海藻酸钠羧甲基纤维素钠保鲜膜的制备及其性能研究--高分子材料与工程本科毕业设计.doc

（2014届）本科毕业设计（论文）资料题目名称：海藻酸钠/羧甲基纤维素钠保鲜膜的制备及其性能研究学院（部）：包装与材料工程学院专业：高分子材料与工程学生姓名：xx班级：高材101学号：xxx指导教师姓名：xx职称：教授最终评定成绩：xxx工业大学教务处2014届本科毕业设计（论文）资料第一部分 毕业论文（2014届）本科毕业设计（论文）题目名称：海藻酸钠/羧甲基纤维素钠保鲜膜的制备及其性能研究学院（部）：包装与材料工程学院专业：高分子材料与工程学生姓名：xxx班级：高材101学号：10404300119指导教师姓名：xxx职称：教授2014 年 5 月xxx工业大学本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计），题目海藻酸钠/羧甲基纤维素钠保鲜膜的制备及其性能研究是本人在指导教师的指导下，进行研究工作所取得的成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文章以明确方式注明。除此之外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。本人完全意识到本声明应承担的责任。作者签名：（此处连同下面的日期用手写）日 期： 年 月 日xx工业大学本科毕业设计（论文）摘 要本文以海藻酸钠和羧甲基纤维素钠为原料，制备性能良好的可食性、可降解保鲜膜。研究海藻酸钠和羧甲基纤维素钠最佳成膜液的浓度，并以不同比例共混制膜，再对共混工艺进行优化；分析氯化钙、单硬脂酸甘油酯的添加量对共混膜性能的影响；利用制备的共混膜对鲜切雪梨进行保鲜实验，以普通PE膜、空白组为对照实验，通过感官评分和失重率的测定，分析共混膜对鲜切雪梨保鲜效果的影响。研究结果表明：3.0%海藻酸钠溶液、3.0%羧甲基纤维素钠溶液作为成膜液最好，海藻酸钠和羧甲基纤维素钠按质量比1:9共混时，膜的综合性能最好，最佳的共混工艺为搅拌温度45、搅拌速度20rs-1、搅拌时间30min；氯化钙的适宜浓度为3.0%，随着氯化钙的添加，膜的拉伸强度增大，断裂伸长率先增大后减少，膜的耐水性增强；单硬脂酸甘油酯的适宜浓度为0.005gml-1，随着单硬脂酸甘油酯的添加，膜的透湿性降低。在鲜切雪梨保鲜实验中，共混膜保鲜效果优于普通PE膜，远比未包装的空白组好。关键词：保鲜膜；海藻酸钠；羧甲基纤维素钠；共混ABSTRACTIn this paper, sodium alginate and sodium carboxymethyl cellulose was used as raw material to make fresh-keeping film which was edible and biodegradable. The prescriptions and blending process were optimized. The effect of calcium chloride and glycerol monostearate were studied on blend films properties. At last, the prepared blend film and ordinary PE film were applied for fresh cut pear fresh-keeping experiments, and then compared them with the blank group in preservation effect.The results were showed as follows: 3.0%SA blended with 3.0%CMC at the mass ratio of 1:9, the