CN113123164A - 一种无氟防油剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及食品包装领域，具体公开了一种无氟防油剂及其制备方法和应用，所述无氟防油剂包括以下的原料：水、食用石蜡、硬脂酸、明胶、食用碳酸钠、羧甲基纤维素、淀粉。本发明提供的无氟防油剂通过水、食用石蜡、硬脂酸、明胶、食用碳酸钠、羧甲基纤维素、淀粉等原料的配合使用，具有安全环保的优点，由于是不含氟，解决了纸塑产品的回收利用问题，避免给环境带来严重的污染，还解决了现有食品包装产品大多采用全氟防油剂，存在不够安全环保的问题，具有广阔的市场前景。

Description

一种无氟防油剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及食品包装领域，具体是一种无氟防油剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着生活水平的不断提高，人们对于包装纸和餐具安全性的关注度也在不断提高。目前，为了保证良好的防水防油效果，一种方法是通过在纸表面进行塑料淋膜，另一种是在纸中添加防水防油剂。其中，塑料淋膜(PE，聚乙烯)的纸质包装纸和餐具，比如一次性纸杯和方便面盒等产品，存在的潜在风险在于淋膜的材质，某些塑料淋膜存在双酚A以及接触高温食物时会释放有害有机物。同时由于PE膜性质的稳定也提高了包装用纸重复利用的难度，导致难以在自然界中降解，给环境带来严重的污染。
为此，另一种普遍使用的方案是纸餐具生产过程中添加防水防油剂，比如纸餐盒，纸餐盘等。作为性能优良疏水疏油的人工合成表面活性剂，全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷基磺酸(PFOS)是目前应用最广泛的两种全氟化合物，全氟防油剂受热时会产生有毒的全氟辛磺酰胺，可导致肝癌和体内脂肪代谢紊乱等疾病，同时全氟防油剂也给土地带来严重污染，其大量生产和使用已给全球生态系统造成严重的生物积累和持久性污染。
因此，以上的技术方案在应用中存在以下不足：现有食品包装产品大多采用全氟防油剂，存在不够安全环保的缺陷。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种无氟防油剂及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的现有食品包装产品大多采用全氟防油剂，存在不够安全环保的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种无氟防油剂，其原料至少包括：水、食用石蜡(具体采用现有的食品级石蜡产品)、硬脂酸、明胶、食用碳酸钠(具体采用现有的食品级碳酸钠产品，例如食用碱等)、羧甲基纤维素、淀粉。
作为本发明进一步的方案：所述无氟防油剂包括以下按照重量份的原料：水920-940份、食用石蜡25-35份、硬脂酸20-30份、明胶10-19份、食用碳酸钠1-3份、羧甲基纤维素0.1-1.2份、淀粉0.8-1.2份。
优选的，所述无氟防油剂包括以下按照重量份的原料：水927份、食用石蜡30份、硬脂酸27份、明胶12份、食用碳酸钠2.6份、羧甲基纤维素0.4份、淀粉1份。
本发明实施例的另一目的在于提供一种无氟防油剂的制备方法，所述的无氟防油剂的制备方法，包括以下步骤：按照比例称取水加热至70-75摄氏度，然后按照比例加入食用石蜡搅拌至全部融化，再按照比例加入硬脂酸进行混合均匀，然后按照比例加入明胶、食用碳酸钠、羧甲基纤维素和淀粉进行混合均匀，乳化，即可得到所述无氟防油剂。
本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述的无氟防油剂的制备方法制备得到的无氟防油剂。
