论文部分内容阅读
可降解膜是以可降解的生物大分子,如蛋白质、多糖和脂类等作为主要原料,通过一定的加工方式,使分子内或分子间产生相互作用,制备而成的膜制品。近年来,可降解膜以其绿色、环保和可降解的优良特性引起了广大研究者及消费者的关注。然而,与传统的石油基材料膜制品相比,在使用性能方面仍存在一些缺陷,如阻湿、阻水性能较差,机械强度不足等,从而导致其在食品包装等方面的应用受到限制。作为天然的微生物发酵多糖,可得然多糖具有良好的热凝胶性、成膜性和遇水不溶的优点,但单独作为制膜原料,其膜制品的机械性能、阻隔性能方面仍存在着改进的空间;同时,来源丰富的纳米纤维素由于其粒径小、表面积大的特点,在应用中往往表现出较好的机械强度,不失为一种较好的膜制品复合原料。因此,我们期待通过将天然微生物多糖-可得然多糖与纳米纤维素共混,制备复合膜以达到改善单一基质的可降解膜性能的目的。此外,在共混制膜原料改善可降解膜性能的基础上,采用区别于传统恒温恒湿的热风干燥法提高成膜效率,并研究干燥过程中水分变化对复合膜性能的影响,期待为可降解复合膜的快速干燥提供一定的理论依据。针对上述存在的问题,本文以可得然多糖与纳米纤维素为可降解膜原料基质,制备可得然多糖/纳米纤维素复合膜,并研究了热风干燥过程中复合膜性能的变化,取得研究成果如下:1、确定了可得然多糖/纳米纤维素复合膜的制备条件研究可得然多糖和纳米纤维素之间的共混比例和复合膜液pH对复合膜性质的影响,最终确定复合膜最佳制备条件为:将95 ml质量浓度为2%的可得然多糖与一定量的质量浓度为2%的纳米纤维素母液混合,调节混合膜液pH至4.5,加入质量为膜液固形物含量30%的甘油,平铺于聚四氟乙烯模具(18 cm ×18 cm)中,于RH 50%、25℃条件下干燥24h后揭膜。同时对可得然多糖/纳米纤维素复合膜的各项理化性能指标进行测定,包括机械性能、阻隔性能、光学性能和热稳定性等。经数据分析得到,在纳米纤维素的添加量达到5%时,可得然多糖与纳米纤维素复合膜表现出较好的机械性能和阻气性能。通过借助红外光谱和扫描电镜等微观分析的手段,观察复合膜中化学键强弱和微观结构的变化,进一步地解释了复合膜性能得到改善的内在机理。2、热风干燥条件对复合膜性能影响的研究可降解膜制备过程中通常采用常温干燥法,为方便快速成膜,提高成膜效率,探究了热风干燥法下成膜工艺的改进及对复合膜性能的影响:建立了基于热风干燥(60℃、100℃)方法的成膜条件,研究了热风干燥对复合膜性能的影响。结果显示,热风干燥条件下复合膜的干燥时间可由25℃下的24 h缩短至2h,极大地提高了成膜效率;相比于常温干燥,在60℃干燥温度下的复合膜仍体现出了较为优良的机械性能,同时采用低场核磁共振法测定干燥过程中复合膜水分含量及水分状态的变化,进一步地揭示出复合膜干燥过程中水分子所扮演角色的重要性。