CN108117768B - 一种香精包装体用纳米催化材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种香精包装体用纳米催化材料及其制备方法和应用，包括如下步骤：将水溶性金属卟啉类化合物制备为金属卟啉固体纳米粉末，在塑料生产的预处理阶段，将金属卟啉固体纳米粉末与塑料原料混合，通过正常的塑料生产工艺成型。本发明通过在香精包装体中引入水溶性金属卟啉纳米颗粒，使得香精产品在储存过程中，水溶性金属卟啉纳米使香精中的有机含氧化合物、含氮化合物等物质进行温和的氧化，从而实现加速香精的陈化过程，缩短陈化时间。
Description
技术领域
本发明涉及材料领域，具体是一种香精包装体用纳米催化材料及其制备方法和应用。
背景技术
香精是由人工合成的模仿水果和天然香料气味的浓缩芳香油，至少由数种香料原料，甚至几十种天然和合成香料组成，或是有机化合物的复合体。因成分复杂，调配好的香精需一定时间的存放，通过一系列复杂的物理和化学变化完成陈化过程后才能使用。现有的香精产品大多依靠自然陈化，而自然陈化过程一般需要数月，效率低下。
卟啉化合物广泛存在于自然界的生命体中，对生命活动起着重要作用。叶绿素、血红素、维生素B12等都可以看作是金属卟啉类化合物。由于卟啉拥有多样的结构(多种取代基团，通过结构设计，可实现对不同物质的选择性作用)、良好的稳定性，其在仿生化学、催化、特种材料等方面有着越来越重要的作用和应用。
水溶性卟啉是卟啉外环的苯基连接亲水性基团(如吡啶基、磺酸基)的一类卟啉化合物，在水中具有很好的溶解性，在催化反应中可以直接在水中或水与有机溶剂按比例混合的介质中作均相催化剂，也可以负载在有机载体或无机载体上进行固相催化。但现有文献报道多为在化学和医学领域中的催化研究，未见其用于香精陈化。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于香精陈化过程的含水溶性金属卟啉纳米包装材料及其制备方法和应用，该纳米材料可以添加到塑料制品原料中，并成型为香精陈化桶，将香精置于陈化桶中，可加速香精的陈化过程，缩短陈化时间。
本发明的技术方案是这样实现的：所述一种香精包装体用纳米催化材料，其特征在于是由是由金属卟啉固体纳米粉末和塑料原料按照质量比为1:50的比例混合后通过正常的塑料生产工艺成型的香精包装材料；
其中所述金属卟啉固体纳米粉末是按照质量比1：20-25的比例将水溶性金属卟啉类化合物加入醇类溶剂，得到金属卟啉类化合物醇储备液，然后再按体积比1：50的比例将水溶性金属卟啉类化合物醇储备液注入到超纯水中，在温度为45-60℃的条件下，加热搅拌15min得到水溶性金属卟啉纳米分散材料，然后在圆周速率rmin＝120m/s下通过离心喷雾干燥后制成。
本发明较优的技术方案：所述水溶性金属卟啉类化合物的化学式：
所述M是一种金属离子，选自Fe2+、Co2+、V2+或Mn2+中的一种；
其中R1、R2、R3、R4选自吡啶基或磺酸基中的一种，R1、R2、R3、R4相同或不同。
本发明较优的技术方案：所述醇类溶剂为无水乙醇、甘油或丙二醇。
本发明提供的一种香精包装体用纳米催化材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)按质量比1：20-25将水溶性金属卟啉类化合物加入醇类溶剂，得到金属卟啉类化合物醇储备液；其中所述醇类溶剂为无水乙醇、甘油或丙二醇；所述水溶性金属卟啉外环的苯基连接的亲水性基团为吡啶基或磺酸基，与卟啉环配位的金属离子为Fe2+、Co2+、V2+或Mn2+；
