CN111149856B - 一种蓄冷剂及其在果蔬保鲜中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蓄冷剂及其在果蔬保鲜中的应用，也同时公开了蓄冷剂的制备方法。本发明提供的蓄冷剂具有温度传感功能，由高吸水丙烯酸/丙烯酸钠/羟乙基壳聚糖聚合物与温度指示组成，特别适用于果蔬贮藏运输本发明蓄冷剂不仅具有高潜热，可降解等优点，而且可以在临界温度附近从有色转变为无色，便于使用者判断果蔬物流运输过程中所处环境温度是否利于果蔬贮藏。
Description
技术领域
本发明属于涉及一种蓄冷剂及其在果蔬保鲜中的应用。
背景技术
蓄冷技术诞生于20世纪七十年代，是利用某些工程材料的蓄冷特性，贮藏冷能并加以合理使用的一种实用贮能技术。自蓄冷技术的诞生以来，就在食品、化工、医疗等许多领域得到广泛应用。相变蓄冷材料是相变蓄冷系统中用来储存冷量的介质，其相变过程是近似等温的过程，利用相变过程存储和释放冷量。从材料的成分组成来看，一般分为有机相变蓄冷材料、无机相变蓄冷材料和高分子相变蓄冷材料三大类。目前市场上使用的最多的是高分子相变蓄冷材料，该材料通过吸水性高分子材料与水及某些助剂形成凝胶，得到具有蓄冷性能的一种蓄冷材料。
但是目前使用中的蓄冷剂存一些不足，包括存在过冷现象，相分离，蓄冷量低，例如2011101584177专利公开了一种低温蓄冷剂的制备方法，采用了NaCl、NH4Cl无机盐为主蓄冷材料，潜热值为275J/g，无机盐相变材料存在具有过冷现象和出现相分离现象等缺点；高分子材料蓄冷剂作为新型的蓄冷剂，具有很多优点，但是很多不可降解，危害环境。随着社会的发展，人们对环境保护、减少污染的要求越来越高，可降解、高冷量的蓄冷剂受到广泛的关注。专利2013100800106公开了一种高分子材料蓄冷剂的制备方法。此外目前的蓄冷剂功能单一，不具备环境温度传感的功能，如果在物流过程中，蓄冷剂材料能反映包装箱内的温度信息，将有助于判断例如果蔬所处的温度环境信息，将可以更好地保证运输过程中果蔬的品质。
我国是果蔬生产大国，果蔬产量和面积一直稳居世界首位。目前，我国物流电商处于快速发展阶段，大量果蔬采用物流电商的方式进行销售。然而我国幅员辽阔，农产品主要销售市场不在产地，果蔬保鲜贮运能力不足，采后商品化处理技术的落后，果蔬生产每年存在巨大的损耗。为避免在高温季节造成果蔬品质的下降，果蔬物流电商运输过程中需要采用冷链的措施。与发达国家相比，我国尚未形成完整而独立的冷链物流体系，使得我国果蔬在采后运输到销售的整个过程中腐烂损失严重。而将蓄冷材料运用于果蔬冷链物流体系中，可以大大减少果蔬品质劣变，减少物流运输过程中的损失和浪费。
发明内容
为了解决上述物流过程中缺少冷链措施造成果蔬等易腐败变质的问题，本发明提供了一种蓄冷剂及其在果蔬保鲜中的应用。
本发明的目的是提供一种具温度指示功能的蓄冷剂，可以方便的反映出包装环境内的温度范围，同时树脂中添加纤维素，使树脂具有可降解性能，环境友好。为果蔬在电商物流过程中品质保持提供一种方便、环保和高效的保鲜材料，起到延长果蔬采后贮藏时间，减少物流损失的作用。
本发明提供的具有温度传感功能的蓄冷剂主要由高吸水聚合物和温度指示剂组成。
做为优先的技术方案，本发明提供的具有温度传感功能的蓄冷剂，主要由高吸水丙烯酸/丙烯酸钠/羟乙基壳聚糖聚合物添加温度指示剂组成，其中干态的高吸水聚合物与温度指示剂质量比为5:1-2:1。
本发明所述蓄冷剂的制备方法包括如下步骤：
采用中和度为60-80％丙烯酸/丙烯酸钠溶液，单体浓度为20-30％，加入5-10％的羟乙基壳聚糖，0.1-0.2％偶氮二异丁基脒盐酸盐，0.1-0.5％二乙烯基砜，将反应瓶置于恒温加热器中通氮驱氧，反应温度为50-80℃，反应时间1-2小时后，加入温度指示剂，搅拌均匀后，冷冻干燥后得到本发明所述蓄冷剂。
