CN106633989A - 以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料及其制备方法 - Google Patents

以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料及其制备方法，所述生物质包装材料由甘蔗渣、稻草丝和生物质包装材料添加剂组成；生物质包装材料添加剂按质量份数由52份麦麸、10份玉米粉、12份大豆粉、6份可溶性淀粉、10份生石灰和10份石膏粉组成；制备方法包括：培养料的准备；菌种预培养；填模培养；样品干燥。本发明制备方法生产工艺简单、生产廉价；制作的生物质包装材料环保生态、良好的可降解特性以及优良的力学性能，可有效减轻环境污染，是一种理想的环保包装材料。

Description

以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料及其制备方法
技术领域
本发明属于环境友好型生物质包装材料技术领域，尤其涉及一种以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料及其制备方法。
背景技术
电子产品、家用电器以及机械产品等商品都离不开包装。目前使用最多的工业包装材料主要是聚苯乙烯(EPS)或聚乙烯发泡棉(EPE)。但是这类缓冲包装材料使用后丢弃于自然条件下难分解，久而久之，就会给社会造成“白色污染”；焚烧处理也会给环境造成严重的污染。因此，开展利用新型的绿色包装材料来替代泡沫塑料包装的研究意义重大。
我国是世界第三甘蔗种植大国，达到150多万公顷，年产甘蔗渣约2800万吨。据测定，甘蔗渣含干物质90％-92％，无氮浸出物42％，粗蛋白质2.0％，粗脂肪0.7％，纤维素44％-46％，半纤维素23％-25％，木质素18％-20％，营养丰富，因而甘蔗渣的资源化利用方式很多。目前，阿根廷、哥伦比亚、墨西哥、印度、澳大利亚等国利用甘蔗渣生产新闻纸及各类文化纸，或者用漂白甘蔗渣浆混合漂白针叶木浆生产高质量的铜版纸等；巴西、美国、澳大利亚等国家的糖厂利用甘蔗渣通过高温、高压蒸煮膨化或经发酵处理用作牛、羊、鱼、虾饲料。据报道，目前我国90％的甘蔗渣被用作燃料，用于糖厂的锅炉发电和供应蒸汽，而剩余10％的甘蔗渣主要被用于食用菌的栽培，造纸以及生产动物饲料等，循环利用率低，因此，合理开发利用甘蔗渣资源是建设资源节约型、环境友好型社会的需要。目前，国内外已有研究者开始通过添加化学合成材料来将甘蔗渣制成生物质材料以及利用甘蔗渣制作防火材料，但是很少见甘蔗渣用于制备生物质材料作为包装材料的报道。
研究表明，我国真菌资源丰富，而许多真菌具有原料利用范围广，菌丝体发达、菌丝体扭结快、强度高的特点。同时有些高等真菌的菌丝细胞壁由几丁质或纤维素组成，内部含有大量真菌多糖，具有很好的胶结效果。
目前，国内外已有利用微生物菌种制备包装材料的报道，但仍有许多的不足的地方。如：发明专利(CN104025909A)一种接种食用菌菌种培养可降解包装材料的方法，其制作的包装材料的弹性和防水性能较差，样品密度大；发明专利(CN106148199A)一种利用大型真菌菌丝体制备可降解缓冲材料的方法、发明专利(CN105660176A)一种生物基菌丝材料的生产工艺以及发明专利(CN104401585A)一种采用农废弃物制备缓冲包装材料的方法等制备材料的外观成型差，缓冲性能和力学性能较差，且在制备的过程中由于采用液体菌种接种，容易造成杂菌污染。
因此，本发明针对以上不足，提出一种以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料及其制备方法，利用菌丝体发达、菌丝体扭结能力强、强度高的微生物菌种制备缓冲性能好、强度好、密度小、外观成型好、抗霉防水性好的生物质包装材料。从而将甘蔗渣的资源优势转化为产品优势，达到资源循环高效利用。
综上所述，现有技术不能利用特定真菌，将甘蔗渣开发为新型的环境友好型生物质材料，将资源优势转化为产品优势，从而达到资源循环高效利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料及其制备方法，旨在实现蔗渣的资源化循环利用的同时，开发新型环境友好型包装材料。
本发明是这样实现的，一种以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料，所述以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料按照质量份数由60份-80份的甘蔗渣、5份-10份的稻草丝和15份-30份生物质包装材料添加剂组成；所述生物质包装材料添加剂按质量份数由52份麦麸、10份玉米粉、12份大豆粉、6份可溶性淀粉、10份生石灰和10份石膏粉组成。