blend films comprehensive properties were best. The best blending process as follows: stirring temperature was 45, stirring time was 30min, and stirring velocity was 20rs-1. The suitable concentration of calcium chloride was 3.0%, and glycerol monostearate was 0.005gml-1. The tensile strength and water resistance of blend film increased with increasing calcium chloride concentration. However, the elongation at break of blend film first increased and then decreased. With the increment of glycerol monostearate, the films water vapor transmission rate decreased. In fresh cut pear fresh-keeping experiments, the blend films preservation effect was better than ordinary PE film, and far better than the blank group which without packing.Keywords: fresh-keeping film; sodium alginate; sodium carboxymethyl cellulose; blend目 录第1章 绪论11.1 海藻酸钠的结构与物化性质11.1.1 海藻酸钠的结构11.1.2 海藻酸钠的物化性质21.2 海藻酸钠在果蔬保鲜方面的研究21.3 羧甲基纤维素钠的结构与物化性质21.3.1 羧甲基纤维素钠的结构21.3.2 羧甲基纤维素钠的物化性质31.4 羧甲基纤维素钠在果蔬保鲜方面的研究31.5 海藻酸钠与羧甲基纤维素钠共混研究41.6 本课题研究的目的和主要内容4第2章 实验部分52.1 实验药品与仪器52.1.1 实验药品52.1.2 实验主要仪器及设备52.2 保鲜膜的制备52.2.1 海藻酸钠最佳成膜液配制52.2.2 羧甲基纤维素钠膜最佳成膜液配制62.2.3 海藻酸钠与羧甲基纤维素钠共混膜的制备62.3交联剂氯化钙添加量的确定62.4 单硬脂酸甘油脂添加量的确定62.5 保鲜膜的基本性能测定72.5.1 厚度的测定72.5.2 力学性能测定72.5.3 透光率及雾度的测定72.5.4 透湿性能测定72.5.5 耐水性测试定82.6 鲜切雪梨保鲜实验82.6.1 鲜切雪梨保鲜实验的感官测定82.6.2 雪梨失重率的测定8第3章 结果与分析103.1 海藻酸钠浓度的确定103.2 羧甲基纤维素钠浓度的确定113.3 不同比例海藻酸钠和羧甲基纤维素钠共混对膜性能的影响123.3.1 对共混膜力学性能的影响123.3.2 对共混膜光学性能的影响133.3.3 对共混膜透湿性能的影响143.4 共混工艺的优化143.4.1 搅拌温度对共混膜力学性能的影响153.4.2 搅拌速度对共混膜力学性能的影响153.4.3 搅拌时间对共混膜力学性能的影响163.5 交联剂CaCl2添加量的确定173.5.1 交联剂CaCl2用量对共混膜力学性能的影响173.5.2 交联剂CaCl2用量对共混膜耐水性的影响183.6 单硬脂酸甘油酯添加量的确定183.6.1 单硬脂酸甘油酯用量对共混膜力学性能的影响183.6.2 单硬脂酸甘油酯用量对膜透湿性的影响193.7 共混膜对雪梨保鲜效果的影响193.7.1 鲜切雪梨保鲜实验的感官评定193.6.2 鲜切雪梨的失重率20结论22参考文献23致谢25IV xx工业大学本科毕业设计（论文）第1章 绪论将新鲜的果蔬采摘后，一段时间内果蔬会腐败变质。