基本信息
- 项目名称：
- “智慧绿叶”——可食性蔬菜纸膜
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品以白菜和胡萝卜为原料，添加一定比例的食用胶，制作出具有可食性且易于降解的环保包装蔬菜纸膜。优势在于其具有良好的耐油性、阻气性、可塑性和抗拉强度，因此可应用于方便面的内包装（调味料的包装）等食品领域，体现绿色、低碳、可持续发展的环保理念。
- 详细介绍：
- 本作品以白菜和胡萝卜为原料，添加一定比例的山药、海藻酸钠、阿拉伯胶、CMC、明胶为食用胶，研制出具有可食性且易于降解的新型绿色环保型包装材料——蔬菜纸膜。该膜的优势在于具有良好的耐油性、阻气性、可塑性和抗拉强度，同时膜的本身具有营养特性，食用后可强化营养。因此可应用于方便面的内包装（调味料的包装）等食品领域，既可为人们的生活提供方便，也能体现绿色、低碳、可持续发展的环保理念。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- [目的] 食品内包装对食品安全有重要影响，现阶段塑料包装存在许多危害，比如添加一定量的塑化剂可能导致食物受污染。因此，我们以白菜、胡萝卜为原料，研制一种可食用、易降解、无污染的蔬菜纸膜。 [思路] 选取可食性材料来研制蔬菜膜，应用于食品内包装。 1、民意调查。 同近千名市民进行了交流，获悉对项目的感觉与评价。结果表明：近八成表示期待，希望投入生产。 2、寻找可食性材料 曾以香蕉、苹果、橙皮、黄瓜、芹菜、白菜、胡萝卜为原料制作膜，最终从质地、价格、色泽和营养等角度综合考虑，选白菜和胡萝卜为原料。 3、制作工艺的探索 通过混合正交试验研究成膜工艺，着重于两方面的探索： 第一、食用胶的种类及数量的选择。 第二、食用胶加入量的配比组成、热封温度的选择。 4、性能测试对比 通过对蔬菜纸膜与方便面内包装进行透气性、水蒸汽透过率、抗拉性能等指标的测试对比来观察膜的质地、密封性及牢固度。 对蔬菜纸膜的菌落总数进行长时间多次测定，检测其贮藏时间。 [创新点] 1、可以吃的包装袋：大白菜及胡萝卜具有可食性，不会对人体构成危害。 2、强化营养：膜本身具有营养，能对人体补充营养素，对身体大有裨益。 [技术关键] 食用胶的选用与配比是关键技术。采用山药、明胶、海藻酸钠、CMC、阿拉伯胶等食用胶，用混合水平正交实验对其配比进行了优化，得出最优的制作工艺。 [技术指标] 耐油性、热封性、阻气性、水蒸汽透过率、抗拉强度、拉伸力、拉伸率、菌落总数
科学性、先进性
- 1、选题与时俱进 继承“绿色奥运”，传承“低碳世博”精神，研发可食用、易降解的蔬菜纸膜，减少污染和垃圾。 2、蔬菜膜可食、易降解且富有营养 蔬菜纸膜和PVC、PE等包装相比，优势在于其可食性，可降解，给后期处理带来便利，不污染环境；和已有的可食性膜相比，蔬菜膜还有高营养性，对人体健康很有益处。 3、采用混合水平正交试验 对各种食用胶之间的组成比例进行了探究。 4、多项性能指标均优于方便面的内包装 抗拉性能：白菜膜的拉伸强度和拉伸力比现有方便面内包装都要高，而且和调料的塑料包装袋相比几乎持平，足够承受一般塑料袋所能承受的重量。 水溶性：膜可迅速溶于沸水。应用于方便面的调料包，则可以放入汤中与内容物一同食用，方便快捷且环保。 耐油性：膜的内部呈致密的纤维网状结构，具有良好的耐油性，且不易吸油。 阻气性：蔬菜纸膜拥有更低的水蒸气透过率和透气性，因而具有良好的阻气性，可防止空气中的微生物进入食物中，延长食物的保质期；也可掩盖气味。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年第六届“上汽教育杯” 特等奖 2011年第九届陈嘉庚青少年发明奖（上海） 二等奖