本发明另一目的在于提供一种以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)培养料的准备：将60份-80份的甘蔗渣、5份-10份的稻草丝和15份-30份生物质包装材料添加剂混合均匀；向培养料中添加自来水，充分混匀；调控培养原料中的含水量；然后装入灭菌袋，于隧道式微波灭菌设备上灭菌；
(2)菌种预培养：将固体微生物菌种按培养料湿重的15％w/w-25％w/w接种于冷却至室温的菌袋中，混匀，扎袋，放置于黑暗培养室中培养，直至材料上长满白色的菌丝体；
(3)填模培养：将长满菌丝体的材料填入已消毒的专用包装模具中，压实密封后放置于黑暗无菌室中培养；
(4)样品干燥：待模具中的材料上重新长满厚厚一层菌丝后，将样品从模具内取出干燥，即得到以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料。
进一步，所述步骤(1)中，甘蔗渣为甘蔗榨糖后的甘蔗渣，甘蔗渣的长度为10mm-30mm，其中长度为10mm-15mm、15mm-20mm和20mm-30mm蔗渣的比例分别为20％、50％和30％；稻草丝为稻草秸秆揉丝而成，长度为10mm-40mm，其中长度为10mm-20mm、20mm-30mm、30mm-40mm比例为25％、40％、35％；甘蔗渣和稻草丝含水量均小于10％。
进一步，所述步骤(1)中，向培养料中添加物料干重的1.1倍-1.3倍的自来水，充分混匀；调控培养原料中的含水量为60％-65％。
进一步，所述步骤(1)中，于隧道式微波灭菌设备上灭菌10分钟-20分钟。
进一步，所述步骤(2)中，放置于温度25℃-30℃、环境相对湿度60％-70％、通风良好的黑暗培养室中培养10天-15天。
进一步，所述步骤(3)中，压实密封后放置于温度20℃-26℃，湿度为50％-70％，二氧化碳浓度为6000PPM-11000PPM的黑暗无菌室中培养5天-7天。
进一步，所述步骤(4)中，将样品从模具内取出于60℃-100℃条件下干燥至样品的含水量低于15％，即得到以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料。
本发明另一目的在于提供一种利用上述以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料制备的抗霉防水包装材料。
本发明制作过程只需将处理后的材料进行灭菌、接种预培养、填模培养、干燥，整个过程的生产成本、能耗、排放量较聚苯乙烯等复合材料降低，且无任何石油消耗，使用后的材料在大自然中90-120天内全部降解为有机肥；具有原料易得、配方简单、生态环保、质量轻、制作工艺简单、降解性好、有较高的抗冲击强度、拉伸强度、撕裂强度、压缩强度的优点。
本发明接种的真菌菌种具有菌丝体发达、扭结能力强、原料利用范围广的特点。
本发明的生物质包装材料添加剂使用前，按比例称取各组分于搅拌机内混合均匀。
添加生物质包装材料添加剂后，菌丝长势旺盛，菌丝体与材料之间结合更加紧密、牢固，形成一种自我支撑的复合材料，该材料的缓冲性能好，强度好。
附图说明
图1是本发明实施例提供的以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料的制备方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供的一种以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料，所述以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料按照质量份数由60份-80份的甘蔗渣、5份-10份的稻草丝和15份-30份生物质包装材料添加剂组成；所述生物质包装材料添加剂按质量份数由52份麦麸、10份玉米粉、12份大豆粉、6份可溶性淀粉、10份生石灰和10份石膏粉组成。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料的制备方法，具体包括以下步骤：
S101：培养料的准备：将60份-80份的甘蔗渣、5份-10份的稻草丝和15份-30份生物质包装材料添加剂混合均匀；向培养料中添加物料干重的1.1-1.3倍的自来水，充分混匀；调控培养原料中的含水量为60％-65％；然后装入灭菌袋，于隧道式微波灭菌设备上灭菌10分钟-20分钟。
