淀粉可食餐具的制备及其性能测定

宋江锋， 王润泽，王 辉，赵德智，王明娟

(辽宁石油化工大学 ，辽宁 抚顺 113001）

淀粉可食餐具的制备及其性能测定

宋江锋， 王润泽，王 辉，赵德智，王明娟

(辽宁石油化工大学 ，辽宁 抚顺 113001）

资源的合理利用和保护生态环境已经成为21世纪重要的课题，研究制备替代发泡塑料餐具的绿色环保可降解餐具具有重要意义。通过利用淀粉为主要原料制备环保型可食用餐具，并考察了制备样品在不同温度、PH条件下的溶解度及霉变检测不同的含水率对餐具使用性能的影响；并分析淀粉可食餐具的最佳含水率。结果表明：含水率为30%时，综合使用性能最好。

淀粉；餐具；含水率；溶解度；性能

近年来随着社会不断进步，旅游业迅猛发展，同时也带动相关产业如餐具企业中一次性餐具（饭盒、碗、盘、杯）的用量与日俱增[1]。十几年来以发泡塑料餐具为首的一次性餐具发展迅速[2,3]，每年生产塑料快餐具115亿只以上[4,5]。并且，高发塑料餐具的用量还在以年均25%的速度递增[5-7]。虽然发泡塑料餐具给人们生活带来极大方便，降低人的劳动强度[2,3]。但也存在着严重的环境污染问题。在我国处理白色污染问题一般采取填埋、焚烧等方法，但由于发泡塑料餐具含有氟、氯、碳化物等，焚烧后的产物会破坏大气臭氧层；填埋处理不仅浪费大量土地，同时又不易降解，易污染水质，妨碍农业发展[8，9]。所以研究制备替代发泡塑料餐具的绿色环保可降解餐具具有重要意义。一些环保餐具因成本高、会产生二次污染而不能广泛应用，而利用淀粉作为原料来制备绿色环保可食用餐具，不仅解决塑料餐具对环境的污染问题及可降解餐具的缺陷问题，还能替代现行塑料餐具在大部分场合应用，且和其他类型的一次性可降解餐具如光降解塑料餐具、生物降解塑料餐具、纸质餐具及植物纤维餐具[3,10-16]相比，不仅成本低廉、可降解、还可以作为完全绿色环保且可以作为饲料进行二次利用。

本文利用淀粉制备食品级可食用餐具，并考察了含水率对样品在酸性溶液和不同温度水中的溶解度及保质期的影响。

1 实验部分

1.1 淀粉可食餐具的制备

1.1.1 实验材料

玉米淀粉、 纯净水、羧甲基纤维素钠、山梨酸钾、琼脂、明胶、甘油、强筋剂。

1.1.2 制备方法

按质量比1∶1.3称取玉米淀粉和纯净水，并添加食品级添加剂羧甲基纤维素钠、强筋剂、山梨酸钾、甘油、卡纳胶、明胶分别按照总质量的0.5%、0.5%、0.1%、0.2%、0.8%、1%依序加入搅拌筒并搅拌至混合均匀；水浴锅加热，保持最佳温度；分成若干份，每一份大约16～24 g左右，将其放入成型模具中;在1 800～2 000 N的外力下条件作用50 s，制出胚体；后将温度升高（按10 ℃/min的速度升温）至120 ℃下保温 30 min；取出样品自然冷却至室温；取下模具，对表面光滑的样品做初步处理，放入烘箱在70 ℃的温度下蒸发水分至理想含水率。

1.2 实验指标及测定方法

1.2.1 淀粉可食餐具含水率的测定

取淀粉可食餐具样品从中剪下三份（分别取中心处、边缘处及半径中心处）分别标记1、2、3并用分析天平称出质量，记录好后，放入烘箱中烘烤直至前后两次称量差别不超过0.001 g。将每份的含水率算出后求其平均值作为其餐具样品的含水率α。其中含水率计算公式为：

