本發(fā)明涉及一種水果專用生物質(zhì)緩沖包裝材料的制備方法，屬于包裝材料制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前包裝類產(chǎn)品主要是塑料類，由于塑料類包裝的廢棄物不可回收、不可降解，其大量使用引起了嚴(yán)重的白色污染，帶來了巨大的環(huán)境壓力。由于大多數(shù)塑料包裝制品來源于不可再生的石油資源，因此尋找一種新的行之有效的方法來處理塑料包裝材料造成的污染，同時擺脫對石油基材料的過度依賴成為全球的熱點(diǎn)問題。18 世紀(jì)以來的現(xiàn)代工業(yè)，在為人類創(chuàng)造了巨大物質(zhì)財富的同時也給人們帶來了資源和生態(tài)環(huán)境方面的問題，尤其是石化資源的短缺及其對環(huán)境的污染等，嚴(yán)重威脅著人類的生存和發(fā)展。以綠色為本，替代非再生和重污染的石化資源，以滿足人類對資源和材料的需求已成為重要的研究發(fā)展趨勢。

鳳眼蓮中含有18.7%的纖維素、48.7%的半纖維素和3.5%的木質(zhì)素。這些成分都是制備生物質(zhì)復(fù)合材料的有效成分。其纖維表面大分子的重復(fù)單元每個基環(huán)都含有 3 個羥基，使纖維在制備過程中具有較強(qiáng)的極性，為纖維間和纖維與膠黏劑間的再結(jié)合提供了很好的基礎(chǔ)。另外，鳳眼蓮中大量含有的半纖維素在加工成型時可以減少制品的變形，并提高材料的負(fù)荷能力，同時也是良好的天然膠黏劑。因此，使用水生植物制備材料與陸上植物相比可以降低膠黏劑的添加量，提高材料強(qiáng)度的作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題：針對目前常見的水果包裝材料是以塑料為主，來源于不可再生的石油資源，存在不可降解，遺棄后會引起嚴(yán)重的白色污染，并且傳統(tǒng)包裝材料功能單一的缺陷，提供了一種水果專用生物質(zhì)緩沖包裝材料的制備方法。該方法以生物質(zhì)材料鳳尾蓮為原料，經(jīng)打漿帚化制得富含活性基團(tuán)的纖維，再將其和魔芋淀粉混合經(jīng)根瘤菌改性，在助劑的作用下注模壓制，干燥后即得生物質(zhì)緩沖包裝材料。本發(fā)明利用鳳尾蓮纖維豐富的活性羥基具有極高的極性來提高材料的負(fù)荷能力，和魔芋淀粉經(jīng)根瘤菌的生物固氮作用向基料中接入親水氨基，提高材料保水性，可以防止水果運(yùn)輸過程水分的散失，提高水果新鮮度，再經(jīng)發(fā)泡干燥使材料內(nèi)部具有豐富的孔隙，提高其緩沖性能，既解決了傳統(tǒng)的塑料水果包裝材料來源于不可再生的石油資源，存在不可降解，遺棄后會引起嚴(yán)重的白色污染的問題，又彌補(bǔ)了水果包裝材料功能單一的缺陷，即可緩沖防震，亦可保水保鮮，并且本發(fā)明制得包裝材料可生物降解，對環(huán)境無任何危害。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

（1）稱取1～2kg鳳尾蓮用鍘刀切成7～8cm的小段，按固液比為1:5將鳳尾蓮小段和去離子水混合后放入高速剪切機(jī)中，以500～600r/min轉(zhuǎn)速剪切10～15min后轉(zhuǎn)入臥式砂磨機(jī)繼續(xù)研磨7～10min，過濾分離得到濾渣；

（2）將上述得到的濾渣浸入其體積3～5倍濃度為0.3mol/L氫氧化鈉溶液中，用打漿機(jī)打漿5～7h后移入臥式離心機(jī)以3000～4000r/min轉(zhuǎn)速離心10～15min，分離得到下層沉淀，將沉淀物放入烘箱烘干后即得帚化鳳尾蓮纖維；

（3）稱取40～50g大豆根用去離子水沖洗3～5遍后放入剛玉研缽研磨成糊狀物，將等質(zhì)量的魔芋淀粉和上述帚化鳳尾蓮纖維混合后裝入陶瓷發(fā)酵罐中，再加入兩者總質(zhì)量30%的糊狀大豆根，攪拌均勻后得混合物；

