阅读说明：本技术 一种泡沫材料及其制备方法和应用 (Foam material and preparation method and application thereof ) 是由 廖望 周琦 严礼萍 李丽 于 2019-10-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种泡沫材料及其制备方法和应用,该材料由天然多糖、富氮高分子、交联剂和增韧剂组成,该泡沫材料的制备方法包括称量、混合、固化和除冰。本发明提供的泡沫材料密度为5～25 kg/m<Sup>3</Sup>,比模量10～200 MPa·cm<Sup>3</Sup>/g,孔隙率85～98%,比表面积60～150 m<Sup>2</Sup>/g,可用于制作水果、蔬菜果实和鲜花的泡沫网兜。该材料除了具有减震作用外,还对花、果具有抑菌保鲜作用,典型地,可将水蜜桃的货架期从4～5天增加至约15天,因此,本发明材料显著的减少了果实的腐烂,延长了货架期,且食用安全性高；本发明公开的泡沫材料的制备方法操作简单、制备方便、节能环保、适用于工业化大规模生产。(The invention discloses a foam material and a preparation method and application thereof, wherein the material is composed of natural polysaccharide, nitrogen-rich polymer, a cross-linking agent and a toughening agent, and the preparation method of the foam material comprises weighing, mixing, curing and deicing. The density of the foam material provided by the invention is 5-25 kg/m 3 Specific modulus of 10-200 MPa cm 3 The specific surface area is 60-150 m, the porosity is 85-98% 2 The foam net bag can be used for preparing foam net bags for fruits, vegetables, fruits and flowers. The material has a shock absorption effect, also has a bacteriostatic and fresh-keeping effect on flowers and fruits, and can increase the shelf life of honey peaches from 4-5 days to about 15 days typically, so that the material obviously reduces the rotting of fruits, prolongs the shelf life and has high edible safety; the preparation method of the foam material disclosed by the invention is simple to operate, convenient to prepare, energy-saving and environment-friendly, and is suitable for industrial large-scale production.)

一种泡沫材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于有机材料制备技术领域，具体涉及一种泡沫材料及其制备方法和应用。

背景技术

水果的保鲜是一个世界范围的难题。不耐储藏的问题导致了相当一部分水果的商品价值的下降，同时也限制了其供应范围。典型案例如水蜜桃，属于呼吸跃变型水果，皮薄多汁，水分含量高，口感好，受到消费者广泛喜爱。但其成熟于炎热的夏季，采收时期气温高，果实带有很高的田间热，呼吸作用旺盛，采摘后会迅速软化，机械性能损伤或病菌侵染后发生腐烂的现象十分普遍，其常温货架期仅为3～5天。

目前，水果的主要的保鲜方法主要有：

(1)药物处理法，即适合水果采后处理的防腐剂如敌菌丹、高锰酸钾、矮壮素、苄基嘌呤等药物配成的保鲜溶液，浸泡或熏蒸果实，以抑制微生物的病害和生理活动。在储藏过程中，减少了微生物引起的腐烂，降低了采后生理生化变化的速度，贮藏寿命略有延长。然而，由于存在对健康的潜在影响，消费者对药物处理过的水果普遍存在排斥心理。

(2)低温贮藏法。由于水果保鲜在我国还没有进入流通的冷链，所以该方法也没有进入实际应用阶段。

(3)气调冷藏贮藏法。该方法保鲜果实的成本高，用该法贮藏的果实不到总产量的1％。

(4)涂膜保鲜法。采用该方法单独处理果实时，保鲜效果有限。

(5)压力调节法。是指通过降低密闭环境中的气体压力，得到一定真空度低氧气浓度的储藏环境，此方法也有利于有害气体向外扩散，在实际生产中因所需设备投入较大而受到制约。

(6)乙烯抑制剂处理法。如1-甲基环丙烯处理法，该物质不可逆地竞争乙烯受体，能有效抑制乙烯作用，推迟由乙烯诱导的一系列生理进化过程，有效地延迟水果的后熟。虽可延长果实的储藏寿命，但却容易增加果实的微生物病害和生理病害。

众所周知，采用泡沫网兜对水果果实进行套装，通过减震方式降低或消除果实在运输、贩售期间的机械损伤可以有效地提升水果的货架期，是现在普遍采用的方法。当前，泡沫网兜的材质主要为软质聚氨酯泡沫。中国专利CN104831585A公开了一种专用于水蜜桃的保鲜纸。通过将溶菌酶、VC衍生物、壳聚糖、高良姜和辅助成分溶解在水中，再将该溶液均匀涂抹到普通包裹纸上实现水蜜桃的保鲜作用。中国专利CN105918429A公开了一种对凤凰水蜜桃的保鲜处理方法，即将淀粉、甘油、聚乙烯醇、单甘脂、海藻酸钠、溶菌酶和抗坏血酸制成溶液，均匀喷洒在紫外初步灭菌的水蜜桃上，晾干后保存。然而，上述处理方法仍然无法避免装箱水果、蔬菜果实或鲜花之间物理碰撞导致的损伤，极大的缩短了货架期。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种同时具有减震和抑菌能力的泡沫材料；

