CN109749136A

CN109749136A - 一种可降解抗菌保鲜膜制品及其制备方法

Info

Publication number: CN109749136A
Application number: CN201910138679.3A
Authority: CN
Inventors: 牟富书
Original assignee: Individual
Current assignee: LI WEI; Zhao Ziquan; Zhao Ziyan
Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2019-05-14

Abstract

本发明涉及包装材料技术领域，尤其涉及一种可降解抗菌保鲜膜制品及其制备方法。按质量百分比计，可降解抗菌保鲜膜制品包括如下原料：45％‑75％的环保性基材；1％‑10％的非金属光催化材料；0.1％‑1％的抗氧化剂；2％‑9％的润滑剂以及10％‑40％的助剂。该可降解抗菌保鲜膜制品具有高效、广谱、长效和安全的抗菌性能，有利于降低食品和药品中防腐剂等添加剂的使用，使食品和药品有更长的储存时间和更远的运输距离，并且其是环境友好型材料，在自然环境中可快速分解，有益于生态环境保护，减少对于环境的污染和破坏，具有广泛的应用前景，广泛应用于食品、药品、果蔬、生鲜等包装保鲜领域。

Description

一种可降解抗菌保鲜膜制品及其制备方法

技术领域

本发明涉及包装材料技术领域，尤其涉及一种可降解抗菌保鲜膜制品及其制备方法。

背景技术

随着国民生活水平的不断提高，消费者对食品安全问题，特别是食品和药品等包装的卫生安全的关注度越来越高。

由于药品和食品包装物涉及到生产、保存、运输、使用等众多环节。因此，食品或药品的包装通常需要经历一个比较长的时间周期，容易在包装内部滋生如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌，导致食品或药品的卫生安全事故。

在实现本发明的过程中，申请人发现现有技术中存在如下问题：为延长食品或者药品的安全使用期，避免出现卫生安全事故，药品和食品中不可避免需要添加少量防腐剂等添加剂。

虽然，国家相关机关部门出台了一系列针对药品和食品包装安全的法规和标准，但是，不能完全杜绝防腐剂等添加剂的使用。另外，传统的抗菌技术的时效性较短，在长期保存的情况下，仍然会在包装内部滋生细菌，影响药品及食品的卫生安全。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种可降解抗菌保鲜膜制品及其制备方法，旨在解决现有技术中存在的如下问题:1)塑料膜制品难分解，造成环境污染；2)目前食品保鲜领域中，为了长时间保鲜，需要加入防腐剂等添加剂；3)现有塑料膜制品中，抗菌性能不强，时效性不长的问题。

为了达到上述目的，本发明实施例第一方面提供一种可降解抗菌保鲜膜制品。

其中，按质量百分比计，所述可降解抗菌保鲜膜制品包括如下原料：

可选地，按质量百分比计，所述可降解抗菌保鲜膜制品由如下原料制成：

可选地，所述非金属光催化材料包括在可见光下具有光催化活性的C3N4 非金属光催化材料。

可选地，所述C3N4非金属光催化材料选自：纳米非金属光催化材料，非金属掺杂光催化材料、非金属复合光催化材料的一种或者多种；

所述纳米非金属光催化材料包括C3N4，所述非金属掺杂光催化材料包括氮掺杂光催化材料和碳掺杂光催化材料中至少一种；所述非金属复合光催化材料包括：C3N4-石墨烯复合材料以及C3N4-SiO2复合材料中至少一种。

可选地，所述环保性基材选自：脂肪族聚脂、聚酰脂共聚物、聚乙烯醇 (PVA)和聚乙二醇、植物纤维素、淀粉，壳聚糖、聚氨基葡萄糖、动物胶以及海生藻类中的一种或多种；所述淀粉包括甘薯淀粉、玉米淀粉以及小麦淀粉中至少一种。

可选地，所述抗氧化剂选自四[β—(3，5二叔丁基4羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、茶多酚棕榈酸酯、β—(3，5二叔丁基4羟基苯基)丙酸十八酯、 1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-特丁基苯基)丁烷、2，6-二特丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸二月桂酯和亚磷酸三苯酯、酚类抗氧化剂、黄酮类抗氧化剂、丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、叔丁基对苯二酚、维生素E、褪黑素、谷胱甘肽、维生素C、尿酸、类胡萝卜素及其衍生物、抗坏血酸、抗坏血酸棕榈酸酯、异抗坏血酸和异抗坏血酸钠中的一种或多种。

