一种耐水淀粉膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐水淀粉膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：步骤1：将淀粉、增塑剂、交联剂、催化剂按照比例混合均匀，得到混合物料；所述的增塑剂为水、甘油、山梨糖醇、尿素中的一种或多种，所述的交联剂为柠檬酸，所述的催化剂为碳化二亚胺；步骤2：在双螺杆挤出机中加入步骤(1)得到的混合物料，挤出造粒得到柠檬酸微交联的热塑性淀粉粒子；步骤3：将得到的柠檬酸微交联的热塑性淀粉粒子利用压力机模压成膜，得到耐水淀粉膜。本发明专利技术制备的淀粉膜具有良好的耐水性、机械强度以及低吸水率，该制备方法操作方便且工艺简单，能够实现连续化生产。连续化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种耐水淀粉膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种耐水淀粉膜的制备方法，该耐水淀粉膜主要应用于包装材料领域。

技术介绍

[0002]淀粉基材料价格便宜，并具有良好的生物降解性，已被应用于药物释放、包装和农业等领域中。淀粉基可降解包装材料已经成为人们关注的焦点。但是，淀粉薄膜不耐水，难以用于外包装。用作内包装时，只能用于电子产品等干燥产品的内包装。但受惑于其生物可降解且降解速率很快，人们总是希望提高淀粉膜的耐水性，使其可以用于特定场合，比如宠物粪便袋。
[0003]将热塑性淀粉膜表面进行疏水化改性可以提高其耐水性，如李春颖采用硅氧烷处理，大幅提高了其表面疏水性，所得薄膜接触角增大至130.06
°
，断裂伸长率提高了155.40％。李响等人采用蜂蜡对淀粉膜表面进行疏水化处理，显著降低淀粉膜表面能，从而使淀粉膜具有疏水性能，为疏水性可食膜提供一种新思路。
[0004]对淀粉进行变性，将其大分子链上的部分羟基变成烷基链，是实现淀粉薄膜疏水及耐水的最佳方案。Moran通过酯化反应(设备、配方、工艺)，在淀粉大分子链上接枝了乙酸/马来酸酐/辛酰氯，其中辛酰氯淀粉的吸湿率最低为10.08％，相较于纯淀粉的吸湿率下降25％。
[0005]对淀粉薄膜进行一定程度的交联，也可以提高其耐水性。对淀粉进行交联需要在薄膜成型过程中进行(提前进行则无法成膜)。常用的交联方法有化学交联(酯化、醚化)、物理交联等。王静雯采用了溶液流延法，制得了柠檬酸交联(在水挥发过程中)淀粉膜，得到的淀粉膜透光性良好，可以承载各种功效成分，可作为应急修护类贴膜应用于化妆品中。
[0006]但上述交联，反应效率普遍较低。淀粉薄膜的交联反应须在成型(吹塑、流延)过程中发生，或可以在成型过程之前进行一定程度的微交联。
[0007]中国专利申请201910827858.8公开了一种柠檬酸酯淀粉及其制备方法，采用亚临界挤出设备，生产效率高，且可以连续化生产，所制备的柠檬酸酯淀粉可添加到面包、薄脆饼、面食和挤压制品等食品中，可改善产品品质。但是没有涉及耐水及包装领域，只是用于食品添加。
[0008]因此，如何与现有的热塑性淀粉改性造粒(用平行双螺杆挤出机、反应时间短，反应效率要求高)及薄膜生产设备和工艺(吹塑或流延)相匹配，提高淀粉薄膜的耐水性，对促进我国淀粉基包装材料的发展、提供新型包装材料等方面具有重要意义。

