CN113287604A - 一种生物质抗菌防霉剂、包含其的卫生香及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生物质抗菌防霉剂、包含其的卫生香及制备方法，生物质抗菌防霉剂是将含碳酸钙的生物质粉碎，加入酸性溶液，搅拌反应后加入壳聚糖，继续搅拌反应后，加入碱性溶液调节体系pH为6‑8，过滤后干燥得到。所述抗菌防霉的卫生香，按照重量份计包括以下原料：木屑20‑40份、茶源材料25‑50份、糊精10‑15份、所述生物质抗菌防霉剂2‑4份、高锰酸钾0.5‑2份、纳米碳点0‑2份；其中所述纳米碳点为所述茶源材料发生水热反应制备得到。本发明利用天然材料作为卫生香的香料来源，从而解决传统的化学香料带来的危害，并实现废弃资源再利用，防止卫生香发霉变质，还具有阻燃效果和防伪效果，是一种绿色安全的卫生香。

Description

一种生物质抗菌防霉剂、包含其的卫生香及制备方法
技术领域
本发明涉及卫生香加工技术领域，尤其是一种生物质抗菌防霉剂、包含其的卫生香及制备方法。
背景技术
卫生香全称为卫生蚊香，属于广义上的蚊香，虽然卫生香也有一定的驱蚊功效，但卫生香则更加偏重于熏香效果，在去除异味的同时能够让人心情舒畅，不含有除虫菊酯等成分。
人类的生活离不开空气，良好的空气环境能使人身心健康。当身处茶香之中，往往会有心旷神怡、满目青山之感。在生活中，茶梗、茶末、冲泡过的茶叶往往都被视作无用之物被人丢弃，而这些废弃材料都可以作为卫生香的香料来源再次利用。
目前，市场上的卫生香的香味来源多为化学香料混合而成，在燃烧过程中会产生一些有毒的气体，对人的健康不利。而上述茶相关的系列材料是天然的绿色产品，无须再额外添加化学调香剂即可实现净化空气、抗菌驱虫的目的。让人能够更加接近自然、感受自然。然而，茶叶及其相关废物产量巨大、种类繁多，存在统一加工的难度，且这些天然材料处理不及时便会发生霉变，是制约将茶源材料运用在卫生香的主要因素，因此目前没有将这些原料运用于卫生香的相关工业实践。
专利申请CN102265912A公开了一种速效环保型蚊香，各组分以重量份数计为：玉米芯粉20-30份、榆树皮8-15份、碳粉10-30份、粘和剂5-10份、残茶叶5-8份、花椒3-7份、陈艾5-9份、野菊茎叶4-9份、苍术4-8份、氯酸钾0.5-1.0份、防霉剂0.025-0.10份。上述方案中采用防霉剂以达到防止霉变的目的，然而防霉剂作为化学添加剂对人体不利，伴随在蚊香燃烧过程中产生的烟气中危害人体健康。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的固体香中采用化学添加剂作为防霉剂的弊端，提供一种生物质抗菌防霉剂的制备方法，将海蛎壳、鸡蛋壳、扇贝壳等生物质材料粉碎，加入酸性溶液，搅拌反应后加入壳聚糖，继续搅拌反应后，加入碱性溶液调节体系pH为6-8，过滤后干燥，得到所述生物质抗菌防霉剂。
所述生物质抗菌防霉剂相对于传统的防霉剂，优势在于：传统的防霉剂大多为化学试剂合成，虽有一定的防霉功效，但在燃烧时会产生大量的化学烟尘，严重危害人体的健康，而本发明的生物质抗菌防霉剂合成材料均来源于水产加工厂废弃物。如主要抗菌防霉成分壳聚糖可以提取于虾壳和蟹壳，负载壳聚糖的载体的碳酸钙成分可以来源于海蛎壳、鸡蛋壳、扇贝壳等。
本发明还提供一种抗菌防霉的卫生香，包含木屑20-40份、茶源材料25-50份、糊精10-15份、防霉剂2-4份、高锰酸钾0.5-2份和纳米碳点0-2份，其中，茶源材料在燃烧时散发茶香，防霉剂赋予产品抗菌性和防霉性，防止木屑、茶源材料和糊精霉变，有效延长产品保质期。当含有纳米碳点时，产品经过紫外灯照射时能够发出特定颜色的荧光，从而增加了产品的辨识度和防伪能力；同时纳米碳点来源于差源材料，还能增加产品的韵味和茶香。