可选地，所述润滑剂为有机硅化合物。

可选地，所述润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、硬脂酸酰胺、石蜡和聚乙烯蜡中的一种或者多种。

本发明实施例的第二方面提供了一种如上所述的可降解抗菌保鲜膜制品的制备方法。

所述制备方法包括如下步骤：按设定的质量百分比，称取环保性基材、非金属光催化材料、抗氧化剂、润滑剂和助剂并混合；熔融并塑化混合后的原料，形成熔体混合物；通过设定的加工工艺，将所述熔体混合物定型为对应的形状。

可选地，所述通过设定的加工工艺，将所述熔体混合物定型为对应的形状，具体包括：

将所述熔体混合物注入成型模具以形成中空的胚体；向所述胚体通入高压气体，以使所述坯体在所述成型模具中膨胀定型为包装制品。

本发明实施例提供的可降解抗菌保鲜膜制品可实现完全生物降解，对环境无污染，具有环保特性；抗菌性能增强，增加保鲜时长，避免或降低防腐剂等添加剂的加入，提高食品、药品等的安全性。

其具有耐高温和耐抗压的特性，可以在高温消毒的同时保持稳定的抗菌性能。而且，在不改变传统可降解抗菌保鲜膜制品的基本功能和性能的基础上，该包装材料具有高效、广谱、长效和安全的抗菌性能，有利于降低食品和药品中防腐剂等添加剂的使用，使食品和药品有更长的储存时间和更远的运输距离，具有广泛的应用前景。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件。除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本发明具体实施例的可降解抗菌保鲜膜制品制备方法的方法流程图；

图2为本发明具体实施例的可降解抗菌保鲜膜制品的抗菌效果示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中揭露的数值是近似值，而并非确定值。在误差或者实验条件允许的情况下，可以包括在误差范围内的所有值而不限于本发明实施例中公开的具体数值。

本发明实施例中揭露的数值范围用于表示在混合物中的组分的相对量以及其他方法实施例中列举的温度或者其他参数的范围。

图1为本发明实施例提供的可降解抗菌保鲜膜制品的制备方法的方法流程图。应用该制备方法可以提供具有高效、广谱、长效以及安全抗菌性能的包装材料，使其可以降低防腐添加剂的使用量，提升存储时间。如图1所示，所述制备方法包括如下步骤：

110、按设定的质量百分比，分别称取各种原料并混合。

在本实施例中，所述原料包括环保性基材、C3N4等非金属光催化材料、抗氧化剂、润滑剂和助剂。每种原料设定的质量百分比范围分别为：48％-75％的环保性基材、1％-9％的C3N4等非金属光催化材料、0.1％-1％的抗氧化剂、 2％-9％的润滑剂以及10％-40％的助剂。

其中，额外添加的C3N4等非金属光催化材料可以为可降解抗菌保鲜膜制品提供长时间的抗菌功能，用以杀灭包装材料中的大肠杆菌以及金黄色葡萄球菌等，延长了食品和药品的储存时间并降低了防腐剂等添加剂的使用量，有效降解乙烯，延长果蔬保鲜周期。而添加的抗氧剂原料，可以提高可降解抗菌保鲜膜制品的耐氧化性和稳定性。

具体的，所述C3N4等非金属光催化材料为光催化材料，在特定波长的光下，可以体现出催化活性并且具有良好的抗菌性能。

其中，所述光催化材料可以选自：所述非金属光催化材料选自：纳米非金属光催化材料，非金属掺杂光催化材料、非金属复合光催化材料的一种或者多种。所述纳米非金属光催化材料包括C3N4，所述非金属掺杂光催化材料包括氮掺杂光催化材料和碳掺杂光催化材料中至少一种；所述非金属复合光催化材料包括：C3N4-/石墨烯复合材料以及和C3N4/-SiO2。复合材料中至少一种。。

传统的光催化材料TiO₂为金属氧化物，只在紫外光下具有光催化活性，催化活性和太阳能利用率不高(紫外线只占太阳光能量的4％左右)。而且，金属氧化物还增加了金属污染的可能性。

