CN1413161A - 抗菌性·生物降解性提取容器 - Google Patents

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Abstract

一种抗菌性·生物降解性提取容器，其抗菌性优良，在提取前能够卫生地保持被提取材料，在提取后能够防止由于腐败所产生的恶臭和粘液，而且在该可生物降解的提取容器中，至少是其过滤面由选自织物和针织物的透水性薄片形成，而用于形成该透水性薄片的纤维含有聚乳酸类抗菌性·生物降解性聚合物作为主成分，并且具有1－100dtex的纤度。

Description

抗菌性·生物降解性提取容器
技术领域
本发明涉及生物降解性提取容器，更详细地说，涉及一种用开水或水提取咖啡、红茶、绿茶、乌龙荼等嗜好性饮料时使用的生物降解性提取容器。
背景技术
迄今为止，为了用开水或水提取咖啡、红茶、乌龙茶等的嗜好性饮料而使用的提取袋状体，一般可以使用由尼龙丝和聚酯丝等的合成纤维的织物或无纺布或纸制成的袋子。
上述的合成纤维制成的袋状体在提取出荼水等之后就可以作为家庭垃圾废弃。可是，用于这类袋子的合成纤维，其本身是没有生物降解性的，因此只能对其进行填埋处理，或者在焚烧之后进行填埋处理，这就是近年来成为问题的垃圾增加的原因之一。
另一方面，由纸制成的袋状体具有降解性，因此在废弃时不会产生问题。然而，在使用这些合成纤维或纸制的袋状体来收容和保存嗜好性饮料时，当保存环境中的湿度高和温度高的情况下，由于袋状体本身不具有抗菌性，因此在内容物中有霉菌或杂菌繁殖的问题。在现有技术中，为了解决这一问题，利用一种由非通气性的薄膜形成的覆膜来将袋状体与水分隔开，但是这样就必须采用费时和高成本的工序。
作为对合成纤维赋予抗菌性的方法，可以考虑使用在纺纱时练入抗菌剂的方法，或者在纺纱后用树脂粘合剂将抗菌剂附着在纱线表面上的方法，但不管是哪一种方法，在泡荼时都存在抗菌剂溶解到开水或水中的可能性，和使茶的香味丧失的可能性以及存在安全上的问题，从这些方面考虑，上述方法皆不合适。
另外，在把使用后的提取袋状体作为垃圾废弃时，内容物成分在保持水分的状态下进行保存，但是，现有的合成纤维制的袋状体是不具有抗菌性的，因此在与水接触的部分中有细菌和霉菌繁殖并产生粘液和恶臭。因此，在把垃圾废弃时会有强烈的不快感并产生作业上的困难，另外，在夏季时，在高温多湿条件下细菌大量产生，而通过手与垃圾接触就存在发生食物中毒的危险。
如上所述，由于使用以往的合成纤维制成的袋状体不具有生物降解性的，所以，在将茶叶等封入提取袋中保存时，为了避免产生霉菌和杂菌，采用阻隔水分的薄膜来包装提取袋等作为对策。然而，这样的工序麻烦，费用也高，因此不合适。而且，在实际使用提取袋时，还需要去掉包装薄膜的步骤，这样就增加了要对本来在嗜好性饮料的提取袋的使用中完全不必要的材料进行处理的步骤并产生了废弃物，这些都是不希望的。
另一方面，在考虑嗜好性饮料提取后的处理时，由于以往使用的合成纤维袋没有生物降解性，因此必须将其作为垃圾废弃并进行埋置处理或者在焚烧后进行埋置处理，这就成为近年来垃圾增加的原因之一。
进而，对于以往使用的合成纤维制的提取袋来说，由于在提取残渣中有杆菌或细菌等繁殖而产生粘液或恶臭的问题，并且存在通过手作而引起食物中毒的危险。
发明内容
本发明提供一种具有抗菌性·生物降解性的提取容器，该提取容器能够防止在收容的被提取物中产生细菌、霉菌等，但是，该提取容器本身却是使用生物降解性的提取过滤材料制成的。
本发明的抗菌性·生物降解性的提取容器的特征在于：
它具有由选自纺织物和针织物的透水性薄片形成的过滤面，
形成上述透水性薄片的纤维含有聚乳酸类抗菌性·生物降解性聚合物作为主成分，而且
具有1-100dtex的细度。
在本发明的抗菌性·生物降解性提取容器中，所说的过滤面构成袋状体表面的至少一部分也可以。
在本发明的抗菌性·生物降解性提取容器中，上述透水性薄片由纺织物构成，而且上述纺织物的由下式表示的覆盖系数(cover factor)值K优选为1600-6400，
K＝(N×(A)1/2/T)+(M×(B)1/2/S)
