阅读说明：本技术 食品级淀粉母粒组合物、食品级淀粉母粒及其制备方法 (Food-grade starch master batch composition, food-grade starch master batch and preparation method thereof ) 是由 常江 于 2019-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及化学技术领域,涉及一种食品级淀粉母粒及制备方法,公开了一种食品级淀粉母粒组合物、淀粉母粒的制备方法。以所述淀粉母粒组合物的总重量为基准,所述淀粉母粒组合物含有：热塑性淀粉35-70wt％；基体8-35wt％；相容剂2-15wt％；润滑剂1-5wt％；助剂0.1-1wt％。本发明提供的食品级淀粉母粒组合物及其制备方法,能够使淀粉基塑料应用于食品包装材料种,保证了制得的产品的塑料性能合格且进一步提升了产品的环保性能。(The invention relates to the technical field of chemistry, relates to a food grade starch master batch and a preparation method thereof, and discloses a food grade starch master batch composition and a preparation method of the starch master batch. Based on the total weight of the starch concentrate composition, the starch concentrate composition comprises: 35-70 wt% of thermoplastic starch; 8-35 wt% of a matrix; 2-15 wt% of compatilizer; 1-5 wt% of lubricant; 0.1-1 wt% of auxiliary agent. The food-grade starch master batch composition and the preparation method thereof provided by the invention can enable the starch-based plastic to be applied to food packaging materials, ensure that the plastic performance of the prepared product is qualified, and further improve the environmental protection performance of the product.)

食品级淀粉母粒组合物、食品级淀粉母粒及其制备方法

技术领域

本发明属于化学技术领域，具体涉及一种食品级淀粉母粒组合物、食品级淀粉母粒及其制备方法。

背景技术

聚乙烯等材料制成的塑料包装袋，质轻，成本相对较低，使用方便，防水防油性能较好，使用量急剧增加，聚乙烯材料给人们生活带来极大方便的同时，包装废弃物也大批量增加。全球只有9％的塑料被回收，这会造成严重的问题，因为大多数塑料不能被生物降解，通常需要400多年的时间才能完全降解，塑料的不完全降解，使得海洋、陆地、空气污染越来越严重。自然生态环境面临着极大的挑战。

随着我国建设生态文明政策的提出，国家越来越重视环保材料。因此，急需提供一种可降解的包装以解决目前存在的问题。为此，目前已有诸多技术及相关材料来解决此问题。但目前研究的主要方向为价格相对于聚乙烯便宜的淀粉，将淀粉与聚乙烯共混，造粒吹膜，但所使用的相容剂绝大部分含有毒性，不可与食品直接接触，这在很大程度上限制了淀粉基塑料在食品包装中的应用。因此，急需提供一种价格低廉、性能优良的淀粉填充型塑料，使之可应用于食品包装。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术及材料上存在的上述问题，本发明提供了一种食品级淀粉母粒组合物、食品级淀粉母粒及其制备方法，采用本发明提供的食品级淀粉母粒组合物、淀粉母粒能够进一步提升淀粉在生物基环保降解材料或制品中的添加量，节约成本的同时，保证了制得的生物基环保降解材料或制品的塑料性能优异且进一步提升了生物基环保降解材料或制品的环保性能。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种食品级淀粉母粒组合物，以所述食品级淀粉母粒组合物的总重量为基准，所述食品级淀粉母粒组合物含有35-70wt％的热塑性淀粉，12-35wt％的基体，2-15wt％的相容剂，0.1-2wt％的润滑剂以及0.1-1wt％的助剂。

优选地，以所述食品级淀粉母粒组合物的总重量为基准，所述热塑性淀粉的含量为45-60wt％，所述基体的含量为20-35wt％，所述相容剂的含量为5-8wt％，所述润滑剂的含量为0.1-1wt％，所述助剂的含量为0.1-0.5wt％。

