CN113980440A - 一种生物可降解气调保鲜盒及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物可降解气调保鲜盒及其制备方法和应用，生物可降解气调保鲜盒包括聚乳酸、可生物降解分散相、乙烯消除剂和抗菌剂；按质量份数计，聚乳酸74.95～98.88份，可生物降解分散相1～20份，乙烯消除剂0.1～5份，抗菌剂0.01～0.05份。本发明以聚乳酸为基体、可生物降解材料为分散相，协同乙烯消除剂、抗菌剂，通过挤出流延‑吸塑工艺，制备成类似于鸡蛋盒的生物可降解气调盒，用于蜂糖李、枇杷、蓝莓等表皮自带蜡质白霜“保护层”的水果保鲜，极大地延长此类水果的保鲜期。

Description

一种生物可降解气调保鲜盒及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及材料科学领域，尤其是一种生物可降解气调保鲜盒及其制备方法和应用。
背景技术
目前，水果保鲜方法主要分两大类：一是物理保鲜技术，如低温冷藏库，气调库等；二是化学处理法，如涂覆化学保鲜剂等。物理保鲜技术虽然安全，但成本较高，操作较为复杂，因而大大限制了这类技术的实际应用。化学处理法处理操作简单，具有一定的功效，但是，采用化学处理伴随着食用安全性，影响消费者身体健康，污染环境，以及病原菌产生抗药性等一系列问题。
近年来，自发气调保鲜膜，即塑料保鲜膜，与普通塑料保鲜膜相比，气调膜具有对氧气、二氧化碳、水蒸气的透过率具有调节作用，可以避免以上缺点，逐渐受到学术界、产业界的关注。自发气调膜分为两种，以不可降解的塑料制备的以及生物可降解的塑料制备的。以环保考虑，生物可降解气调膜是研发的热点。
但是，生物可降解气调膜，属于膜类制品，在包装、运输等环节时，果实相互挤压，摩擦，导致果实表面起保护作用的蜡质白霜(又称果粉)破损，人为的缩短了果实的保鲜期。
蜡质白霜大多是长链脂肪族化合物，包括脂肪酸、醛、醇等，另外还有环状化合物及甾醇类化合物等。蜡质白霜一方面可以防止水分蒸发；其次，蜡质白霜不溶于水，可以避免表面形成湿润的环境，从而避免病原菌的浸染；最后，白霜对人体有益，如葡萄表面的齐墩果酸具有护肝、抗癌、抗病毒的活性，降糖、降脂、提升免疫力；白藜芦醇在一定程度上起到调节血脂、延缓衰老、调节免疫、改善胃肠道功能等。
因此，如何在包装运输过程中保护水果表面的天然防护层(蜡质白霜)，进一步延长果实的保鲜期，是急需解决的问题。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是，克服现有气调保鲜膜不能保护水果表面蜡质白霜的不足，提供一种生物可降解气调保鲜盒，以聚乳酸为基体、可生物降解材料为分散相，协同乙烯消除剂、抗菌剂，通过挤出流延-吸塑工艺，制备成类似于鸡蛋盒的生物可降解气调盒，用于蜂糖李、枇杷、蓝莓等表皮自带蜡质白霜“防护层”的水果保鲜，自发气调功能结合盒子的设计，极大地延长此类水果的保鲜期。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种生物可降解气调保鲜盒，包括聚乳酸(PLA)、可生物降解分散相、乙烯消除剂和抗菌剂；按质量份数计，聚乳酸74.95～98.89份，可生物降解分散相1～20份，乙烯消除剂0.1～5份，抗菌剂0.01～0.05份。
作为本发明生物可降解气调保鲜盒的一种优选方案，其中：按质量分数计，聚乳酸86.49份，可生物降解分散相10份，乙烯消除剂3.5份，抗菌剂0.03份。
作为本发明生物可降解气调保鲜盒的一种优选方案，其中：所述可降解分散相包括聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己内酯(PCL)中的一种。