本发明实施例的另一目的在于提供一种所述的无氟防油剂在制备纸塑产品中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明制备的无氟防油剂通过水、食用石蜡、硬脂酸、明胶、食用碳酸钠、羧甲基纤维素、淀粉等原料的配合使用，具有安全环保的优点，由于是不含氟，解决了纸塑产品的回收利用问题，避免给环境带来严重的污染，还解决了现有食品包装产品大多采用全氟防油剂，存在不够安全环保的问题，具有广阔的市场前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供的一种无氟防油剂，其原料至少包括：水、食用石蜡(具体采用现有的食品级石蜡产品)、硬脂酸、明胶、食用碳酸钠(具体采用现有的食品级碳酸钠产品，例如食用碱等)、羧甲基纤维素、淀粉。
作为本发明的另一优选实施例，所述食品级石蜡是以含油蜡为原料，经发汗或溶剂脱油，再经加氢精制或白土精制所得到的食品添加剂石蜡，符合GB 1886.26-2016的规定。
作为本发明的另一优选实施例，所述明胶是碱法明胶(又称B型明胶)、酸法明胶(又称A型明胶)、酶法明胶中的任意一种。
作为本发明的另一优选实施例，所述明胶是酶法明胶，具体是骨质明胶和/或皮质明胶，即由动物骨、皮等中的胶原部分降解而成为白色或淡黄色、半透明、微带光泽的薄片或粉粒。需要说明的是，明胶按照品质不同可以分为高档明胶、低档明胶、骨胶(骨质明胶)，其中高档明胶简称明胶，国外称为Gelatin，低档明胶和骨胶则称为Glue。
优选的，所述明胶是骨质明胶。
作为本发明的另一优选实施例，所述无氟防油剂包括以下按照重量份的原料：水920-940份、食用石蜡25-35份、硬脂酸20-30份、明胶10-19份、食用碳酸钠1-3份、羧甲基纤维素0.1-1.2份、淀粉0.8-1.2份。
作为本发明的另一优选实施例，所述无氟防油剂包括以下按照重量份的原料：水925-930份、食用石蜡27-32份、硬脂酸25-28份、明胶11-15份、食用碳酸钠2.2-2.8份、羧甲基纤维素0.2-1.0份、淀粉0.9-1.1份。
作为本发明的另一优选实施例，所述无氟防油剂包括以下按照重量份的原料：水927-930份、食用石蜡27-30份、硬脂酸25-27份、明胶12-16份、食用碳酸钠1.8-2.6份、羧甲基纤维素0.4-1.0份、淀粉0.9-1.1份。
作为本发明的另一优选实施例，所述无氟防油剂包括以下按照重量份的原料：水927份、食用石蜡30份、硬脂酸27份、明胶12份、食用碳酸钠2.6份、羧甲基纤维素0.4份、淀粉1份。
本发明实施例还提供一种无氟防油剂的制备方法，所述的无氟防油剂的制备方法具体包括以下步骤：
按照比例称取水加热至70-75摄氏度，然后按照比例加入食用石蜡搅拌至全部融化，再按照比例加入硬脂酸进行混合均匀，然后按照比例加入明胶、食用碳酸钠、羧甲基纤维素和淀粉进行混合均匀，乳化，即可得到所述无氟防油剂。
作为本发明的另一优选实施例，在所述的无氟防油剂的制备方法中，所述水可以是选自纯净水、矿泉水、蒸馏水、去离子水或软水中的任意一种，这里并不作限定，可以根据需要进行选择。这里优选的是纯净水，且纯净水pH＜7.5。
作为本发明的另一优选实施例，在所述的无氟防油剂的制备方法中，所述乳化的时间是10-40分钟。
优选的，所述的无氟防油剂的制备方法包括以下步骤：
1、按比例在常压反应釜中加入定量的纯净水，加热至70-75摄氏度。纯净水pH＜7.5，加热介质不能与纯净水接触。
2、待水温达到温度70-75摄氏度以后，按比例均匀加入食用石蜡，加入速度不宜过快，搅拌10分钟让食用石蜡全部融化，在搅拌过程中保持反应釜在加热状态，保持在70-75摄氏度。
3、再按比例均匀加入硬脂酸搅拌10分钟，之后陆续均匀加入骨质明胶、食品碳酸钠、羧甲基纤维素和淀粉，整个加药过程保持搅拌运转，保持温度。全部溶解后乳化20分钟，即制作完成。
