CN109749539B

CN109749539B - 一种高阻隔功能性pva涂布液及其制备方法和应用

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Publication number: CN109749539B
Application number: CN201910068050.6A
Authority: CN
Inventors: 李立; 陈昌杰; 杜云飞
Original assignee: Shanghai Ocean University
Current assignee: Shanghai Ocean University
Priority date: 2019-01-24
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2020-11-20
Anticipated expiration: 2039-01-24
Also published as: CN109749539A

Abstract

本发明提供了一种高阻隔功能性PVA涂布液及其制备方法和应用，属于包装材料技术领域。本发明提供的高阻隔功能性PVA涂布液，包含以下重量份数的组分：PVA2～30份、功能性物质4～10份，加工助剂4～10份和水50～90份；所述功能性物质包括黄芪提取物、五味子提取物、五倍子提取物、人参提取物、何首乌提取物和食品除氧剂中的一种或多种。PVA涂布液中各原料组分共同作用，使PVA涂布液具有优良的氧气阻隔性能、抗氧化性能以及粘结性能，能够有效阻隔、清除食品周围氧气，抑制包装袋内微生物菌落的增长速度，防止包装袋内食品发生油脂酸败和霉变。

Description

一种高阻隔功能性PVA涂布液及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及包装材料技术领域，尤其涉及一种高阻隔功能性PVA涂布液及其制备方法和应用。

背景技术

对于油脂含量较高的食品，如肉类，糕点类和干果类等产品，在运输和贮存过程中极易发生油脂酸败和霉变，造成极大的损耗与浪费，因此，有必要开发抗氧化包装材料对高油脂含量食品进行贮藏保鲜。为了更好地防止食品氧化酸败，首要解决的就是隔绝氧气，这就要求包装材料本身要具备优异的氧气阻隔性。

目前，市场上的高阻隔包装材料主要有铝箔、聚偏二氯乙烯(PVDC)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)和聚乙烯醇(PVA)，其中，PVA属于可降解材料，燃烧生成二氧化碳和水，是一种环保型包装材料。但单一组分的PVA包装材料不能满足市场上对高阻隔性PVA涂布料的需求。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种高阻隔功能性PVA涂布液及其制备和方法应用，本发明提供的高阻隔功能性PVA涂布液具有良好的氧气阻隔性能和抗氧化性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种高阻隔功能性PVA涂布液，包含以下重量份数的组分：

PVA2～30份、功能性物质4～10份，加工助剂4～10份和水50～90份；

所述功能性物质包括黄芪提取物、五味子提取物、五倍子提取物、人参提取物、何首乌提取物和食品除氧剂中的一种或多种。

优选地，所述加工助剂包括表面活性剂、黏合剂和消泡剂。

优选地，所述高阻隔功能性PVA涂布液包含以下重量份数的组分：

PVA2～30份、功能性物质4～10份，表面活性剂0.5～1份，黏合剂2～7.5份，消泡剂1～2份和水50～90份。

优选地，所述表面活性剂包括涂易乐

或陶氏的TRION^TMHW-1000。

优选地，所述黏合剂为水性聚氨酯或丙烯酸树脂。

优选地，所述消泡剂为乙醇。

优选地，所述食品除氧剂包括铁粉、精盐、硅藻盐和功能性炭。

本发明还提供了上述技术方案所述高阻隔功能性PVA涂布液的制备方法，包括以下步骤：

将PVA、功能性物质、加工助剂和水混合，得到高阻隔功能性PVA涂布液。

本发明还提供了上述技术方案所述高阻隔功能性PVA涂布液在食品包装领域中的应用。

本发明提供了一种高阻隔功能性PVA涂布液，包含以下重量份数的组分：PVA2～30份、功能性物质4～10份，加工助剂4～10份和水50～90份；所述功能性物质包括黄芪提取物、五味子提取物、五倍子提取物、人参提取物、何首乌提取物和食品除氧剂中的一种或多种。在本发明中，通过添加黄芪提取物、五味子提取物、五倍子提取物、人参提取物和何首乌提取物，利用提取物中主要含有的具有较强抗氧化能力的皂苷、黄酮、多糖、有机酸、生物碱和VC等物质，提高PVA涂布液的抗氧化能力；添加食品除氧剂，防止食品发生油脂酸败和霉变。PVA涂布液中各原料组分共同作用，使PVA涂布液具有优良的氧气阻隔性能、抗氧化性能以及粘结性能，能够有效阻隔、清除食品周围氧气，抑制包装袋内微生物菌落的增长速度，防止包装袋内食品发生油脂酸败和霉变。实施例结果表明，本发明提供的高阻隔功能性PVA涂布液具有较强的抗氧化能力，DPPH自由基清除能力为31.23％～56.1％；能够有效清除食品包装袋中的氧气；制成的包装袋具有强氧气阻隔性能，氧气透过量小于1cm³/m²·24h·0.1MPa；能够有效抑制微生物菌群落的增长速度，将肉类食品的货架期延长6天。