[其中，在上式中，N表示经纱密度(支/10cm)，M表示纬纱密度(支/10cm)，A表示经纱的细度(dtex)，B表示纬纱的细度(dtex)，T表示经纱的比重，S表示纬纱的比重]。本发明的最佳实施方案
本发明的抗菌性·生物降解性提取容器的过滤面由选自透水性纺织物和针织物的透水性薄片形成，而且该透水性纺织物和针织物由含有聚乳酸类抗菌性·生物降解性聚合物而且具有1-100dtex的细度的纤维形成。
在本发明中，所谓的抗菌性是指防止收容于本发明的提取容器内的被提取物，即咖啡粉末、各种茶叶中的细菌和霉菌的繁殖的特性。
也就是说，本发明的提取容器具有能够抑制这些细菌类和霉菌繁殖的特征，其杀菌活性值在0以上。所说的杀菌活性值是由JIS-L1902规定的用于表示抗菌性的指标，在杀菌活性值不到0的情况下，细菌类就能增殖，因此不能达到本发明的目的。
本发明的抗菌性·生物降解性提取容器具有用于过滤用水或开水提取其中收容的被提取物得到的提取液的过滤面，该过滤面由选自纺织物和针织物的透水性薄片形成，用于形成该透水性薄片的纤维作为主要成分含有聚乳酸类抗菌性·生物降解性聚合物，而且具有1-100dtex的细度。优选构成形成该过滤面的透水性薄片的纤维的50重量％以上为由聚乳酸类的抗菌性·生物降解性聚合物构成的纤维，更优选是其100重量％均是由上述聚合物构成的纤维。
在本发明中使用的所谓聚乳酸类聚合物是指一种由乳酸或其2聚体的交酯作为单体进行聚合而获得的聚合物，该聚合物可以是光学异构体的D体和L体各自的均聚物，也可以是它们的共聚物，或者是它们的混合物。
本发明者们以向提取容器赋予抗菌性作为目的，对各种聚合物的特性进行了研究，结果发现，该聚乳酸类聚合物显示优良的抗菌性，最适合作为提取容器的材料使用。
含有聚乳酸类聚合物作为主成分(优选在50重量％以上)的纤维的形态可以是复丝和单丝中的任一种，另外，也可以是短纤维(staple)。该短纤维可以作为纺织纱使用，或者，也可以作为短纤维与长丝的复合纺织纱使用。对这些纤维的截面形状没有限制，但一般优选具有圆形的截面。
关于聚乳酸类聚合物纤维的细度，从使用该纤维时的针织性、容器(袋)的柔软性、提取性和提取时的过滤泄漏等方面考虑，其细度必须为1-100dtex，优选为5-50dtex。当细度不到1dtex时，虽然所获的透水性薄片的柔软性良好，但是在针织物的情况下，纱线的孔眼容易变形，而为了防止孔眼变形，就必须增大针织密度，这样就会降低针织生产的效率，并且在提取时容易造成孔眼堵塞，从而导致提取时的过滤性变差，这些都是不利的情况，另外，当细度超过100dtex时，所获的透水性针织物发硬，柔软性不够好，当为了提高柔软性而减小针织密度时，纱线间的空隙就变得过大，这样就会导致在提取时有固体内容物漏出，也就是发生过滤泄漏的不利情况。
当本发明中使用的由聚乳酸类聚合物纤维制成的透水性薄片是纺织物的情况下，其覆盖系数值K优选为1600-6400，更优选为3200-4800。该覆盖系数值可按下式求出。
K＝(N×(A)1/2/T)+(M×(B)1/2/S)
式中，K表示纺织物的覆盖系数值K，N表示经纱密度(支/10cm)，M表示纬纱密度(支/10cm)，A表示经纱的细度(dtex)，B表示纬纱的细度(dtex)，T表示经纱的比重，S表示纬纱的比重。
如果透水性薄片织物的覆盖系数值K不到1600，则在提取时的过滤泄漏变得过大，另外，如果覆盖系数值K超过6400，则在提取时容易发生网孔堵塞。
本发明的提取容器只要具有由上述特定透水性薄片形成的过滤面即可，对其形状、尺寸没有特别限制，例如，它可以是由本发明的特定透水薄片形成的袋状体(袋子)，该袋状体可以只是其正、反两面作为过滤面，或者是其正、反两面加上其左、右两个侧面并且有底面作为接帮布，因此成为一种其5个面成为过滤面的袋状体。进而，该袋状体也可以成为四面形、六面形(箱形)等的多面形以及圆筒形等的容器形状，在此情况下，只要它至少有一个面是由本发明的特定透水性薄片形成的过滤面即可。或者，本发明的提取容器也可以是由上述的特定透水性薄片形成的袋状体与它的支持器具共同构成的容器。
