CN113717415A - 一种多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及食品用包装膜技术领域，具体涉及一种多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜的制备方法，包括步骤S1、壳聚糖溶液的制备；步骤S2、多孔纳米粉体的制备；步骤S3、纳米分散混合液的制备；步骤S4、将纳米分散混合液加入到壳聚糖溶液中，然后滴加增塑剂和乳化剂，充分混合均匀，制成壳聚糖复合成膜液；步骤S5、通过吹膜机或流延机制成所需厚度的多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜。本发明所制备的保鲜膜以可降解的高分子基材壳聚糖作为膜基材，形成三维网孔结构，具有优异的透气性能和抗菌性能，而且具有良好的韧性、机械性能和成膜稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及食品用包装膜技术领域，具体涉及一种多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜的制备方法。
背景技术
塑料保鲜膜是目前新鲜水果蔬菜生产上应用最广的包装材料，以使被包装食品在一定时间内维持一定的新鲜度。果蔬保鲜应根据果蔬的生理活动特点，为果蔬提供适宜的贮藏环境。从技术工艺和效果上而言，需要尽量控制贮藏环境中的二氧化碳和氧气的浓度，使其既能够保证果蔬进行呼吸、维持其生命的延续；同时又要控制和减缓其呼吸强度，及时排除果蔬贮藏过程中产生的乙烯、乙醇、乙醛等气体，防止被贮藏果蔬因正常生理活动中产生的乙烯、乙醇、乙醛增强果蔬的呼吸作用，加速果蔬的衰老和腐烂；还要减少水分的蒸发，使果蔬处于水饱和气体环境，一般湿度控制在70-95％为宜。目前作为果实蔬菜产品包装材料大多采用常规的聚乙烯、聚氯乙烯薄膜，并通过添加一些防腐剂、干燥剂等助剂起到避免水果腐坏的作用。但这一类保鲜膜主要存在以下技术问题：(1)该保鲜膜虽然具有一定的保鲜功能，但是它们不具备抗菌性，保存食物时容易感染微生物，使食物保存时间过短；(2)该保鲜膜的透气性不好，经常在膜上聚集一些小水珠，就是常说的“结露”现象，这就导致食物容易被腐败微生物污染引起变质，难以得到理想的保鲜效果；(3)该保鲜膜的生物降解性能差，对环境造成污染。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜的制备方法，该方法以可降解的高分子基材壳聚糖作为膜基材，形成三维网孔结构，具有优异的透气性能和抗菌性能，而且具有良好的韧性、机械性能和成膜稳定性。
本发明通过以下技术方案实现：
提供一种多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1、壳聚糖溶液的制备：
将壳聚糖加入去离子水中，搅拌分散，然后加入冰醋酸，搅拌溶解后制成质量浓度为1～2％的壳聚糖溶液，备用；
步骤S2、多孔纳米粉体的制备：
将SDS加入至0.2mol/LNa2CO3溶液中，混合搅拌均匀后加入相同体积的0.2mol/LCaCl2，充分搅拌，离心收集沉淀，洗涤烘干并在320～350℃下煅烧2～3h得到多孔纳米Na2CO3微球，将多孔纳米Na2CO3微球加入水中，超声波得到悬浊液，保持水温为55～60℃，然后滴加Na2HPO4溶液到悬浊液中，控制搅拌速为300-600r/min，搅拌反应完全后在室温下陈化24h，过滤、洗涤、烘干后得到多孔纳米粉体；
步骤S3、纳米分散混合液的制备：
在25℃下，将所述多孔纳米粉体加入到去离子水中，机械搅拌分散20～40min，然后加入纳米二氧化钛溶液，继续搅拌分散，直至形成均一的纳米分散混合液；
步骤S4、混合成膜：
将步骤S3的纳米分散混合液在磁力搅拌下加入到步骤S1的壳聚糖溶液中，然后滴加增塑剂和乳化剂，充分混合均匀，制成壳聚糖复合成膜液；
步骤S5、将壳聚糖复合成膜液真空脱气，然后通过吹膜机或流延机制成所需厚度的多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜。
