CN112552702A - 一种环保型稻壳基一次性餐具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保型稻壳基一次性餐具，属于节能环保和资源再生利用技术领域。所述一次性餐具包含两种或多种不同粒径稻壳，其中，当餐具中包含三种不同粒径稻壳，分为大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳；所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳分别指的是平均粒径为40‑100μm、7‑20μm和1‑6μm的稻壳；所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳的质量比为(1‑2):(1‑4):(5‑8)。本发明制备得到的稻壳基一次性餐具外观微黄、光滑，在95℃±5℃≥30min后，再60℃烘箱静置30min，餐具无渗透、不变形，餐具负重3kg，高度变化≤5％，0.8米高处跌落不会破，完全符合并超出国家要求。

Description

一种环保型稻壳基一次性餐具
技术领域
本发明涉及一种环保型稻壳基一次性餐具，属于环保领域和资源再生利用技术领域。
背景技术
近年来因外卖的盛行、地摊经济蓬勃以及餐厅打包业务激增导致塑料一次性餐具和淀粉基发泡餐具的大量使用，不仅造成了环境的污染和资源浪费，而且长期食用一次性餐具打包的食物，对消费者的健康也会造成巨大的威胁。全国多地出台了针对一次性餐具的强制或限制措施，减少一次性用品的使用，并鼓励和引导消费者节约资源、绿色消费，但目前流行人人追求便利快捷的生活方式，收效甚微。但环境污染不可小觑，目前大量使用的塑料一次性餐具的降解时间至少需要200年，如果残留在土地中，还会污染土地，影响周围作物的生产，以及土地中细菌的滋生；若对这些塑料餐盒直接进行焚烧处理，塑料焚烧时，不但造成大量黑烟，且会产生二恶英，二恶英进入土壤时，至少需要15月才可分解，且二恶英会危害植物及动物，会给环境造成严重的二次污染。而如何减少一次性餐具的使用或者采用一次性环保餐具，逐渐成为了众多研究者和企业感兴趣的课题和项目。
近年来，一次性环保餐具的研究越来越多，小部分研究已规模化生产并被广大消费者所接受。与聚苯乙烯、聚乙烯等高分子化合物制备而成的一次性塑料餐具相比，一次性环保餐具具有材料环保易降解、粘合剂和防水膜采用可食用材料等特点备受关注。目前一次性环保餐具的研究主要采用玉米秸秆、水果皮、茉莉花等粗纤维含量较高的原料，再采用可食用的玉米淀粉、各种胶体作为粘结剂和防水剂制备而成。但均存在餐具强度低、韧性差、高温易变形、高温使用时间短等缺点。现有增加一次性餐具强度的方法多为增加化学材料以及各种粘度高的食用材料，均未完全的解决一次性餐具的所有痛点；为提高一次性餐具的硬度、韧性以及防水效果，采用增加化工材料的量和种类是较为常见的一种手段，常见的秸秆餐碗是将秸秆等原料粉碎成粉末，与高分子有机热熔胶混合，通过模塑真空吸附成型和干整型工艺生产而成，餐具主要成分也是有机材料，因一次从餐具的使用环境较为复杂，高温、高油、高水等环境，化工材料的比例升高，为消费者在使用一次性餐具进餐时，可能会增加不健康的风险；同时因为化工材料的使用，一次性餐具在降解过程中，可能会导致更多的环境问题。而采用易于降解环保的材料，且兼顾硬度高，韧性强、稳定性较好、规模化生产易于实现的一次性餐具的研究较为少见。
此外，也逐渐有了规模化生产的以玉米淀粉为主要原料的环保型一次性餐具，玉米淀粉为一种可食用的材料，具有易降解、粘结性强、可塑性强的特点，辅以助剂，可达到一次性餐具的大多数要求，但仍存在使用时易变形，韧性和硬度不足等问题。同时高纤维材料制备的一次性环保餐具也一直是研究的热点，但因其品控点较多，对原材料和生产工艺、生产环境的要求极高，很难生产出高品质的产品。多数存在原料粉体粒度不均匀、紧实度不够，容易造成产品成型时凹凸不平，导致防水材料喷涂不均匀，在使用时，遇高温或加水浸泡，餐具容易变形鼓包，不仅影响美观，更严重的甚至导致餐具破裂，餐具中的制作材料溶出，影响消费者使用。一次性环保餐具的硬度、韧性、防水效果等问题尚待解决。