当本发明的提取容器为提取袋的情况下，为了制造该袋子，可以把本发明的特定透水性薄片剪裁成所希望的大小，把该剪裁好的薄片折叠，保留用于装入被提取物的开口部，其余两个端部的边缘用热熔粘合法、高频粘合法或超声波粘合法粘合起来，制成袋状体，然后向其中装入被提取物，最后对其开口部按上述方法进行粘合密封。对于其他形状的提取容器，也可以使用本发明的特定透水薄片通过传统的方法来形成。
另外，作为用于悬挂提取袋的悬挂材料，一般可以使用由复丝或单丝捻合而成的纱线或者由短纤维纺成的纱线构成的悬挂线，在该悬挂线的端部系上由纸等薄片状物构成的标签，但是，由于连接在提取袋上的悬挂材料完全是生物降解性的，因此，悬挂用的纱线和薄片状的标签优选都用聚乳酸类聚合物或纤维素等的生物降解性材料来形成。
用于形成本发明提取容器的过滤面的透水性薄片是由含聚乳酸类聚合物作为主成分的合成纤维形成的薄片，而这种聚乳酸类聚合物纤维在被提取材料，例如咖啡粉末、各种茶叶湿润时或当在提取后，能够发挥防止附着在其上面的细菌和霉菌繁殖的性能，而且在废弃后能够被生物降解。另外，由于聚乳酸类聚合物具有热熔粘合性，因此可以使用通常的热熔粘合法、高频粘合法和超声波粘合法来粘合。
因此，本发明的提取容器即使不用非透气性材料包装，也能使收容在其中的被提取物很好地保持其在保管中的鲜度，而且在使用后能够防止腐败菌例如黄色葡萄球菌、绿脓杆菌等细菌和霉菌的繁殖，不会发生腐败臭和粘液等。进而，本发明的提取容器在使用之后废弃时，它能象纸袋那样被土壤中的分解菌进行生物降解而消失。也就是说，聚乳酸聚合物纤维在生物降解的初期由于水解反应而使聚合物的分子链切断，这种水解反应在高温和高湿条件下会加快，而在常温下的水解反应速度会变慢。当由于水解反应而使聚合物分子链的断裂进行到某种程度之后，水解的生成物就会由于自然界的分解菌例如耐热性芽胞菌和/或厌氧性细菌的作用而被进一步降解。可以认为，这类分解菌多数都存在于土壤中，而在空气中则很少存在。因此，在实质上，大气中的细菌不能将聚乳酸类聚合物降解。
本发明的提取容器在使用后，例如可以利用市售的混合肥料处理装置来使其迅速地进行生物降解。作为这时的处理温度，通常为45℃-100℃，优选为50℃-80℃。当处理温度低于45℃时，不仅降解速度太慢，而且还会促进承担生物降解作用的分解菌之外的各种杂菌的繁殖，因此成为不卫生的条件，另外，有时还会对分散菌带来不利的影响。另一方面，当处理温度超过100℃时，在操作上和防火灾方面存在危险性，并且可能造成分解菌死亡的情况，因此不可取。为了使处理温度保持在上述的范围内，可以利用加热器加热，或者根据分解菌种类的不同，利用分解菌产生的代谢热等。
另外，象上述那样在较高的温度下进行混合肥料处理时，作为适用的分解菌，优选使用嗜热菌，例如可以举出短杆菌等。
实施例
下面通过实施例来进一步说明本发明。实施例1
使用聚-L-乳酸纤维(25dtex单丝，比重1.24)作为经纱和纬纱，纺织成经纱密度465支/10cm，纬纱密度398支/10cm(覆盖系数值K＝3480)的平纹织物，将其进行精练和精加工定形。使该织物通过一个130cm宽的辊状的狭缝，用超声波法将其切断和密封，如此制成长65mm×宽42mm的平的袋状体，从而获得本发明的提取袋。实施例2
使用聚-L-乳酸纤维(25dtex单丝，比重1.24)作为经纱和纬纱，纺织成经纱密度492支/10cm，纬纱密度433支/10cm(覆盖系数值K＝3730)的平纹织物，将其进行精练和精加工定形。使该织物通过一个130cm宽的辊状的狭缝，用超声波法将其切断和密封，如此制成长65mm×宽42mm的平的袋状体，从而获得本发明的提取袋。比例例1
使用聚酯纤维(28dtex单丝，比重1.38)作为经纱和纬纱，纺织成一种经纱密度374支/10cm，纬纱密度354支/10cm(覆盖系数值K＝2971)的平纹织物，将其进行精练和精加工定形。使该织物通过一个130cm宽的辊状的狭缝，用超声波法将其切断和密封，如此制成长65mm×宽42mm的平的袋状体，从而获得比较有用的提取袋。比例例2
