一种抗菌可降解植物纤维餐具及其制备方法

1.本发明涉及环保餐具技术领域，尤其涉及一种抗菌可降解植物纤维餐具及其制备方法。


背景技术：

2.近几年，随着“互联网+餐饮”的迅速发展，外卖行业中一次性餐具的使用越来越多，同时也引发了人们对环保问题的关注。近年来，新的产品如甘蔗渣餐具、纸浆模具餐具等，它们的出现，将为解决环境问题提供强有力的支撑。
3.但是，以植物纤维为代表的非粮生物基材料的开发和应用还存在很多关键问题没有解决。其中，在原料预处理、产品生产、储存和运输环节中微生物含量超标是大的危险因素。在产品的制造和加工中，植物来源的产品容易受到微生物的侵扰，若没有经过完全的消毒，会导致各种病菌、霉菌的接触，成为细菌和病毒繁殖的温床，而导致产品的污染。在产品存储和运输过程中，也有可能造成包装破损，导致微生物含量超标。由于存放于潮湿、闷热、通风不良的库房，特别是在梅雨季节，温度和湿度都会引起细菌的滋生。即便在出厂时进行高温灭菌，在存储、运输和使用过程中仍存在很多接触污染环节，导致微生物增殖，甚至产生真菌毒素，造成卫生安全隐患。
4.因此，如何提供一种制备植物纤维餐具的方法，使其制备的餐具能够达到降低细胞毒性、提高抗菌性能及提高降解性能的技术效果，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于现有技术中可降解餐具存在的微生物污染隐患、化学合成抗菌剂的潜在毒性和不可降解性的问题，本发明所要解决的技术问题是通过高温无氧裂解技术制备植物源抗菌剂，采用微纤维负载技术、缓释技术和原位模塑复合技术将抗菌材料与可降解餐具有机结合，得到一种具备主动杀菌功能，抗菌性和降解性好，无潜在毒性的植物纤维餐具。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种抗菌可降解植物纤维餐具的制备方法，
7.s1、通过将基材与植物源抗菌液混合，经打浆、调浆制备得到抗菌微纤维；所述基材为甘蔗浆板、竹纤维浆板中的一种或多种；所述植物源抗菌液通过以农林废弃物为原料经高温无氧裂解技术制备得到；
8.s2、将所述抗菌微纤维依次经成坯、定型、热压、切边工艺一次成型制备得到抗菌可降解植物纤维餐具。
9.优选的，所述通过将基材与植物源抗菌液混合，经打浆、调浆制备得到抗菌微纤维具体包括：
10.s11、以植物源抗菌液为功能成分，水为溶剂，配制抗菌水溶液；
11.s12、将基材加入到所述抗菌水溶液中，通过打浆、调浆制作成抗菌微纤维。
12.优选的，所述植物源抗菌液的制备方法如下：
13.s111、将农林废弃物分拣去除杂质，裁剪成小段；
14.s112、将裁剪成小段的农林废弃物通过高温无氧裂解方式进行干馏，得到干馏产物，干馏的温度为300～600摄氏度；
15.s113、将得到的所述干馏产物冷凝后静置，再经精馏、纯化工艺去除固体杂质，获得所述植物源抗菌液。
16.优选的，所述农林废弃物包含葡萄藤、荔枝木、板栗木、木麻黄、苹果木、梨木中的一种或多种。
17.优选的，所述基材为甘蔗浆板、竹纤维浆板中的一种或多种。
18.优选的。所述热压温度为150～350摄氏度，热压时间为10～120秒，热压时的成型压力为0.5～1.5mpa。
19.由于采用了以上技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下优点：1)本发明以植物源抗菌液作为纤维的抗菌剂，与传统的抗菌剂相比，具有温和、无毒、可降解，无细胞毒性和无皮肤刺激的优点；2)本发明采用的基材为100％甘蔗浆板或竹纤维浆板，属于100％的非粮生物基材料，实现了塑料零添加，完全避免了微塑料的产生；3)本发明通过精确选择热压温度、热压时间和热压成型压力，利用木质素在软化点时给予一定压力使其与纤维素紧密粘连胶结，形成以木质素为粘合剂，纤维素、半纤维素为“骨架”的复合结构，这种复合结构实现了抗菌成分的缓慢释放，保证了长久的抗菌效果，抗菌率达到99.99％，且3个月后抗菌率依然能保持99％以上；4)本发明的植物源抗菌液制备使用的原料均来源于农林废弃物，项目推广可以实现农林剩余物全产业链高值资源化环保利用，有效减少农林剩余物co2的排放。
附图说明