稻壳是稻子的颖壳，是大米加工生产过程中的副产物，稻壳富含纤维素、木质素、二氧化硅，其中脂肪、蛋白质的含量较低。基于稻谷品种、地区、气候等差异，其化学组成会有差异。稻壳中硅含量愈高，则愈坚硬，耐磨性能愈强。稻壳中的硅酸含量较高，碳氮比也较高，是难以发酵的饲料原料之一。目前稻壳的利用主要在饲料、酿酒、菌菇种植方面应用较多，有研究表明，稻壳还可以作为一种纤维含量高且来源广泛的硅材料。在中国，稻壳作为一种可制备一次性环保餐具的原料，具有其得天独厚的优点。我国是稻谷生产大国，据统计每年的稻谷产量已超过2亿吨，占世界总产量的1/3以上。稻谷生产加工过程中的主要副产品是稻壳，产量约为稻谷总质量的20％，每年我国稻壳产量约为4千万吨，有着丰富的稻壳来源。但是，稻壳的自然堆积密度极小，仅83～160kg/m3，给储存和运输都造成不便，若不加以利用长期堆滞会对环境造成一定程度的污染。稻壳用途广泛，以稻壳为原料制备吸附剂、生物活性物质、化工类产品和饲料等；另一方面是以稻壳为燃料，但不当的燃烧处理会造成大量污染。稻壳的收储运、加工利用还存在较多技术难点。稻壳综合利用是推进农业绿色发展的重要举措。
但稻壳应用于一次性餐具的制作较为少见。有研究显示，将稻壳、秸秆、果壳等进行粉碎后，再辅以粘合剂制备成环保一次性餐具代替塑料或发泡餐具，但同样遭遇到了强度低、韧性不足、高温使用时餐具鼓包起泡等问题，限制了其工业化生产后的应用。如中国专利申请号99115359.6公开了一种以植物茎秆及果实外壳为原料生产可降解餐具的方法，该餐具是先将植物茎秆及果实外壳处理后加入黏合剂并混合，加入石膏模成型后烘干，再经表面涂胶烘干制成，成品的降解性能良好，无毒无害，但原料的成型方法决定了产品强度不好，且加工工艺复杂。中国专利申请号201910310566.7公开了绿色环保可食性餐具的制备方法，餐具由玉米秸秆、玉米、糯米、木薯等制备，加热成型，烘干处理，使用玉米粉和糯米粉做黏合剂，烘干后产品韧性不好，且玉米秸秆粉的配比只有50-60％，玉米粉和糯米粉等配料含量偏多，未能充分提高秸秆的利用率；再者，餐具未做涂膜防水处理，防水性能无法保证；中国专利申请号201710858478.1公开了一种利用玉米淀粉和小麦秸秆制备环保餐具的方法，主要用玉米淀粉制备淀粉胶作为粘结剂，淀粉胶、填充剂和秸秆粉经热压成型后进行表面涂防水膜聚四氟乙烯；该餐具主要成分为淀粉和秸秆，因此降解性能好、成本低、无味，但其主要的缺点是固化后淀粉胶呈现的脆性导致产品抗拉伸强度差，易破碎；且秸秆粉粒径(100-200目)较大，不易于淀粉胶充分混合，导致强度偏低。另外，聚四氟乙烯在温度超过120℃会释放有毒成分，有一定的安全隐患；中国专利申请号CN201911329908.6公开的一种资源再利用的秸秆餐具加工工艺，由秸秆和适量环保胶黏剂经过粉碎、搅拌、造粒、合模成型而制得；该餐具重量轻、加工工艺简单，但因选择的淀粉胶、果冻胶和糯米胶添加量较少，且无涂膜工艺导致防水性能差、易变性、强度差。和其他高纤维环保材料制备一次性餐具所面临的问题一样，如何提高以稻壳为主要原料制备一次性环保餐具的硬度、韧性、稳定性等问题，是目前急需解决的问题，不仅可以拓宽稻壳的应用领域，同时也可以为其他高纤维环保材料制备的一次性环保餐具的研究提供新的思路。
目前为了提高餐具强度，很多秸秆等环保型餐具均添加碳酸钙、二氧化钛等无机物，以提高餐具的强度，如现有专利“CN1154825A-农作物秸秆、稻壳制一次性餐具的配方及其加工方法”中通过添加碳酸钙；“CN201710563615.9-一种新型增韧阻燃秸秆环保餐具”添加氧化钛；“CN201910539919.0一种高效降解塑料餐具材料的制备方法”添加纳米二氧化钛、高岭土粉末；“CN201410173813.0一种秸秆-马铃薯渣环保餐具及其制备方法”添加碳酸钙；“CN201910993085.0采用茉莉花制作可降解一次性餐具的方法”添加纳米碳酸钙粉末、硬脂酸钙等无机物，这无形中增加了控制点和生产成本。
目前市场上现有产品因过渡添加增强强度的化工辅料，导致餐具仍存在降解速度缓慢、污染环境等问题，具体情况见表1。因此，亟需提供一种强度能达到国家标准(参照GB18006.1-1999要求：餐具负重3kg，高度变化≤5％，0.8米高处跌落不会破)、降解速率快且更环保的稻壳基环保型一次性餐具。
表1市场现有产品的情况
Figure BDA0002831163860000041
发明内容