本发明中，木屑20-40份，茶源材料25-50份，木屑和茶源材料按配比相互组合，能够互补促进体系燃烧，减少烟尘；防霉剂不仅拥有防霉的功效，而且可以延长燃烧时间，使香薰作用更持久，这一点不同于常规的阻燃剂；高锰酸钾作为助燃剂，在体系中能够使卫生香充分燃烧。
具体方案如下：
一种生物质抗菌防霉剂的制备方法，将含碳酸钙的生物质粉碎，加入酸性溶液，搅拌反应后加入壳聚糖，继续搅拌反应后，加入碱性溶液调节体系pH为6-8，过滤后干燥，得到所述生物质抗菌防霉剂。
进一步的，所述含碳酸钙的生物质为海蛎壳、鸡蛋壳、扇贝壳中至少一种；所述粉碎的目数为100-2000目；
任选的，所述酸性溶液为醋酸水溶液，质量浓度为1%-5%，所述含碳酸钙的生物质与醋酸水溶液的添加质量比例为1:5-30；
任选的，壳聚糖的添加比例为所述含碳酸钙的生物质重量的0.5%-5%；
任选的，加入碱性溶液调节体系pH为7。
本发明还保护运用所述的制备方法，制备得到的生物质抗菌防霉剂。
本发明还保护所述生物质抗菌防霉剂在固体香或者食品保鲜领域的用途。
一种抗菌防霉的卫生香，按照重量份计包括以下原料：
木屑20-40份、茶源材料25-50份、糊精10-15份、防霉剂2-4份、高锰酸钾0.5-2份、纳米碳点0-2份；其中，所述防霉剂为所述生物质抗菌防霉剂，所述纳米碳点为所述茶源材料发生水热反应制备得到。
进一步的，所述茶源材料为茶叶或者茶叶加工过程中的废弃物。
进一步的，所述纳米碳点的制备方法为：将所述茶源材料粉碎后与乙醇混合，加热发生水热反应后，将产物进行烘干，得到所述纳米碳点；优选的，所述茶源材料与乙醇的质量比为1:0.5-5，加热的温度为150-250℃，反应时长为10-24h。
进一步的，所述抗菌防霉的卫生香按照重量份计由以下原料混合组成：木屑23-35份、茶源材料30-45份、糊精10-15份、防霉剂2-4份、高锰酸钾0.5-2份、纳米碳点1-2份。
本发明还保护所述抗菌防霉的卫生香的制备方法，包括以下步骤：
制备混合物料：将木屑、茶源材料混合后粉碎、过筛，得到基料，再将基料与溶剂混合，得到混合物料；
获得防霉剂和纳米碳点，所述防霉剂为所述生物质抗菌防霉剂，所述纳米碳点为所述茶源材料发生水热反应制备得到；
将糊精、防霉剂、纳米碳点、高锰酸钾混入所述混合物料中，混合均匀后压制成型，烘干得到所述抗菌防霉的卫生香。
进一步的，制备混合物料中，所述过筛采用50-100目标准筛；
任选的，基料与溶剂混合，采用水为溶剂，基料与水按1:0.75-0.95的质量比混合；
任选的，所述纳米碳点的制备方法为：将所述茶源材料粉碎后与乙醇混合，加热发生水热反应后，将产物进行烘干，得到所述纳米碳点；优选的，所述茶源材料与乙醇的质量比为1:0.5-5 ，加热的温度为150-250℃，反应时长为10-24h。
有益效果：
本发明以生物碳酸钙获得的生物质抗菌防霉剂阻燃剂，利用海蛎壳、鸡蛋壳、扇贝壳等为载体，不仅解决了壳聚糖负载的问题，使得产品具有抗菌防霉性能，同时还能防止固体香过快燃烧，起到阻燃作用，使得固体香的燃烧速度可控，从而控制香味的浓度，获得耐烧的固体香。且生物碳酸钙这类废弃材料成本低廉、来源广泛，具有较好的开发运用前景。
另一方面，本发明中卫生香，利用茶源材料可以是茶叶产业中的废弃材料，例如茶梗、茶末、冲泡过的茶叶等天然材料，作为卫生香的香料来源，从而替代传统的化学香料带来的危害，并使味道更加接近自然。且原材料废茶等来源丰富，在一定程度上能够实现废物的再利用。
