CN104974490A - 一种保鲜膜、制备及应用 - Google Patents

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Abstract

一种保鲜膜、制备及应用，属于包装材料技术领域。为硅酸铝改性的聚乳酸薄膜，其中保鲜膜中均匀分散有硅酸铝多孔粉末，硅酸铝多孔粉末含量为5-15wt％，该硅酸铝多孔粉末的硅铝比为25-28，粉末的平均粒径为1-5微米。该保鲜膜具有较高水蒸气透过性、适中的氧气透过率和二氧化碳透过性，还具有乙烯清除(乙烯吸附)性能，当该四活性功能的保鲜袋子内装满樱桃后，在保鲜袋内形成一个较低二氧化碳浓度、低氧(相对于空气)的自气调环境，特别适合于樱桃的保鲜，可在常温下保鲜樱桃4-6天的时间。

Description

一种保鲜膜、制备及应用
技术领域
本发明涉及一种保鲜膜，用于樱桃常温保鲜，属于包装材料技术领域。
背景技术
生鲜水果采摘后仍继续着呼吸作用，营养成分发生氧化，放出热量，产生水分、二氧化碳、乙烯等代谢产物；在常温环境下，果蔬呼吸速率越强，果蔬越容易衰老、失水而失去商业价值；在普通的保鲜袋所形成的密闭环境中，呼吸产生的乙烯、二氧化碳和水分不能及时排除到外界，会在保鲜袋内发生富集。富集的乙烯会加速果蔬呼吸速率，加速果蔬成熟；呼吸作用产生的水分在保鲜袋内形成的高湿度环境，使果蔬更容易滋生病原菌，导致果蔬腐烂；较高浓度的二氧化碳也会促使一些水果发生衰老、腐烂或褐变。因此降低果蔬的呼吸速率、保持低湿度储存环境、防止滋生病原菌、建立一个适当的低氧、低二氧化碳气氛环境是解决果蔬保鲜问题的关键，为此人们开发出许多果蔬保鲜方法和技术，例如低温、气调、浸渍、药剂熏蒸等。
聚乳酸是一种可再生、可降解的高分子材料，具有较高的水蒸气透过率和氧气透过率，比较适合作为果蔬保鲜包装材料，但以聚乳酸为原料制备水果专用保鲜袋的研究报道很少。专利CN103252964A公开了一种聚乳酸薄膜及其制备方法，该薄膜包括聚乳酸芯层和附着于所述聚乳酸芯层的至少一侧表面的爽滑表面层；CN104312121A则公开一种提高聚乳酸树脂韧性的方法；CN104387732A用增韧剂、润滑剂、开口剂等增加聚乳酸薄膜的韧性、透明性；CN103232689A利用增塑剂、蒙脱土、抗氧化剂提高聚乳酸的韧性；CN104479315A则通过添加改性蒙脱土、改性高岭土或改性白炭黑作为增强剂，环氧类丙烯酸共聚物作为相容剂，改性聚乳酸，增加聚乳酸薄膜的韧性；CN103724957A利用层状纳米硅酸盐、木质素、相容剂和超细二氧化钛来提高聚乳酸的力学性能、增加透明性和柔软性；CN103232691A则公开一种利用改性超细碳酸钙、抗静电剂改善聚乳酸薄膜抗静电性能的工艺；CN102702702A利用聚乳酸树脂和多羧基聚合物制备聚乳酸改性薄膜，其断裂伸长率和强度均有比较明显的提高；CN101250295公开一种利用50％～80％重量份的聚乙烯改性的聚乳酸可降解薄膜；CN101328307利用聚乳酸与其它树脂共混制备低水蒸气透过率(15～25g/m224h)的薄膜；CN102241876A利用改性纳米级二氧化硅、增塑剂、抗氧剂、润滑剂改性聚乳酸，提高聚乳酸薄膜的拉伸强度和断裂伸长率；CN104048958A以聚乳酸薄膜为基材制备一种能够指示保鲜袋内CO2浓度的食品新鲜度指示卡。
