CN115960446A - 一种精油/羧基化纳米纤维素/聚乳酸包装膜的制备方法 - Google Patents
一种精油/羧基化纳米纤维素/聚乳酸包装膜的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种精油/羧基化纳米纤维素/聚乳酸包装膜及其制备方法,其主要成分为精油、纳米纤维及聚乳酸,采用浇铸法制备,主要包括溶解、均质、超声、浇铸及干燥。本发明公开的包装材料加入了羧基化黄麻纳米纤维素增加了聚乳酸的强度与韧性,使其具有阻隔性能优越、力学性能良好的特点,由于天然精油的存在,还具有较好的抑菌功能和抗氧化的功能,可以有效抑制致腐微生物的生长,能很好地延长食品的货架期。本发明使用的原料无毒、无害、无污染,绿色可降解,有利于推进资源节约型和环境友好型社会的建设,在食品包装行业具有很大的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及食品包装材料技术领域,具体涉及一种全降解天然精油/羧基化黄麻纳米纤维素/聚乳酸活性包装膜及其制备方法。
背景技术
目前常用的食品保鲜膜,由聚乙烯、聚氯乙烯等材料制成,这些包装材料功能单一,且缺乏降解能力,废弃后很难被处理。目前主要的处理方式为掩埋和焚烧,化石材料制品的降解周期很长,想要实现降解至少需要几十甚至上百年的时间,采用掩埋处理方式,不仅会侵占土地,还会使土壤环境恶化;采用焚烧处理方式,则会排放大量致癌物质,这些物质会融入空气最终毒害人体健康。
食品变质最主要的原因是微生物的繁殖,普通的食品保鲜膜虽然能阻挡外来微生物入侵,但是无法避免微生物在食品内部及表面的大量繁殖;虽然在食品中加入化学添加剂可以有效延长食品保质期,但会引发消费者对食品安全的顾虑,这使得抗菌活性包装越来越受到人们的关注。抗菌活性包装通过缓慢释放材料内的抗菌物质,达到延长食品货架期的目的,而不需要把化学添加剂直接加入到食品中。
目前常见的抗菌活性包装有两类,一类是向基膜材料中加入纳米金属等无机抗菌剂,另一类是向基膜材料中加入天然精油等有机抗菌剂。前者存在纳米粒子从包装中转移到食品中的风险,被丢弃后纳米粒子还可能从包装中转移到水体和土壤中,造成重金属污染;后者是植物中提取的天然物质,不仅具有良好的抗菌防腐作用,少量摄入并不会对人体健康造成伤害,更符合人们对安全健康、绿色环保的要求。
如何兼顾食品的安全性、货架期,制备环保可降解活性保鲜膜,成为了行业研究和发展的重要方向。
发明内容
为解决普通食品保鲜膜不易降解、无抗菌能力的问题,本发明提供一种绿色全降解天然精油/羧基化黄麻纳米纤维素/聚乳酸活性包装膜及其制备方法,该包装膜具有100%生物降解,抗氧化性和抗菌性能,能有效延长食品架货期,并确保食品贮藏过程的安全性。
为达到上述技术目的,本发明采用如下技术方案:
一种精油/羧基化纳米纤维素/聚乳酸包装膜,其特征在于:所述包装膜以聚乳酸为主要原料,加入精油和羧基化纳米纤维素采用浇铸法制得活性包装膜,所述活性包装膜可100%生物降解,具有抗氧化、抗菌和安全无毒的特性。
进一步地,所述精油为天然精油,具体为柠檬醛,肉桂醛,己醛中的一种或多种,所述羧基化纳米纤维素为羧基化黄麻纳米纤维素。
一种如上述所述精油/羧基化纳米纤维素/聚乳酸包装膜的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)聚乳酸溶液的制备:将氯仿与聚乳酸(PLA)按8~12ml:1.45g比例混合,在一定温度下水浴加热,至聚乳酸完全溶于氯仿,得到聚乳酸-氯仿溶液;