再则，本发明利用茶源材料制成纳米碳点，有助于卫生香的燃烧更充分的同时，另一方面它还具有独特的光学性能，在使用紫外线照射时能够实现荧光，该类特性能够作为卫生香的防伪方法增加产品的辨识度，并且对人体无任何危害。
总之，本发明利用天然材料作为卫生香的香料来源，从而解决传统的化学香料带来的危害，并实现废弃资源再利用；针对卫生香容易受潮霉变的问题，使用生物碳酸钙负载壳聚糖制成生物质抗菌防霉剂，防止卫生香发霉变质，还具有阻燃效果。通过茶源材料制成纳米碳点技术增加产品的辨识度实现防伪，制成一种绿色安全的卫生香。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1是本发明一个实施例提供的卫生香对金黄色葡萄球菌的抗菌效果图；
图2是本发明一个实施例提供的卫生香对大肠杆菌的抗菌效果图；
图3是本发明一个实施例提供的卫生香对白色念珠菌的抗菌效果图；
图4是本发明一个实施例提供的卫生香在紫外灯下的图像；
图5是本发明一个实施例提供的卫生香SEM图；
图6是本发明一个对比例提供的卫生香SEM图。
具体实施方式
下面给出本发明中使用的部分术语的定义，其他未述及的术语具有本领域所公知的定义和含义：
固体香：是采用各种木粉、粘粉，根据一定的比例，制成香饼、香球、线香、棒香、盘香等款式，常见的固体香根据用途可以分为佛香、卫生香、蚊香等种类。
本发明中的生物质抗菌防霉剂不仅可以运用于卫生香领域，在佛香、蚊香等香类领域同样适用，且本生物质抗菌防霉剂安全无毒，也可作为部分食品的防霉剂和保鲜剂。
本发明中，生物质抗菌防霉剂的制备方法，是将含碳酸钙的生物质粉碎，加入酸性溶液，搅拌反应后加入壳聚糖，继续搅拌反应后，加入碱性溶液调节体系pH为6-8，过滤后干燥获得。其中，含碳酸钙的生物质为海蛎壳、鸡蛋壳、扇贝壳中至少一种；所述粉碎的目数为100-2000 目，优选为200-1000目。所述酸性溶液为中强酸或者弱酸，例如醋酸水溶液，质量浓度为1%-5%，所述含碳酸钙的生物质与醋酸水溶液的添加质量比例为1:5-30，优选为1:10-25。壳聚糖的添加比例为所述含碳酸钙的生物质重量的0.5%-5%；优选为1%-4%，例如2%、3%。加入碱性溶液调节体系pH，可以采用氢氧化钠也可用氢氧化钾，优选为调节体系pH=7。
本发明中，抗菌防霉的卫生香，按照重量份计包括以下原料：木屑20-40份、茶源材料25-50份、糊精 10-15份、防霉剂2-4份、高锰酸钾0.5-2份、纳米碳点0-2份；其中，所述防霉剂为所述生物质抗菌防霉剂，所述纳米碳点为所述茶源材料发生水热反应制备得到。
优选的，按照重量份计由以下原料混合组成：木屑23-35份、茶源材料30-45份、糊精10-15份、防霉剂2-4份、高锰酸钾0.5-2份、纳米碳点1-2份。
上述茶源材料为茶叶或者茶叶加工过程中的废弃物，例如茶梗、茶末、冲泡过的茶叶等材料。木屑采用细碎的木质材料，尺寸为10-100目。
所述纳米碳点的制备方法为：将所述茶源材料粉碎后与乙醇混合，加热发生水热反应后，将产物进行烘干，得到所述纳米碳点；优选的，所述茶源材料与乙醇的质量比为1:0.5-5 ，优选为1:1-4，例如1:2或1:3；加热的温度为150-250℃，反应时长为10-24 h；优选为180-230℃，例如200℃或者210℃。
本发明中，制备抗菌防霉的卫生香时，将木屑、茶源材料混合后粉碎、过筛，得到基料，再将基料与溶剂混合，得到混合物料。其中，过筛采用50-100目标准筛，优选为50-80目。溶剂优选为水，基料与水按1:0.75-0.95的质量比混合，便于均匀分散和融合后续添加的物料，优选地，基料与水的质量比为1:0.8-0.9。