20.为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中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。
21.图1是抗菌可降解植物纤维餐具制备的工艺流程简图；
22.图2是热压前抗菌纤维的sem照片；
23.图3是热压后抗菌餐具的sem照片；
24.图4是热压后抗菌餐具的光镜照片。
具体实施方式
25.下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书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说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.实施例一
27.如图1所示，本实施例一提供了一种抗菌可降解植物纤维餐具的制备方法，具体包括：s1、通过将基材与植物源抗菌剂混合，经打浆、调浆制备得到抗菌微纤维；所述基材为甘
蔗浆板、竹纤维浆板中的一种或多种；所述植物源抗菌剂通过以农林废弃物为原料经高温无氧裂解技术制备得到；s2、将所述抗菌微纤维依次经成坯、定型、热压、切边工艺一次成型制备得到抗菌可降解植物纤维餐具。
28.与现有技术相比，本发明实施例一提供的一种抗菌可降解植物纤维餐具的制备方法，具有以下优点：
29.1)本发明以植物源抗菌液作为纤维的抗菌剂，与传统的抗菌剂相比，具有温和、无毒、无刺激、可降解，无细胞毒性和无皮肤刺激的优点；2)本发明采用的基材为100％甘蔗浆板或竹纤维浆板，属于100％的非粮生物基材料，实现了塑料零添加，完全避免了微塑料的产生；3)本发明通过精确选择热压温度、热压时间和热压成型压力，利用木质素在软化点时给予一定压力使其与纤维素紧密粘连胶结，形成以木质素为粘合剂，纤维素、半纤维素为“骨架”的复合结构，这种复合结构实现了抗菌成分的缓慢释放，保证了长久的抗菌效果，抗菌率达到99.99％，且3个月后抗菌率依然能保持99％以上；4)本发明的植物源抗菌液制备使用的原料均来源于农林废弃物，项目推广可以实现农林剩余物全产业链高值资源化环保利用，有效减少农林剩余物co2的排放。
30.在一些可能的实现方式中，所述通过将基材与植物源抗菌液混合，经打浆、调浆制备得到抗菌微纤维具体包括：s11、以植物源抗菌液为功能成分，水为溶剂，配制抗菌水溶液；s12、将基材加入到所述抗菌水溶液中，通过打浆、调浆制作成抗菌微纤维。
31.具体而言，植物源抗菌剂作为抗菌成分能够实现对常见细菌、真菌和病毒的高效消杀，且性质温和无刺激、可降解；以100％甘蔗浆板或竹纤维浆板作为基材，以植物源抗菌液作为抗菌成分，两者混合，在高速打浆的过程中，纤维纵向产生分裂，纤维表面分丝起毛，利用微纤维与抗菌液分子之间氢键、范德华力等作用实现对抗菌剂的高表面负载，使得到的微纤维具有抗菌性。
32.在一些可能实现方式中，所述植物源抗菌液的制备方法如下：s111、将农林废弃物分拣去除杂质，裁剪成小段；s112、将裁剪成小段的农林废弃物通过高温无氧裂解方式进行干馏，得到干馏产物；s113、将得到的所述干馏产物冷凝后静置，再经精馏、纯化工艺，获得所述植物源抗菌液。
33.具体而言，将农林废弃物裁剪成小段后进行干馏使农林废弃物中的抗菌成分馏出更加充分；农林废弃物在高温下分解形成富含植物酚、酸、醇、酮的小分子有机物，能够实现对常见细菌、真菌和病毒的高效消杀，且性质温和无刺激、可降解。
34.在一些可能实现方式中，在将所述抗菌微纤维依次经成坯、定型、热压、切边工艺一次成型制备得到抗菌可降解植物纤维餐具过程中，所述热压的热压温度为150～350摄氏度，所述热压时间为10～120秒，所述热压时的成型压力为0.5～1.5mpa。
35.具体而言，通过精确选择热压温度、热压时间和热压成型压力，利用木质素在软化点时给予一定压力使其与纤维素紧密粘连胶结，形成以木质素为粘合剂，纤维素、半纤维素为“骨架”的复合结构，这种复合结构实现了抗菌成分的缓慢释放，保证了长久的抗菌效果，抗菌率达到99.99％，且3个月后抗菌率依然能保持99％以上。
36.实施例二