S102：菌种预培养：将固体微生物菌种按培养料湿重的15％-25％(w/w)接种于冷却至室温的菌袋中，混匀，扎袋，放置于温度25℃-30℃、环境相对湿度60％-70％、通风良好的黑暗培养室中培养10天-15天，直至材料上长满白色的菌丝体。
S103：填模培养：将长满菌丝体的材料填入已消毒的专用包装模具中，压实密封后放置于温度20℃-26℃，湿度为50％-70％，二氧化碳浓度为6000PPM-11000PPM的黑暗无菌室中培养5天-7天。
S104：样品干燥：待模具中的材料上重新长满厚厚一层菌丝后，将样品从模具内取出于60℃-100℃条件下干燥至样品的含水量低于15％，即可得到以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料。
甘蔗渣为甘蔗榨糖后的甘蔗渣，甘蔗渣的长度为10mm-30mm，其中长度为10mm-15mm、15mm-20mm和20mm-30mm蔗渣的比例分别为20％、50％和30％；稻草丝是稻草秸秆揉丝而成，长度为10mm-40mm，其中长度为10mm-20mm、20mm-30mm、30mm-40mm比例为25％、40％、35％；甘蔗渣和稻草丝要求新鲜、无霉变，且材料含水量小于10％。
下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
实施例1
本发明实施例提供的以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料的制备方法，具体步骤为：
(1)培养料的准备：将75份的甘蔗渣、5份稻草丝、20份生物质包装材料添加剂混合均匀；向培养料中添加物料干重的1.1倍的自来水，充分混匀，调节培养料的含水量为60％；然后装入灭菌袋，于隧道式微波灭菌设备上灭菌15分钟。
甘蔗渣为甘蔗榨糖后的新鲜甘蔗渣，甘蔗渣的直径为10mm-40mm，其中长度为10mm-15mm、15mm-20mm和20mm-30mm蔗渣的比例分别为20％、50％和30％；稻草丝是稻草秸秆揉丝而成，长度为10mm-40mm，其中长度为10mm-20mm、20mm-30mm、30mm-40mm比例为25％、40％、35％；甘蔗渣、稻草丝的含水量都小于10％。
(2)菌种预培养：将固体微生物菌种按培养料湿重的20％(w/w)接种于冷却至室温的菌袋中，混匀，扎袋，放置于温度26℃、环境相对湿度67％、通风良好的黑暗培养室中培养13天，直至材料上长满白色的菌丝体。
接种的真菌菌种具有菌丝体发达、扭结能力强、原料利用范围广的特点。
(3)填模培养：将长满菌丝体的材料填入已消毒的专用包装模具中，压实密封后放置于温度25℃，湿度为65％，二氧化碳浓度为6000PPM-11000PPM的黑暗无菌室中培养6天。
(4)样品干燥：待模具中的材料上重新长满厚厚一层菌丝后，将样品从模具内取出于80℃条件下干燥至样品的含水量低于15％，即可得到以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料。
(5)产品性能：定型后的包装材料产品送华测检测认证集团股份有限公司检测，分别参照国家标准GB/T 8813-2008和GB/T 8812-2007对产品的压缩强度和弯曲强度进行测定，压缩强度为100.12kPa，弯曲强度为113.76kPa。
实施例2
本发明实施例提供的一种以甘蔗渣为主要原料制作环境友好型生物质包装材料的方法，该制备方法的具体步骤为：
(1)培养料的准备：将70份的甘蔗渣、6份稻草丝、24份的生物质包装材料添加剂混合均匀；向培养料中添加物料干重的1.3倍的自来水，充分混匀；调节培养料的含水量为65％；然后装入灭菌袋，于隧道式微波灭菌设备上灭菌15分钟。
甘蔗渣为甘蔗榨糖后的新鲜甘蔗渣，甘蔗渣的直径为10mm-40mm，其中长度为10mm-15mm、15mm-20mm和20mm-30mm蔗渣的比例分别为20％、50％和30％；稻草丝是稻草秸秆揉丝而成，长度为10mm-40mm，其中长度为10mm-20mm、20mm-30mm、30mm-40mm比例为25％、40％、35％；甘蔗渣、稻草丝的含水量都小于10％。
(2)菌种预培养：将固体微生物菌种按培养料湿重的25％(w/w)接种于冷却至室温的菌袋中，混匀，扎袋，放置于温度26℃、环境相对湿度60％-70％、通风良好的黑暗培养室中培养13天，直至材料上长满白色的菌丝体。
接种的真菌菌种具有菌丝体发达、扭结能力强、原料利用范围广的特点。