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在下面的实施例中，如未明确说明，“%”均指重量百分比。
实施例1
一种抗菌防霉的卫生香，包括如下重量份的原料：25份木屑、30份的茶叶剩余物、12份糊精、3份生物质抗菌防霉剂、纳米碳点2份、1份高锰酸钾；其中茶叶剩余物为：茶梗、茶末、冲泡过的茶叶等材料。
生物质抗菌防霉剂的制作方法包括如下步骤：
（1）选取海蛎壳作为生物碳酸钙，将其粉碎磨成2000目的细粉，细粉与醋酸水溶液按1：10的重量比混合均匀，取10 g海蛎壳粉、100 ml的1wt%醋酸水溶液，加入反应釜内搅拌10 min；
（2）加入1 g壳聚糖搅拌0.5-1 h，然后添加适量的氢氧化钠溶液继续搅拌直至溶液ph为7；
（3）将步骤（2）中所得的混合液进行烘干干燥，去除水分，即得生物质抗菌防霉剂。
纳米碳点的制作方法包括如下步骤：
（1）取5g的茶叶剩余物碾碎后与乙醇按1：1重量比混合，搅拌均匀；
（2）将步骤（1）中所得的混合液转移到聚四氟乙烯罐中，使用水热法180℃加热反应10 h；
（3）将步骤（2）中所得混合液移至烘箱内，75 ℃烘干6 h。
本发明的提供的卫生香的制备工艺，包括如下步骤：
（1）取所述木屑、茶叶剩余物混合后，将其粉碎、过50目筛得到基料，再将基料与水按1:0.8的质量比混合均匀，得到混合物料；
（2）将糊精、生物质抗菌防霉剂、纳米碳点、高锰酸钾混入所述混合物料中，混合均匀后，将其压制成型后烘干，获得卫生香。
对卫生香进行检测，相关指标见表1。
表1卫生香检测结果表
Figure DEST_PATH_IMAGE001
图1、图2和图3分别展示了卫生香的抗菌效果，其中，抗菌测试参照QB/T 2738-2012测试标准进行。图1为对金黄色葡萄球菌的抗菌效果，图2为对大肠杆菌的抗菌效果，图3是对白色念珠菌的抗菌效果。从中可以看到，本发明的卫生香具有抗菌效果。
在防霉性能方面，常规储存条件下，该卫生香可存放一年不霉变。
图4为卫生香未点燃时，在紫外灯照射下，纳米碳点发出特定颜色（图4中为淡蓝色）的荧光防伪图像。
实施例2
一种抗菌防霉的卫生香，包括如下重量份的原料：20份木屑、35份的茶叶剩余物、15份糊精、3份生物质抗菌防霉剂、纳米碳点2份、1份高锰酸钾；其中茶叶剩余物为：茶梗、茶末、冲泡过的茶叶等材料。
本实施例2制备卫生香的方法与实施例1相同，不同的是，生物质抗菌防霉剂的制作时，将实施例1中海蛎壳改为鸡蛋壳粉。
实施例3
点燃实施例1制备的卫生香，燃烧时烟尘较少，更适合呼吸道疾病的人群使用，并且燃烧速度较缓，能够延长并保持一定时间的香薰效果。
通过观察实施例1制备的卫生香，得到的SEM图如图5所示，从中可以看到，卫生香具有分散的多孔结构，可能源于抗菌防霉剂中多孔结构的贝壳材料，因此，在燃烧时，能够吸附大量空气，使香充分燃烧、易点燃。
对比例1
对照香的制备实验，原料和制备过程如实施例1，不同的是，生物质抗菌防霉剂的制作方法中，将生物碳酸钙更换为矿产碳酸钙。
将对照样品进行形貌检测，得到的SEM图如图6所示，从中可以看到，该产品不存在气孔结构，不能将气体吸附进来，因此燃烧时不具备充分燃烧和易点燃的优势。
对比例2
对照卫生香2，由如下重量份的原料混合得到：25份木屑、30份的茶叶剩余物、12份糊精、3份常规防霉剂（木材防腐防霉剂ACQ-D）、纳米碳点2份、1份高锰酸钾；其中茶叶剩余物为：茶梗、茶末、冲泡过的茶叶等材料。其中，茶叶剩余物和纳米碳点皆同实施例1，卫生香的制备方法参照实施例1。