这是因为果蔬的含水量太高，给微生物和酶的活动提供了有利条件。我国的水果和蔬菜产量分别达7000万吨、4.6亿吨，是果蔬生产大国。但水果腐烂损耗率达到30%，蔬菜达到40%50%，每年的直接浪费和经济损失率为25%30%。也就是说每年有8000万吨果蔬腐烂，经济损失近800亿元。对水果、蔬菜进行保鲜是降低果蔬损耗、提高经济效益的最直接的方法。目前，常用的果蔬保鲜方法主要有冷藏保鲜法、气调保鲜法、辐射保鲜法和普通保鲜膜保鲜法等。前三种保鲜技术一般来说都需要一定的保鲜设备，成本较高，普及性差，而保鲜膜保鲜法则是一种性能稳定、操作简单、成本较低、适用性广的果蔬储存保鲜方法1。普通的保鲜膜（如PS薄膜、PP薄膜、PE薄膜、PVC薄膜等）容易导致微生物生长且水蒸气的传递率很低，仅具有一定的保鲜效果，从而使果蔬的鲜度不够高，加之其不可降解，大量使用后丢弃会造成白色污染，所以普通保鲜膜已明显不能满足现代市场的保鲜需要。开发以天然高分子为原材料的的多功能保鲜膜，将是果蔬保鲜研究的主要趋势。1.1 海藻酸钠的结构与物化性质1.1.1 海藻酸钠的结构海藻酸钠是一种以海带、海藻为原料经过各种离子交换（消化、过滤、漂白和钙化、脱钙、中和转化）提取制成的天然连锁状高分子多糖聚合物2。我国有着可以养殖海带的辽阔水域，海岸线全长一万八千多公里，海面积可达二百多万平方公里，可以种植人工海带，发展潜力巨大3。我国海带和紫菜干品产量分别达到了30万吨和3万吨，占世界的第一位和第三位，用于提取海藻酸钠的原料非常丰富。虽然我国在以海藻制取海藻酸衍生物方面取得了一些成绩，但与发达国家相比，仍存在较大的差距4。海藻酸钠的分子式为(C5H7O4COONa)n，结构单元分子量理论值为198.11，结构单元分子量平均真实值为222.00，聚合度807503。海藻酸钠像许多天然生物大分子一样，在单元糖环上具有羧基和羟基等功能基团，是一种阴离子聚电解质。海藻酸钠分子是由-D-1,4-甘露糖醛酸（M单元）和-L-1,4-古罗糖醛酸（G单元）通过1,4-糖苷键链接的线性共聚物，由不同的GGGMMM片段组成，其中不仅包含均聚片段GG和MM，还有共聚片段GM。M和G片段的长度、数量以及在聚合物上的连续分布随着海藻酸钠的来源不同而有差异。两种单体组成嵌段线性聚合物，在一个分子中，可能只含有其中一种糖醛酸构成的连续链段，也可能由两种糖醛酸链节构成嵌段共聚物。两种糖醛酸在分子中位置的不同以及比例的变化，会直接导致海藻酸钠的离子选择性、粘性、胶凝性等性质的差异5。1.1.2 海藻酸钠的物化性质海藻酸钠又称藻肮酸钠，为白色或淡黄色粉末，无臭无味无毒，是分子中含有游离羟基的有机物。海藻酸钠溶于水，不溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂以及pH小于3的酸。海藻酸钠溶于水形成粘稠胶状液体，1.0%水溶液pH值为68，当其pH=69时粘性稳定，加热至80以上时则粘性降低6。海藻酸钠具有吸湿性，是水合力非常强的亲水性高分子。由于海藻酸钠本身立体结构的特异性，因此其具有特殊的物理化学性质，在温和的条件下其水溶液遇钙、铁、铅等二价以上的金属离子，立即凝固成这些金属的盐类，不溶于水而析出；遇酸析出海藻酸固体7。1.2 海藻酸钠在果蔬保鲜方面的研究海藻酸钠是一种多糖碳水化合物，可以从褐藻类的海带或马尾藻中提取，具有诸多优点，如生物相容性好、无毒无味、可生物降解、优良的分散性、保湿性、成膜性、抗菌性，再加上其成本较低，正日渐成为水果贮藏保鲜研究的热点8-10。