作为本发明生物可降解气调保鲜盒的一种优选方案，其中：所述乙烯消除剂为纳米氧化锌、纳米二氧化钛、分子筛、活性炭、膨润土中的一种或多种。
作为本发明生物可降解气调保鲜盒的一种优选方案，其中：所述抗菌剂为纳米银、角茴香油、纳米二氧化钛、桂皮油、纳米氧化锌、肉桂精油和桉树油中的至少一种。
本发明的另一个目的是提供一种如上述生物可降解气调保鲜盒的制备方法，包括，
按质量份数计，取74.95～98.89份聚乳酸、1～20份可生物降解分散相、0.1～5份乙烯消除剂以及0.01～0.05份抗菌剂；
将聚乳酸、可生物降解分散相、乙烯消除剂和抗菌剂混合均匀后投入挤出流延机中得到流延膜；
将得到的流延膜吸塑成型，得到气调保鲜盒。
作为本发明生物可降解气调保鲜盒的制备方法的一种优选方案，其中：所述投入挤出流延机中，在双螺杆挤出机中熔融塑化后经模头流出，引至流延辊，后经牵引辊收卷，双螺杆挤出机各段温度控制在100℃，185℃，190℃，200℃，185℃。
作为本发明生物可降解气调保鲜盒的制备方法的一种优选方案，其中：可通过调控可生物降解分散相含量、可生物降解分散相种类、乙烯消除剂含量、乙烯消除剂种类、抗菌剂含量、抗菌剂种类、挤出流延机的熔体拉伸比的调节对生物可降解气调保鲜盒的保鲜性能进行调控。
作为本发明生物可降解气调保鲜盒的制备方法的一种优选方案，其中所述挤出流延机的熔体拉伸比是指流延辊的线速度与挤出速度的比值，控制在5～40。
本发明的另一个目的是提供一种如上述生物可降解气调保鲜盒的应用，将所述生物可降解气调保鲜盒用于水果保鲜。
本发明有益效果：
本发明在前期生物可降解气调膜的研制基础上，设计和制备生物可降解气调盒，以聚乳酸为基体、可生物降解材料为分散相，协同乙烯消除剂、抗菌剂，通过挤出流延-吸塑工艺，制备成类似于鸡蛋盒的生物可降解气调盒，用于蜂糖李、枇杷、蓝莓等表皮自带蜡质白霜“防护层”的水果保鲜，自发气调功能结合盒子的设计，极大地延长此类水果的保鲜期。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明实施例1制备的气调保鲜盒的结构示意图。
图2为本发明实施例1制备的气调保鲜盒与对比例2、对比例1对蜂糖李在常温储存10天时蜂糖李的状态对比图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
(1)将3份纳米二氧化钛，0.5份ZSM-5分子筛，0.03份纳米银，10份PBAT，与86.47份PLA混合后，在双螺杆挤出机中熔融塑化后经模头流出，引至流延辊，后经牵引辊收卷，得到流延膜；其中，双螺杆挤出机各段温度控制在100℃，185℃，190℃，200℃，185℃；挤出流延机的熔体拉伸比控制在25；
(2)将收卷得到的流延膜经吸塑成型机吸塑得到气调保鲜盒，编号1#。
本发明制备的气调保鲜盒的结构示意图如图1所示，其包括盒体100和盖体200，盒体100用于盛放水果，其内设有相互独立的容置槽N1，水果被独立的放置于容置槽N1内，相互之间不产生接触；盖体200则用于覆盖盒体100的开口处，同时，盖体200能够与盒体100之间产生密封结构，使盒体100内的空间保持密封状态。
需要说明的是，所述的密封结构，可以采用现有技术中的任一种结构形式，例如，可以是盖体200与盒体100之间自身的卡扣结构使之密封，也可以是胶结密封，还可以是订书钉固定使两者之间密封接触；对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以采用其他现有的密封结构。
具体的，本实施例中采用的是能够通过吸塑一体成型的卡扣结构300实现密封目的，卡扣结构300包括位于盖体200四周侧部的弯扣301以及位于盒体100四周侧部的扣座302，弯扣301能够从扣座302下方与之形成卡扣固定。