优选地，所述热塑性淀粉由原淀粉塑化制得，所述原淀粉选自玉米淀粉、马铃薯淀粉和红薯淀粉中的一种或多种，所述塑化剂选自甘油、单硬脂酸甘油酯、山梨醇中的一种或多种。

优选地，相对于100重量份的所述热塑性淀粉，所述原淀粉的用量为60-90重量份。

优选地，所述基体选自线性低密度聚乙烯、聚丙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或多种。

优选地，所述相容剂为辛烯基琥珀酸接枝聚合物和/或琥珀酸接枝聚合物。

优选地，所述润滑剂选自脂肪酸、脂肪酸盐及其酯类。

优选地，所述润滑剂为硬脂酸钙和/或硬脂酸锌。

优选地，所述助剂为抗氧剂和/或抑菌改性剂。

第二方面，本发明提供了一种食品级淀粉母粒的制备方法，该方法包括：

将本发明所述的食品级淀粉母粒组合物经造粒制得。

第三方面，本发明提供了由本发明所述的方法制得的食品级淀粉母粒。

优选地，所述食品级淀粉母粒的粒径为10-30μm。

优选地，所述食品级淀粉母粒的含水率为0.2-0.6wt％。

本发明相较于现有技术，具有下述有益效果：

1、本发明中采用食品中可利用的相容剂，避免了现有技术中的淀粉基薄膜常用的马来酸酐的使用，进一步保证产品无毒、符合食品级包装薄膜要求；

2、本发明优化了食品级淀粉母粒组分及配比，能够进一步增加淀粉在塑料中的添加量及添加比例，进一步节约成本；

3、采用本发明提供的淀粉母粒组合物、淀粉母粒制得的淀粉基塑料制品的塑料性能优异，适用于包装制品，特别适用于各种包装袋和/或封口袋中，尤其适用于快递袋、手提袋、背心袋、穿绳袋，平口袋，按扣袋、夹链袋、边封袋、手提袋、抽绳袋等中。

附图说明

图1是实施例2所制备的薄膜产品S2的SEM照片。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

第一方面，本发明提供了一种食品级淀粉母粒组合物，以所述食品级淀粉母粒组合物的总重量为基准，所述食品级淀粉母粒组合物含有35-70wt％的热塑性淀粉，12-35wt％的基体，2-15wt％的相容剂，0.1-2wt％的润滑剂以及0.1-1wt％的助剂。

通过采用可用于食品的原料，进一步保证产品的无毒性，同时优化了食品级淀粉母粒组分及配比，增加了淀粉在塑料中的添加比例，进一步节约成本。

在本发明中，为了进一步提升淀粉在后续产品中的添加量，优选地，以所述食品级淀粉母粒组合物的总重量为基准，所述热塑性淀粉的含量为45-60wt％，所述基体的含量为20-35wt％，所述相容剂的含量为5-8wt％，所述润滑剂的含量为0.1-1wt％，所述助剂的含量为0.1-0.5wt％。

在本发明中，优选地，所述热塑性淀粉由原淀粉塑化制得。

对于上述原淀粉没有特别的限定，可以来源于谷物或块茎类植物，在本发明中，优选地，所述原淀粉选自玉米淀粉、马铃薯淀粉和红薯淀粉中的一种或多种。

对于上述塑化剂也没有特别的限定，可以为本领域常用的各种塑化剂，在本发明中，优选地，所述塑化剂选自甘油、单硬脂酸甘油酯、山梨醇、三乙醇胺和尿素中的一种或多种。

在本发明中，优选地，相对于100重量份的所述热塑性淀粉，所述原淀粉的用量为60-90重量份。在本发明的一个具体实施方式中，原淀粉的用量为80重量份，其具体制备方法为：

先将原淀粉进行烘干30分钟处理后与塑化剂按照重量份80/20的比例加入高混机中，调整至转速450rpm搅拌15分钟完成塑化，放入料斗待用。

在本发明中，优选地，所述基体选自线性低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯(PP)和乙烯-醋酸乙烯(EVA)共聚物中的一种或多种。

为了进一步保证产品的无毒性，在本发明中，优选地，所述相容剂为辛烯基琥珀酸接枝聚合物和/或琥珀酸接枝聚合物。通过采用可用于食品的相容剂，进一步保证产品的无毒性，

在本发明中，优选地，所述润滑剂选自脂肪酸、脂肪酸盐及其酯类。

在本发明中，优选地，所述润滑剂为硬脂酸钙和/或硬脂酸锌。

在本发明中，优选地，所述助剂为抗氧剂和/或抑菌改性剂。

第二方面，本发明提供了一种食品级淀粉母粒的制备方法，该方法包括：

将本发明所述的食品级淀粉母粒组合物经造粒制得。在本发明的具体实施方式中，具体按照下述步骤进行制备：

(1)原料的配制

将上述方式所得的塑化淀粉与基体、润滑剂以及助剂依次加入高混机，调整转速至300rpm搅拌5分钟后出料，放出备用；

(2)母粒的制备

将步骤(1)中混合均匀的料加入到双螺杆挤出机中的料斗中，进行挤出造粒即可得到食品级淀粉母粒。使用平行双螺杆造粒机组挤出、造粒，设置双螺杆挤出机各区温度为：一区90℃、二区130℃、三区140℃、四区140℃、五区140℃、六区140℃、七区140℃、八区140℃、九区140℃、十区140℃、十一区140℃、十二区140℃、十三区120℃、机头120℃；设置螺杆转速380rpm，得到粒径为10-30μm的淀粉母粒。

第三方面，本发明提供了由上述方法制得的食品级淀粉母粒。

对于上述淀粉母粒的粒径没有特别的限定，依据淀粉母粒生产设备的实际情况考量以及对于后续淀粉母粒利用的便利性的考量，在本发明中，优选地，所述食品级淀粉母粒的粒径为10-30μm。

