植物纖維環(huán)保型紙質(zhì)快餐盒的現(xiàn)狀分析*

黃繼偉，常江，丁廣建，牛婷，高雪純，王璐

（哈爾濱商業(yè)大學，黑龍江哈爾濱150028）

植物纖維環(huán)保型紙質(zhì)快餐盒的現(xiàn)狀分析*

黃繼偉，常江，丁廣建，牛婷，高雪純，王璐

（哈爾濱商業(yè)大學，黑龍江哈爾濱150028）

本文以玉米秸稈為主要原料，首先通過粗加工提取玉米秸稈纖維造紙，然后對纖維進行水浴加熱、分撒，打漿機打漿、清水漂洗等步驟，再添加所需原料，提高其抗水抗油性能形成新型纖維紙。檢測新型纖維紙的抗水抗油以及實用性能和印刷適性，最終確定較優(yōu)的制盒工藝。

玉米秸稈；植物纖維；環(huán)保餐具

1　植物纖維快餐盒的現(xiàn)狀與分析

1.1快餐盒的現(xiàn)狀

為了走可持續(xù)發(fā)展之路，防止人們生活遭到“白色污染”的破壞，積極開發(fā)紙質(zhì)快餐盒和原料的選取是目前責無旁貸的任務。近年來國內(nèi)外已經(jīng)有很多人對植物纖維餐具進行了研究。美國農(nóng)業(yè)部專家研發(fā)出由麥粒淀粉和小麥秸稈纖維為原料制備成一次性快餐具，這種餐具價格便宜，廢棄后能夠完全降解，對環(huán)境無害。

由此可見，紙質(zhì)快餐盒的前景十分美好。近些年來，和以前的“塑料時代”相比，紙質(zhì)快餐盒雖然取得了一定的成果，尤其是在日本和韓國，但是，也存在一定的問題，有些商家為了贏利，采用一些質(zhì)量較次的甚至還不如塑料的原料來制作快餐盒，這樣不僅做不到環(huán)保措施，而且還會危害到人體的健康。其次標準不統(tǒng)一，目前，紙質(zhì)快餐盒的標準只是借用于EPS發(fā)泡塑料餐具的檢測方法進行檢測，還沒有獨立的統(tǒng)一標準，這樣很難被大眾接受。而玉米秸稈纖維型快餐盒能同時避免以上的一些問題，能較好的服務于他人，服務于大眾。

1.2秸稈餐具研究的意義

眾所周知，我國是農(nóng)業(yè)大國，生物質(zhì)資源豐富。據(jù)統(tǒng)計，在我國每一年都會生產(chǎn)大量的農(nóng)作物秸稈，尤其是玉米秸稈，這些秸稈很少被利用，大多數(shù)都是廢棄在農(nóng)田里，直接被燒掉，極大的浪費了資源，同時也給環(huán)境帶來了一定的危害。我們應當合理開發(fā)和有效利用玉米秸稈，利用農(nóng)作物秸稈制作可降解型植物纖維快餐盒，不僅是變廢為寶，節(jié)約資源和能源，而且還能解決“白色污染”，保護環(huán)境，促進生態(tài)平衡，更是可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。大量玉米秸稈的處理問題一直是各級政府和有關部門普遍關注的問題，也是農(nóng)民極其關心的問題。玉米秸稈作為重要的生物質(zhì)資源，其富含纖維素（43%左右）、半纖維素（20%左右），是理想的植物纖維快餐盒的制備原料。而且對其合理高效的開發(fā)利用對于提高玉米秸稈綜合價值、促進我國農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重大的意義?；谇捌谘芯康幕A，本文研究玉米秸稈植物纖維可降解型快餐盒的成型工藝及其環(huán)保性能，對于提高玉米秸稈資源綜合利用價值、緩解目前白色污染及霧霾問題都具有重要的意義。

2　植物纖維快餐盒的加工方法（熱壓法）

2.1藥品的準備和配置

防油劑（F-321陽離子型）的配制：將所購得的防油劑用蒸餾水稀釋20倍，備用。其主要性能指標如下：外觀：淡黃棕色液體；pH值：3.5～5。

增濕強劑的配置：將所購置的PAE用蒸餾水稀釋20倍，備用。

膠粘劑：淀粉（市售食用玉米淀粉）；食用油：采用一般食用豆油；H2O2、H2SO4、H2SO3、MgSO4、H2SiO3、NaOH等。

2.2秸稈處理的主要步驟

秸稈纖維水浴加熱，進行分散、打漿、漂洗，過氧化氫藥品漂白消毒，然后原料洗至中性，將實用淀粉糊化，與配置好的防水劑、防油劑以及增濕強劑加入用過氧化氫漂白過的原料中，進行攪拌，使纖維與淀粉及加入的助劑充分混合得到成型的纖維紙，然后利用模具初步壓制纖維紙，最后再通過熱壓法將初步成型的快餐盒放在烘箱中進行熱壓，在適當溫度和時間的條件下使其進一步成型，將壓制成型的試樣進行干燥，最終得到成品。