为了解决上述问题，本发明通过对稻壳进行粉碎达到不同的粒径，再将不同粒径的稻壳粉按照一定的比例进行配比混合，以增加稻壳粉末的紧实度和密度，筛选出最佳的配比，将其与可食用的食品级材料助剂进行加水混合，最佳的紧实度和密度，能使助剂充满粉体之间的空隙，增强粘结性，再对原料和助剂的混合物进行造粒，造粒后的原料粘结性加强，颗粒也更为均匀，均匀的颗粒能使经过高温模具造型后的餐具，密度高，更为光滑和平整，能有效的提高防水材料喷涂时的均匀性。本发明采用疏水自洁纳米陶瓷涂料对制备的一次性纳米陶瓷餐具进行喷涂，该材料通过SGS和美国FDA检测，为食品级材料，被广泛应用于食品机械、玻璃及海边防护材料涂层，性能稳定，环保无毒性，涂层和底料可良好结合，结合强大大于4MPa，可耐盐、强酸碱及油脂。该材料不用添加水等稀释剂，直接喷涂，可常温固化，也可烘箱中适当温度低温固化，加快固化的速度，所以该材料是一种方便快捷且安全稳定的涂料。
本发明的第一个目的是提供一种一次性餐具，所述一次性餐具包含两种或多种不同粒径稻壳，其中，稻壳的平均粒径为1-100μm；当餐具中包含两种不同粒径稻壳，大粒径稻壳的平均粒径为10-30μm，小粒径稻壳的平均粒径为1-6μm，大小粒径稻壳的质量比为(1-4)：(6-9)；当餐具中包含三种不同粒径稻壳，分为大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳；所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳分别指的是平均粒径为40-100μm、7-20μm和1-6μm的稻壳；所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳的质量比为(1-2):(1-4):(5-8)。
在本发明的一种实施方式中，当餐具中包含两种不同粒径稻壳，大粒径稻壳的平均粒径为12-15μm，小粒径稻壳的平均粒径为3-5μm，大小粒径稻壳的质量比为(3-4)：(6-7)。
在本发明的一种实施方式中，优选地，当餐具中包含两种不同粒径稻壳，大粒径稻壳的平均粒径为13.5μm，小粒径稻壳的平均粒径为3.7μm，大小粒径稻壳的质量比为3：7。
在本发明的一种实施方式中，优选地，当餐具中包含两种不同粒径稻壳，大粒径稻壳的平均粒径为13.5μm，小粒径稻壳的平均粒径为3.7μm，大小粒径稻壳的质量比为4：6。
在本发明的一种实施方式中，当餐具中包含三种不同粒径稻壳，分为大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳；所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳分别指的是平均粒径为75-85μm、12-15μm和3-5μm的稻壳；所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳的质量比为1:(2-4):(5-7)或2：(1-2)：(6-7)。
在本发明的一种实施方式中，优选地，当餐具中包含三种不同粒径稻壳，分为大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳；所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳分别指的是平均粒径为80.6μm、13.5μm和3.7μm的稻壳；所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳的质量比为1:4:5。
在本发明的一种实施方式中，优选地，当餐具中包含三种不同粒径稻壳，分为大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳；所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳分别指的是平均粒径为80.6μm、13.5μm和3.7μm的稻壳；所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳的质量比为1:3:6。
