CN113234306A - 一种制备食品用具的复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及餐饮用具技术领域，特别涉及一种制备食品用具的复合材料及其制备方法；该复合材料按以下重量份数的原料制成：细粉10～50份、淀粉胶10～50份、植物油10～30份、交联剂0.1～1份、PBAT 30～60份和硅酸盐粉10～40份。本发明制得的成品餐具，无毒、无害、清洁无污染，符合国家食品卫生及环境保护法规、标准，其制备成本较低，有利于工业化生产和推广，还可有效缓解大范围使用塑料制品造成的白色污染问题。
Description
技术领域
本发明涉及餐饮用具技术领域，特别涉及一种制备食品用具的复合材料及其制备方法。
背景技术
餐具是指用餐时直接接触食物的非可食性工具，用于辅助食物分发或摄取食物的器皿和用具。
传统的餐具主要是可二次循环使用陶瓷餐具，瓷餐具的优点是可重复清洗使用，使用成本；陶瓷餐具的缺点是清洗不干净，多人重复使用，存在病菌交叉感染的风险。
为解决陶瓷餐具存在病菌交叉感染的问题，目前，市场上出现了一次性餐具，一次性餐具包括以PP和PS材料制成的塑料餐具、以碳酸钙和滑石粉材料制成的无机物餐具和以纸质材料制成的纸质餐具，塑料餐具对环境不友好，容易造成白色污染。为此，提出一种制备食品用具的复合材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备食品用具的复合材料及其制备方法，以解决上述技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种制备食品用具的复合材料，该复合材料按以下重量份数的原料制成：细粉10～50份、淀粉胶10～50份、植物油10～30份、交联剂0.1～1份、PBAT30～60份和硅酸盐粉10～40份。
具体的，所述细粉为绿色垃圾经过粗碎、中碎和微纳米加工工序后制成细粉，备用。
具体的，所述粗碎工序中采用旋回破碎机进行粗碎，所述粗碎工序将绿色垃圾破碎至40mm以下，所述中碎工序中采用旋回破碎机进行中碎，所述中碎工序将绿色垃圾破碎至20mm以下，所述微纳米加工工序采用陶瓷研磨机进行加工，所述微纳米加工工序将绿色垃圾加工至5000～8000目。
具体的，所述植物油为豆油、花生油和菜籽油中的一种。
具体的，所述交联剂为DCP、BPO和BPO中的一种。
具体的，所述硅酸盐粉的粒径为3000～5000目。
一种制备食品用具的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将各原料置于自动上料系统中；
S2：将相应重量份数的细粉、淀粉胶和植物油置于搅拌机中分散，充分搅拌混合后，得到混合物A；
S3：向上述得到的混合物A中加入相应重量份数的交联剂、PBAT和硅酸盐粉搅拌均匀后，得到混合物B，经输料机输送到双螺杆挤出机主螺杆的储料罐中；
S4：将双螺杆挤出机的主、副螺杆升温到150～200℃，混合物B经由双螺杆挤出机的模头挤出制成食品用具片材；
S5：食品用具片材通过餐具成型机制成半成品餐具，成型温度为130～150℃，压力2～5kg/cm2，时间5～10min；然后将半成品餐具经过裁剪和消毒工序后制成成品餐具。
具体的，所述S2步骤中的转速为1800～2000r/min，搅拌时间为10～20min。
具体的，所述S3步骤中的转速为2000～2500r/min，搅拌时间为20～30min。
具体的，所述S5步骤中的半成品餐具的厚度为0.1～0.3mm。
进一步的，本发明涉及的绿色垃圾包括但不限于园林植物自然凋落或人工修剪所产生的植物残体，主要包括树叶、草屑、树木与灌木剪枝等，其主要成分为木质纤维，原料来源丰富，在形成过程中和废弃后不会对环境造成污染，这些农业的下脚料变废为宝成为工业原料，有助于农业资源的综合利用，同时有利于缓解绿色垃圾燃烧造成的空气污染问题。