本发明的第二目的在于提供此种泡沫材料的制备方法；

本发明的第三目的在于提供此种泡沫材料的应用。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种泡沫材料，它包括下述重量份的原料：

天然多糖： 0.1～10； 富氮高分子： 0.1～10；

交联剂： 0.005～2； 增韧剂： 0～2。

进一步地，它包括下述重量份的原料：

天然多糖： 0.5～5； 富氮高分子： 0.5～5；

交联剂： 0.001～1； 增韧剂： 0～1。

作为优选方案，它包括下述重量份的原料：

天然多糖： 3； 富氮高分子： 2；

交联剂： 0.5； 增韧剂： 0.07。

进一步地，所述天然多糖为纤维素、淀粉、海藻酸盐、糊精、环糊精、山梨醇、甘露糖醇中的一种或多种。

进一步地，所述富氮高分子为壳聚糖、酪素、明胶、聚乙烯亚胺中的一种或多种。

进一步地，所述交联剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、硼砂、硼酸、磷酸、植酸、戊二醛中的一种或多种。

进一步地，所述增韧剂为苯二甲酸酯或聚酰胺。

一种泡沫材料的制备方法，它包括以下步骤：

S1.称量：按上述配方比例称取各原料，备用；

S2.混合：将称量好的天然多糖、富氮高分子和增韧剂溶解在水中混合均匀，加入交联剂再次混合均匀；

S3.固化：将上述混合液以冷冻方式在-196～-20℃的温度下进行固化；

S4.除冰：将固化后的固体干燥除冰，制得泡沫材料。

进一步地，步骤S4中所述干燥为冷冻干燥、真空干燥或常压干燥中的一种或多种的组合。

上述的泡沫材料在水果、蔬菜果实或鲜花保鲜网兜领域中的应用。

本发明具有以下优点：本发明提供了一种新型的泡沫材料，该泡沫材料密度为5～25kg/m³，比模量10～200MPa·cm³/g，孔隙率85～98％，比表面积60～150m²/g，可用于制作水果、蔬菜果实和鲜花的泡沫网兜。该材料除了具有减震作用外，还对花、果具有抑菌保鲜作用，典型地，可将水蜜桃的货架期从4～5天增加至约15天，因此，本发明材料显著的减少了果实的腐烂，延长了货架期，且食用安全性高；本发明公开的泡沫材料的制备方法操作简单、制备方便、节能环保、适用于工业化大规模生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

实施例1：一种泡沫材料，它包括下述重量份的原料：

天然多糖： 0.1； 富氮高分子： 0.1；

交联剂： 0.005； 增韧剂： 0。

其中，所述天然多糖为纤维素；所述富氮高分子为壳聚糖；所述交联剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐。

上述泡沫材料的制备方法，它包括以下步骤：

S1.称量：按上述配方比例称取各原料，备用；

S2.混合：将称量好的天然多糖、富氮高分子和增韧剂溶解在水中混合均匀，加入交联剂再次混合均匀；

S3.固化：将上述混合液以冷冻方式在-196℃的温度下进行固化；

S4.除冰：将固化后的固体冷冻干燥除冰，制得泡沫材料。

实施例2：一种泡沫材料，它包括下述重量份的原料：

天然多糖： 10； 富氮高分子： 10；

交联剂： 2； 增韧剂： 2。

其中，所述天然多糖为淀粉和海藻酸盐的混合物；所述富氮高分子为酪素合明胶的混合物；所述交联剂为硼砂合硼酸的混合物；所述增韧剂为苯二甲酸酯。

上述泡沫材料的制备方法，它包括以下步骤：

S1.称量：按上述配方比例称取各原料，备用；

S2.混合：将称量好的天然多糖、富氮高分子和增韧剂溶解在水中混合均匀，加入交联剂再次混合均匀；

S3.固化：将上述混合液以冷冻方式在-20℃的温度下进行固化；

S4.除冰：将固化后的固体真空干燥除冰，制得泡沫材料。

实施例3：一种泡沫材料，它包括下述重量份的原料：

天然多糖： 0.5； 富氮高分子： 0.5；

交联剂： 0.001； 增韧剂： 0。

其中，所述天然多糖为糊精、环糊精和山梨醇的混合物；所述富氮高分子为酪素、明胶合聚乙烯亚胺的混合物；所述交联剂为磷酸、植酸合戊二醛的混合物；

上述泡沫材料的制备方法，它包括以下步骤：

S1.称量：按上述配方比例称取各原料，备用；

S2.混合：将称量好的天然多糖、富氮高分子和增韧剂溶解在水中混合均匀，加入交联剂再次混合均匀；

S3.固化：将上述混合液以冷冻方式在-100℃的温度下进行固化；

S4.除冰：将固化后的固体常压干燥除冰，制得泡沫材料。

实施例4：一种泡沫材料，它包括下述重量份的原料：

天然多糖： 5； 富氮高分子： 5；

交联剂： 1； 增韧剂： 1。

其中，所述天然多糖为糊精、环糊精、山梨醇和甘露糖醇的混合物；所述富氮高分子为壳聚糖、酪素、明胶合聚乙烯亚胺的混合物；所述交联剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、硼酸、磷酸合植酸的混合物；所述增韧剂为聚酰胺。