上述技术方案中，所述步骤S1中，冰醋酸的质量浓度为1％。
上述技术方案中，所述步骤S3中，所述纳米分散混合液中的多孔纳米粉体和纳米二氧化钛溶液的质量比为2:1～5:1。
上述技术方案中，所述步骤S4中，所述纳米分散混合液占壳聚糖复合成膜液的质量百分比为2.5～10％。
上述技术方案中，所述步骤S4中，所述增塑剂占壳聚糖复合成膜液的质量百分比为2～6％。
上述技术方案中，所述增塑剂为甘油和/或山梨醇。
上述技术方案中，所述步骤S4中，所述乳化剂占壳聚糖复合成膜液的质量百分比为3～8％。
上述技术方案中，所述乳化剂为吐温80和/或吐温20。
本发明的有益效果：
本发明的一种多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜的制备方法，以壳聚糖为主要膜基材，加入了特定比例的多孔纳米粉体和纳米二氧化钛溶液组成的纳米分散混合液，并添加了增塑剂和乳化剂而制成的多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜。与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明采用可降解的高分子基材壳聚糖作为膜基材，并通过添加多孔纳米粉体作为增强填料，一方面对壳聚糖进行改性，起到增强和交联作用，使壳聚糖生物膜具有很好的韧性和机械性能；另一方面，利用多孔纳米粉体比表面积大、多孔的特性，使保鲜膜形成三维网孔结构，从而具有良好的透气性能，可使水果蔬菜锁住水分，保鲜效果好；
(2)本发明采用了纳米二氧化钛溶液，其与多孔纳米粉体组成纳米分散混合液，进一步降低了保鲜膜的透水性、透气性和透光率，使保鲜膜水分迁移量少，保鲜膜封口后，会使保鲜膜内长时间保持15％左右的氧气，中和掉多余氧气；而且使用过程中，纳米二氧化钛能够持续不断释放负氧离子和羟基自由基，灭杀食材表面的微生物如大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，可以有效延缓果蔬的腐烂，抗菌性能优异；
(3)本发明还添加了增塑剂和乳化剂，有效改善了壳聚糖生物膜的成膜性能和稳定性。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本实施例的一种多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜的制备方法如下：
步骤S1、壳聚糖溶液的制备：
称取20g壳聚糖，加入990ml去离子水中，搅拌分散，然后加入10ml冰醋酸，搅拌溶解后制成质量浓度为2％的壳聚糖溶液，备用；
步骤S2、多孔纳米粉体的制备：
将SDS加入至0.2mol/LNa2CO3溶液中，混合搅拌均匀后加入相同体积的0.2mol/LCaCl2，充分搅拌，离心收集沉淀，洗涤烘干并在340℃下煅烧2～3h得到多孔纳米Na2CO3微球，将多孔纳米Na2CO3微球加入水中，超声波得到悬浊液，保持水温为56℃，然后滴加Na2HPO4溶液到悬浊液中，控制搅拌速为500r/min，搅拌反应完全后在室温下陈化24h，过滤、洗涤、烘干后得到多孔纳米粉体；
步骤S3、纳米分散混合液的制备：
在25℃下，将50g的多孔纳米粉体加入到2L去离子水中，机械搅拌分散20min，然后加入10g纳米二氧化钛溶液，继续搅拌分散，直至形成均一的纳米分散混合液；
步骤S4、混合成膜：
按壳聚糖溶液的质量百分比计，将5％的纳米分散混合液在磁力搅拌下加入到壳聚糖溶液中，然后滴加5％的甘油和4％的吐温80，充分混合均匀，制成壳聚糖复合成膜液；
步骤S5、
将壳聚糖复合成膜液真空脱气，然后通过流延机制成所需厚度的多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜。具体的，流延机进料端到模头的4段温度依次为150、165、165、175℃，挤出模头两端的温度为175℃，中间温度为170℃。该步骤采用流延机的生产工艺为现有技术，此处不再赘述。
上述技术方案中，所述增塑剂为甘油和/或山梨醇。