(2)羧基化纳米纤维素/聚乳酸混合液的制备:在步骤(1)得到的聚乳酸-氯仿溶液中加入所用聚乳酸质量2%~5%的羧基化黄麻纳米纤维素(CNF),在一定的温度条件下,搅拌一定时间,得到羧基化纳米纤维素/聚乳酸混合液;
(3)精油/羧基化纳米纤维素/聚乳酸活性包装膜的制备:将步骤(2)得到的混合溶液冷却至室温后加入所用聚乳酸质量3%-5%的天然精油(EO),在室温下磁力搅拌20~40min,再将混合溶液超声25~40min除去气泡后,得到成膜液,将其浇铸成膜,干燥揭膜,得到活性包装膜。
进一步地,所述步骤(1)中的温度为70~75℃。
进一步地,所述步骤(2)中的温度为72~74℃,时间为20~35min,搅拌转速为18~25rpm。
进一步地,所述步骤(3)中磁力搅拌转速为15~25rpm。
本发明具有的有益效果是:
(1)本发明利用具有良好生物可降解性的聚乳酸、天然精油和羧基化纳米纤维素为原料,使用后能被自然界中微生物完全降解,最终生成二氧化碳和水直接进入土壤有机质或被植物吸收,不会造成温室效应,具有绿色环保优点;
(2)本发明使用植物中天然存在的醛类精油为抗菌剂,无毒无害,不会对健康造成危害,具有良好的抗菌防腐效果,能有效延长食品货架期;
(3)本发明制备的活性包装膜所使用的原料均可降解,制备方法简单无污染,有利于规模化生产。
附图说明
图1为本发明全降解天然精油/羧基化黄麻纳米纤维素/聚乳酸活性包装膜的SEM图
图2为本发明全降解天然精油/羧基化黄麻纳米纤维素/聚乳酸活性包装膜的抗菌效果图
具体实施方式
下面结合具体实例,进一步阐述本发明,以下实施案例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改,等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
将10.0ml的氯仿,1.45g的PLA,0.0435g的CNF混合,在73℃的条件下加热至PLA完全溶于氯仿。再向混合溶液中加入磁子,在磁子转速为20rpm及73℃的条件下,加热搅拌30min。待混合溶液冷却至室温后,加入0.042g的柠檬醛,在室温及磁子转速为20rpm的条件下搅拌30min,再将混合溶液超声30min之后,浇铸在玻璃板上用涂膜器进行膜的刮制,干燥一定时间,得到精油/羧基化纳米纤维素/聚乳酸活性包装膜。
实施例2
将10.0ml的氯仿,1.45g的PLA,0.0435g的CNF混合,在73℃的条件下加热至PLA完全溶于氯仿。再向混合溶液中加入磁子,在磁子转速为20rpm及73℃的条件下,加热搅拌30min。待混合溶液冷却至室温后,加入0.042g的肉桂醛,在室温及磁子转速为20rpm的条件下搅拌30min,再将混合溶液超声30min之后,浇铸在玻璃板上用涂膜器进行膜的刮制,干燥一定时间,得到精油/羧基化纳米纤维素/聚乳酸活性包装膜。
实施例3
将10.0ml的氯仿,1.45g的PLA,0.0435g的CNF混合,在73℃的条件下加热至PLA完全溶于氯仿。再向混合溶液中加入磁子,在磁子转速为20rpm及73℃的条件下,加热搅拌30min。待混合溶液冷却至室温后,加入0.042g的己醛,在室温及磁子转速为20rpm的条件下搅拌30min,再将混合溶液超声30min之后,浇铸在玻璃板上用涂膜器进行膜的刮制,干燥一定时间,得到精油/羧基化纳米纤维素/聚乳酸活性包装膜。
实施例4
将10.0ml的氯仿,1.45g的PLA,0.0725g的CNF混合,在73℃的条件下加热至PLA完全溶于氯仿。再向混合溶液中加入磁子,在磁子转速为20rpm及73℃的条件下,加热搅拌30min。待混合溶液冷却至室温后,加入0.105g的柠檬醛,在室温及磁子转速为20rpm的条件下搅拌30min,再将混合溶液超声30min之后,浇铸在玻璃板上用涂膜器进行膜的刮制,干燥一定时间,得到精油/羧基化纳米纤维素/聚乳酸活性包装膜。
