一种环保食品干燥剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种环保食品干燥剂及其制备方法 (Environment-friendly food drying agent and preparation method thereof ) 是由 姚计化 于 2020-11-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种环保食品干燥剂,其特征在于,包括如下按重量份计的各组分：壳聚糖季铵盐改性带羧基的金属有机框架4-7份、残渣多孔材料2-5份、木质纤维粉末2-4份、多孔β-环糊精交联聚合物纳米纤维3-6份、硅胶50-60份、硫酸镁2-4份、竹炭粘胶纤维1-3份、多孔多糖微球3-5份。本发明还公开了所述环保食品干燥剂的制备方法。本发明公开的环保食品干燥剂使用安全性和环保性好,具有极强的吸湿性能、保水能力和抗氧化能力,产品质量稳定,成本低,具有可再生和可降解性。(The invention discloses an environment-friendly food desiccant which is characterized by comprising the following components in parts by weight: 4-7 parts of chitosan quaternary ammonium salt modified metal organic framework with carboxyl, 2-5 parts of residue porous material, 2-4 parts of wood fiber powder, 3-6 parts of porous beta-cyclodextrin cross-linked polymer nano fiber, 50-60 parts of silica gel, 2-4 parts of magnesium sulfate, 1-3 parts of bamboo charcoal viscose fiber and 3-5 parts of porous polysaccharide microsphere. The invention also discloses a preparation method of the environment-friendly food desiccant. The environment-friendly food desiccant disclosed by the invention is good in use safety and environmental protection, has extremely strong moisture absorption performance, water retention capacity and oxidation resistance, is stable in product quality, is low in cost, and has reproducibility and degradability.)
技术领域
本发明涉及干燥剂技术领域，尤其涉及一种环保食品干燥剂及其制备方法。
背景技术
食品干燥剂，是一种应用于食品包装的物品，其是食品包装过程重要的保护剂，起到降低食品袋中的湿度，防止食品变质腐败的作用。理想的食品干燥剂应该同时具有无毒、无味、无接触腐蚀性、无环境污染、干燥吸湿效果好、干燥速度快的特征。
目前，市面上的食品干燥剂主要是以硅胶、蒙脱石和生石灰为原料制备而成的居多。硅胶干燥剂无毒、无味、无嗅，化学性质稳定，具强烈的吸湿性能，但是其在温度较大的环境中吸附大量水后易破裂，且再生温度高，也容易被误食或当作调味品吃下。蒙脱石干燥剂在室温及一般湿度下吸附性能良好，具有吸附活性，静态减湿和异味去除等功效，但其中可能含有重金属盐和大量其他杂质，并且用完后丢弃会造成环境污染。生石灰干燥剂吸水能力是通过化学反应来实现的，因此吸水具有不可逆性，吸水后为碱性化学物质，对角膜的破坏性很强，使用安全性不佳。市面上也出现了一些天然可食性的干燥剂，如淀粉类的干燥剂等，但这些存在结构疏松、吸湿性能和保水性能不够。
申请号为201810312356.7的中国发明专利公开了一种食品干燥剂及其制备方法。该食品干燥剂包括以下重量份的组分：高吸水树脂20-40份、氯化钙1-10份、铁粉1-5份、粉末活性炭1-5份、防霉剂0.01-1份以及粘合剂0.01-1份；其制备方法为：(1)将高吸水树脂粉碎至粒径为40～60目，然后与氯化钙和铁粉混合；(2)继续加入粉末活性炭、防霉剂和粘合剂，混合，然后加水搅拌，造粒成型，在真空下烘干，冷却至室温，得食品干燥剂。该发明方法制备得到的食品干燥剂，可用于对食品进行干燥、保鲜、防霉，且对人体无毒害。然而，其添加的铁粉使用后极易生锈，虽然提高了干燥速率，但产生的铁锈与食品接触不卫生，不能二次使用，降解性能差，不仅增大了干燥成本，也会带来环境问题。