对于上述淀粉母粒的含水率没有特别的限定，依据淀粉母粒生产设备的实际情况考量以及对于后续淀粉母粒利用的便利性的考量，在本发明中，优选地，所述食品级淀粉母粒的含水率为0.2-0.6wt％。

下面通过实施例对本发明进行详细地说明，但本发明并不仅限于下述实施例。

实施例中用到的所有原料除特殊说明外，均为市购。

制备例

制备例1

玉米淀粉80重量份，甘油20重量份。

制备例2

马铃薯淀粉80重量份，甘油18重量份，单硬脂酸甘油酯2重量份。

制备例3

红薯淀粉80重量份，甘油16重量份，单硬脂酸甘油酯2重量份，山梨醇2重量份。

将上述制备例1-3按照下述方法进行制备塑化淀粉：

将原淀粉进行烘干30分钟后与塑化剂按照设定重量份加入高混机中，在转速为450rpm下搅拌15分钟完成塑化，得到热塑性淀粉。

实施例1

制备例1制得的热塑性淀粉65重量份，LLDPE 25重量份，辛烯基琥珀酸淀粉酯8重量份，硬脂酸钙1重量份，硬脂酸锌0.9重量份，抗氧剂0.1重量份。

实施例2

制备例1制得的热塑性淀粉65重量份，LLDPE 25重量份，辛烯基琥珀酸淀粉酯8重量份，硬脂酸钙1重量份，硬脂酸锌0.9重量份，抗氧剂0.1重量份。

实施例3

制备例2制得的热塑性淀粉50重量份，LLDPE 35重量份，辛烯基琥珀酸淀粉酯13重量份，硬脂酸钙1重量份，硬脂酸锌0.9重量份，抗氧剂0.1重量份。

实施例4

制备例3制得的热塑性淀粉50重量份，LLDPE 35重量份，辛烯基琥珀酸淀粉酯13重量份，硬脂酸钙1重量份，硬脂酸锌0.9重量份，抗氧剂0.1重量份。

实施例5

制备例1制得的热塑性淀粉75重量份，EVA 15重量份，辛烯基琥珀酸淀粉酯8重量份，硬脂酸钙1重量份，硬脂酸锌0.9重量份，抗氧剂0.1重量份。

实施例6

制备例1制得的热塑性淀粉65重量份，LLDPE 30重量份，辛烯基琥珀酸淀粉酯3重量份，硬脂酸钙1重量份，硬脂酸锌0.9重量份，抗氧剂0.1重量份。

制备淀粉母粒

(1)原料的配制

将塑化淀粉与基体、润滑剂以及助剂依次加入高混机，在转速为300rpm下搅拌5分钟后出料，放出备用；

(2)母粒的制备

将步骤(1)中混合均匀的原料加入到双螺杆挤出机中的料斗中，进行挤出造粒即可得到食品级淀粉母粒。使用平行双螺杆造粒机组挤出、造粒，设置双螺杆挤出机各区温度为：一区90℃、二区130℃、三区140℃、四区140℃、五区140℃、六区140℃、七区140℃、八区140℃、九区140℃、十区140℃、十一区140℃、十二区140℃、十三区120℃、机头120℃；设置螺杆转速380rpm，得到粒径为10-30μm的淀粉母粒M1-M6。

分别取上述制得的淀粉母粒M1-M6(50重量份)与PE(50重量份)按照下述方式制备塑料：

将原料混合后投入吹膜机吹膜，设置吹膜机各区温度为：一区160℃、二区165℃、三区170℃、四区170℃、五区170℃、上模头170℃、下模头170℃，得到塑料薄膜产品S1-S6。

图1是S2的SEM照片。由图片可知：淀粉颗粒粒径较小，分散均匀，无明显的团聚发生，且膜的表面手感光滑。

薄膜性能测试方法如下：

拉伸性能测试：按照GB/T 1040.3-2006测试，试样采用2型，长度为150mm，宽度为15mm，试验速度为200mm/min。检测样品纵向和横向两个方向的数据；

撕裂强度测试：按GB/T 16578.2-2009的规定进行。检测样品纵向和横向两个方向的数据；

抗摆锤冲击：按GB/T 8809-2015标准进行测试；

穿刺强度：按GB/T 10004-2008标准进行测试；

拉断力单位为N，拉伸强度单位为MPa，断裂伸长率单位为％，抗摆锤冲击单位为J，穿刺强度单位为N。

对上述六个案例进行测试，测试结果见下表1。

表1

通过上表可知，采用本发明制备的食品级淀粉母粒，在拉伸性能、撕裂强度以及穿刺强度等方面表现优异。

上述制备例中使用的淀粉为市场上可以买到的常规产品，塑化剂为全植物来源的塑化剂，实施例中所使用的LLDPE的熔融指数为20g/10min，EVA熔融指数为30g/10min，所述抗氧剂为常用抗氧剂168。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。