4、制作完成后，装入储存罐自然冷却备用。
作为本发明的另一优选实施例，在所述的无氟防油剂的制备方法中，还包括在进行包装的步骤，具体是将物料从储存罐抽出并包装至容器中即可得到无氟防油剂产品。所述包装的具体工艺可以采用现有技术，这里并不作赘述，可以根据需求进行选择。
本发明实施例还提供一种采用上述的无氟防油剂的制备方法制备得到的无氟防油剂。
本发明实施例还提供一种所述无氟防油剂在制备纸塑产品中的应用。
作为本发明的另一优选实施例，在所述的无氟防油剂在制备纸塑产品中的应用中，具体可以是制备用于包装和作为餐具的纸塑产品，具有广阔的市场前景。具体的，所述纸塑产品是以纸和/或塑料为原料所制备的产品，通常，一层混浆纸加上一层PE(聚乙烯)膜覆膜而成的即为纸塑产品。当然，也可以是塑料淋膜(PE)的纸质包装纸和餐具(纸餐盒，纸餐盘等)，比如一次性纸杯和方便面盒等产品，由于是不含氟，解决了纸塑产品的回收利用问题，避免给环境带来严重的污染。
以下通过列举具体实施例对本发明的无氟防油剂的技术效果做进一步的说明。
实施例1
一种无氟防油剂，包括以下的原料：水927公斤、食用石蜡30公斤、硬脂酸27公斤、明胶12公斤、食用碳酸钠2.6公斤、羧甲基纤维素0.4公斤、淀粉1公斤。其中，所述明胶是骨质明胶。所述水是纯净水，且纯净水pH＜7.5。
在本实施例中，所述无氟防油剂的制备方法如下：
1、按上述比例在常压反应釜中加入定量的纯净水，加热至70-75摄氏度。纯净水pH＜7.5，加热介质不能与纯净水接触。
2、待水温达到温度70-75摄氏度以后，按比例均匀加入食用石蜡，加入速度不宜过快，搅拌10分钟让食用石蜡全部融化，在搅拌过程中保持反应釜在加热状态，保持在70-75摄氏度。
3、再按比例均匀加入硬脂酸搅拌10分钟，之后陆续均匀加入骨质明胶、食品碳酸钠、羧甲基纤维素和淀粉，整个加药过程保持搅拌运转，保持温度。全部溶解后乳化20分钟，即制作完成。
4、制作完成后，装入储存罐自然冷却备用。
实施例2
一种无氟防油剂，包括以下的原料：水920公斤、食用石蜡25公斤、硬脂酸20公斤、明胶10公斤、食用碳酸钠1公斤、羧甲基纤维素0.1公斤、淀粉0.8公斤。其中，所述明胶是骨质明胶。所述水是纯净水，且纯净水pH是7。
在本实施例中，所述无氟防油剂的制备方法如下：
1、按上述比例在常压反应釜中加入定量的纯净水，加热至70摄氏度，加热介质不能与纯净水接触。
2、待水温达到温度70摄氏度以后，按比例均匀加入食用石蜡，加入速度不宜过快，搅拌10分钟让食用石蜡全部融化，在搅拌过程中保持反应釜在加热状态，保持在70摄氏度。
3、再按比例均匀加入硬脂酸搅拌10分钟，之后陆续均匀加入骨质明胶、食品碳酸钠、羧甲基纤维素和淀粉，整个加药过程保持搅拌运转，保持温度。全部溶解后乳化20分钟，即制作完成。
4、制作完成后，装入储存罐自然冷却备用。
实施例3
一种无氟防油剂，包括以下的原料：水940公斤、食用石蜡35公斤、硬脂酸30公斤、明胶19公斤、食用碳酸钠3公斤、羧甲基纤维素1.2公斤、淀粉1.2公斤。其中，所述明胶是骨质明胶。所述水是纯净水，且纯净水pH是6。
在本实施例中，所述无氟防油剂的制备方法如下：
1、按上述比例在常压反应釜中加入定量的纯净水，加热至75摄氏度，加热介质不能与纯净水接触。
2、待水温达到温度75摄氏度以后，按比例均匀加入食用石蜡，加入速度不宜过快，搅拌10分钟让食用石蜡全部融化，在搅拌过程中保持反应釜在加热状态，保持在75摄氏度。
3、再按比例均匀加入硬脂酸搅拌10分钟，之后陆续均匀加入骨质明胶、食品碳酸钠、羧甲基纤维素和淀粉，整个加药过程保持搅拌运转，保持温度。全部溶解后乳化20分钟，即制作完成。
4、制作完成后，装入储存罐自然冷却备用。
实施例4
一种无氟防油剂，包括以下的原料：水925公斤、食用石蜡27公斤、硬脂酸25公斤、明胶11公斤、食用碳酸钠2.2公斤、羧甲基纤维素0.2公斤、淀粉0.9公斤。其中，所述明胶是骨质明胶。所述水是纯净水，且纯净水pH＜7.5。