且本发明提供的涂布液基材绿色环保，不会对环境造成污染，能够满足社会对高阻隔性PVA涂布料的需求。

具体实施方式

本发明提供了一种高阻隔功能性PVA涂布液，包含以下重量份数的组分：

本发明提供的高阻隔功能性PVA涂布液包括2～30重量份数的PVA，进一步优选为5～25份，更优选为10～20份。本发明对所述PVA的来源没有特殊限定，采用本领域熟知市售产品即可。

以所述PVA的重量份数为基准，所述PVA涂布液包括4～10份重量份数的功能性物质，进一步优选为6～8份。在本发明中，所述功能性物质包括黄芪提取物、五味子提取物、五倍子提取物、人参提取物、何首乌提取物和食品除氧剂中的一种或多种。在本发明中，所述食品除氧剂优选包括铁粉、精盐、硅藻盐和功能性炭。本发明对所述功能性物质的来源没有特殊限定，采用本领域熟知市售产品即可。在本发明中添加了中药材黄芪提取物、五味子提取物、五倍子提取物、人参提取物和何首乌提取物，这些提取物中主要含有皂苷、黄酮、多糖、有机酸、生物碱和VC等物质，具有较强的抗氧化能力，能够有效提高PVA涂布液的抗氧化性能。在本发明中还添加了食品除氧剂，主要成分为铁粉、精盐、硅藻盐和功能性炭，可以吸收周围环境的氧气和水分，能够有效提高PVA涂布液的氧气阻隔性能，从而防止PVA涂布包装袋内食品发生油脂酸败和霉变。

以所述PVA的重量份数为基准，所述PVA涂布液包括4～10份重量份数的加工助剂，进一步优选为6～8份。在本发明中，所述加工助剂优选包括表面活性剂、黏合剂和消泡剂。

在本发明中，所述高阻隔功能性PVA涂布液优选包含以下重量份数的组分：

以所述PVA的重量份数为基准，所述PVA涂布液包括0.5～1份重量份数的表面活性剂。在本发明中，所述表面活性剂优选包括涂易乐

或陶氏的TRION^TMHW-1000。在本发明中，所述表面活性剂优选购买自天津赛菲化学科技发展有限公司或陶氏化学公司。在本发明中添加了表面活性剂，能够增强PVA涂布液对基材的附着力和渗透性。

以所述PVA的重量份数为基准，所述PVA涂布液包括2～7.5份重量份数的黏合剂，进一步优选为3～6份，更优选为4～5份。在本发明中，所述黏合剂优选为水性聚氨酯或丙烯酸树脂。本发明对所述黏合剂的具体来源没有特殊的限定，采用本领域熟知的市售产品即可。在本发明中添加了水性聚氨酯或丙烯酸树脂，能够提高PVA涂布液本身的胶黏性，进而提高PVA涂布液对基材的附着力。

以所述PVA的重量份数为基准，所述PVA涂布液包括1～2份重量份数的消泡剂。在本发明中，所述消泡剂优选为乙醇。本发明对所述消泡剂的具体来源没有特殊的限定，采用本领域熟知的市售产品即可。在本发明中添加了乙醇，不仅能够溶解原料中各组分，增大接触面积，提高溶解速率，还能够消除在PVA涂布液制备过程中产生的泡沫。

以所述PVA的重量份数为基准，所述PVA涂布液包括50～90份重量份数的水，进一步优选为60～80份。

在本发明中，所述混合的顺序优选为先将功能性物质加入PVA中，再依次加入水和加工助剂。本发明对所述混合的方式没有特殊的限定，采用本领域常规的混合方式即可，具体的，如机械搅拌。

