一种环保节能减排绿色无污染的包装袋及制备工艺的制作方法

1.本发明专利涉及包装袋技术领域，具体为一种环保节能减排绿色无污染的包装袋。


背景技术：

2.社会经济的高速发展使人们越来越注重食品安全和环境安全，天然、简单、低碳是人类积极的生活方式且广为大众接受，目前用于包装的主要材料是石油基非降解塑料薄膜，使用量巨大，造成严重的白色污染，并且这些包装膜在生产过程中加入了增塑剂以及各种加工助剂，对所包装的物品构成威胁。
3.高强度超声可以将淀粉分子内部氢键破坏而呈现出溶解状态，使之具有类似直链淀粉的成膜性质，本研究以能部分替代聚乙烯塑料包装为目的，制备有较高机械性能和良好阻气、阻水性能的可降解食品外包装材料。
4.以马铃薯淀粉为主要原料，研究了超声波复合改性马铃薯淀粉膜的成膜条件和淀粉膜配方，探讨了不同添加剂对膜性能的影响，研究工作对我国可降解膜材料的开发与应用具有一定的理论与实际意义，因此发明一种以马铃薯淀粉为主要原料的环保节能减排绿色无污染的包装袋是十分必要的。
5.发明专利内容
6.本发明专利的目的在于提供一种环保节能减排绿色无污染的包装袋，为实现上述目的，本发明专利提供如下技术方案：一种环保节能减排绿色无污染的包装袋，所述环保节能减排绿色无污染的包装袋的组成部分按照质量百分比计为：马铃薯淀粉4-15％，甘油1-8％，海藻酸钠0.1-1％，余量为水。
7.优选的，所述环保节能减排绿色无污染的包装袋按重量份数包括如下组成部分：马铃薯淀粉9份，甘油5份，海藻酸钠0.6份，余量为水。
8.一种环保节能减排绿色无污染的包装袋的制备工艺，其制备工艺包括如下步骤：
9.(1)马铃薯淀粉糊化液制备：称取30g马铃薯淀粉，加入270ml的蒸馏水中，放入恒温水浴锅中，不断搅拌直至淀粉糊化完全，保温一定时间；
10.(2)超声波处理糊化淀粉：将糊化后的淀粉，放置在超声波破碎机中，超声破碎处理一定时间，并不断搅拌，确保超声处理均一；
11.(3)恒温干燥成膜：将水浴后的马铃薯淀粉成膜溶液放入恒温水浴锅中，加入甘油、海藻酸钠，保温一定时间后，在恒温磁力搅拌器中进行搅拌，在0.1mpa真空度条件下真空通气10min，每次精确称取固定体积140ml，均匀倒进规格为20cm
×
20cm
×
1cm(长
×
宽
×
高)的有机玻璃板槽内(可根据所需膜的厚度和性能，来确定称取的质量和板槽的尺寸)，放入恒温培养箱中干燥，并且保持一定时间后取出；
12.(4)揭膜：将干燥成膜后的有机玻璃板放在石棉网上，以免温度过高损坏实验台，迅速用刀片将膜的四周与玻璃板分离，冷却5min后迅速揭膜，揭膜时，先将膜与玻璃板四周分离，放在相对湿度50％条件下，平衡48h进行指标测定。
13.(5)制袋：将测定合格的产品批量生产成膜材，并且将膜材用制袋机制成包装袋成品。
14.优选的，所述步骤(1)中恒温水浴锅的温度为85℃，所述保温时间为20min。
15.优选的，所述步骤(2)中超声波破碎机的功率为20khz，所述超声波破碎处理时间为45min。
16.优选的，所述步骤(3)中中恒温水浴锅的温度为85℃，所述保温时间为20min。
17.优选的，所述步骤(3)中恒温磁力搅拌器的搅拌时间为30min，且温度控制在85℃。
18.优选的，所述步骤(3)中恒温培养箱的干燥温度控制在90℃，所述保持时间为7h。
19.与现有技术相比，本发明专利的有益效果如下：
20.本发明专利通过对马铃薯淀粉的糊化处理，85℃保温20min，超声波破碎处理45min，在处理后马铃薯淀粉溶液中添加甘油、海藻酸钠成分，可以明显提高马铃薯淀粉膜的性能，超声波处理改性马铃薯淀粉膜的配方为：马铃薯淀粉浓度9.0g/100ml，甘油添加量为5.0g/100ml，海藻酸钠添加量为0.6g/100ml，在此条件下制得的淀粉膜抗拉强度达到72.187n，水蒸汽透过率为20.197mg/(cm2·
d)，co2透过率为1.226mg/(cm2·
d)，成膜均一稳定，成淡黄色，透明度高，适合部分代替聚乙烯包装材料，而且最主要的是以该膜材制备的包装袋，不仅成本更低，膜材主体能够短期内在环境中自然降解，不会对环境造成污染，因此十分值得推广。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明马铃薯淀粉浓度对膜性能的影响附图；
23.图2为本发明甘油含量对膜性能的影响附图；
24.图3为本发明海藻酸钠含量对膜性能的影响附图。
具体实施方式
25.下面将结合本发明专利中的实施例，对本发明专利实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明专利一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明专利保护的范围。