在本实施例中，所述无氟防油剂的制备方法如下：
1、按上述比例在常压反应釜中加入定量的纯净水，加热至72.5摄氏度。纯净水pH＜7.5，加热介质不能与纯净水接触。
2、待水温达到温度72.5摄氏度以后，按比例均匀加入食用石蜡，加入速度不宜过快，搅拌10分钟让食用石蜡全部融化，在搅拌过程中保持反应釜在加热状态，保持在72.5摄氏度。
3、再按比例均匀加入硬脂酸搅拌10分钟，之后陆续均匀加入骨质明胶、食品碳酸钠、羧甲基纤维素和淀粉，整个加药过程保持搅拌运转，保持温度。全部溶解后乳化20分钟，即制作完成。
4、制作完成后，装入储存罐自然冷却备用。
实施例5
与实施例4相比，除了无氟防油剂的原料包括：水930公斤、食用石蜡32公斤、硬脂酸28公斤、明胶15公斤、食用碳酸钠2.8公斤、羧甲基纤维素1.0公斤、淀粉1.1公斤。其他与实施例4相同。
实施例6
与实施例4相比，除了无氟防油剂的原料包括：水927公斤、食用石蜡27公斤、硬脂酸25公斤、明胶12公斤、食用碳酸钠1.8公斤、羧甲基纤维素0.4公斤、淀粉0.9公斤。其他与实施例4相同。
实施例7
与实施例4相比，除了无氟防油剂的原料包括：水930公斤、食用石蜡30公斤、硬脂酸27公斤、明胶16公斤、食用碳酸钠2.6公斤、羧甲基纤维素1.0公斤、淀粉1.1公斤。其他与实施例4相同。
实施例8
与实施例3相比，除了将骨质明胶替换为皮质明胶外，其他与实施例3相同。
实施例9
与实施例3相比，除了将骨质明胶替换为等重量的骨质明胶和皮质明胶的混合物外，其他与实施例3相同。
实施例10
与实施例3相比，除了将骨质明胶替换为碱法明胶外，其他与实施例3相同。
实施例11
与实施例3相比，除了将骨质明胶替换为酸法明胶外，其他与实施例3相同。
实施例12
与实施例3相比，除了将骨质明胶替换为酶法明胶外，其他与实施例3相同。
实施例13
与实施例3相比，除了纯净水替换为蒸馏水外，其他与实施例3相同。
实施例14
与实施例3相比，除了纯净水替换为软水外，其他与实施例3相同。
实施例15
与实施例3相比，除了乳化的时间是10分钟外，其他与实施例3相同。
实施例16
与实施例3相比，除了乳化的时间是40分钟外，其他与实施例3相同。
实施例17
一种防油剂，包括以下的原料：水930公斤、食用石蜡30公斤、硬脂酸27公斤、明胶12公斤、食用碳酸钠2.6公斤、羧甲基纤维素0.4公斤、烷基磺酸钠1公斤，具体原料配比见表1所示。其中，所述明胶是骨质明胶。所述水是纯净水，且纯净水pH＜7.5。
表1原料配比表
序号 原料 添加量(公斤)
1 水 930
2 食用石蜡 27
3 硬脂酸 27
4 骨质明胶 12
5 食用碳酸钠 2.6
6 羧甲基纤维素 0.4
7 烷基磺酸钠 1
在本实施例中，所述防油剂的制备方法参照实施例1，制备得到的防油剂的流动性差，防油效果不好。
实施例18
一种防油剂，包括以下的原料：水930公斤、食用石蜡25公斤、硬脂酸25公斤、明胶16公斤、食用碳酸钠2.6公斤、羧甲基纤维素0.4公斤、烷基磺酸钠1公斤，具体原料配比见表2所示。其中，所述明胶是骨质明胶。所述水是纯净水，且纯净水pH＜7.5。
表2原料配比表
序号 原料 添加量(公斤)
1 水 930
2 食用石蜡 25
3 硬脂酸 25
4 骨质明胶 16
5 食用碳酸钠 2.6
6 羧甲基纤维素 0.4
7 烷基磺酸钠 1
在本实施例中，所述防油剂的制备方法参照实施例1，制备得到的防油剂的防水效果不理想。
实施例19
一种防油剂，包括以下的原料：水930公斤、食用石蜡27公斤、硬脂酸20公斤、明胶19公斤、食用碳酸钠2.6公斤、羧甲基纤维素0.4公斤、烷基磺酸钠1公斤，具体原料配比见表3所示。其中，所述明胶是骨质明胶。所述水是纯净水，且纯净水pH＜7.5。
表3原料配比表
序号 原料 添加量(公斤)