α=（m-m干重）/m干重×100%

式中：m —样品烘干前质量;

m干重—样品烘干后质量。

1.2.2 淀粉可食餐具溶解度的测定

将样品放在水（或酸性溶液）中溶解一定时间后，放入烘箱干燥直至前后两次称量差别不超过0.001 g，并记录此时的质量末重。其中溶解度γ计算公式为：

γ=（m1-m2）/m1×100%

式中：m1—样品开始时的干重;

m2—样品的溶解后的干重。

1.2.3 淀粉可食餐具的保质期的测定

取淀粉可食餐具样品三份分别标记并计算出含水率α，分别装入自封袋中置于室温中保存，每天分别在早8:00、中午12:00及下午16:00检查是否出现霉斑，并记录结果。

2 结果与讨论

通过对淀粉可食餐具的外观分析及对机械强度及机械硬度检测可知：当含水率超过40%时，餐具的机械硬度较差，承载物体质量较小，超过一定质量容易变形；但当含水率低于24%时，餐具的机械强度较差，容易受损。故本次实验选用餐具样品的含水率取值范围在24%至40%之间。

2.1 含水率对样品在水中溶解度的影响

本组实验通过对不同含水率的餐具样品在同一温度下的溶解情况作对比，探究含水率对餐具样品在温水中的溶解度影响。

取成型餐具样品两组，每组两份，样品厚度均为(1.5±0.1)mm，称量及记录初重m，取样烘干称量干重为m1，计算出含水率α；将其中一组浸入水浴中恒温50 ℃，另一组恒温40 ℃持续4 h后放入烘箱中烘干，称量并记录末重m2，利用溶解度公式计算出各自的溶解度γ。结果见表1、表2。

表1 样品在50 ℃的溶解度Table 1 The solubility of the sample at 50 ℃

表2 样品在40 ℃的溶解度Table 2 The solubility of the sample at 40 ℃

对表1和表2所得的计算结果绘制溶解度—含水率变化曲线，见图1。

图1 含水率—溶解度变化曲线Fig. 1 The solubility -moisture content

由表1和表2及图1中的折线图可知：含水率对淀粉餐具样品在不同温度的水中的溶解度影响很大；但其溶解度都是先随含水率升高而降低，达到最小值后再随含水率升高而升高，达到最大值后再随含水率升高而降低；其中第一个达到溶解度最小值时含水率在(30±1)%；当含水率高于35%后，溶解度随含水率升高而降低的趋势变缓，渐趋向于不变。

2.2 含水率对样品在酸中溶解度的影响

取餐具样品厚度均为(1.5±0.1)mm，计算得出含水率α及在40 ℃的酸性水溶液中恒温4 h后的溶解度γ，实验结果见表3，并将表3和表2得出的溶解百分比的计算结果作对比绘制含水率—溶解百分比变化曲线，见图2。

表3 样品在40 ℃酸性溶液中的溶解度Table 3 The solubility of the sample at 40 ℃ in acidic solution

图2 含水率—溶解度变化曲线Fig. 2 The percentage change in moisture content, dissolution curve

由表3和表2及图2中折线图可知：淀粉餐具在酸溶液中与在水溶液中的溶解度相差不是很大，且随含水率变化的趋势大致相同；第一个达到溶解度最小值时含水率都在在(30±1)%；加醋酸的和没加醋酸的溶解度相差大约 1%，故醋酸对淀粉可食餐具表面形成的淀粉膜影响程度不太大。即通过加工工艺及添加一些食品级添加剂后淀粉所形成的淀粉膜耐酸性比较理想。

2.3 含水率对样品保质期的影响

分别选取含水率为 42%、38%、34%、30%、26%、22%及 18%（误差范围控制在±0.5%）表面平整、洁净、无缺陷的样品各两份，分别放入自封袋中置于室温中保存，每天分别在早 8:00、中午12:00及下午16:00检查是否出现霉斑，并记录结果。其数据及结果见表4。