在本发明的一种实施方式中，优选地，当餐具中包含三种不同粒径稻壳，分为大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳；所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳分别指的是平均粒径为80.6μm、13.5μm和3.7μm的稻壳；所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳的质量比为1:2:7。
在本发明的一种实施方式中，优选地，当餐具中包含三种不同粒径稻壳，分为大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳；所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳分别指的是平均粒径为80.6μm、13.5μm和3.7μm的稻壳；所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳的质量比为1:1:3。
在本发明的一种实施方式中，优选地，当餐具中包含三种不同粒径稻壳，分为大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳；所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳分别指的是平均粒径为80.6μm、13.5μm和3.7μm的稻壳；所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳的质量比为2:1:7。
在本发明的一种实施方式中，所述一次性餐具还包括配料；所述稻壳和配料的质量比为(7-9)：(1-3)。
在本发明的一种实施方式中，所述配料包括青稞粉和亲水胶体。
在本发明的一种实施方式中，所述亲水胶体包括CMC、黄原胶、瓜尔胶、海藻酸钠中的一种或多种。
在本发明的一种实施方式中，亲水胶体占总体系的质量百分数为1-5％。
在本发明的一种实施方式中，所述一次性餐具包括稻壳混料70-90％，青稞粉8-15％，亲水胶体1-5％。
本发明的第二个目的是提供一种制备上述一次性餐具的方法，所述方法是先将上述一次性餐具中的原料进行混合，再经挤压造粒、成型、喷涂防油膜层即得一次性餐具。
在本发明的一种实施方式中，所述防油膜层包括纳米复合陶瓷膜等食品级环保材料。
在本发明的一种实施方式中，所述方法包括以下步骤：
(1)原料预处理：收集稻壳，洗净，杀菌消毒，烘干水分，备用；
(2)粉磨：将稻壳用超微粉碎机粉磨，得到不同粒径的稻壳，分别为大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳；所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳分别指的是平均粒径为40-100μm、7-20μm和1-6μm的稻壳；
(3)配料：将大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳进行混合配料得到稻壳混料，所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳的质量比为(1-2):(1-4):(5-8)；
(4)混料：用V型混料机将(3)中得到的稻壳混料和配料进行充分混合。
(5)搅拌造粒：在混合料(4)中加入质量分数为60-80％、65-70℃的水，湿料放入滚筒造粒机，充分搅拌均匀，使水和混合料(4)相互密切接触，产生粘结力而形成团粒；
(6)成型：取(5)中湿料，放入模具中，高温压制成型后放在烘箱中缓苏，后取出冷却至室温；
(7)涂膜：在餐具内外表面喷涂纳米复合陶瓷材料防油膜层，固化后，晾至室温；
(8)杀菌：紫外消毒机消毒，覆膜分装，可得高密度一次性环保餐具。
在本发明的一种实施方式中，所述一次性餐具包括一次性餐盒、一次性筷子、一次性碗、一次性杯子和一次性勺子。
在本发明的一种实施方式中，步骤(6)成型：取(5)中湿料200g，放入模具中，在185-200℃，排气10-15次，高温压制8-10s，成型后放在温度为70-80℃的烘箱中缓苏，后取出冷却至室温。
在本发明的一种实施方式中，所述步骤(7)涂膜：在碗体内外表面喷涂纳米复合陶瓷材料防油膜层，在50-60℃下固化0.5h后，晾至室温。
在本发明的一种实施方式中，所述方法包括以下步骤：
(1)原料预处理：收集稻壳，洗净，杀菌消毒，并在40-60℃下烘干水分值13％-15％，备用；