37.如图3和图4所示，本发明实施例二提供了一种抗菌可降解植物纤维餐具，由上述实施例一中的制备方法制备而成，本领域技术人员可以理解，由于该餐具使用了100％甘蔗
浆板或竹纤维浆板作为基材，植物源抗菌液作为抗菌成分，经成坯、热压、切边工艺一次成型得到，继而使得抗菌可降解植物纤维餐具具有温和无毒、无皮肤刺激、无细胞毒性、抗菌性和降解性好的优点。需要说明的是，该实施例二中抗菌可降解植物纤维餐具是通过按照实施例一种所述的制备方法制备而成，因此抗菌可降解植物纤维餐具的性能原理此处不在赘述，未详述部分参阅实施例一即可。
38.为了对本技术的技术方案作进一步详细的说明以支持本技术所要解决的技术问题，下面对的制备方法进行具体的示例说明，如示例1～3。
39.示例1
40.一种抗菌可降解植物纤维餐具的制备方法，步骤如下：
41.将荔枝木分拣去除杂质，裁剪成小段；
42.将裁剪成小段的农林废弃物通过高温无氧裂解方式进行干馏，得到干馏产物，干馏温度为450摄氏度；
43.将得到的干馏产物冷凝后静置，再经现有技术领域常规精馏、纯化工艺去除固体杂质，获得植物源抗菌液；
44.以获得的植物源抗菌液为功能成分，水为溶剂，配制质量浓度为5％抗菌水溶液；
45.将甘蔗浆板加入到配制的质量浓度为5％的抗菌水溶液中，通过打浆、调浆制作成质量浓度为0.5％的抗菌微纤维；
46.将制作成的质量浓度为0.5％的抗菌微纤维经现有技术领域常规成坯、热压、切边工艺一次成型制备得到抗菌可降解植物纤维餐具，热压温度为150摄氏度、热压时间为120秒、热压时的成型压力为0.5mpa。
47.示例2
48.一种抗菌可降解植物纤维餐具的制备方法，步骤如下：
49.将荔枝木分拣去除杂质，裁剪成小段；
50.将裁剪成小段的农林废弃物通过高温无氧裂解方式进行干馏，得到干馏产物，干馏温度为450摄氏度；
51.将得到的干馏产物冷凝后静置，再经现有技术领域常规精馏、纯化工艺去除固体杂质，获得植物源抗菌液；
52.以获得的植物源抗菌液为功能成分，水为溶剂，配制质量浓度为20％抗菌水溶液；
53.将甘蔗浆板加入到配制的质量浓度为20％的抗菌水溶液中，通过打浆、调浆制作成质量浓度为2.5％的抗菌微纤维；
54.将制作成的质量浓度为2.5％的抗菌微纤维经现有技术领域常规成坯、热压、切边工艺一次成型制备得到抗菌可降解植物纤维餐具，热压温度为200摄氏度、热压时间为60秒、热压时的成型压力为1mpa。
55.示例3
56.一种抗菌可降解植物纤维餐具的制备方法，步骤如下：
57.将荔枝木分拣去除杂质，裁剪成小段；
58.将裁剪成小段的农林废弃物通过高温无氧裂解方式进行干馏，得到干馏产物，干馏温度为450摄氏度；
59.将得到的干馏产物冷凝后静置，再经现有技术领域常规精馏、纯化工艺去除固体
杂质，获得植物源抗菌液；
60.以获得的植物源抗菌液为功能成分，水为溶剂，配制质量浓度为40％抗菌水溶液；
61.将甘蔗浆板加入到配制的质量浓度为40％的抗菌水溶液中，通过打浆、调浆制作成质量浓度为5％的抗菌微纤维；
62.将制作成的质量浓度为5％的抗菌微纤维经现有技术领域常规成坯、热压、切边工艺一次成型制备得到抗菌可降解植物纤维餐具，热压温度为350摄氏度、热压时间为10秒、热压时的成型压力为1.5mpa。
63.由示例1、示例2、示例3所制备的抗菌餐具的安全性评价如下：
64.抗菌餐具的安全性评价：
65.表1抗菌餐具的安全性评价
[0066][0067]
由表1可知，本发明制备的抗菌可降解植物纤维餐具具有温和无毒、无皮肤刺激、无细胞毒性的特点。
[0068]
由示例1、示例2、示例3所制备的抗菌可降解植物纤维餐具的性能对比如下：
[0069]
抗菌测试：
[0070]
参照中国国标gb/t 20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第三部分：振荡法》对本发明制备的抗菌可降解植物纤维餐具进行抗菌性测试，试验菌种为大肠杆菌escherichia coli(atcc 8739)，测试结果见表2。
[0071]
表2抗菌效果
[0072]
组别抗菌率/％1月后抗菌率/％2月后抗菌率/％3月后抗菌率/％示例199.3899.2199.1699.10示例299.9899.4999.2499.12示例399.9999.5899.4499.39