刘嘉俊用不同浓度的海藻酸钠涂膜保鲜芒果，通过对比发现2.0%的海藻酸钠涂膜能有效减缓Vc损失，减慢芒果含糖量下降速度，减小芒果失重率，从而提高芒果品质，延长贮藏时间11。祝美云等人以海藻酸钠、明胶、山梨酸钾为涂膜材料制备海藻酸钠复合膜，在鲜切贡梨上涂膜，研究复合膜的保鲜效果。其中0.05gkg-1的海藻酸钠涂膜能明显降低果实的呼吸速率、鲜梨贮藏过程中的褐变指数以及Vc的损失，延缓果实衰老12。这些研究都说明海藻酸钠具有较好的保鲜效果，然而海藻酸钠膜质脆和极差的耐水性，使其在应用上受到了限制13。海藻酸中的羧基易与钙离子形成络合物，即存在钙桥14。邓靖等人通过在海藻酸钠中添加增塑剂改善膜的柔韧性，通过交联剂处理改善膜的耐水性。经过一系列实验，可知3.0%海藻酸钠与0.3%的单甘脂所制备的膜具有较好物理性能。此复合膜经4.0%的氯化钙交联15min后抗拉强度和耐水性得到明显增强15。1.3 羧甲基纤维素钠的结构与物化性质1.3.1 羧甲基纤维素钠的结构纤维素主要来源于自然界中的棉花、麻、麦秆、甘蔗渣和树木等植物，是三大天然高分子之一，是取之不尽的可再生资源。羧甲基纤维素是在天然纤维素的基础上，经过碱化反应和醚化反应所制得的一种具有羧甲基结构的纤维素醚衍生物，分子上的羧基和钠离子结合成钠盐即羧甲基纤维素钠（CMC），是一种阴离子醚16。羧甲基纤维素钠的分子式为(C8H16NaO8)n，结构单元的分子量为263.1976，是纤维素分子中-OH上的H被CH2COONa取代的产物，为线型水溶性高分子化合物。它的分子中含有-葡萄糖的结构单元，具有纤维素的特征。CH2COONa也可以取代两个仲羟基的氢。羟基被取代的程度称为取代度或醚化，并用DS表示。一般DS为0.41.0017。分子链上的取代基的多少及分布，直接影响到羧甲基纤维素钠溶解性及溶液粘度。取代度越高，羧甲基纤维素钠的溶解性越来越好。1.3.2 羧甲基纤维素钠的物化性质羧甲基纤维素钠一般为白色或淡黄色粉末状的固体，有时也呈现颗粒状或纤维状，无臭、无味、无毒，是一种大分子化学物质，其具有很多优异的性能，如增稠、悬浮、稳定溶剂、成膜、抗微生物等。CMC能够吸水溶胀，在水中形成透明度较高的粘稠溶液，在酸碱度方面表现为中性18。该物质不溶于乙醇、乙醚、丙酮和氯仿等有机溶剂。固体CMC对光及室温均较稳定，在干燥的环境中，可以长期保存19。CMC具有吸湿特性，其吸湿程度与大气温度和相对湿度有关，当到达平衡后，就不再吸湿。CMC水溶液具有优良的粘结、增稠、乳化、悬浮、成膜、保护胶体、保持水分、抗酶解以及代谢惰性等性能。CMC取代度的大小直接影响到CMC的溶解性、乳化性、增稠性、稳定性、耐酸性和耐盐性等性能。一般认为取代度在0.60.7左右时乳化性能较好，当取代度大于0.8时，其耐酸、耐盐性能明显增强。CMC溶液具有假塑性20。1.4 羧甲基纤维素钠在果蔬保鲜方面的研究张润光等采用pH为4.0的0.5%CMC（羧甲基纤维素钠）溶液涂膜保鲜石榴，贮藏120d后，石榴色泽艳丽，籽粒饱满，保鲜效果良好21。杨佐忠等人用“PRS5菌剂+羧甲基纤维素钠”成膜保鲜苹果，苹果失水率低，色泽较为鲜艳22。在水果保鲜方面虽然有学者对羧甲基纤维素钠进行了研究，但由于其为亲水性的多糖类物质，即便具有很好的成膜性、制成的膜阻气性较好，但膜较差的阻湿性，还是使其在实际生产中的应用受到了限制23。甲基纤维素与硬脂酸复合膜的研究表明：通过提高硬脂酸分馏物的体积至22%能显著地降低甲基纤维与硬脂酸复合膜的水蒸汽渗透性，但若进一步提高硬脂酸分馏物的体积，则反而会使膜的水蒸汽透过系数升高24。林日高等人研究了脂类物质硬脂酸、液体石蜡、蔗糖酯对羧甲基纤维素钠成膜性的影响，结果表明：硬脂酸能降低膜的水蒸气透过系数，但对膜的机械性能影响不大；密度为0.003gml-1的石蜡不仅可以明显提高膜的阻湿性，而且使膜具有最大的抗拉强度；石蜡-硬脂酸联合作用于薄膜可使膜的阻湿性比两者单独作用时均得到显著的提高25。