26.一种环保节能减排绿色无污染的包装袋，环保节能减排绿色无污染的包装袋的组成部分按照质量百分比计为：马铃薯淀粉4-15％，甘油1-8％，海藻酸钠0.1-1％，余量为水；环保节能减排绿色无污染的包装袋按重量份数包括如下组成部分：马铃薯淀粉9份，甘油5份，海藻酸钠0.6份，余量为水，其制备工艺包括如下步骤：
27.(1)马铃薯淀粉糊化液制备：称取30g马铃薯淀粉，加入270ml的蒸馏水中，放入恒温水浴锅中，不断搅拌直至淀粉糊化完全，保温一定时间；
28.(2)超声波处理糊化淀粉：将糊化后的淀粉，放置在超声波破碎机中，超声破碎处
理一定时间，并不断搅拌，确保超声处理均一；
29.(3)恒温干燥成膜：将水浴后的马铃薯淀粉成膜溶液放入恒温水浴锅中，加入甘油、海藻酸钠，保温一定时间后，在恒温磁力搅拌器中进行搅拌，在0.1mpa真空度条件下真空通气10min，每次精确称取固定体积140ml，均匀倒进规格为20cm
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20cm
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1cm(长
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高)的有机玻璃板槽内(可根据所需膜的厚度和性能，来确定称取的质量和板槽的尺寸)，放入恒温培养箱中干燥，并且保持一定时间后取出；
30.(4)揭膜：将干燥成膜后的有机玻璃板放在石棉网上，以免温度过高损坏实验台，迅速用刀片将膜的四周与玻璃板分离，冷却5min后迅速揭膜，揭膜时，先将膜与玻璃板四周分离，放在相对湿度50％条件下，平衡48h进行指标测定。
31.(5)制袋：将测定合格的产品批量生产成膜材，并且将膜材用制袋机制成包装袋成品。
32.实施例一：
33.一种环保节能减排绿色无污染的包装袋，环保节能减排绿色无污染的包装袋的组成部分按照质量百分比计为：马铃薯淀粉4-15％，甘油1-8％，海藻酸钠0.1-1％，余量为水；环保节能减排绿色无污染的包装袋按重量份数包括如下组成部分：马铃薯淀粉9份，甘油5份，海藻酸钠0.6份，余量为水，其制备工艺包括如下步骤：
34.(1)马铃薯淀粉糊化液制备：称取30g马铃薯淀粉，加入270ml的蒸馏水中，放入恒温水浴锅中，不断搅拌直至淀粉糊化完全，保温一定时间；
35.(2)超声波处理糊化淀粉：将糊化后的淀粉，放置在超声波破碎机中，超声破碎处理一定时间，并不断搅拌，确保超声处理均一；
36.(3)恒温干燥成膜：将水浴后的马铃薯淀粉成膜溶液放入恒温水浴锅中，加入甘油、海藻酸钠，保温一定时间后，在恒温磁力搅拌器中进行搅拌，在0.1mpa真空度条件下真空通气10min，每次精确称取固定体积140ml，均匀倒进规格为20cm
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20cm
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1cm(长
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高)的有机玻璃板槽内(可根据所需膜的厚度和性能，来确定称取的质量和板槽的尺寸)，放入恒温培养箱中干燥，并且保持一定时间后取出；
37.(4)揭膜：将干燥成膜后的有机玻璃板放在石棉网上，以免温度过高损坏实验台，迅速用刀片将膜的四周与玻璃板分离，冷却5min后迅速揭膜，揭膜时，先将膜与玻璃板四周分离，放在相对湿度50％条件下，平衡48h进行指标测定。
38.(5)制袋：将测定合格的产品批量生产成膜材，并且将膜材用制袋机制成包装袋成品。
39.步骤(1)中恒温水浴锅的温度为85℃，保温时间为20min。
40.步骤(2)中超声波破碎机的功率为20khz，超声波破碎处理时间为45min。
41.步骤(3)中中恒温水浴锅的温度为85℃，保温时间为20min。
42.步骤(3)中恒温磁力搅拌器的搅拌时间为30min，且温度控制在85℃。
43.步骤(3)中恒温培养箱的干燥温度控制在90℃，保持时间为7h。
44.本发明专利通过对马铃薯淀粉的糊化处理，85℃保温20min，超声波破碎处理45min，在处理后马铃薯淀粉溶液中添加甘油、海藻酸钠成分，可以明显提高马铃薯淀粉膜的性能，超声波处理改性马铃薯淀粉膜的配方为：马铃薯淀粉浓度9.0g/100ml，甘油添加量为5.0g/100ml，海藻酸钠添加量为0.6g/100ml，在此条件下制得的淀粉膜抗拉强度达到
