本發(fā)明涉及高分子化合物,尤其涉及一種菌絲制備杰納斯紙張的方法及杰納斯紙張。
背景技術(shù):
1、隨著限塑令、禁塑令在各國實施,許多生產(chǎn)、零售企業(yè)和餐飲行業(yè)開始在實際生產(chǎn)、銷售中采用紙包裝代替塑料包裝。然而,紙張的大量使用會導致自然資源的嚴重消耗。
2、硅油紙是食品行業(yè)常用的包裝紙,主要由三層結(jié)構(gòu)組成,分別為底紙、淋膜和硅油,具有耐高溫、防油、防潮的特性,因此,廣泛用于油炸、烘焙、肉類等食品的包裝,一般直接接觸食品。硅油的成分是環(huán)狀聚二甲基硅氧烷,雖然我國允許在食品包裝材料中添加硅油,但是,硅油在油性環(huán)境中可溶解,尤其是不合格的硅油紙,在高溫下,可能會釋放對人體有害的化學物質(zhì),導致人體健康受到威脅。此外,硅油紙的淋膜是將塑料通過流延機涂覆在紙張表面,淋膜又分食品級和工業(yè)級,食品級淋膜紙成本相對較高。
3、在環(huán)境方面,硅油紙的生產(chǎn)會消耗森林資源,其使用后的廢棄物也已成為當今環(huán)境治理難題。硅油紙中含有塑料淋膜、硅油涂層等成分,這些成分在自然環(huán)境中難以降解,并隨時間而累積,最終會阻礙土壤的透氣性和透水性,甚至還會污染地下水。硅油紙不僅難以降解,它的回收利用也十分困難。硅油紙在回收過程中,需要先將底紙、淋膜和硅油涂層等不同材質(zhì)分離,但是,這些材料的分離過程復雜且需花費成本較高,然而回收效率卻較低。因此,硅油紙在許多工業(yè)領域主要作為一次性用紙,廢棄后不可回收,并且難以降解,對環(huán)境危害不容小覷。因此,開發(fā)以天然生物材料制備的環(huán)保型、可降解、食品級包裝紙對食品安全、環(huán)境保護和廣大消費者身體健康均具有重要意義。
4、在自然界中,菌物作為廢棄物的分解者,與植物、動物等真核生物共同維系著生態(tài)平衡。在菌物中,目前人類已知的食用菌約有2000種。菌絲體是食用菌的主體,與子實體生長在地面上不同,菌絲體生長在地下,由長長的絲狀物質(zhì)組成。近年來,食用菌以其豐富的營養(yǎng)、顯著的功效和優(yōu)越的性能而被廣泛應用于食品、醫(yī)藥和工業(yè)材料等領域。然而,野生食用菌產(chǎn)量小、不易獲取,人工栽培食用菌周期很長,比如我國名貴的食用菌靈芝的人工栽培周期超過6個月,這既提高了食用菌的栽培成本,也限制了其在工業(yè)材料中的應用。作為食用菌的完美替代物,菌絲體既含有幾乎與食用菌相當?shù)臓I養(yǎng)價值,其還具有良好的強度和韌性,在多種工業(yè)產(chǎn)品的制造方面均表現(xiàn)出良好的應用潛力;與子實體相比,菌絲體的培養(yǎng)周期短,一般僅需10天左右,因此,這極大降低了生產(chǎn)成本,拓寬了菌絲體作為工業(yè)材料的應用前景。將菌絲體優(yōu)良的材料特性應用于紙張的制造,這將極大的減少造紙業(yè)對森林的消耗和對原木的依賴。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提供了一種菌絲制備杰納斯紙張的方法及杰納斯紙張,以解決相關(guān)造紙技術(shù)中資源浪費、污染大的問題。