表4 不同样品在室温中保存天数Table 4 Samples shelf-life results

通过表中数据可知：含水率的大小是影响保质期长短主要因素；保质期的天数与含水率大致呈负相关，含水率低的比含水率高的保质期天数长。

3 结 论

玉米淀粉通过添加一些食品添加剂使其可塑性进一步提高，在一定的加工工艺条件下能加工出形状、色泽、机械性能良好的目标餐具产品。

通过测溶解度得出的结果可知，含水率对餐具在温水中的溶解度的影响比较大；相同温度醋酸对淀粉膜的影响与水相差不大，大约比不加酸多溶解1%；通过测保质期可知，含水率对保质期的影响较大，含水率越低保质期越长。通过综合分析得知：当含水率保持在28.50%～31.50%范围内，耐水性、耐酸性及保质期在可以接受的范围内。

［1］汪芳安，刘敏.一次性可饲餐具的研究概况[J].包装与食品机械，1999,17(4): 29-30.

［2］侯莉霞，侯俊才，孙骊.开发中的可食性餐具[J].中国包装工业，2004(2): 43-44.

［3］郭文川，朱新华.一次性可降解餐具的研究与应用现状[J].包装与食品机械，2001(1): 32-34.

［4］黄家瑞.可替代一次性发泡塑料餐具理想产品的探索与发展[J].中国包装，2000，20( 1):43-45.

［5］刘志沈，王延江.正在崛起的一次性植物秸秆餐具[J].包装与食品机械，1998，16(4): 26-28.

［6］王永秋，冀兰涛，伍光勤.可降解餐具及“治白对策”[J].建筑人造板，2001(3): 42-45.

［7］何双敏. 纸浆模餐具的内施胶技术[J]. 中国包装工业, 2000, 7(8): 33-34.

［8］王建和.非木质人造板的开发和利用[J].林业勘测研究，1990(1): 12-13.

［9］郭文川.侯丽侠.淀粉基可食性餐具热压成型工艺试验研究[J].包装工程,2004(3):24-27.

［10］李军，桑雪梅，王晓风.绿色包装材料的进展[J].重庆环境科学,2003，25(6)：43-45.

［11］何均.生物全降解技术在新型餐具中的应用[J].天津化工，2002(4)：44-45.

［12］张元琴，黄勇.以纤维素材料为基质的生物降解材料的研究进展[J].高分子材料科学与工程，1999,15(5): 25-28.

［13］马恒臣.浅谈纸质餐盒方油防水剂的选择与使用[J].中国包装工业,1999(11)：22-23.

［14］李明.TL-1型纸质快餐盒专用胶粘剂的研究[J].粘结,1997(5):16-18.

［15］李及珠，谢太和，蔡奕辉.可降解植物纤维增强淀粉塑料发泡餐具的研制[J].塑料工业,2002(5):45-46.

［16］孔宪会，王东黎.新兴快餐盒生物降解性能试验方法初探[J].铁道劳动安全卫生与环保,1997(2):95-96.

Preparation and Properties of Starch Edible Tableware

SONG Jiang-feng, WANG Run-ze, WANG Hui, ZHAO De-zhi, WANG Ming-juan
(Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China)

The rational use of resources and protecting the ecological environment have become an important research area in the 21st century, development of green degradation tableware as an alternative to foam plastic tableware is very significant. In this paper, environment-friendly edible tableware was prepared by using starch as the main raw material, and the solubility of prepared test samples under different temperature and PH was investigated as well as effect of water content on the tableware use performance; the optimum moisture content of the starch edible tableware was analyzed. The results show that: when the moisture content is 30%, integrated performance of the starch edible tableware is the best.

Starch; Tableware; Moisture content; Solubility; Performance

TQ 031

A

1671-0460（2014）11-2246-03

2014-04-27

宋江锋（1993-），男，辽宁朝阳人，研究方向：化学工艺。E-mail：1069891705 @qq.com。

王辉（1981-），女，辽宁沈阳人，博士，讲师，研究方向：催化剂和化工产品应用研究。E-mail：hui-w@163.com。