(2)粉磨：将稻壳用超微粉碎机粉磨，采用激光粒度仪测定粉磨后的稻壳粉的粒度分布，将稻壳分别粉磨不同时间得到不同粒径的组分，A组分：平均粒径为40-100μm；B组分：平均粒径为7-20μm；C组分：平均粒径为1-6μm。
(3)配料：组分A、B和C以质量配比为(1-2):(1-4):(5-8)进行配料。
(4)混料：用V型混料机将(3)中得到的稻壳混料85％，青稞粉11％，羧甲基纤维素钠(CMC)2％和海藻酸钠2％充分混合。
(5)搅拌造粒：在混合料(4)中加入质量分数为60-80％、65-70℃的水，湿料放入滚筒造粒机，充分搅拌均匀，使水和混合料(4)相互密切接触，产生粘结力而形成团粒，粒径大约1-4mm。
(6)成型：取(5)中湿料200g，放入模具中，在185-200℃，排气10-15次，高温压制8-10s，成型后放在温度为70-80℃的烘箱中缓苏，后取出冷却至室温。
(7)涂膜：在碗体内外表面喷涂纳米复合陶瓷材料防油膜层，在50-60℃下固化0.5h后，晾至室温。
(8)杀菌：紫外消毒机消毒，覆膜分装，可得高密度一次性环保餐具。
选用稻壳作为一次性餐具的主要原料，稻壳富含二氧化硅，且稻壳中硅含量愈高，则愈坚硬，耐磨性能愈强，故稻壳本身强度比其他农作物副产品材料高，以稻壳为原料对餐具的强度有较高的保障。
粉磨和配料在提高一次性稻壳基环保餐具中有很重要的作用，A组分颗粒较大，主要承担框架的作用，B组分主要用于填充A组分形成的空隙，而C组分进一步填充A组分和B组分留下的空隙，最终使三种组分达到最密实的状态；通过理论推算、单因素和正交试验验证得到A、B和C三种组分的粒径大小和最佳配比；粉磨和配料的工艺，最大程度增加餐具的强度和韧性，达到国家要求的强度，并且，密实的餐具有利于涂膜工艺的进行，表面越光滑越易涂膜，且节约涂膜材料的使用。若只用A组分(粗料)制作餐具，则会因空隙较大，负重强度和跌落强度低，且不易涂膜；若只用C组分(细料)制作餐具，则餐具没有框架结构，缺少韧性，跌落强度较低；故本发明最大的特点就是合理筛选不同粒径的稻壳细粉，以合理的配比达到最大的密实度，以增强餐具的强度，并为涂膜工艺打下基础。
青稞粉代替传统一次性环保餐具中常用的糯米粉、玉米淀粉及其他淀粉类物质，青稞的支链淀粉的含量与淀粉接近，并含有大量的β-葡聚糖，具有较好的粘性，采用单一原料，在加工过程中不仅可以减少工艺复配的工序，在工艺中性质更稳定，品质更可控。
在碗体内外表面喷涂纳米复合陶瓷材料防油膜层；纳米复合陶瓷膜是一种食品级的无机材料，易降解，并且涂膜可以增强餐具的强度；众所周知，材料表面越光滑越易涂膜，且节约涂膜材料。另外，陶瓷膜防水防油、防细菌和耐高温，能达到95℃±5℃≥30min后，餐具无渗透、不变形，且有效延长餐具的保质期；并且涂膜也隔绝了稻壳里重金属和微生物等有害物质的外泄，使餐具更安全。
本发明的有益效果：
(1)本发明制备得到的稻壳基一次性餐具外观微黄、光滑，在95℃±5℃≥30min后，再60℃烘箱静置30min，餐具无渗透、不变形，餐具负重3kg，高度变化≤5％，水分≤7％，1.2米高处跌落不会破，完全符合并超出国家要求(参照GB 18006.1-1999要求：餐具负重3kg，高度变化≤5％，0.8米高处跌落不会破)；且本发明配料和工艺简单，方便实现产业化生产。
(2)本发明采用稻壳、青稞粉、食品级可食用粘结剂作为原料，降解快，可直接作动物、微生物、鱼类的高级饲料，降解率达100％(彻底)；同时对环境无污染，属于良性循环、可食、可达到二次利用，生产中更无三废排放，抛弃后自然回归大自然。本发明的稻壳基一次性餐具易降解，无污染，且大大降低了一次性餐具给环境带来的污染。
(3)本发明选用的稻壳中含有丰富的二氧化硅，二氧化硅不仅具有较强的硬度，化学性质极其稳定，且不与水反应，二氧化硅还可以作为润滑剂，是一种优良的流动促进剂，主要作为润滑剂、抗黏剂、助流剂，所以稻壳中含有的丰富的二氧化硅，可在餐具制备中发挥重要的作用，在不添加无机物的情况下提高餐具的强度，节约了生产成本。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。
在产品性能方面，通过采用GB10086.1-1999《一次性可降解餐饮具通用技术条件在开水中的检测方法》对一次性餐具的外观、产品性能等进行了检测。
1、外观检查