2、根據(jù)本發(fā)明的一個方面,提供了一種菌絲制備杰納斯紙張的方法,所述菌絲為食用菌菌絲,所述方法包括:
3、步驟1,菌絲的滅活:將固體發(fā)酵菌絲和二次發(fā)酵菌絲分別置于干燥箱中干燥,得到滅活的固體發(fā)酵菌絲和滅活的二次發(fā)酵菌絲,所述固體發(fā)酵菌絲指固體發(fā)酵的食用菌菌絲,所述二次發(fā)酵菌絲指二次發(fā)酵的食用菌菌絲;
4、步驟2,菌絲的帚化:將步驟1所得的滅活的固體發(fā)酵菌絲和滅活的二次發(fā)酵菌絲分別置于粉碎機中粉碎;粉碎后的菌絲分別用水調(diào)成懸浮液a和懸浮液b,并對懸浮液a和懸浮液b進行研磨;使用離心機分別對研磨后的菌絲懸浮液a和懸浮液b進行離心處理,分離出帚化的固體發(fā)酵菌絲和帚化的二次發(fā)酵菌絲;
5、步驟3,固體發(fā)酵菌絲的純化:將步驟2所得的帚化的固體發(fā)酵菌絲用水配制成懸浮液c;使用離心機對懸浮液c進行離心處理,得到固體發(fā)酵菌絲沉淀;將固體發(fā)酵菌絲沉淀置于氫氧化鈉溶液中,并將固體發(fā)酵菌絲沉淀和氫氧化鈉的混合液置于恒溫水浴中進行攪拌;重復向混合液加水和進行離心操作,得到沉淀為純化的固體發(fā)酵菌絲;
6、步驟4,二次發(fā)酵菌絲的凝膠化:將步驟2所得的帚化的二次發(fā)酵菌絲用水配制成懸浮液d,使用均質(zhì)機對懸浮液d進行處理,使其更加均勻;將懸浮液d置于恒溫水浴中,加入表沒食子兒茶素沒食子酸酯,并進行攪拌;攪拌后使用離心機對懸浮液d進行離心處理,得到沉淀為凝膠化的二次發(fā)酵菌絲;
7、步驟5,杰納斯紙張的制備:將步驟3所得的純化的固體發(fā)酵菌絲和步驟4所得的凝膠化的二次發(fā)酵菌絲,分別用水配制成懸浮液e和懸浮液f,將懸浮液e和懸浮液f先后倒入紙張成型模具中,形成菌絲濾餅,使用紙張壓平機對重疊放置的兩種菌絲濾餅進行壓制,在盛有兩種菌絲濾餅的成型模具上面加壓一個質(zhì)量分布均勻的重物,將盛有兩種菌絲濾餅的成型模具連帶重物一起置于烘箱中進行干燥處理;干燥后,將盛有兩種菌絲的成型模具連帶重物一起取出,置于室溫下冷卻;冷卻后,移去重物和模具,得到食用菌菌絲制備的杰納斯紙張。
8、可選地,所述步驟3中,氫氧化鈉溶液濃度范圍為0.5~1.5mol/l,固體發(fā)酵菌絲沉淀在氫氧化鈉溶液中的濃度范圍為30~50g/100ml。
9、可選地,所述步驟3中,將固體發(fā)酵菌絲沉淀和氫氧化鈉的混合液置于恒溫水浴中進行攪拌;重復向混合液加水和進行離心操作,得到沉淀為純化的固體發(fā)酵菌絲包括:將混合液置于50~65℃恒溫水浴中,采用電動攪拌機在轉(zhuǎn)速220~420r/min下攪拌1.5~3.5h;向混合液中加入2.5~3.5倍體積的純凈水,在轉(zhuǎn)速6500~8500r/min下,進行離心處理15~20min,取沉淀,對沉淀重復加水和離心操作3~4次,得到沉淀為純化的固體發(fā)酵菌絲。
10、可選地,所述步驟4中,表沒食子兒茶素沒食子酸酯與二次發(fā)酵菌絲的重量比范圍為1:50~1:6,表沒食子兒茶素沒食子酸酯與菌絲總重量比范圍為1:100~1:12,其中,所述菌絲總重量指二次發(fā)酵菌絲和固體發(fā)酵菌絲的總重量。