技术实现思路

[0009]本专利技术为了解决淀粉膜耐水性差以及实现工业化生产的问题，提供了一种生物降解耐水淀粉膜的制备方法。
[0010]本专利技术为解决上述技术问题，具体采用了以下技术方案：
[0011]本专利技术提供了一种耐水淀粉膜的制备方法，包括以下步骤：
[0012]步骤1：将淀粉、增塑剂、交联剂、催化剂按照比例混合均匀，得到混合物料；所述的增塑剂为水、甘油、山梨糖醇、尿素中的一种或多种，所述的交联剂为柠檬酸，所述的催化剂为碳化二亚胺；所述淀粉、增塑剂、交联剂的质量比为100：25
‑
40：0.5
‑
7，所述催化剂的质量用量为交联剂干重的0.2
‑
1.5％；
[0013]步骤2：在双螺杆挤出机中加入步骤(1)得到的混合物料，挤出造粒得到柠檬酸微交联的热塑性淀粉粒子；
[0014]步骤3：将得到的柠檬酸微交联的热塑性淀粉粒子利用压力机模压成膜，得到耐水淀粉膜。
[0015]本专利技术中，所述的淀粉可以为原淀粉和变性淀粉的一种或多种。所述原淀粉可以为木薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉等中的至少一种，所述变性淀粉可以为羟丙基玉米改性淀粉、阳离子淀粉、醚化淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、交联淀粉、双醛淀粉等中的至少一种。
[0016]本专利技术中，所述的交联剂为柠檬酸，在所述添加量范围内，随着添加量的增加，耐水淀粉膜的耐水性、拉伸强度、断裂伸长率随之提高，而吸水率则随之降低。作为优选，所述的催化剂的添加质量为交联剂干重的1％。
[0017]作为优选，步骤1中的混合条件为：温度设置为40
‑
60℃，转速为300
‑
800rpm，混合时间为5
‑
10min。
[0018]作为优选，步骤2中所述的挤出造粒条件为：设置8个温度控制区间，从喂料口到机头分别为：60℃、60℃、80℃、80℃、100
‑
110℃、90
‑
100℃、90
‑
100℃、90
‑
100℃。
[0019]作为优选，步骤3中所述的压片机设置的压片温度为90
‑
100℃，预热时间1
‑
1.5min，压片时间1
‑
1.5min，全压时间2
‑
3min，冷却时间1
‑
3min。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0021](1)淀粉为大分子多糖，富含丰富的羟基，而柠檬酸有羧基，本专利技术通过碳化二亚胺做催化剂，二亚胺键能够活化羧基，使其易与羟基反应，促进酯键的生成，在碳化二亚胺的催化作用下，柠檬酸(含3个羧基)与淀粉(含很多羟基)可以发生酯化反应，在柠檬酸添加量可控的情况下，二者反应使淀粉形成微交联，使得最后得到的淀粉膜相比于未添加柠檬酸和碳化二亚胺的淀粉膜，具有更好的耐水性、机械强度以及更低的吸水率。
[0022](2)本专利技术采用一步挤出法制备柠檬酸微交联的热塑性淀粉，压片成膜即制得耐水淀粉膜，操作方便且工艺简单，能够实现连续化生产，极大促进淀粉的工业化发展，具有广阔的市场空间。
[0023](3)本专利技术制得的柠檬酸交联淀粉膜具有生物可降解、价格低廉、原材料来源广泛等优势。
附图说明
[0024]图1是对比例1和实施例1至5制备的耐水淀粉膜的傅里叶红外光谱图，从上至下各线条分别对应对比例1、实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5。
具体实施方式
[0025]为更好地理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但实施例并不对本专利技术保护范围构成限定。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。实施例所用材料均为市购。
[0026]对比例1
[0027]100份木薯淀粉，30份水(增塑剂)均匀混合，混合条件为：温度设置为60℃，转速为500rpm，混合时间为10min，使用平行双螺杆挤出机(LTE20
‑
40)，挤出机有八个温度控制区，每个温度分别为(料口)60℃、60℃、80℃、80℃、100℃、95℃、90℃、90℃(机头)，转速为120rpm，挤出造粒得到热塑性淀粉。使用压片机模压成膜，压片温度为100℃，预热时间1min，压片时间1min，全压时间2min，冷却时间1min。所得淀粉膜材放在室温下的干燥器托盘上面(干燥器托盘下面装有57％RH的饱和盐溶液)中2天，以达到水分平衡本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐水淀粉膜的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：步骤1：将淀粉、增塑剂、交联剂、催化剂按照比例混合均匀，得到混合物料；所述的增塑剂为水、甘油、山梨糖醇、尿素中的一种或多种，所述的交联剂为柠檬酸，所述的催化剂为碳化二亚胺；所述淀粉、增塑剂、交联剂的质量比为100：25
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40：0.5
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7，所述催化剂的质量用量为交联剂干重的0.2
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1.5％；步骤2：在双螺杆挤出机中加入步骤(1)得到的混合物料，挤出造粒得到柠檬酸微交联的热塑性淀粉粒子；步骤3：将得到的柠檬酸微交联的热塑性淀粉粒子利用压力机模压成膜，得到耐水淀粉膜。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的淀粉为原淀粉和变性淀粉的一种或多种；所述原淀粉为木薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、土豆淀粉中的至少一种，所述变性淀粉为羟丙基玉米改性淀粉、阳离子淀粉、醚化淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、交联淀粉、双醛淀粉中的至少一种。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的催化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯杰，周颖，张静，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：