CN106633992A - 以玉米芯为主料的真菌基生物质包装材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种以玉米芯为主料的真菌基生物质包装材料及其制备方法，生物质包装材料由玉米芯、棕榈粕、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50份麦麸、18份玉米粉、10份大豆粉、8份可溶性淀粉、10份生石灰和4份石膏粉组成。制备方法包括：培养料准备；菌种预培养；填模培养；样品干燥。本发明制备方法具有生产工艺简单、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

以玉米芯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，尤其涉及一种以玉米芯为主料的真菌基生物质包装材料及其制备方法。
背景技术
目前，市面上商品的包装材料主要是以发泡聚苯乙烯(EPS)等石油基复合材料为主，这类材料由于质轻，吸湿率低，优良的缓冲性能以及廉价等特点，从而被广泛用于包装领域。但是，由于聚苯乙烯这类材料的化学性质稳定，使用后丢弃在自然环境中200年内不会降解，从而给社会造成严重的“白色污染”，对其回收利用，成本消耗较大。因此，寻找一种环保包装材料势在必行。近年来，利用农作物资源开发新型的纤维类缓冲包装已成为一个新的研究方向。我国政府极为重视生态环境建设，党的十八大明确提出了建设***生态文明，并制定了相关的法律法规，大力强调资源循环利用。
我国是农业大国，玉米是我国的第一大粮食作物，2014年玉米产量达2.16亿吨，加工后的玉米芯年产量约5700万吨。据测定，玉米芯含有丰富的营养，其中糖54.5％、粗蛋白质2.2％、粗脂肪0.4％、粗纤维29.7％、矿物质1.2％。目前，国内主要将玉米芯作为食用菌生产原料，部分玉米芯作为原材料生产糠醛、木糖、木糖醇、木质素磺酸盐等产品，以实现玉米芯资源化利用，但由于其利用规模小，大部分玉米芯被当作农业废弃物直接燃烧处理，造成了资源浪费。
自然界的许多真菌原料利用范围广，生长迅速，已广泛应用于工业发酵和农业生产。我国具有丰富的真菌资源，已知的可食用真菌资源约占全世界总量的50％左右，同时真菌菌丝体发达、菌丝体扭结能力强，因此可筛选高效利用纤维素和木质素转化能力强的特定真菌用于开发新型的环境友好型生物质材料，将我国的丰富的玉米芯资源优势转化为新型环保产品优势，从而实现资源循环高效利用。
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；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，提出一种以玉米芯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、菌丝体扭结能力强的微生物菌种制备缓冲性能好、强度佳、外观成型好、抗霉防水性好的生物质包装材料。
综上所述，目前玉米芯资源利用率低，不能对资源进行循环高效利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以玉米芯为主料的真菌基生物质包装材料及其制备方法，旨在解决玉米芯资源利用率低难题。
本发明是这样实现的，一种以玉米芯为主料的真菌基生物质包装材料，所述以玉米芯为主料的真菌基生物质包装材料按照质量份数由45份-70份玉米芯、20份-40份棕榈粕、10份-15份的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50份麦麸、18份玉米粉、10份大豆粉、8份可溶性淀粉、10份生石灰和4份石膏粉组成。
本发明的另一目的在于提供一种以玉米芯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45份-70份玉米芯、20份-40份棕榈粕、10份-15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，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5％w/w-20％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，将样品从模具内取干燥，即可得到以玉米芯为主料的真菌基生物质包装材料。
进一步，所述步骤(1)中，玉米芯为粉粒状材料，粉粒的直径为0.1mm-5mm，其中直径为0.1mm-1.5mm、1.5mm-3mm、3mm-5mm粉粒状玉米芯分别占总量的45％、35％、20％；棕榈粕为粉粒状材料，粉粒的直径为0.1mm-1.5mm，其中直径为0.1mm-1mm、1mm-1.5mm粉粒状棕榈粕分别占总量的72％、28％；玉米芯和棕榈粕含水量均小于10％。
进一步，所述步骤(1)中，向培养料中添加物料干重的1.0倍-1.25倍的自来水，混匀，调控培养原料中的含水量为55％-60％。
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7天-12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4天-6天。
进一步，所述步骤(4)中，将样品从模具内取出于60℃-108℃条件下干燥至样品的含水量低于15％，即得以玉米芯为主料的真菌基生物质包装材料。
本发明的另一目的在于提供一种利用上述以玉米芯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，整个过程无任何石油消耗、无任何三废，生产成本、排放量较聚苯乙烯等复合材料降低，使用后的丢弃的材料在大自然中90天-120天内降解为有机肥；具有配方简单、生态环保、制作工艺简单、降解性好、有较高的冲击强度、压缩轻度的优点。
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玉米芯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玉米芯为主料的真菌基生物质包装材料，按照质量份数由45份-70份玉米芯、20份-40份棕榈粕、10份-15份的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50份麦麸、18份玉米粉、10份大豆粉、8份可溶性淀粉、10份生石灰和4份石膏粉组成。
下面结合附图对本发明的应用原理做详细描述。
如图1所示，本发明实施例提供的以玉米芯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：
S101：培养料的准备：将45份-70份玉米芯、20份-40份棕榈粕、10份-15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1.0倍-1.25倍自来水，混匀，调控培养原料中的含水量至55％-60％，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5％-20％(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7天-12天，直至材料上长满菌丝体。
