天然食品包装材料着色及其添加剂迁移行为研究

论文摘要

我国的各类彩色纸包装制品染色方法大都较为简单，普遍为吸附性染色。常用的直接染料、活性染料等合成染料，由于其上染率不高，印染废液中残留大量的染料,含多种难降解成分的有机物,对我国水质造成威胁。同时由于上染率低,往往需要加入大量的盐等中性电解质来提高染料上染率,而这些电解质随染色废液排出,使废液的COD值增加,给环境造成了极大的污染。为了顺应时代发展的潮流，降低环境负载，本论文对天然食品包装材料的染色作了比较细致的研究，并对材料安全性作了迁移行为研究。主要分为三个部分：基于食品染色剂的纸浆染色性能研究、纸浆染色工艺的工业化初探和染色纸模制品中的添加剂对食品的迁移行为研究。壳聚糖对纸浆纤维的改性性能方面：确定了粘度为475mPa·s，脱乙酰度为85.6%的壳聚糖为实验用改性剂。通过正交实验得出壳聚糖改性纸浆纤维（木浆和苇浆）的较优工艺条件为：壳聚糖用量3%owf、改性浴pH值5.5、改性温度20℃和改性时间3min。在该条件下柠檬黄对木浆纤维的再现性上染率为92.66%、褪色率为3.71%，柠檬黄对苇浆的再现性上染率为96.23%、褪色率为4.54%。食品染料对改性纤维的染色性能：通过响应曲面分析得出柠檬黄染料对苇浆染色的回归方程：Y=4.54333+0.17000X1+0.07750X2-0.25500X3+0.19333X1X1+0.14833X2X2+0.25833X3X3+0.14000X1X3+0.07500X2X3其中R2=94.83%，式中，Y为褪色率％、X1为染料用量，owf%、X2为染浴pH值、X3为染色时间，min。最优工艺条件为染料用量0.54owf%、染浴pH值3.83、染色时间2.1min和染色温度常温。在该条件下，柠檬黄对苇浆的再现性上染率为95.24%、褪色率为4.51%。染色后浆片的色匀度较好，总色差均小于1.5。纸浆染色工艺的工业化初探方面：分别进行了改性滤液循环利用探索、染色残液循环利用探索、染色纸浆模塑制品防水性能探索和食用染料配色染色探索，并且在上述基础上进行了合理的工艺流程和参数设计。染色纸模制品中的添加剂对食品的迁移行为方面：选定了三种模拟物：10%乙醇、50%乙醇、95%乙醇，三种迁移温度：20℃、40℃、60℃进行了试验。在上述条件下，迁移实验数据明显低于《食用添加剂使用卫生标准》中柠檬黄在食品中的最大使用量。证明了本实验研究的材料包装水性食品、酸性食品、酒精类食品/脂肪类食品是十分安全的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 纸浆模塑制品
• 1.1.1 纸浆模塑制品的环境背景
• 1.1.2 纸浆模塑制品的性能特点及其应用范围
• 1.1.3 纸浆模塑制品的生产工艺
• 1.1.4 纸浆模塑制品的发展动态
• 1.2 纸制品染色方法概述
• 1.2.1 后染色
• 1.2.1.1 手工涂刷
• 1.2.1.2 浸渍染色
• 1.2.1.3 涂布染色
• 1.2.1.4 表面施胶染色
• 1.2.2 浆内染色
• 1.3 纸浆纤维的染色性能与上染途径简述
• 1.4 染色剂
• 1.4.1 染料概述
• 1.4.2 染料的分类
• 1.4.3 染料的命名与染料索引简介
• 1.4.4 染料的毒性
• 1.4.5 食品染料
• 1.5 壳聚糖
• 1.5.1 壳聚糖概述
• 1.5.2 壳聚糖结构组成以及其理化性质
• 1.5.2.1 壳聚糖的结构组成
• 1.5.2.2 壳聚糖的理化性质
• 1.5.3 壳聚糖的功能特性
• 1.5.3.1 成膜性
• 1.5.3.2 抗菌性
• 1.5.4 壳聚糖改性纤维对染料的吸附作用
• 1.6 食品包装材料的安全性
• 1.7 选题的意义和创新之处
• 1.7.1 选题的意义
• 1.7.2 选题的创新之处
• 第二章 实验
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 化学药品
• 2.2 实验设备与仪器
• 2.2.1 实验设备
• 2.2.2 实验仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 基于食品染色剂的纸浆最佳染色工艺的研究实验
• 2.3.2 纸浆染色工艺的工业化初探实验
• 2.3.3 染色纸模制品中的添加剂对食品的迁移行为研究实验
• 2.4 检测方法
• 2.4.1 基于食品染色剂的纸浆最佳染色工艺的实验检测
• 2.4.2 纸浆染色工艺工业化初探的实验检测
• 2.4.3 染色纸模制品中的添加剂对食品的迁移行为实验检测
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 壳聚糖对纸浆纤维的改性性能和改性纸浆的染色性能
• 3.1.1 壳聚糖对纸浆纤维的改性性能
• 3.1.1.1 不同物理指标的壳聚糖的影响
• 3.1.1.2 壳聚糖用量的影响
• 3.1.1.3 改性温度的影响
• 3.1.1.4 改性浴 pH 值的影响
• 3.1.1.5 改性时间的影响
• 3.1.1.6 壳聚糖对纸浆纤维改性的最佳条件探索实验
• 3.1.1.7 纸浆纤维改性的再现性实验
• 3.1.1.8 纸浆纤维表面形貌分析
• 3.1.2 食用染料对改性纸浆纤维的染色性能
• 3.1.2.1 染浴 pH 值的影响
• 3.1.2.2 染色温度的影响
• 3.1.2.3 染料用量的影响
• 3.1.2.4 染色时间的影响
• 3.1.2.5 食用染料对改性纸浆纤维染色的最佳条件探索实验
• 3.1.2.6 改性纸浆纤维染色的再现性实验
• 3.1.2.7 染色手抄片的色匀度检测
• 3.2 纸浆染色工艺的工业化初探实验
• 3.2.1 改性滤液循环利用探索
• 3.2.2 染色残液循环利用探索
• 3.2.3 染色纸浆模塑的防水性能探索
• 3.2.3.1 防水剂添加量对防水性能的影响
• 3.2.3.2 防水剂添加时间对防水性能的影响
• 3.2.3.3 手抄片防水性能的再现性实验
• 3.2.4 食品染料的配色染色探索
• 3.2.5 生产工艺流程初步设计
• 3.3 染色纸模制品中的添加剂对食品的迁移行为试验
• 3.3.1 添加剂在食品模拟物中的稳定性
• 3.3.2 最优参数下染色手抄片中添加剂的迁移实验
• 3.4 纸浆纤维改性以及改性纸浆纤维染色的机理分析
• 3.4.1 纸浆纤维改性的机理分析
• 3.4.2 改性纸浆纤维染色的机理分析
• 第四章 结论
• 4.1 壳聚糖对纸浆纤维的改性性能
• 4.2 食品染料对改性纤维的染色性能
• 4.3 纸浆染色工艺的工业化初探
• 4.4 染色纸模制品中的添加剂对食品的迁移行为
• 参考文献
• 致谢