进一步的，本发明采用细粉、淀粉胶、植物油、交联剂、PBAT和硅酸盐粉，采用纳米级的细粉和纳米级的硅酸盐粉，能够防止在搅拌过程中发生结团、结块的现象，同时利用植物油，替代传统的水作为溶剂，一方面在生产制备过程中不会出现污水污染的情况，另一方面，还能够提高各原材料的分散效果和相容效果，另外，添加交联剂，能够促进交联反应的进行，使得制备的复合材料具有较高的强度和弹性；PBAT作为降解材料，是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，兼具PBA和PBT的特性，既有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性能；此外，还具有优良的生物降解性，是生物降解塑料研究中非常活跃和市场应用最好降解材料之一，使得制备的复合材料具有降解速度快的优势，不一定非要光照条件下，其在阴暗处也可被微生物分解利用，浸入土壤还能成为植物的肥料被再次利用，具有良好的生态循环效果；通过添加硅酸盐粉，一方面能够提高制备的复合材料的力学性能以及热稳定性，另一方面能够降低制备的复合材料的成本，其生产成本低、环保可降解，不存在白色污染的问题，且其各项指标符合国家对于一次性餐饮用具的卫生指标要求。
本发明的有益效果为：本发明制得的成品餐具，无毒、无害、清洁无污染，符合国家食品卫生及环境保护法规、标准，其制备成本较低，有利于工业化生产和推广，还可有效缓解大范围使用塑料制品造成的白色污染问题。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种制备食品用具的复合材料，该复合材料按以下重量份数的原料制成：细粉10份、淀粉胶10份、植物油10份、交联剂0.1份、PBAT 30份和硅酸盐粉10份。
具体的，所述细粉为绿色垃圾经过粗碎、中碎和微纳米加工工序后制成细粉，备用。
具体的，所述粗碎工序中采用旋回破碎机进行粗碎，所述粗碎工序将绿色垃圾破碎至40mm以下，所述中碎工序中采用旋回破碎机进行中碎，所述中碎工序将绿色垃圾破碎至20mm以下，所述微纳米加工工序采用陶瓷研磨机进行加工，所述微纳米加工工序将绿色垃圾加工至5000目。
具体的，所述植物油为豆油。
具体的，所述交联剂为DCP。
具体的，所述硅酸盐粉的粒径为3000目。
一种制备食品用具的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将各原料置于自动上料系统中；
S2：将相应重量份数的细粉、淀粉胶和植物油置于搅拌机中分散，充分搅拌混合后，得到混合物A；
S3：向上述得到的混合物A中加入相应重量份数的交联剂、PBAT和硅酸盐粉搅拌均匀后，得到混合物B，经输料机输送到双螺杆挤出机主螺杆的储料罐中；
S4：将双螺杆挤出机的主、副螺杆升温到150℃，混合物B经由双螺杆挤出机的模头挤出制成食品用具片材；
S5：食品用具片材通过餐具成型机制成半成品餐具，成型温度为130℃，压力2kg/cm2，时间5min；然后将半成品餐具经过裁剪和消毒工序后制成成品餐具。
具体的，所述S2步骤中的转速为1800～2000r/min，搅拌时间为10min。
具体的，所述S3步骤中的转速为2000～2500r/min，搅拌时间为20min。
具体的，所述S5步骤中的半成品餐具的厚度为0.1mm。
进一步的，本发明涉及的淀粉胶、植物油、交联剂、PBAT和硅酸盐粉均为市售产品。
实施例2
一种制备食品用具的复合材料，该复合材料按以下重量份数的原料制成：细粉50份、淀粉胶50份、植物油30份、交联剂1份、PBAT 60份和硅酸盐粉40份。
具体的，所述细粉为绿色垃圾经过粗碎、中碎和微纳米加工工序后制成细粉，备用。
具体的，所述粗碎工序中采用旋回破碎机进行粗碎，所述粗碎工序将绿色垃圾破碎至40mm以下，所述中碎工序中采用旋回破碎机进行中碎，所述中碎工序将绿色垃圾破碎至20mm以下，所述微纳米加工工序采用陶瓷研磨机进行加工，所述微纳米加工工序将绿色垃圾加工至8000目。
具体的，所述植物油为花生油。
具体的，所述交联剂为BPO。
具体的，所述硅酸盐粉的粒径为5000目。
一种制备食品用具的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将各原料置于自动上料系统中；
S2：将相应重量份数的细粉、淀粉胶和植物油置于搅拌机中分散，充分搅拌混合后，得到混合物A；
S3：向上述得到的混合物A中加入相应重量份数的交联剂、PBAT和硅酸盐粉搅拌均匀后，得到混合物B，经输料机输送到双螺杆挤出机主螺杆的储料罐中；
S4：将双螺杆挤出机的主、副螺杆升温到200℃，混合物B经由双螺杆挤出机的模头挤出制成食品用具片材；
S5：食品用具片材通过餐具成型机制成半成品餐具，成型温度为150℃，压力5kg/cm2，时间10min；然后将半成品餐具经过裁剪和消毒工序后制成成品餐具。