在无阳光直射处将试样平放，观察质地是否均匀；
2、耐温试验
将试样注满95℃±5℃热水，再移到60℃恒温箱内静置30min后观察样盒是否变形，盒底有无渗漏等；
3、负重试验
取试样倒扣在平滑桌面上，将平板玻璃放在盒底，用金属尺测量平板玻璃下表面至桌面的高度H0(mm)；然后将3kg砝码置于平板玻璃中央处，负重1min立即精确量取高度H(mm)，计算试样餐盒的负重性W＝(H0-H)/H0*100；
4、跌落试验
在常温下，将试样距平整地面0.6、0.8、1.0、1.2m高处底部朝下自由跌落一次，观察试样是否完好无损；
5、水分
称取试样质量m1，将试样放入温度保持在105℃±2℃的烘箱中烘干。当试样已完全烘干时(不少于3h)，将试样迅速放入干燥箱中冷却，冷却后称量试样的质量。重复上述操作，其烘干时间应至少为第一次烘干时间的一半，当连续两次在规定的时间间隔下，称量的差值不大于烘干前试样质量的0.1％，即认为试样已达恒重，记录试样质量m2。
水分X＝(m1-m2)/m1*100。
实施例1：
(1)原料预处理：收集稻壳，洗净，杀菌消毒，并在50℃下烘干水分值13％，备用；
(2)粉磨：将稻壳用超微粉碎机粉磨，采用激光粒度仪测定粉磨后的稻壳粉的粒度分布，将稻壳分别粉磨不同时间得到不同粒径的组分，A组分：平均粒径为80.6μm；B组分：平均粒径为13.5μm；C组分：平均粒径为3.7μm。
(3)配料：将组分A、B和C以质量配比为1:3:6进行配料。
(4)混料：用V型混料机将(3)中得到的稻壳混料85％，青稞粉11％，羧甲基纤维素钠(CMC)2％和海藻酸钠2％充分混合。
(5)搅拌造粒：在混合料(4)中加入质量分数为70％、70℃的水，湿料放入滚筒造粒机，充分搅拌均匀，使水和混合料(4)相互密切接触，产生粘结力而形成团粒，粒径大约1-4mm。
(6)成型：取(5)中湿料200g，放入模具中，在200℃，排气12次，高温压制10s，成型后放在温度为75℃的烘箱中缓苏，后取出冷却至室温。
(7)涂膜：在碗体内外表面喷涂纳米复合陶瓷材料防油膜层，在50-60℃下固化0.5h后，晾至室温。
(8)杀菌：紫外消毒机消毒，覆膜分装，可得高密度一次性环保餐具。
实施例2：
(1)原料预处理：收集稻壳，洗净，杀菌消毒，并在50℃下烘干水分值15％，备用；
(2)粉磨：将稻壳用超微粉碎机粉磨，采用激光粒度仪测定粉磨后的稻壳粉的粒度分布，将稻壳分别粉磨不同时间得到不同粒径的组分，A组分：平均粒径为72.4μm；B组分：平均粒径为10.8μm；C组分：平均粒径为2.3μm。
(3)将组分A、B和C以质量配比为1:3:6进行配料。
(4)混料：用V型混料机将(3)中得到的稻壳混料85％，青稞粉11％，羧甲基纤维素钠(CMC)2％和海藻酸钠2％充分混合。
(5)搅拌造粒：在混合料(4)中加入质量分数为70％、70℃的水，湿料放入滚筒造粒机，充分搅拌均匀，使水和混合料(4)相互密切接触，产生粘结力而形成团粒，粒径大约1-4mm。
(6)成型：取(5)中湿料200g，放入模具中，在195℃，排气15次，高温压制10s，成型后放在温度为75℃的烘箱中缓苏，后取出冷却至室温。
(7)涂膜：在碗体内外表面喷涂纳米复合陶瓷材料防油膜层，在50-60℃下固化0.5h后，晾至室温。
(8)杀菌：紫外消毒机消毒，覆膜分装，可得高密度一次性环保餐具。
实施例3：
(1)原料预处理：收集稻壳，洗净，杀菌消毒，并在50℃下烘干水分值13％，备用；
(2)粉磨：将稻壳用超微粉碎机粉磨，采用激光粒度仪测定粉磨后的稻壳粉的粒度分布，将稻壳分别粉磨不同时间得到不同粒径的组分，A组分：平均粒径为95.6μm；B组分：平均粒径为18.32μm；C组分：平均粒径为5.03μm。
(3)将组分A、B和C以质量配比为1:2:7进行配料。
(4)混料：用V型混料机将(3)中得到的稻壳混料85％，青稞粉11％，羧甲基纤维素钠(CMC)2％和海藻酸钠2％充分混合。
(5)搅拌造粒：在混合料(4)中加入质量分数为70％、70℃的水，湿料放入滚筒造粒机，充分搅拌均匀，使水和混合料(4)相互密切接触，产生粘结力而形成团粒，粒径大约1-4mm。
(6)成型：取(5)中湿料200g，放入模具中，在185℃，排气10次，高温压制10s，成型后放在温度为75℃的烘箱中缓苏，后取出冷却至室温。
(7)涂膜：在碗体内外表面喷涂纳米复合陶瓷材料防油膜层，在50-60℃下固化0.5h后，晾至室温。