使用聚酯纤维(28dtex单丝，比重1.38)作为经纱和纬纱，纺织成一种经纱密度512支/10cm，纬纱密度433支/10cm(覆盖系数值K＝3624)的平纹织物，将其进行精练和精加工定形。使该织物通过一个130cm宽的辊状的狭缝，用超声波法将其切断和密封，如此制成长65mm×宽42mm的平的袋状体，从而获得比较用的提取袋。比较例3
除了将平纹纺织物的经纱密度改变成213支/10cm，纬纱密度改变成181支/10cm，以及其覆盖系数值K为1589之外，其余与实施例1同样地制造比较用的提取袋。
应予说明，在本比较例1和2中使用的聚酯纤维的直径设定与实施例1、2中使用的聚乳酸纤维的直径相同。茶提取性能试验
对于装在提取袋中的茶叶，为了提高茶的微粉末的过滤泄漏性和提取性能的再现性，购买市售的绿茶，按照“利用标准筛制茶的粒度测定法”(原及其他二人，荼技研，第11期，45-49页(1958年))，将茶叶筛分成30号筛上和50筛下两种粒度，按照30号筛上占80重量％和50号筛下占20重量％的比例混合均匀，将此茶叶用精密天平称量和分装，按照每袋平均2g(±5％)从提取袋上端的开口部装入。
使用按上述实施例1、2和比较例1、2、3制造的茶叶收容提取袋，每一种袋准备30袋茶叶，评价茶在提取前的微粉末漏出量和在提取后的微粉末漏出量。
关于茶叶收容提取袋的提取方法，采用标准的茶的审查方法(开水提取法)，按下述方法测定茶叶微粉末从提取袋中的漏出量。
茶叶微粉末从提取袋中的漏出量分别在提取前(干燥时)和提取后进行测定。在测定提取前的微粉末漏出量时，使用一个300ml的烧杯，注意不让微粉末落到烧杯之外，将每一个茶叶袋在烧杯内上下振动20次，把从提取袋漏出的微粉末收集于烧杯内。使用同一个烧杯，对其他4袋茶叶重复上述的操作，向烧杯中加入蒸馏水，使用一张预先经过干燥并测定过质量的定量滤纸过滤，将该滤纸干燥，测定其质量增加值，将测得的质量增加值作为微粉末的漏出量(换算成每一袋的数值)。
另外，为了测定提取袋的茶叶在提取后的微粉末漏出量，将茶叶袋静静地置于300ml的烧杯底部，把已经沸腾5分钟的开水200ml尽可能快地(20秒钟)注入烧杯中，将茶叶袋按照静静地沉底的状态在烧杯中保持5分钟，然后将茶叶袋迅速取出，用测定过质量的定量滤纸No2来过滤收集沉降在烧杯内部的粉末，将该滤纸用干燥器干燥，然后求出微粉末的质量。所获结果示于表1中。
表1茶叶收容在茶叶袋中时的微粉末漏出量
测定次数 浸出前的微粉末量(平均值)(g/袋) 浸出后的微粉末量(平均值)(g/袋)
实施例1     5次     0.0256     0.0699
实施例2     5次     0.0247     0.0645
比较例1     5次     0.0292     0.0741
比较例2     5次     0.0272     0.0717
比较例3     5次     0.0806     0.1088
从表1可以看出，在实施例1、2中，微粉末的漏出量很少。但是，在比较例3中，微粉末的漏出量却很多。
使用在上述试验中使用的实施例1、2和比较1、2的已用过的提取袋，提供给混合肥料中的下述降解性试验。
在混合肥料中的生物降解性能试验
应予说明，在试验时使用日本制铁所制的熟化混合肥料(经过约40天发酵的混合肥料)。降解性试验按照ISO/FDIS 14855的方法进行，崩解度试验按照ISO/CD16929的方法进行。
将上述提取后的茶叶收容提取袋置于滤纸上，在250℃、65％RH的条件下放置24小时，然后将其装在一个聚酯制的网中，再将其一起埋入混合肥料中。作为降解的样品，捕集其1mm以上的片段。
混合肥料降解试验的气氛条件为：混合肥料温度58℃、流量600升/小时，混合肥料含水率60-43％、水槽温度70℃。
关于在混合肥料的条件下提取袋的降解性，其强度保持率示于表2中，重量减少率示于表3中，分子量变化率示于表4中。
表2茶叶袋在混合肥料中的降解性试验
    (强度保持率)(％)
  初期   3日后   7日后   10日后   14日后
  实施例1实施例2     100100     4043     00     00     00
  比较例1比较例2     100100     9493     9291     9191     9091