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4天-6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℃-108℃条件下干燥至样品的含水量低于15％，即可得到以玉米芯为主料的真菌基生物质包装材料。
进一步，玉米芯为粉粒状材料，粉粒的直径为0.1mm-5mm，其中直径为0.1mm-1.5mm、1.5mm-3mm、3mm-5mm粉粒状玉米芯分别占总量的45％、35％、20％；棕榈粕为粉粒状材料，粉粒的直径为0.1mm-1.5mm，其中直径为0.1mm-1mm、1mm-1.5mm粉粒状棕榈粕分别占总量的72％、28％；玉米芯和棕榈粕要求新鲜、无霉变，且含水量小于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玉米芯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65份的玉米芯、25份棕榈粕、10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1.25倍自来水，混匀，调控培养原料中的含水量为60％，然后装入灭菌袋，于隧道式微波灭菌设备上灭菌15分钟；
玉米芯为粉粒状材料，粉粒的直径为0.1mm-5mm，其中直径为0.1mm-1.5mm、1.5mm-3mm、3mm-5mm粉粒状玉米芯分别占总量的45％、35％、20％；棕榈粕为粉粒状材料，粉粒的直径为0.1mm-1.5mm，其中直径为0.1mm-1mm、1mm-1.5mm粉粒状棕榈粕分别占总量的72％、28％；玉米芯和棕榈粕要求新鲜、无霉变，且含水量小于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25℃、环境相对湿度65％、通风良好的黑暗培养室中培养10天，直至材料上长满菌丝体。
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22℃，湿度为70％，二氧化碳浓度为6000PPM-11000PPM的黑暗无菌室中培养5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90℃条件下干燥至样品的含水量低于15％，即可得到以玉米芯为主料的真菌基生物质包装材料。
(5)产品性能：将干燥后的样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200.34kPa，弯曲强度为147.41kPa。
实施例2
本发明实施例提供的以玉米芯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50份的玉米芯、32份棕榈粕、18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1.25倍自来水，混匀，调控培养原料中的含水量为60％，然后装入灭菌袋，于隧道式微波灭菌设备上灭菌15分钟；
玉米芯为粉粒状材料，粉粒的直径为0.1mm-5mm，其中直径为0.1mm-1.5mm、1.5mm-3mm、3mm-5mm粉粒状玉米芯分别占总量的45％、35％、20％；棕榈粕为粉粒状材料，粉粒的直径为0.1mm-1.5mm，其中直径为0.1mm-1mm、1mm-1.5mm粉粒状棕榈粕分别占总量的72％、28％；玉米芯和棕榈粕要求新鲜、无霉变，且含水量小于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25℃、环境相对湿度68％、通风良好的黑暗培养室中培养10天，直至材料上长满菌丝体。
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22℃，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90℃条件下干燥至样品的含水量低于15％，即可得到以玉米芯为主料的真菌基生物质包装材料。
(5)产品性能：将干燥后的样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170.08kPa，弯曲强度为138.36kPa。
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)

1.一种以玉米芯为主料的真菌基生物质包装材料，其特征在于，所述以玉米芯为主料的真菌基生物质包装材料按照质量份数由45份-70份玉米芯、20份-40份棕榈粕、10份-15份的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50份麦麸、18份玉米粉、10份大豆粉、8份可溶性淀粉、10份生石灰和4份石膏粉组成。
2.一种如权利要求1所述以玉米芯为主料的真菌基生物质包装材料的制备方法，其特征在于，所述以玉米芯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45份-70份玉米芯、20份-40份棕榈粕、10份-15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，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5％w/w-20％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，将样品从模具内取干燥，即可得到以玉米芯为主料的真菌基生物质包装材料。
3.如权利要求2所述的以玉米芯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，玉米芯为粉粒状材料，粉粒的直径为0.1mm-5mm，其中直径为0.1mm-1.5mm、1.5mm-3mm、3mm-5mm粉粒状玉米芯分别占总量的45％、35％、20％；棕榈粕为粉粒状材料，粉粒的直径为0.1mm-1.5mm，其中直径为0.1mm-1mm、1mm-1.5mm粉粒状棕榈粕分别占总量的72％、28％；玉米芯和棕榈粕含水量均小于10％。
4.如权利要求2所述的以玉米芯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1.0倍-1.25倍的自来水，混匀；调控培养原料中的含水量为55％-60％。
5.如权利要求2所述的以玉米芯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所述的以玉米芯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7天-12天。
7.如权利要求2所述的以玉米芯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4天-6天。
8.如权利要求2所述的以玉米芯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℃-108℃条件下干燥至样品的含水量低于15％，即得以玉米芯为主料的真菌基生物质包装材料。
9.一种利用权利要求1所述以玉米芯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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