在本发明中，所述依次加入水和加工助剂完成后，优选加入水来调节PVA涂布液中PVA的浓度。在本发明中，所述PVA的浓度优选为2％～30％。

下面结合实施例对本发明提供的高阻隔功能性PVA涂布液及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

称取如下重量份数的组分，制备高阻隔功能性PVA涂布液，具体组分重量份数如表1所示。

表1实施例1中高阻隔功能性PVA涂布液的组分重量份数

组分	质量(g)
		PVA	2
人参提取物	4
		TRIONTMHW-1000	0.5
水性聚氨酯	2.5
		乙醇	1
水	90

先向PVA中加入人参提取物，在搅拌过程中加入水，溶解，依次加入水性聚氨酯和乙醇，最后再次加入水，将PVA的浓度调节至2％，制得高阻隔功能性PVA涂布液。

实施例2

为了考察涂布液的抗氧化性能，以DPPH自由基清除功能性为评价指标，在实施例1的配方组成和制备方法的基础上，保持其他组成不变，以功能性物质为考察变量设置平行实验组，实验组设置和实验结果如表2所示：

表2添加不同功能性物质制得的高阻隔功能性PVA涂布液清除DPPH自由基结果

涂布液编号	功能性物质	DPPH自由基清除能力(％)
			A	黄芪提取物	55.6
B	五味子提取物	53.7
			C	五倍子提取物	52.8
D	人参提取物	56.1
			E	何首乌提取物	54.8
F	食品除氧剂	31.23
			G	无	1.31

从表2中可以看出，不含功能性物质PVA涂布液的DPPH自由基清除能力只有1.31％，近乎没有抗氧化能力，而加入功能性物质后，对DPPH自由基的清除能力大大提高，其中除了F涂布液的DPPH自由基清除能力为34.23％，ABCDE功能性涂布液的DPPH自由基清除能力均为50％～60％，说明加入了功能性物质的涂布液均具有较强的抗氧化能力。

实施例3

称取如下重量份数的组分，制备高阻隔功能性PVA涂布液，具体组分重量份数如表3所示。

表3实施例3中高阻隔功能性PVA涂布液的组分重量份数

组分	质量(g)
		PVA	2
食品除氧剂	4
		S-182	1
水性丙烯酸树脂	2
		乙醇	1
水	90

先向PVA中加入食品除氧剂，在搅拌过程中加入水，溶解，依次加入水性丙烯酸和乙醇，最后再次加入水，将PVA的浓度调节至2％，制得高阻隔功能性PVA涂布液。

实施例4

为了考察涂布液清除氧气的能力，将涂布液装入在高阻隔包装袋内，袋内充满气体并进行封口，气体比例为50％氧气+50％氮气，经2小时后，测定袋内氧气体积含量变化。在实施例3的配方组成和制备方法的基础上，保持其他成分质量不变，以食品除氧剂质量为考察变量设置平行实验组，实验组设置和实验结果如表4所示：

表4添加不同质量食品除氧剂制得的高阻隔功能性PVA涂布液清除氧气能力

从表4中可以看出，a和g袋内氧气体积比例2小时后未发生变化，说明袋子密封性是完好的，不具备清除氧气的能力；b袋中氧气体积比例几乎不变，这可能是因为除氧剂含量太少，导致其在涂布液中已经发生氧化反应掉了；c、d、e、f四组充气袋的氧气体积变化则开始有明显变化，说明食品除氧剂的质量在4g以上时，其清除氧气的能力已经有明显的提升，且随着质量上升，清除氧气能力也越强，说明加入了食品除氧剂的涂布液是能够清除周围氧气的。

实施例5

称取如下重量份数的组分，制备高阻隔功能性PVA涂布液，具体组分重量份数如表5所示。

表5实施例5中高阻隔功能性PVA涂布液的组分重量份数

物质名称	质量(g)
		PVA	2
黄芪提取物	4
		S-184	1
水性聚氨酯	2
		乙醇	1
水	90

先向PVA中加入黄芪提取物，在搅拌过程中加入水，溶解，依次加入水性聚氨酯和乙醇，最后再次加入水，将PVA的浓度调节至2％，制得高阻隔功能性PVA涂布液。

将所得高阻隔功能性PVA涂布液涂布在PE膜上，保持涂布层厚度为2μm，干燥后得到高阻隔功能性PVA涂布复合膜。

实施例6

为了考察高阻隔功能性涂布复合膜阻隔氧气的能力，依据GB/T1038-2000标准，温度23℃条件下，将圆形样品薄膜密封贴于气体渗透测试仪的检测腔内，测试薄膜的氧气透过量。在实施例5的配方组成和制备方法的基础上，保持其他成分质量不变，以PVA质量为考察变量设置平行实验组，实验组设置和实验结果如表6所示。

表6添加不同质量PVA制得的高阻隔功能性PVA涂布复合膜氧气透过量

从表6中可以看出，单层PE膜的氧气透过量为3884cm³/m²·24h·0.1MPa，复合膜1中的涂布层不含PVA，氧气透过量为3572cm³/m²·24h·0.1MPa；2、3、4、5号复合膜的氧气透过量则均小于1cm³/m²·24h·0.1MPa，说明含PVA的涂布复合膜具有很强的氧气阻隔性，可以用于高阻隔包装材料中。