因此，开发一种使用安全性和环保性好，具有极强的吸湿性能、保水能力和抗氧化能力的环保食品干燥剂符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进食品防腐技术的发展具有非常重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种环保食品干燥剂，该食品干燥剂使用安全性和环保性好，具有极强的吸湿性能、保水能力和抗氧化能力，产品质量稳定，成本低，具有可再生和可降解性。同时，本发明还提供了一种所述环保食品干燥剂的制备方法，该制备方法工艺简单，操作方便，对设备依赖性低，原料易得，制备效率高，适合工业化生产。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种环保食品干燥剂，其特征在于，包括如下按重量份计的各组分：壳聚糖季铵盐改性带羧基的金属有机框架4-7份、残渣多孔材料2-5份、木质纤维粉末2-4份、多孔β-环糊精交联聚合物纳米纤维3-6份、硅胶50-60份、硫酸镁2-4份。
优选的，所述环保食品干燥剂，包括如下按重量份计的各组分：壳聚糖季铵盐改性带羧基的金属有机框架3份、残渣多孔材料6份、木头粉2份、多孔β-环糊精交联聚合物纳米纤维3份、硅胶50份、硫酸镁2份。
优选的，所述多孔β-环糊精交联聚合物纳米纤维的制备方法，参见申请号为202010119377.4的中国发明专利实施例1。
优选的，所述硅胶的粒径为50-120目，孔径范围为5.5-8.5nm。
优选的，所述木质纤维粉末的颗粒直径为200-1000μm。
优选的，所述残渣多孔材料为中草药提取后残渣多孔材料、芳香植物提取后残渣多孔材料、果类提取后残渣多孔材料中的任意一种。
优选的，所述中草药提取后残渣多孔材料的制备方法参见申请号为201610103712.5的中国发明专利实施例1；所述芳香植物后残渣多孔材料的制备方法参见申请号为201610104980.9的中国发明专利实施例1；所述果类后残渣多孔材料的制备方法参见申请号为201610103679.6的中国发明专利实施例1。
优选的，所述壳聚糖季铵盐改性带羧基的金属有机框架的制备方法，包括如下步骤：将壳聚糖季铵盐、带羧基的金属有机框架加入到水中，在60-80℃下搅拌反应3-5小时，后旋蒸除去水，得到壳聚糖季铵盐改性带羧基的金属有机框架。
优选的，所述壳聚糖季铵盐、带羧基的金属有机框架、水的质量比为(0.1-0.2):(2-3):(10-16)。
优选的，所述壳聚糖季铵盐为水溶性壳聚糖季铵盐，平均分子量为10万，取代度为80％。
优选的，所述带羧基的金属有机框架的制备方法参见申请号为201810731784.3的中国发明专利实施例1。
优选的，所述环保食品干燥剂还包括：竹炭粘胶纤维1-3份、多孔多糖微球3-5份。
优选的，所述多孔多糖微球的制备方法参见201310380795.9的中国发明专利示范例1。
优选的，所述竹炭粘胶纤维的颗粒直径为100-700μm。
本发明的另一个目的，在于提供一种环保食品干燥剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份混合均匀，用挤压机压成直径为0.6-1.0cm的丸状，并在115-130℃的真空干燥箱中干燥至恒重即得成品。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
(1)本发明提供的一种环保食品干燥剂的制备方法，该制备方法工艺简单，操作方便，对设备依赖性低，原料易得，制备效率高，适合工业化生产。
(2)本发明提供的一种环保食品干燥剂，克服了现有技术中的食品干燥剂或多或少存在的在温度较大的环境中吸附大量水后易破裂，且再生温度高，也容易被误食或当作调味品吃下；其中可能含有重金属盐和大量其他杂质，并且用完后丢弃会造成环境污染；吸水具有不可逆性，吸水后为碱性化学物质，对角膜的破坏性很强，使用安全性不佳；结构疏松、吸湿性能和保水性能不够的缺陷，通过各组分协同作用，使得制成的环保食品干燥剂使用安全性和环保性好，具有极强的吸湿性能、保水能力和抗氧化能力，产品质量稳定，成本低，具有可再生和可降解性。
(3)本发明提供的一种环保食品干燥剂，结合了多种吸附干燥材料的吸水功能，协同作用，使得制成的干燥剂吸水效率高，吸水能力强，干燥效果好；其中添加有纤维材料，能有效改善干燥剂的机械力学性能，防止其在使用过程中的破裂，改善其使用效果，延长其使用寿命；
