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1、植物秸杆绿色包装材料的研究与发展植物秸杆绿色包装材料的研究与发展食品质量与安全班 20114066011 揭雅娇摘要摘要:阐述了利用植物秸秆开发绿色包装材料的意义,对植物秸秆及其包装材料的特点进行了总结并进行了分类,分析了植物秸秆食品包装制品、植物秸秆缓冲包装材料、植物秸秆生产包装纸、植物秸秆板材的的研发现状及产业化发展前景。关键词关键词: 植物秸秆;包装材料;发展前景; 秸秆纤维;缓冲材料前言前言：随着我国包装工业的快速发展,逐渐由包装大国向包装强国迈进。然而我国包装企业以中小企业为主,绝大多数包装企业仍然用单向的线状经济模式组织生产,对资源和能源的消耗比较大,不仅生产成本高,而且社会效益差
2、。1另一方面,包装在生产和使用过程中的排放物和大量废弃物给环境带来了极大的危害。其中包装废弃物难以集中,尤其塑料化工类包装废弃物,不易回收,又难以自行降解,造成严重环境污染。为保护人类赖以生存的环境并实现可持续发展,人们对绿色包装的呼声越来越高。包装材料是决定包装废弃物污染的重要因素,因此研究开发绿色包装材料是亟待解决的问题1。2农业废弃物如稻麦草、玉米秸秆、高粱秸秆、甘蔗渣、向日葵杆等,由于其价廉、可自然降解等特点引起极大关注。并且秸秆年产量 7 亿多吨,就地焚烧日趋严重,所产生的烟雾造成大气污染2。如果利用植物秸秆天然高分子材料做原材料开发包装材料,不但可以将秸秆作为一种宝贵的工业原料,给
3、农民带来客观的收入(0.5t 干料/亩,增收 150 元/亩)3;并且所开发的包装材料,废弃物能够实现自然降解,可有效地保护环境,有效的解决经济增长与资源紧缺、环境污染之间的矛盾,改善生存环境,确保人类社会的可持续发展。3量大面广的生物质合理利用问题已经引起国内外政府部门、学术界及产业界的普遍关注。在我国,其应该重视秸秆资源合理利用问题,从生态工业与生态农业以及科学发展观的角度全面规划秸秆的利用方式,研发和推广具有实用意义的秸秆利用技术。本文就植物秸秆包装材料的研究现状与发展前景进行论述。1 1 植物秸杆类绿色包装材料概述植物秸杆类绿色包装材料概述1.11.1 特点特点植物秸秆主要包括玉米秸秆
4、、麦秆、高粱秸秆、稻草秸秆、棉秆等。秸秆是植物生物质的一个重要组成部分,专指农作物残留的不能食用的根、茎、叶等废弃物,从化学组成看是由纤维素、半纤维素和木质素交织在一起而形成的有机物混合体,其元素组成主要为碳、氧、氢,另外还含有少量氮、硫、磷、钾等元素。不同秸秆原料中各种元素相对含量略有差异,干基含碳约 48%(质量分数,后同),含氢 5%7%,含氧约 46%,如果只考虑碳、氢、氧 3 种主要元素,可近似以CH1.4O0.7 作为秸秆原料的假想分子式。4不同的农作物秸秆其成分对包装材料的成型以及成型后的品质会有一定的影响4。我国目前秸秆资源利用率不高,约有一半弃于荒野未予利用,约 20%直接用
5、作饲料,约 15%直接还田,包括发电、造纸、草编制品在内的消耗不足 5%,其余用作农家燃料。随着经济不断发展,农村的能源结构逐渐发生变化,越来越多的农村地区开始使用高品位的电能和可燃气,使得秸秆直接用作农家燃料的比例呈现不断下降的趋势。许多地区废弃焚烧的秸秆量已占总秸秆量的 60%以上,既危害环境,又浪费资源、能源。51.21.2 分类分类植物秸秆包装材料主要以植物秸秆与传统材料为原料,因此可按植物秸秆类别或传统材料类别进行分类。按秸秆类别可以分为玉米秸秆复合材料、小麦秸秆复合材料等。按与之复合的传统材料类型可分为不可降解基材(EPS、PP 等)、可降解基材(聚乳酸 PLA、脂肪族聚酯等)以及
6、天然高分子为基材(淀粉等)的复合材料。6不可降解基材植物秸秆材料是植物秸秆与 PS、PP、PE 等进行共混得到的复合材料,复合材料中 PS 等材料属于不可降解材料,可回收重复利用或通过焚烧产生热能。可降解基材植物秸秆材料是植物秸秆与聚乳酸、聚羟基酸等化学合成的可降解高分子材料共混得到的复合材料,材料中聚乳酸或聚羟基酸可以生物降解,且降解时间可进行调整。7天然高分子基材的植物秸秆材料是植物秸秆与淀粉或者聚多糖等天然高分子混合得到的复合材料,材料完全由天然高分子形成,可以完全降解。由此可见,植物秸秆包装材料废弃后可在自然界中降解或转化为热能,属于绿色包装材料。8目前大多按植物秸秆包装材料的用途进行