（4）按接種量為8%向上述混合物中接種大豆根瘤菌，以3～5mL/min速率向陶瓷發(fā)酵罐中持續(xù)通入氮?dú)?0～60min后密封罐口，將發(fā)酵罐放入25～35℃的恒溫箱中，保溫發(fā)酵改性6～9天，得發(fā)酵產(chǎn)物；

（5）將上述發(fā)酵產(chǎn)物放入真空濃縮罐，降低罐內(nèi)壓力至700～800Pa，減壓濃縮至其原體積的1/3，得濃縮發(fā)酵物，再向濃縮發(fā)酵物中加入其總質(zhì)量3～5%甘油和1～3%乙二醇，用磁力攪拌機(jī)以400～500r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合20～30min得包裝材料基料；

（6）將上述基料裝入反應(yīng)釜中，再加入基料總質(zhì)量1～2%十二烷基苯磺酸鈉和5～8%碳酸氫鈉，啟動攪拌器均勻攪拌1～2h后得濕料，將濕料注入不銹鋼模具中，以2～3MPa壓力壓制成型后放入烘箱，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下以130～140℃的溫度下保溫干燥過夜，拆模后即得水果專用生物質(zhì)緩沖包裝材料。

本發(fā)明的具體應(yīng)用方法：在水果運(yùn)輸途中，用本發(fā)明制得的生物質(zhì)緩沖包裝材料包裝水果即可，經(jīng)檢測，本發(fā)明生物質(zhì)緩沖包裝材料的拉伸強(qiáng)度為16.65～16.85MPa、斷裂伸長率為15.0～16.0%、彎曲強(qiáng)度為21.9～22.8MPa，經(jīng)過15天后其降解率可達(dá)80%以上，20天后降解率可達(dá)99.50%以上，具有極佳的緩沖保鮮功能。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明制得的生物質(zhì)緩沖包裝材料原材料易得，制備步驟簡單方便，成本低廉；

（2）本發(fā)明制得的生物質(zhì)緩沖包裝材料可以防止水果運(yùn)輸過程水分的散失，提高水果新鮮度，緩沖性能優(yōu)異，功能多樣；

（3）本發(fā)明制得的生物質(zhì)緩沖包裝材料易生物降解，對環(huán)境無任何危害。

具體實(shí)施方式

稱取1～2kg鳳尾蓮用鍘刀切成7～8cm的小段，按固液比為1:5將鳳尾蓮小段和去離子水混合后放入高速剪切機(jī)中，以500～600r/min轉(zhuǎn)速剪切10～15min后轉(zhuǎn)入臥式砂磨機(jī)繼續(xù)研磨7～10min，過濾分離得到濾渣；將上述得到的濾渣浸入其體積3～5倍濃度為0.3mol/L氫氧化鈉溶液中，用打漿機(jī)打漿5～7h后移入臥式離心機(jī)以3000～4000r/min轉(zhuǎn)速離心10～15min，分離得到下層沉淀，將沉淀物放入烘箱烘干后即得帚化鳳尾蓮纖維；稱取40～50g大豆根用去離子水沖洗3～5遍后放入剛玉研缽研磨成糊狀物，將等質(zhì)量的魔芋淀粉和上述帚化鳳尾蓮纖維混合后裝入陶瓷發(fā)酵罐中，再加入兩者總質(zhì)量30%的糊狀大豆根，攪拌均勻后得混合物；按接種量為8%向上述混合物中接種大豆根瘤菌，以3～5mL/min速率向陶瓷發(fā)酵罐中持續(xù)通入氮?dú)?0～60min后密封罐口，將發(fā)酵罐放入25～35℃的恒溫箱中，保溫發(fā)酵改性6～9天，得發(fā)酵產(chǎn)物；將上述發(fā)酵產(chǎn)物放入真空濃縮罐，降低罐內(nèi)壓力至700～800Pa，減壓濃縮至其原體積的1/3，得濃縮發(fā)酵物，再向濃縮發(fā)酵物中加入其總質(zhì)量3～5%甘油和1～3%乙二醇，用磁力攪拌機(jī)以400～500r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合20～30min得包裝材料基料；將上述基料裝入反應(yīng)釜中，再加入基料總質(zhì)量1～2%十二烷基苯磺酸鈉和5～8%碳酸氫鈉，啟動攪拌器均勻攪拌1～2h后得濕料，將濕料注入不銹鋼模具中，以2～3MPa壓力壓制成型后放入烘箱，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下以130～140℃的溫度下保溫干燥過夜，拆模后即得水果專用生物質(zhì)緩沖包裝材料。