贾慧敏等人以卡拉胶、羧甲基纤维素（CMC）、海藻酸钠涂膜及其两两复配处理鲜切桃，研究发现海藻酸钠涂膜使桃块的亮度保持较好，经羧甲基纤维素钠处理的桃块褐变度较高，而“海藻酸钠+羧甲基纤维素钠”的复合涂膜可以使桃块保持较好的亮度、色泽，一定程度上抑制了桃块褐变26。李桂峰等人分别用壳聚糖、海藻酸钠、羧甲基纤维素可食性膜处理鲜切红地球葡萄粒，海藻酸钠可食性膜和羧甲基纤维素可食性膜在贮藏前期有较好的保鲜效果，贮藏后期吸湿比较严重，使膜的保护效果降低27。因此，在羧甲基纤维素钠中加入具有良好阻湿性能的脂质，制成复合膜，提高膜的阻湿、防潮性能，将成为以后研究的焦点。1.5 海藻酸钠与羧甲基纤维素钠共混研究刘凯等人利用溶液共混法制备了新型共混膜，即海藻酸/淀粉/羧甲基纤维素共混膜。与单膜相比，共混膜的力学性能、吸水性能及水蒸气透过率均有显著改善，在一定温度范围内，共混膜热稳定性高于海藻酸28。孟祥军以7wt%NaOH/12wt%尿素水溶液作为溶剂，在低温下溶解纤维素，在室温下溶解海藻酸钠，制备出一系列钙交联的纤维素/海藻酸再生共混膜。共混膜表面呈现出一种均匀的网孔结构，具有良好的力学性能和热稳定性29。朱平等人采用稀溶液粘度法研究了不同混合比例的羧甲基纤维素钠与海藻酸钠的相容性30。这说明控制好海藻酸钠与羧甲基纤维素钠的比例，将两者进行共混是可行的，而且共混膜在某些方面比单膜的性能更为优越。1.6 本课题研究的目的和主要内容消费者环保意识的增强和对果蔬品质要求的提高，导致现有的保鲜膜已明显不能满足市场需要，因此保鲜效果好、使用方便、易降解的可食性保鲜膜，是现今果蔬保鲜的研究方向。海藻酸钠、羧甲基纤维素钠具有来源丰富、生物可降解性、生物相容性、易衍生优化等特点，是制备可食性保鲜膜的较好材料。在单一的海藻酸钠中加入羧甲基纤维素钠，可取长补短，消除单一组分上的缺点，而且两者的相容性好。本文的研究目的是以流延法制备海藻酸钠/羧甲基纤维素钠保鲜膜，通过添加氯化钙、单硬脂酸甘油酯，从而提高海藻酸钠/羧甲基纤维素钠保鲜膜的柔韧性、耐水性，降低其透湿性，使之满足果蔬保鲜的要求。本文的主要研究内容：首先采用流延法制备海藻酸钠/羧甲基纤维素钠共混膜，对膜的性能进行测定，研究海藻酸钠、羧甲基纤维素钠的混合比例对共混膜性能的影响，并对共混膜的制备工艺进行优化，包括搅拌温度、搅拌速度、搅拌时间。然后用氯化钙交联海藻酸钠/羧甲基纤维素钠共混膜，研究氯化钙对共混膜力学性能、耐水性能的影响。最后再加入单硬脂酸甘油酯来改善膜的透湿性能，并用自制薄膜对果蔬进行保鲜实验，通过感官评分和失重率测定，评估薄膜对果蔬的保鲜效果。第2章 实验部分2.1 实验药品与仪器2.1.1 实验药品本实验中用到的主要实验药品如表2.1所示。表2.1 主要实验药品材料名称规格厂家海藻酸钠食用级食添食美企业产品有限公司羧甲基纤维素钠食用级上海申光使用化学药品有限公司无水氯化钙分析纯天津市大茂化学试剂厂无水乙醇分析纯xxx汇虹试剂有限公司单硬脂酸甘油酯化学纯天津市永大化学试剂开发中心2.1.2 实验主要仪器及设备本实验中用到的主要实验仪器及设备如表2.2所示。表2.2 主要实验仪器及设备设备名型号出厂地集热式恒温加热磁力搅拌器DF-101S型巩义市科瑞仪器有限公司电子天平PL403梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司PC型智能电子拉力试验机XLW（L）-500N型济南兰光机电技术有限公司透光率/雾度测定仪WGT-S 型上海精密科学仪器有限公司手动冲压机SPEC JH-120福建省中泰集团公司台式千分测厚仪CH-1-S型上海六菱仪器厂2.2 保鲜膜的制备2.2.1 海藻酸钠最佳成膜液配制称取一定量的海藻酸钠，将其加入到水中，在45水浴的条件下，以20rs-1的速度进行搅拌，搅拌一定的时间，至溶液均一，停止搅拌，分别配成浓度为1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%的海藻酸钠溶液。