[0073]
由表2可知，本发明制备的抗菌可降解植物纤维餐具的抗菌率可达到99.99％，且3个月后抗菌率依然能保持99％以上，抗菌性和抗菌稳定性好。
[0074]
降解性测试：
[0075]
参照中国国标gb/t 19277.1-2011《受控堆肥条件下材料最终需氧生物分解能力的测定采用测定释放的二氧化碳的方法第1部分：通用方法》对本发明制备得的抗菌可降解植物纤维餐具进行降解性测试，根据释放的co2计算生物降解率，测试结果见表3。
[0076]
表3降解效果
[0077]
组别180天降解率/％示例198.9示例297.8示例396.6
[0078]
由表3可知，本发明制备的抗菌可降解植物纤维餐具的180天降解率保持在96％以上，可达到98.9％，降解效果好。
[0079]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种抗菌可降解植物纤维餐具的制备方法，其特征在于：s1、通过将基材与植物源抗菌液混合，经打浆、调浆制备得到抗菌微纤维；所述基材为甘蔗浆板、竹纤维浆板中的一种或多种；所述植物源抗菌液通过以农林废弃物为原料经高温无氧裂解技术制备得到；s2、将所述抗菌微纤维依次经成坯、定型、热压、切边工艺一次成型制备得到抗菌可降解植物纤维餐具。2.如权利要求1所述的一种抗菌可降解植物纤维餐具的制备方法，其特征在于，所述通过将基材与植物源抗菌液混合，经打浆、调浆制备得到抗菌微纤维具体包括：s11、以植物源抗菌液为功能成分，水为溶剂，配制抗菌水溶液；s12、将基材加入到所述抗菌水溶液中，通过打浆、调浆制作成抗菌微纤维。3.如权利要求2所述的一种抗菌可降解植物纤维餐具的制备方法，其特征在于，所述植物源抗菌液的制备方法如下：s111、将农林废弃物分拣去除杂质，裁剪成小段；s112、将裁剪成小段的农林废弃物通过高温无氧裂解方式进行干馏，得到干馏产物；s113、将得到的所述干馏产物冷凝后静置，再经精馏、纯化工艺，获得所述植物源抗菌液。4.如权利要求3所述的一种抗菌可降解植物纤维餐具的制备方法，其特征在于：所述农林废弃物包含葡萄藤、荔枝木、板栗木、木麻黄、苹果木、梨木中的一种或多种。5.如权利要求4所述的一种抗菌可降解植物纤维餐具的制备方法，其特征在于：在将裁剪成小段的农林废弃物通过高温无氧裂解方式进行干馏的过程中，所述干馏的温度为300～600摄氏度。6.如权利要求5所述的一种抗菌可降解植物纤维餐具的制备方法，其特征在于：所述抗菌水溶液中植物源抗菌液的质量浓度为5～40％。7.如权利要求6所述的一种抗菌可降解植物纤维餐具的制备方法，其特征在于：所述抗菌微纤维中基材的质量浓度为0.5～5％。8.如权利要求7所述的一种抗菌可降解植物纤维餐具的制备方法，其特征在于：在将所述抗菌微纤维依次经成坯、定型、热压、切边工艺一次成型制备得到抗菌可降解植物纤维餐具过程中，所述热压的热压温度为150～350摄氏度，所述热压时间为10～120秒，所述热压时的成型压力为0.5～1.5mpa。9.如权利要求8所述的一种抗菌可降解植物纤维餐具的制备方法，其特征在于：在将所述抗菌微纤维依次经成坯、定型、热压、切边工艺一次成型制备得到抗菌可降解植物纤维餐具过程中，所述热压的热压温度为150摄氏度，所述热压时间为120秒，所述热压时的成型压力为0.5mpa。10.一种抗菌可降解植物纤维餐具，其特征在于：所述抗菌可降解植物纤维餐具由权利要求1-9任一项所述的制备方法制备而成。

技术总结
本发明公开了一种抗菌可降解植物纤维餐具及其制备方法。该抗菌可降解植物纤维餐具通过高温无氧裂解技术制备植物源抗菌液，采用微纤维负载与缓释技术和原位模塑复合技术将抗菌材料与可降解餐具有机结合得到。与现有技术相比，本发明制备的一种抗菌可降解植物纤维餐具具备温和无毒、降解性好、抗菌性好，无细胞毒性和无皮肤刺激等优点。性和无皮肤刺激等优点。性和无皮肤刺激等优点。


技术研发人员：左桂福 黄志新 高桂静 陈文杰 周佳豪
受保护的技术使用者：华北理工大学
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/9/20