(2)按体积比1：50将步骤(1)中的水溶性金属卟啉类化合物醇储备液注入到超纯水中，边注入边搅拌，搅拌15min，前5min加热使恒定在45℃，5-10min加热控制在45-60℃，升温速率为1℃/min，10-15min加热使恒定在60℃，得到水溶性金属卟啉纳米分散材料，在圆周速率rmin＝120m/s下通过离心喷雾干燥，即得到金属卟啉固体纳米粉末；
(3)在塑料生产的预处理阶段，将步骤(2)中制备的金属卟啉固体纳米粉末与塑料原料按照质量比1:50的比例混合均匀，通过正常的塑料生产工艺成型制成香精包装体用纳米催化材料。
本发明提供的一种权利要求1或2中制备的香精包装体用纳米催化材料的应用，其特征在于：将制备的金属卟啉固体纳米粉末与塑料原料按照质量比1:50的比例混合均匀，通过正常的塑料生产工艺成型制成香精陈化桶，然后将香精产品置于香精陈化桶内，密封陈化10-15天。
本发明通过在香精包装体中引入水溶性金属卟啉纳米颗粒，使得香精产品在储存过程中，水溶性金属卟啉纳米使香精中的有机含氧化合物、含氮化合物等物质进行温和的氧化，从而实现加速香精的陈化过程，缩短陈化时间。通过选择自主调配的花香、果香、辛香等香精作为评价对象，自然陈化两个月的对应香精为评价标准，经过一系列香精评价试验结果表明，存放于含有本发明金属卟啉纳米材料包装桶中的香精，只需存放9-15天，陈化效果即可达到或优于自然陈化的样品。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1，所述金属卟啉固体纳米粉末的制备，具体步骤如下：
按质量比1：20将四吡啶基铁卟啉加入无水乙醇中，得到四吡啶基铁卟啉乙醇储备液；按体积比1：50将四吡啶基铁卟啉乙醇储备液注入到超纯水中，边注入边搅拌；搅拌15min，前5min加热使恒定在45℃，5-10min加热控制在45-60℃，升温速率为1℃/min，10-15min加热使恒定在60℃，得到四吡啶基铁卟啉纳米分散材料。在圆周速率rmin＝120m/s下通过离心喷雾干燥，即得到四吡啶基铁卟啉固体纳米材料。
实施例2，金属卟啉固体纳米粉末的制备，具体步骤如下：
按质量比1：25将阳离子钴卟啉加入甘油中，得到阳离子钴卟啉丙三醇储备液；按体积比1：50将阳离子钴卟啉丙三醇储备液注入到超纯水中，边注入边搅拌。搅拌15min，前5min加热使恒定在45℃，5-10min加热控制在45-60℃，升温速率为1℃/min，10-15min加热使恒定在60℃，得到阳离子钴卟啉纳米分散材料。在圆周速率rmin＝120m/s下通过离心喷雾干燥，即得到阳离子钴卟啉固体纳米材料。
实施例3，金属卟啉固体纳米粉末的制备，具体步骤如下：
按质量比1：22将甲基吡啶锰卟啉加入丙二醇中，得到甲基吡啶锰卟啉丙二醇储备液；按体积比1：50将甲基吡啶锰卟啉丙二醇储备液注入到超纯水中，边注入边搅拌；搅拌15min，前5min加热使恒定在45℃，5-10min加热控制在45-60℃，升温速率为1℃/min，10-15min加热使恒定在60℃，得到甲基吡啶锰卟啉纳米分散材料。在圆周速率rmin＝120m/s下通过离心喷雾干燥，即得到甲基吡啶锰卟啉固体纳米材料。
实施例4，金属卟啉固体纳米粉末的制备，具体步骤如下：
按质量比1：21将水溶性钒卟啉加入丙二醇中，得到水溶性钒卟啉丙二醇储备液；按体积比1：50将水溶性钒卟啉丙二醇储备液注入到超纯水中，边注入边搅拌；搅拌15min，前5min加热使恒定在45℃，5-10min加热控制在45-60℃，升温速率为1℃/min，10-15min加热使恒定在60℃，得到水溶性钒卟啉纳米分散材料。在圆周速率rmin＝120m/s下通过离心喷雾干燥，即得到水溶性钒卟啉固体纳米材料。