在室温下静置脱泡，待溶液中的气泡完全消失后，在有机玻璃板上流延成膜，室温下干燥。分析比较不同浓度下的海藻酸钠成膜性及其膜性能的优劣，从而确定海藻酸钠最佳成膜液浓度。2.2.2 羧甲基纤维素钠膜最佳成膜液配制量取一定量的去离子水于烧杯中，并将烧杯置于磁力搅拌器上，在50的水浴条件下，以30rs-1的速度进行搅拌，随之将一定量的羧甲基纤维素钠缓慢加入水中，搅拌一定的时间，待溶液透明均一后，停止搅拌，分别配成浓度为1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%的羧甲基纤维素钠钠溶液，在室温下静置脱泡直至气泡完全消失，并在有机玻璃板上流延成膜。对不同浓度下的羧甲基纤维素钠成膜性进行评定，并比较膜的力学性能，进而确定羧甲基纤维素钠最佳成膜液浓度。2.2.3 海藻酸钠与羧甲基纤维素钠共混膜的制备根据2.2.1、2.2.2的实验，称取一定量的海藻酸钠、羧甲基纤维素钠，分别配制成最佳成膜液，静置、消泡。将海藻酸钠溶液与羧甲基纤维素钠溶液按质量比10:0、9:1、8:2、7:3、6:4、5:5、4:6、3:7、2:8、1:9、0:10，在45水浴的条件下以20rs-1的速度搅拌共混，共混一段时间后，室温下静置脱泡处理。最后将共混液分别涂在有机玻璃板上，室温下干燥一段时间，揭膜，得到共混膜。对各组共混膜进行拉伸强度、断裂伸长率、透光率、雾度、水蒸气透过率实验，比较不同配比所制保鲜膜性能的优劣，从而确定最佳共混比。2.3交联剂氯化钙添加量的确定称取一定量的无水氯化钙，加入到去离子水中，室温下搅拌至无水氯化钙完全溶解，配成一系列质量分数为1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%的氯化钙溶液。取5等份海藻酸钠与羧甲基纤维素钠最佳比例共混溶液，在有机玻璃板上流延成膜，随之立即将膜置于配制好的氯化钙溶液中浸泡一段时间，再在水中浸泡一段时间，取出后室温下晾干，揭膜。根据膜的力学性能、耐水性，确定氯化钙的浓度。2.4 单硬脂酸甘油脂添加量的确定 在无水乙醇与去离子水按体积比5:95配成的混合溶液中，加入一定量的单硬脂酸甘油脂，在65水浴的条件下搅拌一定的时间至溶液乳白均一，停止搅拌，得到一系列质量浓度为0.001gml-1、0.002gml-1、0.003gml-1、0.004gml-1、0.005gml-1的单硬脂酸甘油脂溶液。按照海藻酸钠、羧甲基纤维素钠最佳成膜液配制的实验条件，用单硬脂酸甘油酯溶液代替去离子水来分别配制海藻酸钠、羧甲基纤维素钠溶液，按照最佳的共混比例、共混工艺，将单硬脂酸甘油酯溶的海藻酸钠、羧甲基纤维素钠溶液共混，静置、脱泡，在有机玻璃板上流延成膜。随之立即将膜置于配制好的氯化钙溶液中浸泡一段时间，再在水中浸泡一段时间，取出后室温下晾干，揭膜。对保鲜膜的力学性能和透湿性能进行测试，可得到单硬脂酸甘油酯的最佳添加量。2.5 保鲜膜的基本性能测定2.5.1 厚度的测定实验标准：GB6672实验方法：沿样品的纵向，距离端部1cm的位置，横向截取试样。试样宽度约为100mm，应该保证试样无折痕、无其它缺陷。在试样上取5个点，使用测厚仪测量厚度，记录每次测试结果，取平均值。2.5.2 力学性能测定实验标准：GB13022-91实验方法：冲压取样器裁取试样为型的样品，按GB2918将样品在标准环境湿度下进行状态调湿，调湿时间在4h以上，然后将处理过的样品在PC智能电子拉力试验机上进行拉伸试验，拉伸速度为20020mm/min，夹具间距为85mm。拉伸强度按公式2.1计算P= （2.1）其中，P-拉伸强度（MPa）；b-试样宽度（mm）；d-试样厚度（mm）。