由此，可以选用在可见光下具有光催化活性，提供良好并且稳定抗菌能力的非金属光催化材料(如氮化碳)。这样的非金属光催化材料具有更高的太阳能利用率和更高的催化活性(可见光(400～750nm)则占太阳光能量的43％)。而且，非金属光催化材料没有金属污染的风险，具有更好的环境友好性。

在一些实施例中，可以选择使用氮化碳作为非金属光催化材料。图2为本发明实施例提供的氮化碳的灭菌测试结果。

在图2中，cfu/ml为使用平板菌落法计数，1ml菌落中所含有的菌落数， time为时间，单位为小时。如图2所示，在30w白炽灯照射下，24小时内的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌杀灭效率分别为85.2％和96.9％。另外，氮化碳通过了急性经口毒性测试，结果为无毒，可以应用于食品或者药品包装，直接与食品或者药品接触而不产生健康风险。

环保性基材是组成可降解抗菌保鲜膜制品的基础成分，使最终制备获得可降解抗菌保鲜膜制品具有耐高温和抗压的特性。在一些实施例中，所述环保性基材选自脂肪族聚脂、聚酰脂共聚物、聚乙烯醇(PVA)和聚乙二醇，植物的纤维素、淀粉(甘薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉)等，壳聚糖、聚氨基葡萄糖、动物胶以及海生藻类中的一种或多种。该海生藻类可以是任何合适的，在海洋中生活的藻类。所述淀粉包括甘薯淀粉、玉米淀粉以及小麦淀粉中至少一种。

抗氧化剂添加到可降解抗菌保鲜膜制品中，可以很好的提高可降解抗菌保鲜膜制品的耐氧化性和稳定性。具体的，该抗氧化剂可以选自四[β—(3，5二叔丁基4羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、茶多酚棕榈酸酯、β—(3，5二叔丁基 4羟基苯基)丙酸十八酯、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-特丁基苯基)丁烷、2， 6-二特丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸二月桂酯、亚磷酸三苯酯、酚类抗氧化剂 (例如生育酚)、黄酮类抗氧化剂、丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、叔丁基对苯二酚、维生素E、褪黑素、谷胱甘肽、维生素C、尿酸、类胡萝卜素及其衍生物、抗坏血酸、抗坏血酸棕榈酸酯、异抗坏血酸和异抗坏血酸钠中的一种或多种，以提供良好的抗氧化性。

较佳的，所述润滑剂为有机硅化合物，具备分散、润滑、降耗等多项功能，添加到可降解抗菌保鲜膜制品中，为可降解抗菌保鲜膜制品提供更好的使用性能。根据实际情况的不同需求，技术人员具体可以选用硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、硬脂酸酰胺、石蜡和聚乙烯蜡等任何合适类型的有机硅化合物作为润滑剂使用。

120、熔融并塑化混合后的原料，形成熔体混合物。

具体可以采用任何合适的熔融和塑化工艺或者加工设备以获得作为成型原料的熔体混合物。该熔体混合物具有合适理化性质，例如足够好的流动性，以满足后续加工工艺的需求。在一些实施例中，上述混合、熔融以及塑化的过程都可以在注塑机上完成。

130、通过设定的加工工艺，将所述熔体混合物定型为对应的形状。

设定的加工工艺根据实际需要使用的包装形态而决定。具体的，可以采用流延成膜，拉伸，压延成型或者挤出成型等加工工艺将熔体混合物定型为对应的形状(例如膜状或者瓶状等)。

本发明实施例提供的可降解抗菌保鲜膜制品制备方法具有原料易得，工艺简单以及适用范围广的特点。保鲜膜制品为环境友好型，可实现完全生物降解，有益于生态环境保护，减少对于环境的污染和破坏，具有环保特性；抗菌性能增强，增加保鲜时长，降低防腐剂等添加剂的加入，提高食品、药品等的安全性，其制备条件温和，简单，设备要求低，容易实现工业化生产，能够广泛的用于食品包装等技术领域。