从上面分析可知，以聚乳酸为原料制备包装材料的相关研究多以提高材料强度、提高阻隔性、改善韧性为目的，所用改性剂多为纳米二氧化硅、增塑剂、抗氧剂、润滑剂、二氧化钛、蒙脱土、高岭土或改性白炭黑等，而本发明所涉及的保鲜膜虽然也采用聚乳酸为原料制备，但该聚乳酸薄膜与上述聚乳酸相关报道具有明显的不同，本发明所述聚乳酸薄膜具有较高的水蒸气透过性、适中的氧气透过率和二氧化碳透过率、以及乙烯吸附共四种活性功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有较高的水蒸气透过性、适中的氧气透过率和二氧化碳透过率、以及乙烯吸附共四种活性功能的保鲜膜，用于制备保鲜袋，保存水果，尤其是樱桃。
本发明保鲜膜为硅酸铝改性的聚乳酸薄膜，保鲜膜厚度为10-20微米，其中保鲜膜中均匀分散有硅酸铝多孔粉末，硅酸铝多孔粉末含量为5-15wt％，该硅酸铝多孔粉末的硅铝比为25-28，粉末的平均粒径为1-5微米。
保鲜膜的制备：
(1)首先制备硅铝比为25-28的硅酸铝多孔粉末；
硝酸铝被氢氧化钠中和成碱性铝酸钠溶液，然后与水玻璃(硅酸钠)以一定的摩尔比(Si：Al＝25-28)混合，该混合液用硫酸中和至PH＝6.5-5.5，生成凝胶，在剧烈搅拌下加热至80-95℃生成多孔硅胶，然后沉降、浸泡、洗涤、过滤、干燥(如120-150℃，5小时)、灼烧(如550-600℃，2小时)、粉碎得到粒径为1-5微米的硅酸铝粉末。
(2)生产改性聚乳酸树脂；将硅铝比为25-28的硅酸铝多孔粉末与聚乳酸树脂机械共混后，在双螺杆挤出机上于160-190℃下熔融共混后造粒。
(3)在薄膜流延生产线上制备得到，薄膜的厚度是10-20微米。如采用生产四活性功能常温保鲜袋的工艺。
本发明的保鲜膜用于制备水果保鲜袋，并专用于樱桃的保存。
所述聚乳酸被一种硅铝比为25-28的合成硅酸铝多孔粉末所改性，该硅酸铝粉末对乙烯具有选择吸收性，吸收乙烯的能力不受水汽的影响，1克该粉末可以吸收3升乙烯气体，该具有特定硅铝比的粉末被共混到聚乳酸薄膜中后，该聚乳酸薄膜就具备了乙烯吸收活性功能，直径为1-5微米的硅酸铝粉末粒子分散于10-20微米厚的聚乳酸薄膜里，硅酸铝的亲水性增加了薄膜对水蒸气的透过性，使薄膜的水蒸气透过率高达60-200g/m2.day.atm,多孔的硅酸铝增加了薄膜对氧气和二氧化碳的透过率，使薄膜对氧气和二氧化碳的透过率达到104-105ml/m2.day.atm。该硅酸铝改性聚乳酸薄膜具有的较高的水蒸气透过率，保证保鲜袋内形成一个较低的湿度环境，防止水分在薄膜内侧结露，也避免高湿度环境诱导滋生细菌；对于樱桃等这类不耐储藏的水果，一般的包装薄膜的氧气透过率和二氧化碳透过率很难满足其常温下的保鲜要求，因为透气性过低常常引发被保鲜水果因缺氧和二氧化碳气体富集而过早衰老，货架寿命反而变短。本发明所述的樱桃专用四活性功能常温保鲜袋解决了这些问题。用该保鲜袋保鲜樱桃等水果，会在该保鲜袋内刚好形成一个低氧(相对于空气)、低二氧化碳、低湿度的气调环境，且薄膜可以吸收樱桃呼吸作用产生的乙烯气体，消除乙烯对樱桃的催熟作用，常温下可以保鲜樱桃达到4-6天，果子感染率低于10％，被保鲜的樱桃仍然保持鲜亮的绿色，口感与刚采摘时相比没有差别。
具体实施方式
利用制袋生产线将得到的改性聚乳酸薄膜热封成外形尺寸为22×25厘米的三面封的保鲜袋。该保鲜袋具有水蒸气透过性、适中的氧气透过率和二氧化碳透过率、以及乙烯吸附共四种活性功能，特别适合于大樱桃在常温下的保鲜。
性能测试
硅酸铝粉末的乙烯吸附性能测试：称取1克灼烧后粉末，置于乙烯气体中，测量粉末增重，然后换算成乙烯的标准体积。
硅酸铝改性聚乳酸薄膜的透气性测试：水蒸气透过率的测试根据《GB/T 1037-88塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法》，把薄膜裁剪成面积为50cm2圆形，采用美国Mocon公司的型号为Model 3/33水蒸气透过率测试仪测试；根据《GB/T 1038-2000塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法压差法》测试薄膜的氧气透过率，测试仪器为美国Mocon公司型号为8001的氧气透过率测试仪。