上述技术方案中，所述步骤S4中，所述乳化剂占壳聚糖复合成膜液的质量百分比为3～8％。
上述技术方案中，所述乳化剂为吐温80和/或吐温20。
实施例2
本实施例的一种多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜的主要制备方法与实施例1的相同，不同之处如下：
步骤S1、壳聚糖溶液的制备：
称取10g壳聚糖，加入990ml去离子水中，搅拌分散，然后加入10ml冰醋酸，搅拌溶解后制成质量浓度为1％的壳聚糖溶液，备用；
步骤S2、多孔纳米粉体的制备：
将SDS加入至0.2mol/LNa2CO3溶液中，混合搅拌均匀后加入相同体积的0.2mol/LCaCl2，充分搅拌，离心收集沉淀，洗涤烘干并在330℃下煅烧2.5h得到多孔纳米Na2CO3微球，将多孔纳米Na2CO3微球加入水中，超声波得到悬浊液，保持水温为58℃，然后滴加Na2HPO4溶液到悬浊液中，控制搅拌速为450r/min，搅拌反应完全后在室温下陈化24h，过滤、洗涤、烘干后得到多孔纳米粉体；
步骤S3、纳米分散混合液的制备：
在25℃下，将50g的多孔纳米粉体加入到2L去离子水中，机械搅拌分散30min，然后加入10g纳米二氧化钛溶液，继续搅拌分散，直至形成均一的纳米分散混合液；
步骤S4、混合成膜：
按壳聚糖溶液的质量百分比计，将2.5％的纳米分散混合液在磁力搅拌下加入到壳聚糖溶液中，然后滴加3％的山梨醇和5％的吐温20，充分混合均匀，制成壳聚糖复合成膜液；
步骤S5、将壳聚糖复合成膜液真空脱气，然后通过流延机制成所需厚度的多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜。
实施例3
本实施例的一种多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜的主要制备方法与实施例1的相同，不同之处如下：
步骤S1、壳聚糖溶液的制备：
称取15g壳聚糖，加入990ml去离子水中，搅拌分散，然后加入10ml冰醋酸，搅拌溶解后制成质量浓度为1％的壳聚糖溶液，备用；
步骤S2、多孔纳米粉体的制备：
将SDS加入至0.2mol/LNa2CO3溶液中，混合搅拌均匀后加入相同体积的0.2mol/LCaCl2，充分搅拌，离心收集沉淀，洗涤烘干并在320℃下煅烧3h得到多孔纳米Na2CO3微球，将多孔纳米Na2CO3微球加入水中，超声波得到悬浊液，保持水温为55℃，然后滴加Na2HPO4溶液到悬浊液中，控制搅拌速为300r/min，搅拌反应完全后在室温下陈化24h，过滤、洗涤、烘干后得到多孔纳米粉体；
步骤S3、纳米分散混合液的制备：
在25℃下，将50g的多孔纳米粉体加入到2L去离子水中，机械搅拌分散40min，然后加入10g纳米二氧化钛溶液，继续搅拌分散，直至形成均一的纳米分散混合液；
步骤S4、混合成膜：
按壳聚糖溶液的质量百分比计，将10％的纳米分散混合液在磁力搅拌下加入到壳聚糖溶液中，然后滴加2％甘油、3％山梨醇和8％吐温20，充分混合均匀，制成壳聚糖复合成膜液；
步骤S5、将壳聚糖复合成膜液真空脱气，然后通过流延机制成所需厚度的多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜。
实施例4
本实施例的一种多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜的主要制备方法与实施例1的相同，不同之处如下：
步骤S1、壳聚糖溶液的制备：
称取18g壳聚糖，加入990ml去离子水中，搅拌分散，然后加入10ml冰醋酸，搅拌溶解后制成质量浓度为1％的壳聚糖溶液，备用；
步骤S2、多孔纳米粉体的制备：
将SDS加入至0.2mol/LNa2CO3溶液中，混合搅拌均匀后加入相同体积的0.2mol/LCaCl2，充分搅拌，离心收集沉淀，洗涤烘干并在350℃下煅烧2h得到多孔纳米Na2CO3微球，将多孔纳米Na2CO3微球加入水中，超声波得到悬浊液，保持水温为60℃，然后滴加Na2HPO4溶液到悬浊液中，控制搅拌速为600r/min，搅拌反应完全后在室温下陈化24h，过滤、洗涤、烘干后得到多孔纳米粉体；