基于上述制备方法制备获得的可降解抗菌保鲜膜制品具有优异、长效的抗菌性能和良好的热稳定性，非常有利于在食品、药品等包装上的应用。将该可降解抗菌保鲜膜制品制成包装袋或者包装包装制品等容器用于食品包装时，可以通过可见光催化材料的催化作用，杀灭食品包装内部的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等细菌。其一方面通过降低防腐剂等添加剂的使用量，有效降解乙烯，延长果蔬保鲜周期，保证了食品和药品等安全，另一方面则可扩大食品和药品等可运输的地理范围。

在较佳实施例中，按照质量百分比计算，当使用57％的环保性基材、6％的非金属光催化材料、0.5％的抗氧化剂、6％的润滑剂以及25％的助剂作为原料混合制备该可降解抗菌保鲜膜制品时，可以达到抗菌性能与耐热性能等可降解抗菌保鲜膜制品使用性能之间的最佳平衡。

在一些实施例中，所述通过设定的加工工艺，将所述熔体混合物定型为对应的形状，具体可以包括如下步骤：

首先，将所述熔体混合物注入成型模具以形成中空的瓶胚。在本实施例中，可降解抗菌保鲜膜制品用于制成中空的包装制品，用于装食品或者药品。该瓶坯是包装制品的初始形状。

成型模具根据不同的成型工艺，可以是注塑和吹塑成型模具，并且在注塑机上一步完成注塑和吹塑的工艺过程。其具体的尺寸、形状或者结构等可以由技术人员根据实际情况的需要而设计，不限于特定的形状结构。

然后，向所述胚体通入高压气体，在所述成型模具中膨胀定型为固定包装膜。

高压气体是指具有足够的能力，向瓶坯施加压力以使其膨胀定型的惰性气体。高压气体具体选用的气压是一个经验性数值，其具体可以根据实际情况的需要而设定，只需要能够满足使用的需要即可。

基于本发明实施例提供的可降解抗菌保鲜膜制品的制备方法，以下提供多个具体的制备实例以充分、详细的说明可降解抗菌保鲜膜制品的具体制备过程。

实施例1：

1)按如下的质量百分比称取原料：

2)将称取后的各种原料加入到注塑机中进行混合、熔融并塑化成熔体混合物。

3)将所述熔体混合物注射进成型模具中，形成中空胚体。

4)向所述中空胚体中通入高压气体，使其在成型模具中膨胀定型，制备获得纳米抗菌包装制品。

本发明实施例的抗菌包装制品具有优异的抗菌性能，并且可实现完全生物分解，对环境无污染，应用于果蔬、生鲜、食品、农林种植、药品等领域，具体适用水果保鲜袋/膜、食品保鲜膜、蔬菜保鲜盒、一次性饭盒、农用地膜、药品储存盒等。

实施例2：

1)按如下的质量百分比称取原料：

3)将所述熔体混合物注射进成型模具中，形成中空瓶胚。

4)向所述中空瓶胚中通入高压气体，使其在成型模具中膨胀定型，制备获得纳米抗菌包装制品。

本发明实施例的包装制品有抗菌效果，持续抗菌，不仅在有光照条件下，无光条件下也同样有优异额抗菌效果，可以延长保鲜时间，应用于果蔬、生鲜、食品、农林种植、药品等领域，具体适用水果保鲜袋/膜、食品保鲜膜、蔬菜保鲜盒、一次性饭盒、农用地膜、药品储存盒等。

实施例3：

1)按如下的质量百分比称取原料：

3)将所述熔体混合物注射进成型模具中，形成中空胚体。

本发明实施例的抗菌包装制品对于大肠杆菌等细菌的优异抗菌性，环境友好型材料，应用于果蔬、生鲜、食品、农林种植、药品等领域，具体适用水果保鲜袋/膜、食品保鲜膜、蔬菜保鲜盒、一次性饭盒、农用地膜、药品储存盒等。

实施例4：

1)按如下的质量百分比称取原料：

3)将所述熔体混合物注射进成型模具中，形成中空胚体。

本发明实施例的包装制品对细菌、真菌等抗菌效果，环境友好型，可完全降解，可以长期有效抗菌，应用于果蔬、生鲜、食品、农林种植、药品等领域，具体适用水果保鲜袋/膜、食品保鲜膜、蔬菜保鲜盒、一次性饭盒、农用地膜、药品储存盒等。