實(shí)例1

稱取1kg鳳尾蓮用鍘刀切成7cm的小段，按固液比為1:5將鳳尾蓮小段和去離子水混合后放入高速剪切機(jī)中，以500r/min轉(zhuǎn)速剪切10min后轉(zhuǎn)入臥式砂磨機(jī)繼續(xù)研磨7min，過濾分離得到濾渣；將上述得到的濾渣浸入其體積3倍濃度為0.3mol/L氫氧化鈉溶液中，用打漿機(jī)打漿5h后移入臥式離心機(jī)以3000r/min轉(zhuǎn)速離心10min，分離得到下層沉淀，將沉淀物放入烘箱烘干后即得帚化鳳尾蓮纖維；稱取40g大豆根用去離子水沖洗3遍后放入剛玉研缽研磨成糊狀物，將等質(zhì)量的魔芋淀粉和上述帚化鳳尾蓮纖維混合后裝入陶瓷發(fā)酵罐中，再加入兩者總質(zhì)量30%的糊狀大豆根，攪拌均勻后得混合物；按接種量為8%向上述混合物中接種大豆根瘤菌，以3mL/min速率向陶瓷發(fā)酵罐中持續(xù)通入氮?dú)?0min后密封罐口，將發(fā)酵罐放入25℃的恒溫箱中，保溫發(fā)酵改性6天，得發(fā)酵產(chǎn)物；將上述發(fā)酵產(chǎn)物放入真空濃縮罐，降低罐內(nèi)壓力至700Pa，減壓濃縮至其原體積的1/3，得濃縮發(fā)酵物，再向濃縮發(fā)酵物中加入其總質(zhì)量3%甘油和1%乙二醇，用磁力攪拌機(jī)以400r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合20min得包裝材料基料；將上述基料裝入反應(yīng)釜中，再加入基料總質(zhì)量1%十二烷基苯磺酸鈉和5%碳酸氫鈉，啟動攪拌器均勻攪拌1h后得濕料，將濕料注入不銹鋼模具中，以2MPa壓力壓制成型后放入烘箱，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下以130℃的溫度下保溫干燥過夜，拆模后即得水果專用生物質(zhì)緩沖包裝材料。

本發(fā)明的具體應(yīng)用方法：在水果運(yùn)輸途中，用本發(fā)明制得的生物質(zhì)緩沖包裝材料包裝水果即可，經(jīng)檢測，本發(fā)明生物質(zhì)緩沖包裝材料的拉伸強(qiáng)度為16.65MPa、斷裂伸長率為15.0%、彎曲強(qiáng)度為21.9MPa，經(jīng)過15天后其降解率可達(dá)83%，20天后降解率可達(dá)99.60%，具有極佳的緩沖保鮮功能。

實(shí)例2

稱取1kg鳳尾蓮用鍘刀切成8cm的小段，按固液比為1:5將鳳尾蓮小段和去離子水混合后放入高速剪切機(jī)中，以550r/min轉(zhuǎn)速剪切13min后轉(zhuǎn)入臥式砂磨機(jī)繼續(xù)研磨8min，過濾分離得到濾渣；將上述得到的濾渣浸入其體積4倍濃度為0.3mol/L氫氧化鈉溶液中，用打漿機(jī)打漿6h后移入臥式離心機(jī)以3500r/min轉(zhuǎn)速離心13min，分離得到下層沉淀，將沉淀物放入烘箱烘干后即得帚化鳳尾蓮纖維；稱取45g大豆根用去離子水沖洗4遍后放入剛玉研缽研磨成糊狀物，將等質(zhì)量的魔芋淀粉和上述帚化鳳尾蓮纖維混合后裝入陶瓷發(fā)酵罐中，再加入兩者總質(zhì)量30%的糊狀大豆根，攪拌均勻后得混合物；按接種量為8%向上述混合物中接種大豆根瘤菌，以4mL/min速率向陶瓷發(fā)酵罐中持續(xù)通入氮?dú)?0min后密封罐口，將發(fā)酵罐放入30℃的恒溫箱中，保溫發(fā)酵改性8天，得發(fā)酵產(chǎn)物；將上述發(fā)酵產(chǎn)物放入真空濃縮罐，降低罐內(nèi)壓力至750Pa，減壓濃縮至其原體積的1/3，得濃縮發(fā)酵物，再向濃縮發(fā)酵物中加入其總質(zhì)量4%甘油和2%乙二醇，用磁力攪拌機(jī)以450r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合25min得包裝材料基料；將上述基料裝入反應(yīng)釜中，再加入基料總質(zhì)量1%十二烷基苯磺酸鈉和7%碳酸氫鈉，啟動攪拌器均勻攪拌1h后得濕料，將濕料注入不銹鋼模具中，以3MPa壓力壓制成型后放入烘箱，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下以135℃的溫度下保溫干燥過夜，拆模后即得水果專用生物質(zhì)緩沖包裝材料。