上述泡沫材料的制备方法，它包括以下步骤：

S1.称量：按上述配方比例称取各原料，备用；

S2.混合：将称量好的天然多糖、富氮高分子和增韧剂溶解在水中混合均匀，加入交联剂再次混合均匀；

S3.固化：将上述混合液以冷冻方式在-150℃的温度下进行固化；

S4.除冰：将固化后的固体真空干燥除冰，制得泡沫材料。

实施例5：一种泡沫材料，它包括下述重量份的原料：

天然多糖： 3； 富氮高分子： 2；

交联剂： 0.5； 增韧剂： 0.07。

其中，所述天然多糖为纤维素、淀粉、糊精、环糊精和甘露糖醇的混合物；所述富氮高分子为聚乙烯亚胺；所述交联剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、硼砂、硼酸、磷酸和戊二醛的混合物；所述增韧剂为苯二甲酸酯。

上述泡沫材料的制备方法，它包括以下步骤：

S1.称量：按上述配方比例称取各原料，备用；

S2.混合：将称量好的天然多糖、富氮高分子和增韧剂溶解在水中混合均匀，加入交联剂再次混合均匀；

S3.固化：将上述混合液以冷冻方式在-85℃的温度下进行固化；

S4.除冰：将固化后的固体冷冻干燥除冰，制得泡沫材料。

实施例6：一种泡沫材料，它包括下述重量份的原料：

天然多糖： 3； 富氮高分子： 0.8；

交联剂： 1； 增韧剂： 0.5。

其中，所述天然多糖为淀粉、海藻酸盐、糊精、环糊精、山梨醇和甘露糖醇的混合物；所述富氮高分子为明胶合聚乙烯亚胺的混合物；所述交联剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、硼砂、硼酸、磷酸、植酸合戊二醛中的混合物；所述增韧剂为聚酰胺。

上述泡沫材料的制备方法，它包括以下步骤：

S1.称量：按上述配方比例称取各原料，备用；

S2.混合：将称量好的天然多糖、富氮高分子和增韧剂溶解在水中混合均匀，加入交联剂再次混合均匀；

S3.固化：将上述混合液以冷冻方式在-65℃的温度下进行固化；

S4.除冰：将固化后的固体常压干燥除冰，制得泡沫材料。

实施例7：一种泡沫材料，它包括下述重量份的原料：

天然多糖： 7； 富氮高分子： 6；

交联剂： 0.5； 增韧剂： 1.6。

其中，所述天然多糖为纤维素、淀粉、海藻酸盐、糊精、环糊精、山梨醇和甘露糖醇的混合物；所述富氮高分子为酪素；所述交联剂为植酸；所述增韧剂为聚酰胺。

上述泡沫材料的制备方法，它包括以下步骤：

S1.称量：按上述配方比例称取各原料，备用；

S2.混合：将称量好的天然多糖、富氮高分子和增韧剂溶解在水中混合均匀，加入交联剂再次混合均匀；

S3.固化：将上述混合液以冷冻方式在-34℃的温度下进行固化；；

S4.除冰：将固化后的固体真空干燥除冰，制得泡沫材料。

对上述实施例制备的泡沫材料进行性能测试，该泡沫材料密度为5～25kg/m³，比模量10～200MPa·cm³/g，孔隙率85～98％，比表面积60～150m²/g。

以下通过实验说明本发明的有益效果：

本发明以“腐烂指数(RI)”评价保鲜效果，其计算方法为：

RI＝Σ(RG×n)/(RGmax×N)×100

其中，RG为腐烂级数，分别等于0(无腐烂)，1(果实有1～2个面积不超过0.5cm²的病斑)，2(果实腐烂面积在1/4以下)，3(果实腐烂面积在1/4～1/2)或4(果实腐烂面积超过1/2)。RGmax为最高腐烂级数(＝4)；

n为该腐烂级数标准对应的果实个数；

N为测试果实总个数。

处理方法：采摘7成熟以上果实端正、发育良好、无机械伤害且成熟度一致的水蜜桃果实若干，套兜后装于瓦楞箱中，其中，实验组采用本发明泡沫材料制备的网兜进行套袋，对照组采用普通泡沫网兜进行套装。摆放层数为2层，中间使用瓦楞纸板隔开。每间隔24h小心取行套装。摆放层数为2层，中间使用瓦楞纸板隔开。每间隔24h小心取出观察记录，完成观察记录后，按原方式放回箱中。实验结果如表1所示。

表1：常温条件下水蜜桃果实的腐烂指数对比

贮藏天数	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
																对照组	0	10	14	16	17	18	21	25	27	29	30.5
实验组	0	1.2	1.4	1.9	2.4	2.8	3.4	3.9	4.1	5.1	7.1	8.3	8.8	9.5	10.9

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都涵盖在本发明的保护范围之内。