断裂伸长率按公式2.2计算 （2.2）其中，-断裂伸长率（%）；L-试样被拉伸的长度（mm）；L0-试样未拉伸的长度（mm）。2.5.3 透光率及雾度的测定实验标准：GB1037-88实验方法：将仪器调整好，开启电源进行预热，两窗口显示二小数点，准备指示灯指示黄光，不久指示灯变绿光，左边读数窗出现“P”，右边出现“H”，并发出呼叫声。此时在空白样品的情况下按测试开关，仪器将显示“P100.00”、“H0.00”。将试样展平放于试样夹上，按测试键，记录数据，一个试样可以重复测几次，记录试验结果取平均值。2.5.4 透湿性能测定实验标准：GB1037-88实验方法：取自制的薄膜密封住装有3.0g无水CaCl2的称量瓶，将称量瓶放置于干燥器中，并在干燥器底部放置一个盛有饱和NaCl溶液的小烧杯，目的是在25下，为环境提供75%的相对湿度。但值得注意的是，必须确保溶液处于饱和状态，即小烧杯中应有少量未溶的NaCl。每24h测一次称量瓶的重量，直到称量瓶重量变化稳定。每种试样做3个平行实验。水蒸气透过率计算公式： （2.3）其中，WVP为水蒸气透过率，mgcm-2d-1；Wf为称量瓶最终重量，mg；Wt为称量瓶起始重量，mg；S为有效的膜片面积，cm2；d为天数。且WVP值越小，说明阻水性越好。2.5.5 耐水性测试定取20mm20mm的自制薄膜，将保鲜膜置于盛有约30ml去离子水的50ml烧杯中。一定时间后，膜溶解于水中，记录下溶解时间，该时间可以反映保鲜膜的耐水性。2.6 鲜切雪梨保鲜实验2.6.1 鲜切雪梨保鲜实验的感官测定雪梨果肉嫩白如雪，含柠檬酸、苹果酸、胡萝卜素、维生素B1、B2、C等，可以生津润燥、清热化痰，养血生肌，因此备受人们亲睐。果肉多汁、风味纯甜、香气浓郁是雪梨的优良特质，但是这些优良的品质特性却使其保鲜非常不易，因此针对鲜切雪梨进行保鲜是非常必要的。雪梨市购，挑选无病虫害、色泽良好、表面无疤痕的果实。雪梨经去皮处理，用水果刀切成20mm20mm20mm大小的切片，分别用添加有单硬脂酸甘油酯并用氯化钙浸泡过的最佳共混膜、普通PE膜包装雪梨切片，并设置一组空白对照。每12h检测一次样品，分别就雪梨褐变程度、褐变面积、组织状态进行评分，总分为三者得分之和的平均值。评分标准如表2.3。表2.3 雪梨感官评分标准评分褐变程度褐变面积组织状态810分极轻微5%果实饱满68分轻微20%果实较饱满46分中度50%果实中度萎蔫24分重度70%果实重度萎蔫、有少量霉斑02分严重100%果实严重萎焉，有较多霉斑2.6.2 雪梨失重率的测定用电子天平每12小时称量一次雪梨质量，根据原始质量，按照下例公式计算出其失重率。 （2.4）其中，为雪梨的原始质量，g；为贮藏12i小时后雪梨的质量，g。第3章 结果与分析3.1 海藻酸钠浓度的确定经实验发现海藻酸钠的浓度对成膜性具有一定的影响，具体结果见表3.1。表3.1 海藻酸钠浓度对成膜性的影响膜液浓度（%）成膜情况光滑度透明度揭膜难易1.0膜薄，致密性好略粗糙较透明困难，易破损2.0膜较薄，致密性较好较粗糙较透明困难，较易破损3.0膜厚度适中，致密性尚好较粗糙较透明较难，较易破损4.0膜厚度适中，膜表面有细小孔洞粗糙略透明较难，较易破损5.0膜较厚，膜表面有细小孔洞粗糙略透明稍易，易破损从表3.1可以看出：随着海藻酸钠的浓度升高，膜的光滑度、透明度逐渐降低，海藻酸钠浓度过高，膜较脆容易破损很难获得完整的薄膜，同时膜表面也会相应地出现一些细小的孔洞、间隙，影响了膜的致密性，从而使海藻酸钠膜的阻隔性大大降低，影响了其实用性。但海藻酸钠浓度太小时，膜液的流动性较强，形成的膜过薄，拉伸强度欠佳，在撕膜的过程中很容易撕破，也难以得到完整的薄膜。海藻酸钠浓度对海藻酸钠膜力学性能的影响见表3.2。