实施例5，香精包装体的制备
在塑料生产的预处理阶段，将上述4个实施例中的纳米材料分别与原料按质量比1：50混合，通过正常的塑料生产工艺成型，得到4种香精包装桶。
实施例6，香精的陈化
将自主调配的香精灌装于普通包装桶，密封存放于仓库，每三天取样一次，经香精评价人员判定，存放60天后，香精质量趋于稳定，故以存放60天样品为评判标样。
将自主调配的香精分别灌装于4种含纳米材料的包装桶中，密封存放于仓库，每三天取样一次，经香精评价人员判定，存放于含四吡啶基铁卟啉纳米材料包装桶中的玫瑰香精存放9天与标样一致；存放于含阳离子钴卟啉纳米材料包装桶中的玫瑰香精存放15天与标样一致；存放于含甲基吡啶锰卟啉纳米材料包装桶中的玫瑰香精存放12天与标样一致；存放于含水溶性钒卟啉纳米材料包装桶中的玫瑰香精存放15天略优于标样。
其他香精达到与标样一致的陈化时间如下表所示。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种香精包装体用纳米催化材料，其特征在于是由金属卟啉固体纳米粉末和塑料原料按照质量比为1:50的比例混合后通过正常的塑料生产工艺成型的香精包装材料；
其中所述金属卟啉固体纳米粉末是按照质量比1：20-25的比例将水溶性金属卟啉类化合物加入醇类溶剂，得到金属卟啉类化合物醇储备液，然后再按体积比1：50的比例将水溶性金属卟啉类化合物醇储备液注入到超纯水中，在温度为45-60℃的条件下，加热搅拌15min得到水溶性金属卟啉纳米分散材料，然后在圆周速率为120m/s下通过离心喷雾干燥后制成；其中，所述水溶性金属卟啉类化合物的化学式：
所述M是一种金属离子，选自Fe2+、Co2+、V2+或Mn2+中的一种；
其中R1、R2、R3、R4选自吡啶基或磺酸基中的一种，R1、R2、R3、R4相同或不同。
2.根据权利要求1所述的一种香精包装体用纳米催化材料，其特征在于：所述醇类溶剂为无水乙醇、甘油或丙二醇。
3.一种香精包装体用纳米催化材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)按质量比1：20-25将水溶性金属卟啉类化合物加入醇类溶剂，得到金属卟啉类化合物醇储备液；其中所述醇类溶剂为无水乙醇、甘油或丙二醇；所述水溶性金属卟啉外环的苯基连接的亲水性基团为吡啶基或磺酸基，与卟啉环配位的金属离子为Fe2+、Co2+、V2+或Mn2+；所述水溶性金属卟啉类化合物的化学式：
其中，M是一种金属离子，选自Fe2+、Co2+、V2+或Mn2+中的一种；R1、R2、R3、R4选自吡啶基或磺酸基中的一种，R1、R2、R3、R4相同或不同；
(2)按体积比1：50将步骤(1)中的水溶性金属卟啉类化合物醇储备液注入到超纯水中，边注入边搅拌，搅拌15min，前5min加热使恒定在45℃，5-10min加热控制在45-60℃，升温速率为1℃/min，10-15min加热使恒定在60℃，得到水溶性金属卟啉纳米分散材料，在圆周速率为120m/s下通过离心喷雾干燥，即得到金属卟啉固体纳米粉末；
(3)在塑料生产的预处理阶段，将步骤(2)中制备的金属卟啉固体纳米粉末与塑料原料按照质量比1:50的比例混合均匀，通过正常的塑料生产工艺成型制成香精包装体用纳米催化材料。
4.一种权利要求1中制备的香精包装体用纳米催化材料的应用，其特征在于：将制备的金属卟啉固体纳米粉末与塑料原料按照质量比1:50的比例混合均匀，通过正常的塑料生产工艺成型制成香精陈化桶，然后将香精产品置于香精陈化桶内，密封陈化10-15天。
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