2.3熱壓模具分析

熱壓壓力、溫度和時間影響產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率。模具的傳熱狀況影響熱壓溫度分布及傳熱效率，從而也影響生產(chǎn)率和成本。在秸稈餐具制品的熱壓干燥過程中，熱壓模具在豎向的溫度差不能太大，否則模具中溫度過高部位纖維受熱過度而導致強度下降，溫度過低部位則會由于加熱不足而難以干燥?？梢姛釅悍ㄖ谱鹘斩挷途咧心＞叩倪x取和熱壓模具溫度及其重要。

a.質(zhì)輕安全：重量非常輕，大約1kg/m2，相當于真石漆的1/6，干掛石材的1/40，面磚的1/20，沒有任何的安全隱患；

圖1　快餐盒制作工藝流程Fig.1 Snack box production process

3　植物纖維快餐盒的優(yōu)缺點

3.1產(chǎn)品優(yōu)點

就地取材，成本低廉。生產(chǎn)原料主要為植物秸稈，而我國就是農(nóng)業(yè)大國，植物種植量紙漿模塑餐具熱壓干燥過程的研究大，每年都會產(chǎn)生大量的秸稈。

耐熱耐壓，適性好。該快餐盒高溫不變性，可折疊，防水防油，同時，局部可承載一定的壓力；并且外表面可以印刷商標、廣告、說明書等。

無毒無害，綠色環(huán)保。產(chǎn)品原料均為天然植物，生產(chǎn)過程中自然高溫消毒，重復使用之后集中掩埋于土，兩三個月之后自然降解成有機肥料。

生產(chǎn)過程，無三廢排放。該產(chǎn)品從選料到加工成型，整個生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生任何廢氣、廢水及廢渣，如果加工中出現(xiàn)破損，可重新粉碎再加工。

3.2產(chǎn)品缺點

前期提取秸稈纖維工藝較麻煩。后期產(chǎn)品生產(chǎn)時對質(zhì)量控制對防水防油助劑的質(zhì)量要求很嚴格，否則容易出現(xiàn)HAc蒸發(fā)殘渣超標等質(zhì)量問題，合格率不高。熱壓過程中，溫度過高部位纖維受熱過度而導致強度下降，溫度過低部位則會由于加熱不足而難以干燥，生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。

4　影響秸稈餐具應用的因素及解決方法

4.1白度對秸稈餐具應用的影響

白度表示物質(zhì)表面白色的程度，以白色含有量的百分率表示。秸稈餐具表面的白色程度直接影響消費者的視覺，從而影響秸稈餐具的應用。

解決方法可以調(diào)整H2O2的加入量來改變餐具表面的白度，實驗表明，隨著H2O2用量的增加,白度提高。H2O2用量為2%時,原料白度為40%,當用量提高至4%時,白度達到48%,再增加H2O2用量,白度幾乎不再增加?？紤]到添加H2O2的經(jīng)濟性,所以選用H2O2用量為2%較適宜。

4.2防水、防油性能的影響

防水、防油性能的程度會直接影響秸稈餐具的應用,會給消費者帶來很大的不方便。

解決方法改變防水劑、防油劑的用量來改變防水、防油性能。（1）陽離子型的石蠟乳液,由于其本身帶有正電荷,可以通過靜電作用力吸附到帶負電荷的纖維上,在纖維表面形成一層疏水的膜,從而賦予試樣一定的防水性。（2）F-321防油劑由于帶有正電荷,加入原料后,正電荷可以與纖維帶有的負電荷相互作用,導致防油劑與纖維相結合,使疏油基定向朝外,在纖維表面形成一層表面張力很低的疏油膜,達到防油滲透的目的。

實驗表明,當加入的防油劑用量為0.6%,防水劑用量為3.5%時，餐具表面的防水、防油性能效果較好。

5　結語

本文主要探索以玉米秸稈為原料，提取秸稈纖維，經(jīng)過不同程度的加工處理生產(chǎn)可降解環(huán)保型快餐盒的工藝流程。通過優(yōu)化功能性助劑的添加工藝，選取適當?shù)哪＞撸脽釅悍ǜ纳苽鹘y(tǒng)制盒工藝方法。其目的是優(yōu)化原有工藝，節(jié)約自然資源，保護環(huán)境。

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Status analysis of plant fiber environmental protection fast food box*

HUANG Ji-wei，CHANG Jiang，DINGGuang-jian，NIU Ting，GAO Xue-chun，WANG Lu
（Harbin University of Commerce，Harbin 150001，China）

The Corn stalk fiber was abstracted by rough finish with corn straw asmaterial.The new fiber paper was obtained by heating in water bath，dispersing，beating，poaching and addingmeterials.The water and oil resistance of new fiber paperwas tested，the optimum processwas determ ined.

corn straw；plant fiber；environmental protection tableware

TS76

B

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20160957

2016-04-04

哈爾濱商業(yè)大學大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃省級項目（No. 201510240042）

黃繼偉，男，哈爾濱商業(yè)大學輕工學院13級印刷工程三班，在院學生會擔任學習部部長一職，多次參加挑戰(zhàn)杯，大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目及其它類別比賽，并獲得一定的獎項。

導師簡介：常江，博士，哈爾濱商業(yè)大學輕工學院講師。主要研究方向：生物質(zhì)包裝印刷材料。