特征在于：所述整板涂覆机的涂覆厚度精度为0.01~0.02mm，定位精度为0.02~0.03mm。
7.根据权利要求1所述一种具有CO2/ O2高渗透比的塑料保鲜膜的制备方法，其特征在于：所述混合胶体的涂覆厚度为0.1~0.2mm。
8.根据权利要求1所述一种具有CO2/ O2高渗透比的塑料保鲜膜的制备方法，其特征在于：所述辊筒挤压采用三级挤压，辊筒间隙分别为0.3~0.4mm、0.2~0.25mm、0.1~0.15mm。
9.权利要求1-8任一项所述方法制备得到的一种具有CO2/ O2高渗透比的塑料保鲜膜。
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