将对照卫生香2和实施例1制备的卫生香进行燃烧检测，结果见表2，从表2可以看出，本发明制备的卫生香不含有刺激气味，同时燃烧速度减缓，同等情况下可以保持长时间燃烧。
表2 卫生香性能对比表
项目 实施例1 对照组
气味 原有气味 略有刺激异味
起火时间 1s 0.7s
燃烧速度 0.75cm/min 1.15cm/min
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种生物质抗菌防霉剂的制备方法，其特征在于：将含碳酸钙的生物质粉碎，加入酸性溶液，搅拌反应后加入壳聚糖，继续搅拌反应后，加入碱性溶液调节体系pH为6-8，过滤后干燥，得到所述生物质抗菌防霉剂。
2.根据权利要求1所述生物质抗菌防霉剂的制备方法，其特征在于：所述含碳酸钙的生物质为海蛎壳、鸡蛋壳、扇贝壳中至少一种；所述粉碎的目数为100-2000目；
任选的，所述酸性溶液为醋酸水溶液，质量浓度为1%-5%，所述含碳酸钙的生物质与醋酸水溶液的添加质量比例为1:5-30；
任选的，壳聚糖的添加比例为所述含碳酸钙的生物质重量的0.5%-5%；
任选的，加入碱性溶液调节体系pH为7。
3.运用权利要求1或2所述的制备方法，制备得到的生物质抗菌防霉剂。
4.权利要求3所述生物质抗菌防霉剂在固体香或者食品保鲜领域的用途。
5.一种抗菌防霉的卫生香，其特征在于：按照重量份计包括以下原料：
木屑20-40份、茶源材料25-50份、糊精10-15份、防霉剂2-4份、高锰酸钾0.5-2份、纳米碳点0-2份；其中，所述防霉剂为权利要求3所述生物质抗菌防霉剂，所述纳米碳点为所述茶源材料发生水热反应制备得到。
6.根据权利要求5所述抗菌防霉的卫生香，其特征在于：所述茶源材料为茶叶或者茶叶加工过程中的废弃物。
7.根据权利要求5或6所述抗菌防霉的卫生香，其特征在于：所述纳米碳点的制备方法为：将所述茶源材料粉碎后与乙醇混合，加热发生水热反应后，将产物进行烘干，得到所述纳米碳点；优选的，所述茶源材料与乙醇的质量比为1:0.5-5，加热的温度为150-250℃，反应时长为10-24h。
8.根据权利要求5或6所述抗菌防霉的卫生香，其特征在于：所述抗菌防霉的卫生香按照重量份计由以下原料混合组成：木屑23-35份、茶源材料30-45份、糊精10-15份、防霉剂2-4份、高锰酸钾0.5-2份、纳米碳点1-2份。
9.一种权利要求5-8任一项所述抗菌防霉的卫生香的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
制备混合物料：将木屑、茶源材料混合后粉碎、过筛，得到基料，再将基料与溶剂混合，得到混合物料；
获得防霉剂和纳米碳点，所述防霉剂为权利要求3所述生物质抗菌防霉剂，所述纳米碳点为所述茶源材料发生水热反应制备得到；
将糊精、防霉剂、纳米碳点、高锰酸钾混入所述混合物料中，混合均匀后压制成型，烘干得到所述抗菌防霉的卫生香。
10.根据权利要求9所述抗菌防霉的卫生香的制备方法，其特征在于：制备混合物料中，所述过筛采用50-100目标准筛；
任选的，基料与溶剂混合，采用水为溶剂，基料与水按1:0.75-0.95的质量比混合；
任选的，所述纳米碳点的制备方法为：将所述茶源材料粉碎后与乙醇混合，加热发生水热反应后，将产物进行烘干，得到所述纳米碳点；优选的，所述茶源材料与乙醇的质量比为1:0.5-5 ，加热的温度为150-250℃，反应时长为10-24h。
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