实施例7

为了考察高阻隔功能性涂布复合膜中PVA涂层与PE膜的粘结性能，依据压敏胶粘带180°剥离强度测定方法，测试薄膜的剥离强度。在实施例5的配方组成和制备方法的基础上，保持其他成分质量不变，以水性聚氨酯质量为考察变量设置平行实验组，实验组设置和实验结果如表7所示。

表7添加不同质量水性聚氨酯制得的高阻隔功能性PVA涂布复合膜剥离强度

复合膜编号	水性聚氨酯质量(g)	剥离强度(N/mm)
			I	0	0.61
II	2.5	9.88
			III	5	13.39
IV	7.5	16.01

表7数据表明，水性聚氨酯的加入明显提高了PVA层与PE层的复合性，且随着水性聚氨酯的含量升高，剥离强度也随之增加，也就是说，黏合剂是能够有效增强复合膜中PVA涂布液的粘结性能。

实施例8

称取如下重量份数的组分，制备高阻隔功能性PVA涂布液，具体组分重量份数如表8所示。

表8实施例8中高阻隔功能性PVA涂布液的组分重量份数

组分	质量(g)
		PVA	8
五味子提取物	10
		S-183	1
水性聚氨酯	7
		乙醇	2
水	72

先向PVA中加入五味子提取物，在搅拌过程中加入水，溶解，依次加入水性聚氨酯和乙醇，最后再次加入水，将PVA的浓度调节至8％，制得高阻隔功能性PVA涂布液。

将涂布复合膜制备成边长为15cm的正方形包装袋。

实施例9

为了考察高阻隔功能性涂布复合膜的在实际包装中的保鲜能力，用复合膜制备成的包装袋包装羊肉，将其放在4℃环境下保存，依据《GB4789.2—2016食品微生物学检验菌落总数测定》方法，测量羊肉微生物数量随贮藏天数的变化。在实施8的配方组成和制备方法的基础上，保持其他成分质量不变，以功能性物质为考察变量设置平行实验组，实验组设置和实验结果如表9所示：

表9添加不同功能性物质制得的高阻隔功能性PVA包装袋内羊肉菌落总数[lg(CFU/g)]测定

从表9中可以看出，在整个冷藏过程中，羊肉中的菌落总数均随贮藏时间的推移呈递增状态，空白单层PE包装袋和不含功能性物质的涂布复合包装袋内羊肉菌落总数增长速度明显快于其他样品组，贮藏至第3天时，这两种包装袋内羊肉的菌落总数就分别达到了5.43lg(CFU/g)和5.76lg(CFU/g)，其它几组包装袋中羊肉的菌落总数还均在5lg(CFU/g)以下；贮藏值第9天时，含有功能性物质的样品包装袋内羊肉的菌落总数才接近6lg(CFU/g)，按照规定，羊肉菌落总数超过6lg(CFU/g)即不可食用。从菌落总数变化来看，相对于空白组，含功能性物质的包装袋对羊肉进行保鲜，可以将羊肉的货架期延长6天。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种高阻隔功能性PVA涂布液，其特征在于，包含以下重量份数的组分：

PVA 2～30份、功能性物质4～10份，加工助剂4～10份和水50～90份；

所述功能性物质为食品除氧剂，所述食品除氧剂包括铁粉、精盐、硅藻盐和功能性炭；所述加工助剂包括表面活性剂、黏合剂和消泡剂。

2.根据权利要求1所述的高阻隔功能性PVA涂布液，其特征在于，所述高阻隔功能性PVA涂布液包含以下重量份数的组分：

PVA 2～30份、功能性物质4～10份，表面活性剂0.5～1份，黏合剂2～7.5份，消泡剂1～2份和水50～90份。

3.根据权利要求2所述的高阻隔功能性PVA涂布液，其特征在于，所述表面活性剂包括涂易乐

或陶氏的TRION^TMHW-1000。

4.根据权利要求2所述的高阻隔功能性PVA涂布液，其特征在于，所述黏合剂为水性聚氨酯或丙烯酸树脂。

5.根据权利要求2所述的高阻隔功能性PVA涂布液，其特征在于，所述消泡剂为乙醇。

6.权利要求1～5任一项所述高阻隔功能性PVA涂布液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.权利要求1～5任一项所述高阻隔功能性PVA涂布液或权利要求6所述制备方法制得的高阻隔功能性PVA涂布液在食品包装领域中的应用。