实施例2
本实施例2与实施例1基本相同，区别在于步骤(1)中的材料配方不同，具体配方如表1所示，所得气调保鲜盒，编号2#～6#。
对获得的气调保鲜盒(1#～6#)进行保鲜效果测试，测试方式是：选取完整、无损害、硬度和色泽一致、大小较均一的同一批蜂糖李，独立的放置于盒体100的容置槽N1内，将盖体200覆盖盒体100的开口处并使两者之间通过卡扣结构实现密封，常温保存，每天通过直观观察蜂糖李是否出现软化、发黄、腐烂等问题，当蜂糖李开始出现腐烂即达到保鲜期限。1#～6#气调保鲜盒的保鲜效果测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003369250240000051
由表1中数据可以看出，气调盒的保鲜效果可通过可生物降解分散相含量、可生物降解分散相种类、乙烯消除剂含量、乙烯消除剂种类、抗菌剂含量、抗菌剂种类进行调节。不同果蔬呼吸特性存在差异，只有当气调盒的综合性能(包括气体透过性能、乙烯消除性能以及抗菌性能)与果蔬呼吸特性匹配时，气调盒的保鲜效果才达到最佳。对于蜂糖李，当分散相含量为10份，乙烯消除剂为3.5份，抗菌剂为0.03份时，气调盒的保鲜效果最佳。
对获得的气调保鲜盒的物理性能指标进行测定，包括氧气透过系数、二氧化碳透过系数和水蒸气透过系数，氧气透过系数、二氧化碳透过系数参考GB/T1038-2000塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法-压差法；水蒸气透过系数参考GB/T 1037-1988塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法-杯式法。此外，乙烯消除率的测试方法是采用气相色谱法。抑菌率的测定参考GB/T31402-2015塑料塑料表面抗菌性能试验方法。测试结果如表2所示。
表2
Figure BDA0003369250240000061
由表2中数据可以看出，可生物降解分散相含量、可生物降解分散相种类、乙烯消除剂含量、乙烯消除剂种类、抗菌剂含量、抗菌剂种类直接影响着气调盒的透气性能、乙烯消除性能和抗菌性能，进而决定着气调保鲜盒的保鲜效果。
实施例3
本实施例3与实施例1基本相同，区别在于步骤(1)中的挤出流延机的熔体拉伸比不同，对得到的7#、8#气调保鲜盒的性能测试结果如表3所示。
表3
Figure BDA0003369250240000071
由表3中数据可以看出，气调盒的保鲜效果还可通过调控熔体拉伸比进行控制，且熔体拉伸比主要影响气调盒的透气性能。主要原因在于，可生物降解分散相在基体相中的形态结构(分散相的尺寸，分散相的性状等)与加工过程中的熔体拉伸比有关，而可生物降解分散相的形态结构是影响气体分子透过路径的关键因素。
对比例1
本对比例1与实施例1配方相同，区别在于产品形式不同，对比例1是将实施例1中的配方通过挤出吹塑成型工艺制备得到的气调保鲜袋，编号9#。
对得到的气调保鲜袋进行相似的保鲜效果测试，测试方法与实施例2略有不同，对于相同数量的、同一批次的蜂糖李，采用气调保鲜袋直接包裹密封保鲜，常温保存，每天通过直观观察蜂糖李是否出现软化、变黄、腐烂等问题。测试结果如表4所示。
对比例2
本对比例2采用市售无独立放置槽水果保鲜盒，聚对苯二甲酸乙二醇酯材质，编号10#，测试方法与实施例2略有不同，对于相同数量的、同一批次的蜂糖李，将蜂糖李挨个排放在水果保鲜盒内，常温保存，每天通过直观观察蜂糖李是否出现软化、变黄、腐烂等问题。测试结果如表4所示。
对比例3
本对比例3采用市售的有独立放置槽的水果保鲜盒，聚对苯二甲酸乙二醇酯材质，编号11#，采用如实施例2相同的保鲜效果测试方法。测试结果如表4所示。