11、可選地,所述步驟4包括:對步驟2所得的帚化的二次發(fā)酵菌絲,用純凈水配制成濃度為30~50g/100ml的懸浮液d,使用均質(zhì)機在轉(zhuǎn)速16900~21900r/min下處理1~4min;將懸浮液d置于75~95℃恒溫水浴中,向懸浮液d中加入表沒食子兒茶素沒食子酸酯,表沒食子兒茶素沒食子酸酯在懸浮液d中的濃度為1~5g/100ml,采用電動攪拌機在轉(zhuǎn)速200~400r/min下,攪拌30~60min;采用離心機對懸浮液d進行離心處理,設置轉(zhuǎn)速為6500~8500r/min,離心15~20min,得到沉淀為凝膠化的二次發(fā)酵菌絲。
12、可選地,所述步驟2后,所述方法還包括:采用激光粒度儀分別篩選帚化的固體發(fā)酵菌絲和帚化的二次發(fā)酵菌絲的粒徑均不超過200μm;采用纖維形態(tài)分析儀分別篩選帚化的固體發(fā)酵菌絲和帚化的二次發(fā)酵菌絲的帚化率均不小于50%。
13、可選地,所述步驟3后,所述方法還包括:采用ph計篩選純化的固體發(fā)酵菌絲的ph值為7.5±0.5;采用激光共聚焦熒光顯微鏡篩選純化的固體發(fā)酵菌絲的平均長度不超過20μm;采用烘箱篩選純化的固體發(fā)酵菌絲的耐熱程度不低于180℃。
14、可選地,所述步驟4后,所述方法還包括:采用掃描電子顯微鏡篩選凝膠化的二次發(fā)酵菌絲呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);采用流變儀篩選凝膠化的二次發(fā)酵菌絲黏性模量不小于35pa,彈性模量不小于40pa;采用質(zhì)構(gòu)儀篩選凝膠化的二次發(fā)酵菌絲硬度不小于350g/cm2。
15、可選地,所述步驟5后,所述方法還包括:篩選固體發(fā)酵菌絲紙張面相對粗糙且與油相界面接觸角不超過75°;篩選二次發(fā)酵菌絲紙張面光滑且與油相界面接觸角在90~180°;篩選抗壓強度不小于3mpa,橫向抗撕裂強度不小于1500mn,縱向抗撕裂強度不小于1200mn,橫向抗張強度不小于4.5kn/m,縱向抗張強度不小于5.5kn/m,斷裂伸長率不小于15%的杰納斯紙張。
16、根據(jù)本發(fā)明的另一個方面,還提供了一種由上述菌絲制備杰納斯紙張的方法制備的杰納斯紙張。
17、本發(fā)明的有益效果是:
18、本發(fā)明可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)以木材、塑料淋膜、化學涂層等為主要原料的紙張的制作方法,無需對森林進行砍伐,并且不依賴原木,可以保護森林資源;以食用菌菌絲為原料制備杰納斯紙張,原料天然、綠色、環(huán)保、低碳,不添加任何化學涂層、塑化劑、粘結(jié)劑、交聯(lián)劑、漂白劑和熒光劑等化工原料,對人體無毒,對環(huán)境友好,可直接接觸食品,達到食品級,并且工藝簡易,成本低廉;在使用性能方面,制成的杰納斯紙張具有兩面不同的性質(zhì),即紙張的一面吸油,另一面不漏油,具有良好的吸油性、耐熱性、抗壓強度、抗張強度以及抗撕裂強度等,適用于作為包裝用紙,在食品、藥品等工業(yè)領域以及在快遞、物流等服務業(yè)領域均具有良好應用潛力。