实施例5：

1)按如下的质量百分比称取原料：

3)将所述熔体混合物注射进成型模具中，形成中空瓶胚。

本发明实施例的包装制品对于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等菌类具有良好的抗菌效果，可以实现持续抗菌，在有光和无光条件下，均可实现抗菌，并且材料可完全降解，无污染，包装制品应用于果蔬、生鲜、食品、农林种植、药品等领域，具体适用水果保鲜袋/膜、食品保鲜膜、蔬菜保鲜盒、一次性饭盒、农用地膜、药品储存盒等。

实施例6：

1)按如下的质量百分比称取原料：

3)将所述熔体混合物注射进成型模具中，形成中空胚体。

本发明实施例的包装制品具有优异的抗菌效果，是环境友好型材料，可实现完全生物降解，应用于果蔬、生鲜、食品、农林种植、药品等领域，具体适用水果保鲜袋/膜、食品保鲜膜、蔬菜保鲜盒、一次性饭盒、农用地膜、药品储存盒等。

综上所述，本发明实施例提供的可降解抗菌保鲜膜制品具有原料易得、工艺简单、适用范围广的特点。其通过可见光光催化材料的催化作用，杀灭食品包装内部的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等细菌，起到降低防腐剂使用率的效果，在食品保鲜、抗菌等方面具有重要应用价值。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种可降解抗菌保鲜膜制品，其特征在于，按质量百分比计，所述可降解抗菌保鲜膜制品包括如下原料：

2.根据权利要求1所述的可降解抗菌保鲜膜制品，其特征在于，按质量百分比计，所述可降解抗菌保鲜膜制品由如下原料制成：

3.根据权利要求2所述的可降解抗菌保鲜膜制品，其特征在于，所述非金属光催化材料包括在可见光下具有光催化活性的C3N4非金属光催化材料。

4.根据权利要求3所述的可降解抗菌保鲜膜制品，其特征在于，所述非金属光催化材料选自：纳米非金属光催化材料，非金属掺杂光催化材料、非金属复合光催化材料的一种或者多种；

所述纳米非金属光催化材料包括C3N4，所述非金属掺杂光催化材料包括氮掺杂光催化材料和碳掺杂光催化材料中至少一种；所述非金属复合光催化材料包括：C3N4-石墨烯复合材料和C3N4-SiO₂复合材料中至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的可降解抗菌保鲜膜制品，其特征在于，所述环保性基材选自：脂肪族聚脂、聚酰脂共聚物、聚乙烯醇(PVA)和聚乙二醇、植物纤维素、淀粉，壳聚糖、聚氨基葡萄糖、动物胶以及海生藻类中的一种或多种；所述淀粉包括甘薯淀粉、玉米淀粉以及小麦淀粉中至少一种。

6.根据权利要求1或2所述的可降解抗菌保鲜膜制品，其特征在于，所述抗氧化剂选自四[β—(3，5二叔丁基4羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、茶多酚棕榈酸酯、β—(3，5二叔丁基4羟基苯基)丙酸十八酯、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-特丁基苯基)丁烷、2，6-二特丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸二月桂酯、亚磷酸三苯酯、酚类抗氧化剂、黄酮类抗氧化剂、丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、叔丁基对苯二酚、维生素E、褪黑素、谷胱甘肽、维生素C、尿酸、类胡萝卜素及其衍生物、抗坏血酸、抗坏血酸棕榈酸酯、异抗坏血酸和异抗坏血酸钠中的一种或多种。

7.根据权利要求1或2所述的可降解抗菌保鲜膜制品，其特征在于，所述润滑剂为有机硅化合物。

8.根据权利要求7所述的可降解抗菌保鲜膜制品，其特征在于，所述润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、硬脂酸酰胺、石蜡和聚乙烯蜡中的一种或者多种。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的可降解抗菌保鲜膜制品的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

按设定的质量百分比，分别称取各种原料并混合；所述原料包括环保性基材、非金属光催化材料、抗氧化剂、润滑剂和助剂；

熔融并塑化混合后的原料，形成熔体混合物；

通过设定的加工工艺，将所述熔体混合物定型为对应的形状。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述通过设定的加工工艺，将所述熔体混合物定型为对应的形状，具体包括：

将所述熔体混合物注入成型模具以形成中空的胚体；

向所述胚体通入高压气体，以使所述瓶坯在所述成型模具中膨胀定型为包装制品。