本发明所述的温度指示剂优选用如下方法制备。方法包括如下步骤：称取40-50份十二醇置于三口瓶中，加入5-10份对羟基苯甲酸乙酯，开动搅拌器,升温至60℃，使对羟基苯甲酸乙酯完全溶解于脂肪醇中，加入1-5份的三芳甲烷内酯，搅拌溶解后加入50-70份硅藻土，冷却后得到温度指示剂。
发明人研究发现三芳甲烷内酯化合物/对羟基苯甲酸乙酯/脂肪醇体系在不同的不同的温度下，可以从液态变为固态，同时体系的颜色也会随之发生变化，从有色变为无色。利用这种性质，可以很好的指示环境的温度，便于使用者了解物流包装内的温度情况。同时筛选的比例范围可以确保体系颜色变化最为明显，便于观察。
由于温度指示剂使用过程中存在液态，不便于使用，因此采用负载的方式将其吸附于硅藻土中。硅藻土的显著特性是轻质、多孔、高吸附能力、以及安全无毒等优异的物理化学性质，因此硅藻土作为吸附剂已经得到广泛的应用。通过硅藻土对温度指示剂的负载，使其具有良好的分散性和抗压性。
羟乙基壳聚糖是壳聚糖经羟乙基化改性生成的衍生物，它保持了壳聚糖固有的良好生物降解性和生物安全性。与壳聚糖相比，羟乙基壳聚糖由于其结构中引进了具有亲水性的羟乙基，因而它在水中能够与更多的水分子产生有效结合，从而使它的亲水性或水溶性要优于壳聚糖。羟乙基壳聚糖的加入可以使吸水树脂具有可降解性，减少废弃蓄冷剂对环境的污染。
本发明提供的一种果蔬用蓄冷剂特别适合应用于果蔬贮藏运输过程。与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明针对传统蓄冷剂功能单一的不足，在蓄冷介质中加入具有温度响应的温敏材料，可以在临界温度附近，从有色转变为无色，便于使用者判断果蔬等物流运输过程中所处环境温度是否利于果蔬贮藏。
本发明采用脂肪醇作为温度指示剂变色临界温度的控制物质，可以选择不同链长的脂肪醇得到不同的变色温度点，这样可以针对不同物流温度的要求，选择合适的变色范围，达到控温多样化的目的。
本发明蓄冷剂采用羟乙基壳聚糖与丙烯酸/钠为单体进行共聚，获得吸水树脂具有高潜热，可降解等优点。相变潜热达320J/g，接近纯水的相变潜热值，有利于果蔬电商物流中冷量的释放，获得更好的贮藏保鲜效果。同时采用具有水溶性羟乙基壳聚糖加入到聚合体系中，使制备的蓄冷材料具有可降解性，减少蓄冷材料不能降解导致对环境的污染。
本发明蓄冷剂具有高吸水性，因此使用量少，制作成本低，制备工艺简单易行，操作方便，适合工业化生产的应用，有很好的实用价值和经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。若无特别指明，实施例采用的方法为本领域通用技术。
实施例1
50g十二醇置于三口瓶中，加入5g对羟基苯甲酸乙酯，加热至60℃，搅拌均匀，加入1g三芳甲烷内酯，继续搅拌加热至各组分完全溶解于十二醇中，加入50g硅藻土，冷却后得到温度指示剂，变色温度为13℃。
中和度为70％丙烯酸溶液100g，其中单体浓度为25％，加入8g羟乙基壳聚糖，0.12g偶氮二异丁基脒盐酸盐，0.3g二乙烯基砜，通入氮气后加热搅拌，反应温度60℃，反应时间1小时后，加入温度指示剂12g，搅拌均匀后，冷冻干燥后得到具有温度传感功能的蓄冷剂。
实施例2
45g十一醇置于三口瓶中，加入9g对羟基苯甲酸乙酯，加热至50℃，搅拌均匀，加入4g三芳甲烷内酯，继续搅拌加热至各组分完全溶解于十一醇中，加入65g硅藻土，冷却后得到温度指示剂，变色温度为4℃。