(3)填模培养：将长满菌丝体的材料填入已消毒的专用包装模具中，压实密封后放置于温度25℃，湿度为60％，二氧化碳浓度为6000PPM-11000PPM的黑暗无菌室中培养6天。
(4)样品干燥：待模具中的材料上重新长满厚厚一层菌丝后，将样品从模具内取出于80℃条件下干燥至样品的含水量低于15％，即可得到以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料。
(5)产品性能：定型后的包装材料产品送华测检测认证集团股份有限公司检测，分别参照国家标准GB/T 8813-2008和GB/T 8812-2007对产品的压缩强度和弯曲强度进行测定，压缩强度为148.63kPa，弯曲强度为140.18kPa。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料，其特征在于，所述以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料按照质量份数由60份-80份的甘蔗渣、5份-10份的稻草丝和15份-30份生物质包装材料添加剂组成；所述生物质包装材料添加剂按质量份数由52份麦麸、10份玉米粉、12份大豆粉、6份可溶性淀粉、10份生石灰和10份石膏粉组成。
2.一种如权利要求1所述以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料的制备方法，其特征在于，所述以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料的制备方法包括以下步骤：
(1)培养料的准备：将60份-80份的甘蔗渣、5份-10份的稻草丝和15份-30份生物质包装材料添加剂混合均匀；向培养料中添加自来水，充分混匀；调控培养原料中的含水量；然后装入灭菌袋，于隧道式微波灭菌设备上灭菌；
(2)菌种预培养：将固体微生物菌种按培养料湿重的15％w/w-25％w/w接种于冷却至室温的菌袋中，混匀，扎袋，放置于黑暗培养室中培养，直至材料上长满白色的菌丝体；
(3)填模培养：将长满菌丝体的材料填入已消毒的专用包装模具中，压实密封后放置于黑暗无菌室中培养；
(4)样品干燥：待模具中的材料上重新长满厚厚一层菌丝后，将样品从模具内取出干燥，即得到以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料。
3.如权利要求2所述的以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，甘蔗渣为甘蔗榨糖后的甘蔗渣，甘蔗渣的长度为10mm-30mm，其中长度为10mm-15mm、15mm-20mm和20mm-30mm蔗渣的比例分别为20％、50％和30％；稻草丝为稻草秸秆揉丝而成，长度为10mm-40mm，其中长度为10mm-20mm、20mm-30mm、30mm-40mm比例为25％、40％、35％；甘蔗渣和稻草丝含水量均小于10％。
4.如权利要求2所述的以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，向培养料中添加物料干重的1.1倍-1.3倍的自来水，充分混匀；调控培养原料中的含水量为60％-65％。
5.如权利要求2所述的以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，于隧道式微波灭菌设备上灭菌10分钟-20分钟。
6.如权利要求2所述的以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，放置于温度25℃-30℃、环境相对湿度60％-70％、通风良好的黑暗培养室中培养10天-15天。
7.如权利要求2所述的以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，压实密封后放置于温度20℃-26℃，湿度为50％-70％，二氧化碳浓度为6000PPM-11000PPM的黑暗无菌室中培养5天-7天。
8.如权利要求2所述的以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，将样品从模具内取出于60℃-100℃条件下干燥至样品的含水量低于15％，即得到以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料。
9.一种利用权利要求1所述以甘蔗渣为主料的真菌基生物质包装材料制备的抗霉防水包装材料。
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