具体的，所述S2步骤中的转速为1800～2000r/min，搅拌时间为20min。
具体的，所述S3步骤中的转速为2000～2500r/min，搅拌时间为30min。
具体的，所述S5步骤中的半成品餐具的厚度为0.3mm。
实施例3
一种制备食品用具的复合材料，该复合材料按以下重量份数的原料制成：细粉20份、淀粉胶20份、植物油20份、交联剂0.3份、PBAT 40份和硅酸盐粉20份。
具体的，所述细粉为绿色垃圾经过粗碎、中碎和微纳米加工工序后制成细粉，备用。
具体的，所述粗碎工序中采用旋回破碎机进行粗碎，所述粗碎工序将绿色垃圾破碎至40mm以下，所述中碎工序中采用旋回破碎机进行中碎，所述中碎工序将绿色垃圾破碎至20mm以下，所述微纳米加工工序采用陶瓷研磨机进行加工，所述微纳米加工工序将绿色垃圾加工至6000目。
具体的，所述植物油为菜籽油。
具体的，所述交联剂为BPO。
具体的，所述硅酸盐粉的粒径为3500目。
一种制备食品用具的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将各原料置于自动上料系统中；
S2：将相应重量份数的细粉、淀粉胶和植物油置于搅拌机中分散，充分搅拌混合后，得到混合物A；
S3：向上述得到的混合物A中加入相应重量份数的交联剂、PBAT和硅酸盐粉搅拌均匀后，得到混合物B，经输料机输送到双螺杆挤出机主螺杆的储料罐中；
S4：将双螺杆挤出机的主、副螺杆升温到160℃，混合物B经由双螺杆挤出机的模头挤出制成食品用具片材；
S5：食品用具片材通过餐具成型机制成半成品餐具，成型温度为135℃，压力3kg/cm2，时间8min；然后将半成品餐具经过裁剪和消毒工序后制成成品餐具。
具体的，所述S2步骤中的转速为1800～2000r/min，搅拌时间为15min。
具体的，所述S3步骤中的转速为2000～2500r/min，搅拌时间为22min。
具体的，所述S5步骤中的半成品餐具的厚度为0.2mm。
对比例1
一种制备食品用具的复合材料，该复合材料按以下重量份数的原料制成：细粉8份、淀粉胶8份、植物油7份、交联剂0.05份、PBAT 20份和硅酸盐粉8份。
具体的，所述细粉为绿色垃圾经过粗碎、中碎和微纳米加工工序后制成细粉，备用。
具体的，所述粗碎工序中采用旋回破碎机进行粗碎，所述粗碎工序将绿色垃圾破碎至40mm以下，所述中碎工序中采用旋回破碎机进行中碎，所述中碎工序将绿色垃圾破碎至20mm以下，所述微纳米加工工序采用陶瓷研磨机进行加工，所述微纳米加工工序将绿色垃圾加工至4500目。
具体的，所述植物油为豆油。
具体的，所述交联剂为DCP。
具体的，所述硅酸盐粉的粒径为2500目。
一种制备食品用具的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将各原料置于自动上料系统中；
S2：将相应重量份数的细粉、淀粉胶和植物油置于搅拌机中分散，充分搅拌混合后，得到混合物A；
S3：向上述得到的混合物A中加入相应重量份数的交联剂、PBAT和硅酸盐粉搅拌均匀后，得到混合物B，经输料机输送到双螺杆挤出机主螺杆的储料罐中；
S4：将双螺杆挤出机的主、副螺杆升温到140℃，混合物B经由双螺杆挤出机的模头挤出制成食品用具片材；
S5：食品用具片材通过餐具成型机制成半成品餐具，成型温度为120℃，压力1kg/cm2，时间4min；然后将半成品餐具经过裁剪和消毒工序后制成成品餐具。
具体的，所述S2步骤中的转速为1800～2000r/min，搅拌时间为8min。
具体的，所述S3步骤中的转速为2000～2500r/min，搅拌时间为15min。
具体的，所述S5步骤中的半成品餐具的厚度为0.05mm。
对比例2
一种制备食品用具的复合材料，该复合材料按以下重量份数的原料制成：细粉60份、淀粉胶55份、植物油35份、交联剂1.6份、PBAT 66份和硅酸盐粉43份。
具体的，所述细粉为绿色垃圾经过粗碎、中碎和微纳米加工工序后制成细粉，备用。
具体的，所述粗碎工序中采用旋回破碎机进行粗碎，所述粗碎工序将绿色垃圾破碎至40mm以下，所述中碎工序中采用旋回破碎机进行中碎，所述中碎工序将绿色垃圾破碎至20mm以下，所述微纳米加工工序采用陶瓷研磨机进行加工，所述微纳米加工工序将绿色垃圾加工至8600目。
具体的，所述植物油为豆油。
具体的，所述交联剂为DCP。
具体的，所述硅酸盐粉的粒径为5300目。