72.187n，水蒸汽透过率为20.197mg/(cm2·
d)，co2透过率为1.226mg/(cm2·
d)，成膜均一稳定，成淡黄色，透明度高，适合部分代替聚乙烯包装材料，而且最主要的是以该膜材制备的包装袋，不仅成本更低，膜材主体能够短期内在环境中自然降解，不会对环境造成污染，因此十分值得推广。
45.实施例二：
46.马铃薯淀粉质量浓度对膜性能的影响
47.依次准确配制质量浓度为4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0、12.0g/100ml的马铃薯淀粉液，糊化超声处理后，分别加入5.0g/100ml质量浓度的甘油，0.5g/100ml质量浓度的海藻酸钠，其余操作同工艺流程和操作要点，主要性能指标实验结果见图1，结果表明：马铃薯质量浓度为6.0g/100ml以下时，膜极薄且脆，只能形成细小片状的碎块，不易成膜；10.0g/100ml浓度以上时，马铃薯淀粉超声后溶解性差，有大块未溶解团状物，其成膜发脆，分析原因可能是淀粉浓度过大，淀粉分子间作用力强，超声波作用不完全，无法将淀粉内氢键破坏，导致成膜较硬；成膜质量浓度在6.0～9.0g/100ml之间容易揭膜，可以得到柔软、表面光滑的薄膜，在此浓度范围内，随着马铃薯淀粉浓度的增加，淀粉分子间相互作用力增大，成膜时形成空间网络结构致密，膜的抗拉强度增大，而透水性和透co2性降低，马铃薯淀粉质量浓度为9.0g/100ml时，膜的各项性能达到最佳，综合考虑各方面因素，选取马铃薯浓度9.0g/100ml为后续单因素实验的条件。
48.实施例三：
49.增塑剂甘油对膜性能的影响
50.为改善可降解性膜的成型和加工性能，一般需要加入一些小分子材料作为增塑剂，其增塑的机理是由于增大了体系的自由体积，使得链段的运动性提高导致tg下降，从而改善可降解性膜的性能，甘油可以通过减少聚合物相邻链间的分子内相互作用而降低膜的脆性及易碎性，增加膜基质间的空隙，赋予膜一定的柔韧性，本实验分别选取甘油添加量1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0g/100ml共计6组方案进行实验，马铃薯淀粉浓度固定在9g/100ml，海藻酸钠浓度固定在0.5g/100ml，其他流程同上，并测定薄膜的性能指标见图2，结果表明：添加甘油后，甘油的塑化作用改变了淀粉膜的结构，与未塑化淀粉膜相比，甘油塑化膜更加透明、均一、平滑且柔软，随着甘油含量的增加，淀粉分子间相互作用力减弱，膜的紧密度下降，链运动性增强，在受到外力拉伸作用时，抗拉强度(n)下降，由于甘油具有吸湿作用，当甘油含量增大时，其吸湿作用逐渐增强，吸收的水分破坏了淀粉甘油之间的氢键，淀粉与水、甘油与水相互作用增强，膜发生溶胀，导致水分子的通过性增强，同时，由于膜的紧密度下降，透co2性增强，此外，甘油含量的增加会导致分子链的活动性提高，有利于微晶的形成；而当甘油含量过小时，膜的柔韧性较差，脆性及易碎性增大，综合以上实验结果，本研究选定甘油的添加量为5.0g/100ml。
51.实施例四：
52.海藻酸钠对加入膜性能影响
53.海藻酸钠中g段含量较高时将得到高凝冻强度，而高m段含量的海藻酸钠则给出中等凝冻强度，并具有较强的抗脱水性，由于海藻酸钠具有很好的溶胶-凝胶特性，故被广泛应用于工业、农业、医药等众多领域，并显示出良好的应用前景，本实验将海藻酸钠作为淀粉膜的增强组分，改善淀粉膜在力学性能、阻水等方面的不足，本实验分别选取海藻酸钠添
加量0.5、0.6、0.7、0.8、0.9g/100ml进行实验，马铃薯淀粉浓度固定在9g/100ml，甘油含量固定在5g/100ml，其他流程同上，并测定薄膜的性能指标见图3，结果表明：添加海藻酸钠后，马铃薯淀粉膜的抗拉强度增大，透水、透气性降低，膜的综合性能提高，这是因为淀粉中加入海藻酸钠之后，由于海藻酸钠和淀粉分子间强烈的氢键缔合作用，形成了网状互穿结构，良好的相容性增强了膜的骨架，所形成的协同效应使支撑性变得更加牢固，因此大幅提高了膜的抗拉强度，同时也降低了膜的通透性，海藻酸钠的加入填充了骨架之间的空隙，但是海藻酸钠太多时，骨架变得刚性较强，柔软度下降，膜硬，易碎，综合以上实验结果，本研究选定海藻酸钠的添加量为0.6g/100ml。
54.尽管已经示出和描述了本发明专利的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明专利的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明专利的范围由所附权利要求及其等同物限定。