(4)本发明提供的一种环保食品干燥剂，添加残渣多孔材料，能改善干燥效果，这些材料来源与残渣，属于残渣的回收再利用，实现了变废为宝，不仅节约了资源，还有利于环境保护。多孔β-环糊精交联聚合物纳米纤维、竹炭粘胶纤维、多孔多糖微球的添加，协同作用，除了可以改善干燥效果外，还由于其表面的活性基团改善表面润湿性，进而提高与其他组分的相容性，使得制成的干燥剂性能稳定性更佳，使用期限更长，结构更稳定。
(5)本发明提供的一种环保食品干燥剂，添加壳聚糖季铵盐改性带羧基的金属有机框架结构，由于带羧基，使得金属有机框架的亲水性改善，利用其内部的分子内孔隙结构，能有效改善吸湿、抗氧化能力；通过表面壳聚糖季铵盐改性，使得这种能力进一步得到提高，壳聚糖季铵盐上的季铵盐阳离子与带羧基的金属有机框架上的羧基通过离子键连接，使得形成交联结构，有效改善了综合性能，季铵盐结构又能改善抗菌抗静电性能。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明实施例原料均为商业购买；所述多孔β-环糊精交联聚合物纳米纤维的制备方法，参见申请号为202010119377.4的中国发明专利实施例1；所述中草药提取后残渣多孔材料的制备方法参见申请号为201610103712.5的中国发明专利实施例1；所述芳香植物后残渣多孔材料的制备方法参见申请号为201610104980.9的中国发明专利实施例1；所述果类后残渣多孔材料的制备方法参见申请号为201610103679.6的中国发明专利实施例1；所述带羧基的金属有机框架的制备方法参见申请号为201810731784.3的中国发明专利实施例1；所述多孔多糖微球的制备方法参见201310380795.9的中国发明专利示范例1；所述壳聚糖季铵盐为水溶性壳聚糖季铵盐，平均分子量为10万，取代度为80％。
实施例1
一种环保食品干燥剂，其特征在于，包括如下按重量份计的各组分：壳聚糖季铵盐改性带羧基的金属有机框架4份、残渣多孔材料2份、木质纤维粉末2份、多孔β-环糊精交联聚合物纳米纤维3份、硅胶50份、硫酸镁2份。
所述硅胶的粒径为50目，孔径范围为5.5nm。
所述木质纤维粉末的颗粒直径为200μm。
所述残渣多孔材料为中草药提取后残渣多孔材料。
所述壳聚糖季铵盐改性带羧基的金属有机框架的制备方法，包括如下步骤：将壳聚糖季铵盐、带羧基的金属有机框架加入到水中，在60℃下搅拌反应3小时，后旋蒸除去水，得到壳聚糖季铵盐改性带羧基的金属有机框架；所述壳聚糖季铵盐、带羧基的金属有机框架、水的质量比为0.1:2:10。
所述环保食品干燥剂还包括：竹炭粘胶纤维1份、多孔多糖微球3份。
所述竹炭粘胶纤维的颗粒直径为100μm。
一种环保食品干燥剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份混合均匀，用挤压机压成直径为0.6cm的丸状，并在115℃的真空干燥箱中干燥至恒重即得成品。
实施例2
一种环保食品干燥剂，其特征在于，包括如下按重量份计的各组分：壳聚糖季铵盐改性带羧基的金属有机框架5份、残渣多孔材料3份、木质纤维粉末2.5份、多孔β-环糊精交联聚合物纳米纤维4份、硅胶52份、硫酸镁2.5份。
所述硅胶的粒径为70目，孔径范围为6.5nm。
所述木质纤维粉末的颗粒直径为400μm。
所述残渣多孔材料为芳香植物提取后残渣多孔材料。
所述壳聚糖季铵盐改性带羧基的金属有机框架的制备方法，包括如下步骤：将壳聚糖季铵盐、带羧基的金属有机框架加入到水中，在65℃下搅拌反应3.5小时，后旋蒸除去水，得到壳聚糖季铵盐改性带羧基的金属有机框架；所述壳聚糖季铵盐、带羧基的金属有机框架、水的质量比为0.13:2.2:12。
所述环保食品干燥剂还包括：竹炭粘胶纤维1.5份、多孔多糖微球3.5份。
所述竹炭粘胶纤维的颗粒直径为300μm。
一种环保食品干燥剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份混合均匀，用挤压机压成直径为0.7cm的丸状，并在120℃的真空干燥箱中干燥至恒重即得成品。
实施例3
一种环保食品干燥剂，其特征在于，包括如下按重量份计的各组分：壳聚糖季铵盐改性带羧基的金属有机框架5.5份、残渣多孔材料3.5份、木质纤维粉末3份、多孔β-环糊精交联聚合物纳米纤维4.5份、硅胶55份、硫酸镁3份。
所述硅胶的粒径为90目，孔径范围为7.5nm。
所述木质纤维粉末的颗粒直径为800μm。
所述残渣多孔材料为果类提取后残渣多孔材料。
所述壳聚糖季铵盐改性带羧基的金属有机框架的制备方法，包括如下步骤：将壳聚糖季铵盐、带羧基的金属有机框架加入到水中，在70℃下搅拌反应4小时，后旋蒸除去水，得到壳聚糖季铵盐改性带羧基的金属有机框架；所述壳聚糖季铵盐、带羧基的金属有机框架、水的质量比为0.15:2.5:13。
所述环保食品干燥剂还包括：竹炭粘胶纤维2份、多孔多糖微球4份。
所述竹炭粘胶纤维的颗粒直径为500μm。
一种环保食品干燥剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份混合均匀，用挤压机压成直径为0.8cm的丸状，并在123℃的真空干燥箱中干燥至恒重即得成品。