每个保鲜袋装500克大樱桃，每天测试保鲜袋内的二氧化碳浓度和氧气浓度。
下面结合实施例对本发明做进一步说说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
称取613克九水合硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)，溶解于10000毫升的蒸馏水中，在搅拌的条件下，用5mol/L的氢氧化钠溶液中和至PH＝10；然后与10000克波美度为40°Be的硅酸钠水玻璃混合，边搅拌边用5mol/L的硫酸溶液中和至PH＝5.5，然后升温至95℃，剧烈搅拌1小时；停止搅拌，沉降，分离，过滤，滤饼用蒸馏水洗涤至无硫酸根离子，140℃烘干5小时，然后在600℃焙烧2小时，然后利用气流粉碎设备粉碎到平均粒径为1微米，得到硅铝比为28的硅酸铝粉末。
将上面500克硅铝比为28的硅酸铝粉末与4500克聚乳酸树脂熔融共混造粒，然后将粒料流延成10微米的薄膜。测试薄膜的氧气透过率(OTR)和水蒸气透过率(CO2TR)，利用制袋生产线将该聚乳酸薄膜制备成外形尺寸为22×25厘米的三面封的保鲜袋，装填500克大樱桃后热封，在25±5℃的环境中存放，每天测试保鲜袋内顶空气体组成，以及保鲜袋内樱桃的烂果率(病菌感染率)。
实施例2
称取686克九水合硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)，溶解于10000毫升的蒸馏水中，在搅拌的条件下，用5mol/L的氢氧化钠溶液中和至PH＝10；然后与10000克波美度为40°Be的硅酸钠水玻璃混合，边搅拌边用5mol/L的硫酸溶液中和至PH＝6.5，然后升温至80℃，剧烈搅拌1小时；停止搅拌，沉降，分离，过滤，滤饼用蒸馏水洗涤至无硫酸根离子，150℃烘干5小时，然后在550℃焙烧2小时，然后利用气流粉碎设备粉碎到粒径为5微米，得到硅铝比为25的硅酸铝粉末。
将500克硅铝比为25的硅酸铝粉末与4500克聚乳酸树脂熔融共混造粒，然后将粒料流延成10微米的薄膜。测试薄膜的氧气透过率(OTR)和水蒸气透过率(CO2TR)，利用制袋生产线将该聚乳酸薄膜制备成外形尺寸为22×25厘米的三面封的保鲜袋，装填500克大樱桃后热封，在25±5℃的环境中存放，每天测试保鲜袋内顶空气体组成，以及保鲜袋内樱桃的烂果率(病菌感染率)。
实施例3
称取636克九水合硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)，溶解于10000毫升的蒸馏水中，在搅拌的条件下，用5mol/L的氢氧化钠溶液中和至PH＝10；然后与10000克波美度为40°Be的硅酸钠水玻璃混合，边搅拌边用5mol/L的硫酸溶液中和至PH＝6.0，然后升温至85℃，剧烈搅拌1小时；停止搅拌，沉降，分离，过滤，滤饼用蒸馏水洗涤至无硫酸根离子，140℃烘干5小时，然后在570℃焙烧2小时，然后利用气流粉碎设备粉碎到粒径为3微米，得到硅铝比为27的硅酸铝粉末。
将500克硅铝比为27的硅酸铝粉末与4500克聚乳酸树脂熔融共混造粒，然后将粒料流延成15微米的薄膜。测试薄膜的氧气透过率(OTR)和水蒸气透过率(CO2TR)，利用制袋生产线将该聚乳酸薄膜制备成外形尺寸为22×25厘米的三面封的保鲜袋，装填500克大樱桃后，扎紧袋口，在25±5℃的环境中存放，每天测试保鲜袋内顶空气体组成，以及保鲜袋内樱桃的烂果率(病菌感染率)。