本發(fā)明的具體應(yīng)用方法：在水果運(yùn)輸途中，用本發(fā)明制得的生物質(zhì)緩沖包裝材料包裝水果即可，經(jīng)檢測，本發(fā)明生物質(zhì)緩沖包裝材料的拉伸強(qiáng)度為16.75MPa、斷裂伸長率為15.5%、彎曲強(qiáng)度為22.5MPa，經(jīng)過15天后其降解率可達(dá)88%，20天后降解率可達(dá)99.70%，具有極佳的緩沖保鮮功能。

實(shí)例3

稱取2kg鳳尾蓮用鍘刀切成8cm的小段，按固液比為1:5將鳳尾蓮小段和去離子水混合后放入高速剪切機(jī)中，以600r/min轉(zhuǎn)速剪切15min后轉(zhuǎn)入臥式砂磨機(jī)繼續(xù)研磨10min，過濾分離得到濾渣；將上述得到的濾渣浸入其體積5倍濃度為0.3mol/L氫氧化鈉溶液中，用打漿機(jī)打漿7h后移入臥式離心機(jī)以4000r/min轉(zhuǎn)速離心15min，分離得到下層沉淀，將沉淀物放入烘箱烘干后即得帚化鳳尾蓮纖維；稱取50g大豆根用去離子水沖洗5遍后放入剛玉研缽研磨成糊狀物，將等質(zhì)量的魔芋淀粉和上述帚化鳳尾蓮纖維混合后裝入陶瓷發(fā)酵罐中，再加入兩者總質(zhì)量30%的糊狀大豆根，攪拌均勻后得混合物；按接種量為8%向上述混合物中接種大豆根瘤菌，以5mL/min速率向陶瓷發(fā)酵罐中持續(xù)通入氮?dú)?0min后密封罐口，將發(fā)酵罐放入35℃的恒溫箱中，保溫發(fā)酵改性9天，得發(fā)酵產(chǎn)物；將上述發(fā)酵產(chǎn)物放入真空濃縮罐，降低罐內(nèi)壓力至800Pa，減壓濃縮至其原體積的1/3，得濃縮發(fā)酵物，再向濃縮發(fā)酵物中加入其總質(zhì)量5%甘油和3%乙二醇，用磁力攪拌機(jī)以500r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合30min得包裝材料基料；將上述基料裝入反應(yīng)釜中，再加入基料總質(zhì)量2%十二烷基苯磺酸鈉和8%碳酸氫鈉，啟動攪拌器均勻攪拌2h后得濕料，將濕料注入不銹鋼模具中，以3MPa壓力壓制成型后放入烘箱，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下以140℃的溫度下保溫干燥過夜，拆模后即得水果專用生物質(zhì)緩沖包裝材料。

本發(fā)明的具體應(yīng)用方法：在水果運(yùn)輸途中，用本發(fā)明制得的生物質(zhì)緩沖包裝材料包裝水果即可，經(jīng)檢測，本發(fā)明生物質(zhì)緩沖包裝材料的拉伸強(qiáng)度為16.85MPa、斷裂伸長率為16.0%、彎曲強(qiáng)度為22.8MPa，經(jīng)過15天后其降解率可達(dá)90%，20天后降解率可達(dá)99.90%，具有極佳的緩沖保鮮功能。