中和度为80％丙烯酸溶液100g，其中单体浓度为30％，加入9g羟乙基壳聚糖，0.18g偶氮二异丁基脒盐酸盐，0.4g二乙烯基砜，通入氮气后加热搅拌，反应温度75℃，反应时间1.5小时后，加入温度指示剂10g，搅拌均匀后，冷冻干燥后得到具有温度传感功能的蓄冷剂。
实施例3
40g十三醇置于三口瓶中，加入7g对羟基苯甲酸乙酯，加热至70℃，搅拌均匀，加入2g三芳甲烷内酯，继续搅拌加热至各组分完全溶解于十三醇中，加入60g硅藻土，冷却后得到温度指示剂，变色温度为21℃。
中和度为60％丙烯酸溶液100g，其中单体浓度为20％，加入6.5g羟乙基壳聚糖，0.15g偶氮二异丁基脒盐酸盐，0.5g二乙烯基砜，通入氮气后加热搅拌，反应温度50℃，反应时间2小时后，加入温度指示剂7g，搅拌均匀后，冷冻干燥后得到具有温度传感功能的蓄冷剂。
实验例1本发明蓄冷剂在杨梅贮藏中的应用
试验材料：东魁杨梅，购于浙江仙居。
试验处理为：每组东魁杨梅1000g，挑选成熟、健康果实，装入塑料框后放入保温泡沫箱中，分别加入实施例1中蓄冷剂1g，加入245mL水，凝胶化后封入塑料袋中，未加蓄冷剂的为对照组，将整箱杨梅采置于20℃条件下贮藏。两种处理相比，贮藏3天后霉变率分别为：实验例组为13.7％，对照组为40.2％，证明本发明蓄冷剂对杨梅具有较好的保鲜效果。
实验例2本发明蓄冷剂在蓝莓贮藏中的应用
试验材料：兔眼蓝莓，购于浙江安吉。
试验处理为：
试验处理为：每组兔眼蓝莓500g，挑选成熟、健康果实，装入塑料盒后放入保温泡沫箱中，分别加入实施例2中蓄冷剂0.5g，加入100mL水，凝胶化后封入塑料袋中，未加蓄冷剂的为对照组，将整箱蓝莓采置于20℃条件下贮藏。两种处理相比，贮藏5天后霉变率分别为：实验例组为8.6％，对照组为19.3％，证明本发明蓄冷剂对蓝莓具有较好的保鲜效果。
Claims (3)
1.一种蓄冷剂，其特征在于，所述蓄冷剂具有温度传感功能，其组成包括高吸水聚合物和温度指示剂；所述高吸水聚合物为丙烯酸/丙烯酸钠/羟乙基壳聚糖的聚合物；所述蓄冷剂的制备方法包括：采用中和度为60-80%丙烯酸溶液，单体浓度为 20-30%，加入5-10%的羟乙基壳聚糖，0.1-0.2%偶氮二异丁基脒盐酸盐，0.1-0.5%二乙烯基砜，将反应瓶置于恒温加热器中通氮驱氧，反应温度为 50-80℃，反应时间1-2小时后，加入温度指示剂，搅拌均匀，冷冻干燥后得到所述蓄冷剂；所述的温度指示剂的制备方法包括：称取40-50份脂肪醇置于三口瓶中，加入5-10份对羟基苯甲酸乙酯，磁力搅拌升温至50-70℃，使对羟基苯甲酸乙酯完全溶解于脂肪醇中，加入1-5份的三芳甲烷内酯，搅拌溶解后加入50-70份硅藻土，冷却后得到温度指示剂；
所述蓄冷剂制备中干态的所述高吸水聚合物与温度指示剂质量比为5:1-2:1；
所述的脂肪醇为十一醇、十二醇、十三醇中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的蓄冷剂，其特征在于，所述温度指示剂的制备方法为：50g十二醇置于三口瓶中，加入5g对羟基苯甲酸乙酯，加热至60℃，搅拌均匀，加入1g三芳甲烷内酯，继续搅拌加热至各组分完全溶解于十二醇中，加入50g硅藻土，冷却后得到温度指示剂；蓄冷剂的制备方法为：中和度为70%丙烯酸溶液100g，其中单体浓度为25%，加入8g羟乙基壳聚糖，0.12g偶氮二异丁基脒盐酸盐，0.3g二乙烯基砜，通入氮气后加热搅拌，反应温度60℃，反应时间1小时后，加入温度指示剂12g，搅拌均匀后，冷冻干燥得到蓄冷剂。
3.根据权利要求1或2所述的蓄冷剂在果蔬保鲜贮藏或运输中的应用。
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