[發(fā)明專利]一種食品級(jí)保溫隔熱材料的制備方法及產(chǎn)品應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111373834.3
• 申請(qǐng)日: 2021-11-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114016322B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張新東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 徐州金之泰包裝新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): D21H11/12
• 分類號(hào): D21H11/12;D21B1/36;D21C3/20;D21C5/00;D21H17/28;D21H21/14;C08B30/18;C08J9/28;C08L3/02;C08L97/02;C08L5/16;C08L5/00
• 代理公司: 南京聚匠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32339
• 代理人: 吳亞?wèn)|

本發(fā)明公開(kāi)了一種食品級(jí)保溫隔熱材料的制備方法及產(chǎn)品應(yīng)用，制備方法：以秸稈纖維原料經(jīng)氣爆處理、醋酸溶液制漿、纖維素酶軟化得到紙漿原液；以淀粉為原料，并使用植物纖維粉、環(huán)糊精、瓜爾豆膠對(duì)其進(jìn)行交聯(lián)改性，再經(jīng)熱水浴糊化、冷藏老化、冷藏冷凍、冷凍干燥得到食品級(jí)氣凝膠；再將紙漿原液與食品級(jí)氣凝膠滲透復(fù)合，通過(guò)二氧化碳超臨界干燥，制備得到保溫隔熱材料。本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單，不需要添加造紙膠黏劑，無(wú)需進(jìn)行紙烘干等工序，工藝過(guò)程不會(huì)造成環(huán)境污染，得到的保溫隔熱材料可以與食品直接接觸，符合食品安全，能夠應(yīng)用于食品行業(yè)的包裝，且具有可降解性，綠色環(huán)保，不會(huì)造成二次污染。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種食品級(jí)保溫隔熱材料的制備方法及產(chǎn)品應(yīng)用，屬于食品包裝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

氣凝膠，由膠體粒子或高聚物分子相互聚結(jié)構(gòu)成納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并在孔隙中充滿氣態(tài)分散介質(zhì)的一種高分散固態(tài)材料，其具有超低密度、高比表面積、高孔隙率和優(yōu)異隔熱性等性能，使得其在隔熱、介電、透波、吸附和催化劑載體等領(lǐng)域有著突出的貢獻(xiàn)。而且，隨著民生經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，食品行業(yè)的保溫隔熱包裝材料提出了更多的要求，綠色環(huán)保、保溫隔熱材料符合食品要求、材料能夠被環(huán)境降解等，但是二氧化硅、二氧化鈦、氧化碳石墨烯等制備的氣凝膠，無(wú)法降解，有可能造成二次污染，且價(jià)格較高，而且無(wú)機(jī)材料固有的脆性極大地限制了其應(yīng)用。

淀粉由于其來(lái)源豐富、價(jià)格低廉并具有可再生性和生物降解性，是包裝材料行業(yè)中最有前途的天然聚合物之一。淀粉制備的淀粉氣凝膠具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多孔材料，其具有高比表面積、高孔隙率、良好的隔熱性，能夠被生物降解，具有良好的可降解性，綠色環(huán)保，目前淀粉氣凝膠應(yīng)用于食品行業(yè)的保溫隔熱包裝材料尚未見(jiàn)到。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種食品級(jí)保溫隔熱材料的制備方法及產(chǎn)品應(yīng)用，能夠使該保溫隔熱材料具有可降解性，綠色環(huán)保，不會(huì)造成二次污染；制備得到的保溫隔熱材料，可以與食品直接接觸，符合食品安全，能夠應(yīng)用于食品行業(yè)的包裝；原料來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，成本低。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：食品級(jí)氣凝膠制備保溫隔熱材料的方法，其特征在于，制備方法的具體步驟如下：

S1、制備紙漿原液：將秸稈纖維經(jīng)蒸汽氣爆處理，得到粒徑小于0.4mm的細(xì)化的秸稈纖維，再將細(xì)化的秸稈纖維經(jīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%~5%的醋酸溶液加熱至45~75℃處理50~80min制漿，再經(jīng)纖維素酶溶液加熱進(jìn)行軟化，形成濃度為10~15%的紙漿原液；

S2、制備食品級(jí)氣凝膠前驅(qū)液：將淀粉加入純水中在高速均質(zhì)攪拌下制備5~6.5%的淀粉乳液，在高速均質(zhì)攪拌下加入植物纖維粉、環(huán)糊精、瓜爾豆膠，分散均勻，再加入三偏磷酸鈉，并使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值為7.5~9，分散均勻后，在溫度25~30℃、速度150~200rpm下進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為10~15min，得到改性淀粉氣凝膠前驅(qū)液，即食品級(jí)氣凝膠前驅(qū)液；

S3、制備食品級(jí)氣凝膠：將食品級(jí)氣凝膠前驅(qū)液置于溫度為85~95℃的水浴中進(jìn)行糊化，得到改性淀粉糊；將改性淀粉糊倒入長(zhǎng)100cm、寬50cm的第一模具中并用保鮮膜覆蓋，防止水分揮發(fā)，后冷卻至室溫后轉(zhuǎn)移至4℃的冷藏室靜置進(jìn)行老化，得到改性淀粉水凝膠；將得到的改性淀粉水凝膠轉(zhuǎn)移至-18℃的冷藏室進(jìn)行冷凍，得到改性淀粉冷凍凝膠；將得到的改性淀粉冷凍凝膠進(jìn)行脫模，后在-25~-20℃下冷凍干燥，得到改性淀粉氣凝膠，即食品級(jí)氣凝膠；

S4、制備隔熱保溫材料：將食品級(jí)氣凝膠鋪設(shè)在長(zhǎng)100.5cm、寬50.5cm的第二模具，第二模具的高度為改性淀粉氣凝膠高度的2倍，再將紙漿原液倒入第二模具中并浸沒(méi)食品級(jí)氣凝膠，使紙漿原液與食品級(jí)氣凝膠進(jìn)行表面復(fù)合，然后轉(zhuǎn)移至4℃的冷藏室靜置6~12h，再進(jìn)行干燥，得到食品級(jí)氣凝膠制備的保溫隔熱材料。

其中，在所述步驟S1中，所述纖維素酶溶液的含量為0.8~5.5μg/mL，軟化溫度為30~65℃，軟化時(shí)間為15~35min。