图2显示的分别是10#、9#和1#对蜂糖李在常温储存10天时蜂糖李的状态，可以看出，10#(市售无独立放置槽水果保鲜盒)在常温储存10天时蜂糖李已软化、腐烂，而1#(本发明有独立放置槽的气调保鲜盒)在常温储存10天时蜂糖李依然完好、新鲜。
表4
编号 蜂糖李保鲜期(常温保鲜)
1# 15天
9# 12天
10# 5天
11# 7天
由表4中数据可以看出，与市售保鲜盒(无独立放置槽/有独立放置槽)相比，气调保鲜盒或气调保鲜膜均具有更优的保鲜效果，主要原因在于，气调保鲜盒/膜能最大程度地抑制蜂糖李的呼吸，使蜂糖李处于休眠状态，从而延长其保质期。与气调保鲜膜相比，拥有独立放置槽的气调保鲜盒除了能最大程度地抑制蜂糖李呼吸外，还能保留蜂糖李表面的天然防护层(蜡质白霜)，进而进一步提高其保质期。
本发明在前期生物可降解气调膜的研制基础上，设计和制备生物可降解气调盒，以聚乳酸为基体、可生物降解材料为分散相，协同乙烯消除剂、抗菌剂，通过挤出流延-吸塑工艺，制备成类似于鸡蛋盒的生物可降解气调盒，用于蜂糖李、枇杷、蓝莓等表皮自带蜡质白霜“防护层”的水果保鲜，自发气调功能结合盒子的设计，极大地延长此类水果的保鲜期。
应说明的是，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精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种生物可降解气调保鲜盒，其特征在于：包括聚乳酸、可生物降解分散相、乙烯消除剂和抗菌剂；按质量份数计，聚乳酸74.95～98.89份，可生物降解分散相1～20份，乙烯消除剂0.1～5份，抗菌剂0.01～0.05份。
2.如权利要求1所述生物可降解气调保鲜盒，其特征在于：按质量份数计，聚乳酸86.49份，可生物降解分散相10份，乙烯消除剂3.5份，抗菌剂0.03份。
3.如权利要求1或2所述生物可降解气调保鲜盒，其特征在于：所述可降解分散相包括聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯中的一种。
4.如权利要求1或2所述生物可降解气调保鲜盒，其特征在于：所述乙烯消除剂为纳米氧化锌、纳米二氧化钛、分子筛、活性炭、膨润土中的一种或多种。
5.如权利要求4所述生物可降解气调保鲜盒，其特征在于：所述抗菌剂为纳米银、角茴香油、纳米二氧化钛、桂皮油、纳米氧化锌、肉桂精油和桉树油中的至少一种。
6.一种如权利要求1～5中任一项所述生物可降解气调保鲜盒的制备方法，其特征在于：包括，
按质量份数计，取74.95～98.88份聚乳酸、1～20份可生物降解分散相、0.1～5份乙烯消除剂以及0.01～0.05份抗菌剂；
将聚乳酸、可生物降解分散相、乙烯消除剂和抗菌剂混合均匀后投入挤出流延机中得到流延膜；
将得到的流延膜吸塑成型，得到气调保鲜盒。
7.如权利要求6所述生物可降解气调保鲜盒的制备方法，其特征在于：按质量份数计，聚乳酸86.49份，可生物降解分散相10份，乙烯消除剂3.5份，抗菌剂0.03份。
8.如权利要求6或7所述生物可降解气调保鲜盒的制备方法，其特征在于：所述投入挤出流延机中，在双螺杆挤出机中熔融塑化后经模头流出，引至流延辊，后经牵引辊收卷，双螺杆挤出机各段温度控制在100℃，185℃，190℃，200℃，185℃。
9.如权利要求8所述生物可降解气调保鲜盒，其特征在于：所述挤出流延机的熔体拉伸比为5～40。
10.一种如权利要求1～5中任一项所述生物可降解气调保鲜盒在水果保鲜中的应用。
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