一种制备食品用具的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将各原料置于自动上料系统中；
S2：将相应重量份数的细粉、淀粉胶和植物油置于搅拌机中分散，充分搅拌混合后，得到混合物A；
S3：向上述得到的混合物A中加入相应重量份数的交联剂、PBAT和硅酸盐粉搅拌均匀后，得到混合物B，经输料机输送到双螺杆挤出机主螺杆的储料罐中；
S4：将双螺杆挤出机的主、副螺杆升温到210℃，混合物B经由双螺杆挤出机的模头挤出制成食品用具片材；
S5：食品用具片材通过餐具成型机制成半成品餐具，成型温度为160℃，压力8kg/cm2，时间13min；然后将半成品餐具经过裁剪和消毒工序后制成成品餐具。
具体的，所述S2步骤中的转速为1800～2000r/min，搅拌时间为25min。
具体的，所述S3步骤中的转速为2000～2500r/min，搅拌时间为33min。
具体的，所述S5步骤中的半成品餐具的厚度为0.4mm。
对比例3
市售的一次性餐具，具体为陕西瑞强众联科技工贸有限公司生产的一次性淀粉餐具。
本发明的制备食品用具的复合材料，其各项卫生指标符合GB 18006.1-2009的技术要求，其生物分解性能应符合GB/T 20197-2006中的生物分解性能的要求。
将实施例1～3与对比例1～3放在同一条件下，让其自然降解，下表是降解90％以上所需的天数的对比情况。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种制备食品用具的复合材料，其特征在于，该复合材料按以下重量份数的原料制成：细粉10～50份、淀粉胶10～50份、植物油10～30份、交联剂0.1～1份、PBAT 30～60份和硅酸盐粉10～40份。
2.根据权利要求1所述的一种制备食品用具的复合材料，其特征在于，所述细粉为绿色垃圾经过粗碎、中碎和微纳米加工工序后制成细粉，备用。
3.根据权利要求2所述的一种制备食品用具的复合材料，其特征在于，所述粗碎工序中采用旋回破碎机进行粗碎，所述粗碎工序将绿色垃圾破碎至40mm以下，所述中碎工序中采用旋回破碎机进行中碎，所述中碎工序将绿色垃圾破碎至20mm以下，所述微纳米加工工序采用陶瓷研磨机进行加工，所述微纳米加工工序将绿色垃圾加工至5000～8000目。
4.根据权利要求1所述的一种制备食品用具的复合材料，其特征在于，所述植物油为豆油、花生油和菜籽油中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种制备食品用具的复合材料，其特征在于，所述交联剂为DCP、BPO和BPO中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种制备食品用具的复合材料，其特征在于，所述硅酸盐粉的粒径为3000～5000目。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种制备食品用具的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将各原料置于自动上料系统中；
S2：将相应重量份数的细粉、淀粉胶和植物油置于搅拌机中分散，充分搅拌混合后，得到混合物A；
S3：向上述得到的混合物A中加入相应重量份数的交联剂、PBAT和硅酸盐粉搅拌均匀后，得到混合物B，经输料机输送到双螺杆挤出机主螺杆的储料罐中；
S4：将双螺杆挤出机的主、副螺杆升温到150～200℃，混合物B经由双螺杆挤出机的模头挤出制成食品用具片材；
S5：食品用具片材通过餐具成型机制成半成品餐具，成型温度为130～150℃，压力2～5kg/cm2，时间5～10min；然后将半成品餐具经过裁剪和消毒工序后制成成品餐具。
8.根据权利要求7所述的一种制备食品用具的复合材料的制备方法，其特征在于，所述S2步骤中的转速为1800～2000r/min，搅拌时间为10～20min。
9.根据权利要求7所述的一种制备食品用具的复合材料的制备方法，其特征在于，所述S3步骤中的转速为2000～2500r/min，搅拌时间为20～30min。
10.根据权利要求7所述的一种制备食品用具的复合材料的制备方法，其特征在于，所述S5步骤中的半成品餐具的厚度为0.1～0.3mm。
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