对比例1
利用市售的厚度为10微米的食品级聚乙烯保鲜膜，制备成外形尺寸为22×25厘米的三面封的保鲜袋，装填500克大樱桃后热封，在25±5℃的环境中存放，每天测试保鲜袋内顶空气体组成，以及保鲜袋内樱桃的烂果率(病菌感染率)。
对比例2
利用市售的厚度为20微米的食品用聚乙烯薄膜，制备成外形尺寸为22×25厘米的三面封的保鲜袋，装填500克大樱桃后热封，在25±5℃的环境中存放，每天测试保鲜袋内顶空气体组成，以及保鲜袋内樱桃的烂果率(病菌感染率)。
对比例3
大樱桃裸放在25±5℃的空气环境中，观察烂果情况
表1和表2列出利用本发明制备的四活性功能保鲜袋对大樱桃的保鲜效果。在空气中裸放的大樱桃(对比例3)极易失水软化，滋生病原菌，裸放第三天果子50％发生软化，20％发生长霉，失去商业价值，裸放的樱桃货架期短，只有2天左右，主要原因在于采后的樱桃在空气中新陈代谢速率旺盛，迅速成熟，软化；在普通保鲜膜中(对比例1)保存的樱桃，因为聚乙烯保鲜膜中的空气浓度低于外界20％的氧气浓度，在一定程度上能够降低樱桃的呼吸速率，但是由于该薄膜对水蒸气的透过率很低，樱桃呼吸产生的水分在保鲜膜内富集，造成袋内相对湿度(RH)增大，因此常温下储存比裸放组更容易发生腐烂，保存3天后，袋内RH富集使得樱桃迅速发生腐烂；在20微米PE薄膜(对比例2)中的樱桃，由于袋子透气性更差，造成樱桃呼吸产生的水汽难以排除，被保鲜的樱桃货架期仅有1天。本发明所述的四活性功能保鲜薄膜，袋内氧气浓度低于外界2-5％，抑制了樱桃的呼吸，减缓了呼吸跃变的发生，该种类型的保鲜袋对水蒸气具有高通过性，可以及时排除樱桃呼吸生成的水分，保持袋内较低的RH，抑制滋生病原菌，保鲜袋内二氧化碳浓度较对照组1和对照组2低，利于樱桃的保鲜，防止樱桃衰老，被本专利所述四活性功能保鲜袋保鲜的樱桃外观鲜亮如初、口感没有任何变化，保鲜6天时的樱桃还具有商业价值，烂果低于10％。本专利所述四活性功能保鲜袋保鲜特别适合于樱桃等水果常温下的保鲜。
表1硅酸铝改性聚乳酸薄膜的性能指标和对大樱桃的保鲜鲜果
表2硅酸铝改性聚乳酸薄膜对大樱桃的保鲜效果

Claims (6)

1.一种水果保鲜膜，其特征在于，为硅酸铝改性的聚乳酸薄膜，其中保鲜膜中均匀分散有硅酸铝多孔粉末，硅酸铝多孔粉末含量为5-15wt％，该硅酸铝多孔粉末的硅铝比为25-28，粉末的平均粒径为1-5微米。
2.权利要求1的一种水果保鲜膜，其特征在于，保鲜膜厚度为10-20微米。
3.制备权利要求1或2的一种水果保鲜膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)首先制备硅铝比为25-28的硅酸铝多孔粉末；
(2)生产改性聚乳酸树脂；将硅铝比为25-28的硅酸铝多孔粉末与聚乳酸树脂机械共混后，在双螺杆挤出机上于160-190℃下熔融共混后造粒；
(3)在薄膜流延生产线上制备得到。
4.按照权利要求3的方法，其特征在于，硅铝比为25-28的硅酸铝多孔粉末的制备：硝酸铝被氢氧化钠中和成碱性铝酸钠溶液，然后与水玻璃以一定的摩尔比混合，该混合液用硫酸中和至PH＝6.5-5.5，生成凝胶，在剧烈搅拌下加热至80-95℃生成多孔硅胶，然后沉降、浸泡、洗涤、过滤、干燥、灼烧，粉碎得到粒径为1-5微米的硅酸铝粉末。
5.权利要求1或2的保鲜膜用于制备水果保鲜袋。
6.权利要求1或2的保鲜膜用于制备樱桃保鲜袋。
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