(8)杀菌：紫外消毒机消毒，覆膜分装，可得高密度一次性环保餐具。
实施例4：
(1)原料预处理：收集稻壳，洗净，杀菌消毒，并在50℃下烘干水分值13％，备用；
(2)粉磨：将稻壳用超微粉碎机粉磨，采用激光粒度仪测定粉磨后的稻壳粉的粒度分布，将稻壳分别粉磨不同时间得到不同粒径的组分，A组分：平均粒径为90.6μm；B组分：平均粒径为13.5μm；C组分：平均粒径为3.7μm。
(3)配料：将组分A、B和C以质量配比为1:3:6进行配料。
(4)混料：用V型混料机将(3)中得到的稻壳混料85％，糯米粉5％，玉米淀粉6％，羧甲基纤维素钠(CMC)2％和海藻酸钠2％充分混合。
(5)搅拌造粒：在混合料(4)中加入质量分数为70％、70℃的水，湿料放入滚筒造粒机，充分搅拌均匀，使水和混合料(4)相互密切接触，产生粘结力而形成团粒，粒径大约1-4mm。
(6)成型：取(5)中湿料200g，放入模具中，在200℃，排气12次，高温压制10s，成型后放在温度为75℃的烘箱中缓苏，后取出冷却至室温。
(7)涂膜：在碗体内外表面喷涂纳米复合陶瓷材料防油膜层，在50-60℃下固化0.5h后，晾至室温。
(8)杀菌：紫外消毒机消毒，覆膜分装，可得高密度一次性环保餐具。
表1各实施例的一次性环保餐具的性能
Figure BDA0002831163860000111
由此表1可见，实施案例均可以有效提高稻壳基一次性餐具的耐水性、负重强度和跌落强度，且满足国家标准(参照GB 18006.1-1999)；对比实施例4和实施例1、2、3可见，青稞作为粘结性配料的餐具，其跌落强度优于用玉米粉和糯米粉做配料的餐具，说明青稞粉做配料可以进一步提升餐具的强度。
对比例1：
参照实施例1的方法制备一次性环保餐具，区别在于，控制A、B和C三种组分质量比固定为1:3:6，改变三组分粒径分布，其他条件同实施例1，制备得到的产品的性能见表2。
表2 A、B和C不同组合的粒径对餐具性质的影响
Figure BDA0002831163860000112
Figure BDA0002831163860000121
由此表2可见，A、B和C三种组分的粒径分布对餐具的性能有很大影响，A组分颗粒较大，主要承担框架的作用，对餐具的力学性能影响最大；B组分主要用于填充A组分形成的空隙，而C组分进一步填充A组分和B组分留下的空隙，A组分粒径过大，B和C组分不足以填充A组分留下的空隙，堆积密度较小，造成餐具粗糙不均匀，进而影响其力学性能；A组分粒径过小，无法形成骨架，其负重强度和跌落强度低。优选地，A、B和C三种组分的平均粒径分别为80.6μm，13.5μm和3.7μm。
对比例2：
参照实施例1的方法制备一次性环保餐具，区别在于，控制三组分粒径不变，即A组分：平均粒径为80.6μm；B组分：平均粒径为13.5μm；C组分：平均粒径为3.7μm；改变三组分的质量比，其他条件同实施例1，制备得到的产品的性能见表3。
表3 A、B和C三种组分质量比对餐具性质的影响
Figure BDA0002831163860000122
Figure BDA0002831163860000131
由表3可知，当含有两种组分，优选地，大粒径稻壳的平均粒径为13.5μm，小粒径稻壳的平均粒径为3.7μm，大小粒径稻壳的质量比为(3-4)：(6-7)；当含有三组分时，优选地，大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳分别指的是平均粒径为80.6μm、13.5μm和3.7μm的稻壳；所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳的质量比为(1-2):(1-4):(5-8)。