实施例5
将10.0ml的氯仿,1.45g的PLA,0.0725g的CNF混合,在73℃的条件下加热至PLA完全溶于氯仿。再向混合溶液中加入磁子,在磁子转速为20rpm及73℃的条件下,加热搅拌30min。待混合溶液冷却至室温后,加入0.105g的肉桂醛,在室温及磁子转速为20rpm的条件下搅拌30min,再将混合溶液超声30min之后,浇铸在玻璃板上用涂膜器进行膜的刮制,干燥一定时间,得到精油/羧基化纳米纤维素/聚乳酸活性包装膜。
实施例6
将10.0ml的氯仿,1.45g的PLA,0.0725g的CNF混合,在73℃的条件下加热至PLA完全溶于氯仿。再向混合溶液中加入磁子,在磁子转速为20rpm及73℃的条件下,加热搅拌30min。待混合溶液冷却至室温后,加入0.105g的己醛,在室温及磁子转速为20rpm的条件下搅拌30min,再将混合溶液超声30min之后,浇铸在玻璃板上用涂膜器进行膜的刮制,干燥一定时间,得到精油/羧基化纳米纤维素/聚乳酸活性包装膜。
对本发明所获得的活性包装材料使用冷场发射扫描电子显微镜(SEM)表征微观形貌(如图1),SEM图像表明成功制备出全降解天然精油/羧基化黄麻纳米纤维素/聚乳酸活性包装膜;从图2抗菌测试可以看出该包装材料具有优异的抗菌性,可降解。在食品包装方面有广阔的应用前景。
Claims (6)
1.一种精油/羧基化纳米纤维素/聚乳酸包装膜,其特征在于:所述包装膜以聚乳酸为主要原料,加入精油和羧基化纳米纤维素采用浇铸法制得活性包装膜,所述活性包装膜可100%生物降解,具有抗氧化、抗菌和安全无毒的特性。
2.根据权利要求1所述的包装膜,其特征在于,所述精油为天然精油,具体为柠檬醛,肉桂醛,己醛中的一种或多种,所述羧基化纳米纤维素为羧基化黄麻纳米纤维素。
3.一种如权利要求2所述精油/羧基化纳米纤维素/聚乳酸包装膜的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
(1)聚乳酸溶液的制备:将氯仿与聚乳酸按8~12ml:1.45g比例混合,在一定温度下水浴加热至聚乳酸完全溶于氯仿,得到聚乳酸-氯仿溶液;
(2)羧基化纳米纤维素/聚乳酸混合液的制备:在步骤(1)得到的聚乳酸-氯仿溶液中加入所用聚乳酸质量2%~5%的羧基化黄麻纳米纤维素,在一定的温度条件下,搅拌一定时间,得到羧基化纳米纤维素/聚乳酸混合液;
(3)精油/羧基化纳米纤维素/聚乳酸活性包装膜的制备:将步骤(2)得到的混合溶液冷却至室温后加入所用聚乳酸质量3%-5%的天然精油,在室温下磁力搅拌20~40min,再将混合溶液超声25~40min除去气泡后,得到成膜液,将其浇铸成膜,干燥揭膜,得到活性包装膜。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中的温度为70~75℃。
5.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中的温度为72~74℃,时间为20~35min,搅拌的转速为18~25rpm。
6.根据权利要求3所述制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中磁力搅拌的转速为15~25rpm。
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