7、分类如下:植物秸秆食品包装制品、植物秸秆缓冲包装材料、植物秸秆生产包装纸、植物秸秆板材。二、国内外植物秸杆类绿色包装材料的研发现状及产业化发展前景二、国内外植物秸杆类绿色包装材料的研发现状及产业化发展前景2.12.1 可降解食品包装制品可降解食品包装制品可降解植物纤维餐饮具属于绿色环保产品,其开发与应用对于解决日益严重的“白色污染”和合理利用秸秆等资源具有非常重要的意义。目前生产工艺较为成熟,己经规模化生产。可降解植物纤维餐饮具的优点是降解率高,在生产、使用和销毁过程中对环境不构成任何污染。9废弃在自然环境中,3 一 8 个月左右即可成为有机肥料,并可实现农产品资源的高值利用。这种餐饮具使用完
8、毕后,还可二次利用,回收后可直接当作猪、鸡、鸭等饲料,也可堆埋在地里迅速降解,完全达到了无垃圾、无污染、源于自然、产于自然、回归自然的目的。10这对消除“白色污染”,改善环境具有独特的功效。但其存在的缺点是壳体质量大、耐挤压程度不够、潮湿环境下易霉变、耐水耐油时间短、产品之间易粘连和成本较高等,因此目前难以普及推广。植物纤维环保材料的制造工艺是先将农作物秸秆物理粉碎成 10 一 100 目的植物纤维束,和改性的天然胶赫剂混合成复合原料,模压或注塑成型各种制品,去除飞边,检验包装。主要设备有:粉碎设备、成型剂制备设备、物料混合设备、自动给料装置、成型设备、自动取制品设备、输送设备、烘干设备、紫外
9、消毒设备。11生产线经过多年的实践,从小规模四五台四柱压机到数十台压机的大规模生产线;成型压机从最初的单台四柱压机发展到多台联动共用一台动力系统,从单下模板发展到四一六下模板,动力能耗降低 2/3,模具技术已经过多代改进,加热系统由电热元件直接加热发展到采用蒸汽和导热油系统加热;这些改进使能耗大大降低。生产线经过多次改进,己基本定型,能够进行大规模生产,同时生产线具有投资省、能耗低、运行可靠的特点,单机生产能力可以达到 2400 只/小时。12目前存在的问题是:成型设备通过模压成型,生产能力提高受到很大限制,需进一步提高生产能力及大规模产业化生产。2.22.2 植物秸杆缓冲包装材料植物秸杆缓冲
10、包装材料近些年来，植物纤维缓冲包装材料已经成为一个新的热点。加入化学发泡剂缓冲材料的研究主要集中在国内发展研究植物纤维缓冲包装材料的工艺方法。刘庄斯科特，研究对玉米秸秆粉的可生物降解的缓冲包装材料的主要原料。13国外植物纤维发泡制品的处理方法，相应的研究内容主要集中在不添加化学发泡剂的缓冲材料，他们通过对水蒸气的相关使用，使产品的生产和使用对环境无不利影响的植物纤维发泡来进行相应包装材料的研究用秸秆粉碎物和粘接剂作为原料,经混合、交联反应、发泡、浇铸、烘烤定型、自然干燥等工艺后,即可制成减震缓冲包装材料。14这种材料在低应力条件下,具有良好的缓冲性能,且易降解,因此成为新型缓冲包装材料的研究重
11、点。植物秸秆制品由于能全降解的环保优势和原材料来源丰富的资源优势而受到国内外高度关注。15三、结语三、结语植物秸秆包装材料的发展前景,在很大程度上取决于重视程度和技术水平,秸秆资源的充分、高效利用符合循环经济及可持续发展的要求。随着人们对环境问题和资源问题的重视程度不断提高,秸秆包装材料利用技术的不断成熟,相信必将会有越来越多的高效秸秆包装材料技术逐步走出实验室,走向产业化。16主要参考文献：主要参考文献：1高德.可降解缓冲包装材料的现状及其发展前景,包装工程,J2002,23(5)141 一1442李振宇黄少安.农村焚烧秸秆的经济学分析J,中国农村观察,2002(5):110一 1223陈洪
12、章李佐虎.秸秆生态工业建设的关键技术J,农业工程学报,2001,17(2):144高德刘壮孙智慧,秸秆纤维 EPS 缓冲包装材料性能的研究J,农业机械学报,2006,37(8):201 一 2045高德常江等,玉米秸秆缓冲包装材料的研究J,包装工程,2007,2S(1):27 一 296高德,常江,等.玉米秸秆缓冲包装材料的研究J.包装工程,2007,28(1):27 -29.7刘壮.植物纤维发泡聚苯乙烯缓冲包装材料及其性能的研究D.哈尔滨:哈尔滨商业大学,2006.8王勇.新型缓冲包装材料及其缓冲性能的研究D.哈尔滨:哈尔滨商业大学,2005.9常江.玉米秸秆包装材料缓冲性能的研究D.哈尔滨:哈尔滨商业大学,2007.10宋晓利,武军.增塑剂对以天然植物纤维类为填料的发泡缓冲材料性能的影响J.包装工程,2005,26(3):42 -44.11曹绍文,吴其叶.发泡型植物纤维缓冲包装材料J.中国包装工业,2005,99(9):8 -11.12陈翠微,刘长江.农作物秸秆在生态农业中的综合应用J.中国农业科技导报,2000,2(5)45- 48.13陈洪章. 秸秆综合利用技术与生态工业 J. 精细与专用化妆品,2000.1014倪培镇.农产品加工技术丛书M.北京: 化学工业出版社,158- 161.15王高升等.农作物秸杆缓冲包装材料的研制J.包装工程,2001(6).