若只用A组分(粗料)制作餐具，则会因空隙较大，负重强度和跌落强度低，且表面粗糙不均匀，涂膜效果不佳，导致防水效果较差；若只用C组分(细料)制作餐具，则餐具没有框架结构，缺少韧性，跌落强度较低。仅单独使用大粒径的组分A、中粒径的组分B或小粒径的组分C的餐具性能远差于采用组分A、B和C配料的餐具，且用组分A、B和C任意2种配料的餐具性能也比三种组分配料的餐具性能差，说明组分A、B和C之间相互作用，在增强餐具强度和韧性方面具有协同作用。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种环保型稻壳基一次性餐具，其特征在于，所述一次性餐具包含两种或多种不同粒径稻壳，其中，稻壳的平均粒径为1-100μm；当餐具中包含两种不同粒径稻壳，大粒径稻壳的平均粒径为10-30μm，小粒径稻壳的平均粒径为1-6μm，大小粒径稻壳的质量比为(1-4)：(6-9)；当餐具中包含三种不同粒径稻壳，分为大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳；所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳分别指的是平均粒径为40-100μm、7-20μm和1-6μm的稻壳；所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳的质量比为(1-2):(1-4):(5-8)。
2.根据权利要求1所述的一次性餐具，其特征在于，当餐具中包含两种不同粒径稻壳，大粒径稻壳的平均粒径为12-15μm，小粒径稻壳的平均粒径为3-5μm，大小粒径稻壳的质量比为(3-4)：(6-7)。
3.根据权利要求1所述的一次性餐具，其特征在于，当餐具中包含三种不同粒径稻壳，分为大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳；所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳分别指的是平均粒径为75-85μm、12-15μm和3-5μm的稻壳；所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳的质量比为1:(2-4):(5-7)或2：(1-2)：(6-7)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一次性餐具，其特征在于，所述一次性餐具还包括配料；所述稻壳和配料的质量比为(7-9)：(1-3)。
5.根据权利要求4所述的一次性餐具，其特征在于，所述配料包括青稞粉和亲水胶体。
6.根据权利要求5所述的一次性餐具，其特征在于，所述亲水胶体包括CMC、黄原胶、卡尔胶、海藻酸钠中的一种或多种。
7.根据权利要求5或6所述的一次性餐具，其特征在于，所述一次性餐具包括稻壳混料70-90％，青稞粉8-15％，亲水胶体1-5％。
8.一种制备如权利要求1-7任一项所述的一次性餐具的方法，其特征在于，所述方法是先将一次性餐具中的原料进行混合，再经挤压造粒、成型、喷涂防水防油膜层即得一次性餐具。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)原料预处理：收集稻壳，洗净，杀菌消毒，烘干水分，备用；
(2)粉磨：将稻壳用超微粉碎机粉磨，得到不同粒径的稻壳，分别为大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳；所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳分别指的是平均粒径为40-100μm、7-20μm和1-6μm的稻壳；
(3)配料：将大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳进行混合配料得到稻壳混料，所述大粒径稻壳、中粒径稻壳和小粒径稻壳的质量比为(1-2):(1-4):(5-8)；
(4)混料：用V型混料机将(3)中得到的稻壳混料和配料进行充分混合；
(5)搅拌造粒：在混合料(4)中加入质量分数为60-80％、65-70℃的水，湿料放入滚筒造粒机，充分搅拌均匀，使水和混合料(4)相互密切接触，产生粘结力而形成团粒；
(6)成型：取(5)中湿料，放入模具中，高温压制成型后放在烘箱中缓苏，后取出冷却至室温；
(7)涂膜：在餐具内外表面喷涂纳米复合陶瓷材料防水防油膜层，固化后，晾至室温；
(8)杀菌：紫外消毒机消毒，覆膜分装，可得高密度一次性环保餐具。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述一次性餐具包括一次性筷子、一次性碗、一次性杯子和一次性勺子。
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