步骤S3、纳米分散混合液的制备：
在25℃下，将50g的多孔纳米粉体加入到2L去离子水中，机械搅拌分散30min，然后加入10g纳米二氧化钛溶液，继续搅拌分散，直至形成均一的纳米分散混合液；
步骤S4、混合成膜：
按壳聚糖溶液的质量百分比计，将7.5％的纳米分散混合液在磁力搅拌下加入到壳聚糖溶液中，然后滴加2％的甘油和3％的吐温20，充分混合均匀，制成壳聚糖复合成膜液；
步骤S5、将壳聚糖复合成膜液真空脱气，然后通过流延机制成所需厚度的多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，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实质和范围。
Claims (8)
1.一种多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1、壳聚糖溶液的制备：
将壳聚糖加入去离子水中，搅拌分散，然后加入冰醋酸，搅拌溶解后制成质量浓度为1～2％的壳聚糖溶液，备用；
步骤S2、多孔纳米粉体的制备：
将SDS加入至0.2mol/LNa2CO3溶液中，混合搅拌均匀后加入相同体积的0.2mol/LCaCl2，充分搅拌，离心收集沉淀，洗涤烘干并在320～350℃下煅烧2～3h得到多孔纳米Na2CO3微球，将多孔纳米Na2CO3微球加入水中，超声波得到悬浊液，保持水温为55～60℃，然后滴加Na2HPO4溶液到悬浊液中，控制搅拌速为300-600r/min，搅拌反应完全后在室温下陈化24h，过滤、洗涤、烘干后得到多孔纳米粉体；
步骤S3、纳米分散混合液的制备：
在25℃下，将所述多孔纳米粉体加入到去离子水中，机械搅拌分散20～40min，然后加入纳米二氧化钛溶液，继续搅拌分散，直至形成均一的纳米分散混合液；
步骤S4、混合成膜：
将步骤S3的纳米分散混合液在磁力搅拌下加入到步骤S1的壳聚糖溶液中，然后滴加增塑剂和乳化剂，充分混合均匀，制成壳聚糖复合成膜液；
步骤S5、将壳聚糖复合成膜液真空脱气，然后通过吹膜机或流延机制成所需厚度的多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜。
2.根据权利要求1所述的一种多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜，其特征在于：所述步骤S1中，冰醋酸的质量浓度为1％。
3.根据权利要求1所述的一种多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜，其特征在于：所述步骤S3中，所述纳米分散混合液中的多孔纳米粉体和纳米二氧化钛溶液的质量比为2:1～5:1。
4.根据权利要求1所述的一种多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜，其特征在于：所述步骤S4中，所述纳米分散混合液占壳聚糖复合成膜液的质量百分比为2.5～10％。
5.根据权利要求1所述的一种多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜，其特征在于：所述步骤S4中，所述增塑剂占壳聚糖复合成膜液的质量百分比为2～6％。
6.根据权利要求5所述的一种多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜，其特征在于：所述增塑剂为甘油和/或山梨醇。
7.根据权利要求1所述的一种多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜，其特征在于：所述步骤S4中，所述乳化剂占壳聚糖复合成膜液的质量百分比为3～8％。
8.根据权利要求7所述的一种多孔透气的纳米抗菌果蔬保鲜膜，其特征在于：所述乳化剂为吐温80和/或吐温20。
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