[发明专利]一种食品级保温隔热材料的制备方法及产品应用

说明书

本发明公开了一种食品级保温隔热材料的制备方法及产品应用，制备方法：以秸秆纤维原料经气爆处理、醋酸溶液制浆、纤维素酶软化得到纸浆原液；以淀粉为原料，并使用植物纤维粉、环糊精、瓜尔豆胶对其进行交联改性，再经热水浴糊化、冷藏老化、冷藏冷冻、冷冻干燥得到食品级气凝胶；再将纸浆原液与食品级气凝胶渗透复合，通过二氧化碳超临界干燥，制备得到保温隔热材料。本发明的制备工艺简单，不需要添加造纸胶黏剂，无需进行纸烘干等工序，工艺过程不会造成环境污染，得到的保温隔热材料可以与食品直接接触，符合食品安全，能够应用于食品行业的包装，且具有可降解性，绿色环保，不会造成二次污染。

技术领域

本发明涉及一种食品级保温隔热材料的制备方法及产品应用，属于食品包装技术领域。

背景技术

气凝胶，由胶体粒子或高聚物分子相互聚结构成纳米多孔网络结构，并在孔隙中充满气态分散介质的一种高分散固态材料，其具有超低密度、高比表面积、高孔隙率和优异隔热性等性能，使得其在隔热、介电、透波、吸附和催化剂载体等领域有着突出的贡献。而且，随着民生经济的不断发展，食品行业的保温隔热包装材料提出了更多的要求，绿色环保、保温隔热材料符合食品要求、材料能够被环境降解等，但是二氧化硅、二氧化钛、氧化碳石墨烯等制备的气凝胶，无法降解，有可能造成二次污染，且价格较高，而且无机材料固有的脆性极大地限制了其应用。

淀粉由于其来源丰富、价格低廉并具有可再生性和生物降解性，是包装材料行业中最有前途的天然聚合物之一。淀粉制备的淀粉气凝胶具有三维网络结构的多孔材料，其具有高比表面积、高孔隙率、良好的隔热性，能够被生物降解，具有良好的可降解性，绿色环保，目前淀粉气凝胶应用于食品行业的保温隔热包装材料尚未见到。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种食品级保温隔热材料的制备方法及产品应用，能够使该保温隔热材料具有可降解性，绿色环保，不会造成二次污染；制备得到的保温隔热材料，可以与食品直接接触，符合食品安全，能够应用于食品行业的包装；原料来源丰富，价格低廉，成本低。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：食品级气凝胶制备保温隔热材料的方法，其特征在于，制备方法的具体步骤如下：

S1、制备纸浆原液：将秸秆纤维经蒸汽气爆处理，得到粒径小于0.4mm的细化的秸秆纤维，再将细化的秸秆纤维经质量分数为2.5%~5%的醋酸溶液加热至45~75℃处理50~80min制浆，再经纤维素酶溶液加热进行软化，形成浓度为10~15%的纸浆原液；

S2、制备食品级气凝胶前驱液：将淀粉加入纯水中在高速均质搅拌下制备5~6.5%的淀粉乳液，在高速均质搅拌下加入植物纤维粉、环糊精、瓜尔豆胶，分散均匀，再加入三偏磷酸钠，并使用质量分数为0.5%的氢氧化钠溶液调节pH值为7.5~9，分散均匀后，在温度25~30℃、速度150~200rpm下进行搅拌，搅拌时间为10~15min，得到改性淀粉气凝胶前驱液，即食品级气凝胶前驱液；

S3、制备食品级气凝胶：将食品级气凝胶前驱液置于温度为85~95℃的水浴中进行糊化，得到改性淀粉糊；将改性淀粉糊倒入长100cm、宽50cm的第一模具中并用保鲜膜覆盖，防止水分挥发，后冷却至室温后转移至4℃的冷藏室静置进行老化，得到改性淀粉水凝胶；将得到的改性淀粉水凝胶转移至-18℃的冷藏室进行冷冻，得到改性淀粉冷冻凝胶；将得到的改性淀粉冷冻凝胶进行脱模，后在-25~-20℃下冷冻干燥，得到改性淀粉气凝胶，即食品级气凝胶；

S4、制备隔热保温材料：将食品级气凝胶铺设在长100.5cm、宽50.5cm的第二模具，第二模具的高度为改性淀粉气凝胶高度的2倍，再将纸浆原液倒入第二模具中并浸没食品级气凝胶，使纸浆原液与食品级气凝胶进行表面复合，然后转移至4℃的冷藏室静置6~12h，再进行干燥，得到食品级气凝胶制备的保温隔热材料。

其中，在所述步骤S1中，所述纤维素酶溶液的含量为0.8~5.5μg/mL，软化温度为30~65℃，软化时间为15~35min。