1 水 930
2 食用石蜡 27
3 硬脂酸 20
4 骨质明胶 19
5 食用碳酸钠 2.6
6 羧甲基纤维素 0.4
7 烷基磺酸钠 1
在本实施例中，所述防油剂的制备方法参照实施例1，制备得到的防油剂的防油防水效果均不理想。
实施例20
一种防油剂，包括以下的原料：水930公斤、食用石蜡27公斤、硬脂酸27公斤、明胶12公斤、食用碳酸钠1.8公斤、羧甲基纤维素1.2公斤、烷基磺酸钠1公斤，具体原料配比见表4所示。其中，所述明胶是骨质明胶。所述水是纯净水，且纯净水pH＜7.5。
表4原料配比表
序号 原料 添加量(公斤)
1 水 930
2 食用石蜡 27
3 硬脂酸 27
4 骨质明胶 12
5 食用碳酸钠 1.8
6 羧甲基纤维素 1.2
7 烷基磺酸钠 1
在本实施例中，所述防油剂的制备方法参照实施例1，制备得到的防油剂的流动性差，防油效果不好。
需要说明的是，针对以上食品包装行业的环保和健康诉求，本发明结合以前多年总结的生产实践，开发出系列基于有机溶剂的水性乳液产品：无氟防油剂。该产品可达到食品接触级，具有安全环保、涂布后纸张可回收等优点。所述无氟防油剂符合美国BPI(Biodegradable Products Insitute)相关法规标准，符合美国FDA(食品药物管理局)176.170标准以及FDA 176.180相关食品接触法规标准。所述无氟防油剂具有良好的抗渗透能力：防冷油30分钟以上，防热油(100摄氏度)90分钟以上。而且不含氟碳，苯乙烯，BPA(双酚A)，安全环保，解决了传统防油剂含氟问题；解决了纸塑产品的回收利用问题。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种无氟防油剂，其特征在于，所述无氟防油剂的原料至少包括：水、食用石蜡、硬脂酸、明胶、食用碳酸钠、羧甲基纤维素、淀粉。
2.根据权利要求1所述的无氟防油剂，其特征在于，所述明胶是碱法明胶、酸法明胶、酶法明胶中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的无氟防油剂，其特征在于，所述明胶是酶法明胶，具体是骨质明胶和/或皮质明胶。
4.根据权利要求1所述的无氟防油剂，其特征在于，所述无氟防油剂包括以下按照重量份的原料：水920-940份、食用石蜡25-35份、硬脂酸20-30份、明胶10-19份、食用碳酸钠1-3份、羧甲基纤维素0.1-1.2份、淀粉0.8-1.2份。
5.根据权利要求1所述的无氟防油剂，其特征在于，所述无氟防油剂包括以下按照重量份的原料：水925-930份、食用石蜡27-32份、硬脂酸25-28份、明胶11-15份、食用碳酸钠2.2-2.8份、羧甲基纤维素0.2-1.0份、淀粉0.9-1.1份。
6.根据权利要求1所述的无氟防油剂，其特征在于，所述无氟防油剂包括以下按照重量份的原料：水927份、食用石蜡30份、硬脂酸27份、明胶12份、食用碳酸钠2.6份、羧甲基纤维素0.4份、淀粉1份。
7.一种如权利要求1-6任一所述的无氟防油剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照比例称取水加热至70-75摄氏度，然后按照比例加入食用石蜡搅拌至全部融化，再按照比例加入硬脂酸进行混合均匀，然后按照比例加入明胶、食用碳酸钠、羧甲基纤维素和淀粉进行混合均匀，乳化，得到所述无氟防油剂。
8.根据权利要求7所述的无氟防油剂的制备方法，其特征在于，在所述的无氟防油剂的制备方法中，所述乳化的时间是10-40分钟。
9.一种采用权利要求7或8所述的无氟防油剂的制备方法制备得到的无氟防油剂。
10.一种如权利要求1或2或3或4或5或6或9所述的无氟防油剂在制备纸塑产品中的应用。
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