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品；图片；样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 蔬菜膜具有可食性，且易降解；抗拉性能良好，具有一定可塑性；耐油性良好、易溶于水；有比较理想的密封性能。 [适用范围及推广前景] 根据膜的特点，可作为方便面的内包装，尤其是调味料和面饼的内包装。 我国方便面的产销量极大。现用塑料包装会对环境产生的污染。采用蔬菜纸膜，可以有效缓解环境污染问题。 [市场分析] 1、民意调查：我们的项目已得到认可与赞同，近80%的市民对项目表示期待，希望能研制出有别于现用塑料袋的新产品，投入生产且进入消费者市场。 2、企业定位：目标市场定位于国内大中型方便面生产企业（比如统一集团、康师傅等），从原材料的获取，到成品的加工制作，技术和工艺的配方上都已经比较成熟，可进入中试阶段，实施批量生产。 [经济效益] 1、成本低廉：做一张像调味包那样的5cm*6cm大小的膜，每个包装袋的单价不超过0.015元。 2、减少污染、节省人力和物力：蔬菜膜具有可食性和可降解性，燃烧不产生有害物质，因此可大量减少处理废弃物的人力和物力，减少了这一方面的开支。
同类课题研究水平概述
- 国内外制作的可食性膜大多以蛋白质、脂肪、多糖等基料制成，主要有4大类： 1、多糖膜 以淀粉及纤维衍生物为原料制成，可分为： （1）甲壳素膜：壳聚糖具有抑菌效果，是一种良好的成膜材料，但价格贵。田春美等发现将壳聚糖和木薯淀粉制成膜，其保鲜效果与纯壳聚糖膜相比较差不多，却降低了成本，得到透明度更高的膜。 （2）纤维素膜：Su等研究了CMC含量对羧甲基-大豆分离蛋白膜结构、热稳定性、水溶性、水分吸收的影响。CMC与大豆蛋白发生美拉德反应，X射线衍射研究发现两者有良好的相容性，形成抗张能力好、水分敏感度随CMC含量升高而降低的膜。 （3）淀粉膜：是一种可再生资源，价格便宜。周秋娟等以木薯淀粉为原料，溶解成膜后，在60℃烘干2h。淀粉浓度5％、MC0.3％、甘油3％时，木薯淀粉膜的性能最好。 2、蛋白膜 原料主要来自动物分离蛋白和植物分离蛋白，如：乳清蛋白，谷蛋白，玉米醇溶蛋白等。 Tihminlioglu等研究了不同种类（聚乙烯甘油和聚乙烯）及不同添加量（20%及50%）的增塑剂，不同浓度成膜溶剂对玉米醇溶蛋白-聚丙烯膜的水蒸气、氧气的阻隔性能的影响。研究发现，膜的水蒸气、氧气阻隔性能随着玉米醇溶蛋白和增塑剂浓度的增加而升高。 3、脂质膜 其形成材料如：蜂蜡，硬脂酸等，它们极性弱、易于形成致密网状结构，形成的膜阻水能力极强，但由于强度较低，通常与蛋白质，多糖类组合形成复合薄膜。 4、复合膜 刘亭君等以大豆分离蛋白、凝胶多糖和甘油复合制备可食性膜，以膜的抗拉强度为指标得到优选方案：干燥温度为70℃，大豆分离蛋白浓度为5％，凝胶多糖浓度为0.8％，甘油浓度为0.5％；以伸长率为指标得到优选方案为：干燥温度为50℃，大豆分离蛋白浓度为2％，凝胶多糖浓度为0.2％，甘油浓度为2.0％。 脂类膜的抗拉强度较差，不宜作包装袋使用；多糖类膜，尤其是淀粉膜，虽然价格便宜，但阻湿性比较差；复合膜的造价则较为昂贵，制备工艺也较为复杂。这3种膜都不具有营养特性，只有蛋白膜与蔬菜纸膜一样具有营养价值，但比较容易变性。 因而，蔬菜纸膜在质地、原材料价格、制作工艺的便利度和营养价值等因素上，具有一定优势。由于是将产品应用于食品的内包装上，尤其是方便面类食品，所以比较重视营养特性。