表3
    (重量保持率)(％)
  初期   3日后   7日后   10日后   14日后
  实施例1实施例2     100100     99100     100100     5760     1516
  比较例1比较例2     100100     100100     100100     100100     100100
表4
    (分子量保持率)(％)
  初期   3日后   7日后   10日后   14日后
  实施例1实施例2     100100     7274     3940     2020     1011
  比较例1比较例2     100100     100100     100100     100100     100100
从表2-4的结果可以确认，实施例1-2的提取袋在混合肥料中可被生物降解。然而，比较例1-2的提取袋却没有生物降解性。
抗菌性试验
分别对上述的实施例1、2和比例例1、2在提取前和提取后的提取容器，按照JIS-L1902的方法，并且使用黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureusATCC6538P)和绿脓杆菌(Pseudomonase areuginosa IF03080)作为试验菌，测定其杀菌活性值，并对其抗菌性进行评价。通过对其进行的提取前的试验来评价提取袋内的茶叶的保存性能，并通过提取后的试验来评价提取袋在使用后的卫生性。同时，将茶叶提取后的袋子在24℃和65％RH的条件下放置在聚乙烯薄板上，测定其产生臭味和粘液的情况并据此进行评价。提取前和提取后的杀菌活性的试验结果示于表5和表6中。
表5提取袋在提取前的杀菌活性试验
试验菌     (杀菌活性值)
    黄色葡萄球菌     绿脓杆菌
实施例1实施例2      2.02.3      1.71.9
比较例1比较例2     -2.8-2.5     -1.5-1.7
表6提取袋在提取后的杀菌活性试验
试验菌     (杀菌活性值)
    黄色葡萄球菌     绿脓杆菌
实施例1实施例2      1.91.9      1.51.6
比较例1比较例2     -2.1-2.2     -1.3-1.5
从表5、表6的结果可以确认，实施例1、2的提取袋在提取前或在提取后均具有抗菌性。另外，在把提取袋放置于聚乙烯的薄板上时，实施例1、2的提取袋没有产生恶臭和粘液，但是在比较例1、2的提取袋中产生了粘液，并且产生了恶臭。工业实用性
使用由聚乳酸类聚合物纤维构成的透水性薄片制成的本发明的提取容器，在实用上具有充分的提取过滤性能，其生物降解性优良，而且，对于收容在其中的被提取材料，不管在提取前或提取后均具有优良的抗菌性。
特别是在本发明中，通过把具有抗菌性的聚乳酸类聚合物纤维的针织物用于提取容器，可以抑制收容在容器内的被提取物中产生霉菌或细菌等，并能够提高茶叶等被提取材料的保存性能，而且在提取后也能抑制臭味或粘液的发生，并且能使提取容器与被提取材料一起进行生物降解。

Claims (3)

1.一种抗菌性·生物降解性提取容器，其特征在于，
具有由选自纺织物和针织物的透水性薄片形成的过滤面，
形成上述透水性薄片的纤维作为主成分含有聚乳酸类抗菌性·生物降解性聚合物，而且，具有1-100dtex的细度。
2.如权利要求1所述的抗菌性·生物降解性提取容器，其中，上述的过滤面构成袋状体表面的至少一部分。
3.如权利要求1或2所述的抗菌性·生物降解性提取容器，其中，形成上述过滤面的透水性薄片由纺织物构成，而且上述纺织物由下式表示的覆盖系数值K为1600-6400，
K＝(N×(A)1/2/T)+(M×(B)1/2/S)
式中，N表示经纱密度(支/10cm)，M表示纬纱密度(支/10cm)，A表示经纱的细度(dtex)，B表示纬纱的细度(dtex)，T表示经纱的比重，S表示纬纱的比重。
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