实施例4
一种环保食品干燥剂，其特征在于，包括如下按重量份计的各组分：壳聚糖季铵盐改性带羧基的金属有机框架6.5份、残渣多孔材料4.5份、木质纤维粉末3.5份、多孔β-环糊精交联聚合物纳米纤维5.5份、硅胶58份、硫酸镁3.7份。
所述硅胶的粒径为110目，孔径范围为8nm。
所述木质纤维粉末的颗粒直径为900μm。
所述残渣多孔材料为中草药提取后残渣多孔材料。
所述壳聚糖季铵盐改性带羧基的金属有机框架的制备方法，包括如下步骤：将壳聚糖季铵盐、带羧基的金属有机框架加入到水中，在75℃下搅拌反应4.5小时，后旋蒸除去水，得到壳聚糖季铵盐改性带羧基的金属有机框架；所述壳聚糖季铵盐、带羧基的金属有机框架、水的质量比为0.18:2.8:15。
所述环保食品干燥剂还包括：竹炭粘胶纤维2.5份、多孔多糖微球4.5份。
所述竹炭粘胶纤维的颗粒直径为600μm。
一种环保食品干燥剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份混合均匀，用挤压机压成直径为0.9cm的丸状，并在126℃的真空干燥箱中干燥至恒重即得成品。
实施例5
一种环保食品干燥剂，其特征在于，包括如下按重量份计的各组分：壳聚糖季铵盐改性带羧基的金属有机框架7份、残渣多孔材料5份、木质纤维粉末4份、多孔β-环糊精交联聚合物纳米纤维6份、硅胶60份、硫酸镁4份。
所述硅胶的粒径为120目，孔径范围为8.5nm。
所述木质纤维粉末的颗粒直径为1000μm。
所述残渣多孔材料为芳香植物提取后残渣多孔材料。
所述壳聚糖季铵盐改性带羧基的金属有机框架的制备方法，包括如下步骤：将壳聚糖季铵盐、带羧基的金属有机框架加入到水中，在80℃下搅拌反应5小时，后旋蒸除去水，得到壳聚糖季铵盐改性带羧基的金属有机框架；所述壳聚糖季铵盐、带羧基的金属有机框架、水的质量比为0.2:3:16。
所述环保食品干燥剂还包括：竹炭粘胶纤维3份、多孔多糖微球5份。
所述竹炭粘胶纤维的颗粒直径为700μm。
一种环保食品干燥剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份混合均匀，用挤压机压成直径为1.0cm的丸状，并在130℃的真空干燥箱中干燥至恒重即得成品。
对比例1
本例提供一种环保食品干燥剂，其配方及制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加壳聚糖季铵盐改性带羧基的金属有机框架。
对比例2
本例提供一种环保食品干燥剂，其配方及制备方法与实施例1基本相同，不同的是用带羧基的金属有机框架代替壳聚糖季铵盐改性带羧基的金属有机框架。
对比例3
本例提供一种环保食品干燥剂，其配方及制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加残渣多孔材料。
对比例4
本例提供一种环保食品干燥剂，其配方及制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加多孔β-环糊精交联聚合物纳米纤维。
对比例5
本例提供一种环保食品干燥剂，其配方及制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加木质纤维粉末和硫酸镁。
对比例6
本例提供一种环保食品干燥剂，其配方及制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加竹炭粘胶纤维和多孔多糖微球。
对本实施例制得的环保食品干燥剂的吸水率进行测定，具体测定方法为：用电子天平准确迅速称取同样质量的各例干燥剂各1份、总共11份，分别放置在恒温恒湿箱里，选定25℃，湿度(RH)50％，每隔一定时间取出在电子天平上称量重量，计算吸水率，吸水率＝[(吸水后产品重量-吸水前产品重量)/吸水前产品重量]×100％，测试结果见表1。
表1
项目
10分钟吸水率
30分钟吸水率
60分钟吸水率
单位
％
％
％
实施例1
17
26
37
实施例2
18
27
37
实施例3
20
29
38
实施例4
22
30
39
实施例5
22
32
39
对比例1
10
16
23
对比例2
12
20
29
对比例3
9
15
24
对比例4
10
17
25
对比例5
11
18
27
对比例6
9
16
24
从表1可以看出，本发明实施例公开的环保食品干燥剂具有更加优异的干燥效果，而现有硅胶等干燥剂吸水率仅为20％(HG/T2765-2005，RH＝40％时≥20％)，这是各组分协同作用的结果。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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