表3.2 海藻酸钠浓度对海藻酸钠膜力学性能的影响海藻酸钠浓度（%）拉伸强度(MPa)断裂伸长率（%）1.00.2821.92.00.7921.63.01.6321.24.02.0520.15.02.3318.9由表3.2可以看出：海藻酸钠膜的拉伸强度随海藻酸钠浓度的增加而增加，断裂伸长率则逐渐下降，但当其浓度超过3.0%时，膜的拉伸强度增速放缓。膜的拉伸强度主要受聚合物相对分子质量、分子链的排列以及聚合物结构的影响。海藻酸钠分子量一定，因此其浓度越高，单位体积内的分子数就越多，分子链间的相互作用力就越大，所成的膜拉伸强度就越大，分子链排列更加紧密，从而使分子链滑移变得困难，膜的延展性变差，导致断裂伸长率下降。当海藻酸钠浓度为3.0%时，膜力学性能较佳。综合考虑，3.0%海藻酸钠溶液所成的膜厚度适中，致密性尚好，也较透明，虽撕膜较难，但仍可得到一定面积的薄膜，且力学性能也尚好，再加上成本因素，选择3.0%海藻酸钠较为经济、实用。3.2 羧甲基纤维素钠浓度的确定通过对不同浓度的羧甲基纤维素钠所制备的膜进行了外观评定，发现浓度对羧甲基纤维素钠膜的性能具有一定的影响。具体见表3.3。表3.3 羧甲基纤维素钠浓度对成膜性的影响羧甲基纤维素钠浓度（%）成膜情况1.0成膜液很稀没有气泡，流动性好，易涂布，膜薄且平，易皱折2.0成膜液稀有少量气泡，流动性好，易涂布，膜较薄且平3.0成膜液略粘稠有稍多气泡，流动性尚好，易涂布，膜平整且厚薄适中4.0成膜液呈粘着胶体伴有许多气泡，流动性差，尚可涂开，膜平整稍厚5.0成膜液非常粘稠有大量气泡，流动性很差，较难涂开，膜面凹凸不平从表3.3可以看出：当羧甲基纤维素钠浓度的浓度增加，成膜液逐渐变粘稠，流动性慢慢降低，溶液中的气泡液逐渐增多，静置脱泡的时间相应延长。但当成膜液过稀时，膜平且易皱折，而成膜液浓度过高时，又会因为流动性差，而使膜面凹凸不平。各种浓度所制得的羧甲基纤维素钠膜揭膜都比较容易，可以得到完整的薄膜，且膜都非常透明。羧甲基纤维素钠浓度对羧甲基纤维素钠膜力学性能的影响具体见表3.4。表3.4 羧甲基纤维素钠浓度对羧甲基纤维素钠膜力学性能的影响羧甲基纤维素钠浓度（%）拉伸强度（MPa）断裂伸长率（%）1.010.2638.42.015.8216.93.024.0911.64.026.845.95.031.964.7根据表3.4可以看出：随着羧甲基纤维素钠浓度的增大，膜的拉伸强度逐渐增大，断裂伸长率急剧减少。成膜液浓度太低时，膜液很好的流动性使成膜过薄，且膜的拉伸强度很小，在实际操作过程中很不方便。CMC的浓度高于3.0%时，溶液非常粘稠呈胶体状，CMC分子链排列紧密，分子间作用力增强，分子链的滑动性降低，导致拉伸强度增加、断裂伸长率减少。3.0%CMC膜的力学性能较2.0%CMC膜的力学性能好，膜的厚度也适中，综合考虑选择3.0%羧甲基纤维素钠溶液制膜。3.3 不同比例海藻酸钠和羧甲基纤维素钠共混对膜性能的影响3.3.1 对共混膜力学性能的影响海藻酸钠与羧甲基纤维素钠共混膜的性能较两者的单膜有所改善，然而，不同比例混合对膜性能有很大的影响。将3.0%的海藻酸钠与3.0%的羧甲基纤维素钠按不同质量比共混制膜，并对膜的力学性能进行测试，结果如图3.1所示。图3.1 SA/CMC不同比例共混对膜力学性能的影响高分子材料的强度上限取决于主链化学键力和分子链间的作用力，在一般情况下增加分子链的极性或形成氢键可以使其强度提高。两种聚合物的共混物中存在三种区域结构：两种聚合物各自独立的相和两相之间的界面层。界面层也称为过渡区，在此区域发生两相的粘合和两种聚合物链段之间的相互扩散。聚合物共混物各相之间也相互影响，有明显的协同效应，其力学强度与形态结构密切相关，并不等于各组分力学强度的简单平均值。由图3.1可知：随着CMC含量的增加，共混膜的拉伸强度逐渐增加。这是由于CMC含量的增加，使混合溶液的粘度逐渐升高。而液体的粘度是液体中大分子间微观作用的宏观表现，即SA与CMC分子之间的相互作用随CMC含量的增加而变大。CMC大分子上的羧甲基伸展穿插于SA大分子间，与SA大分子上的的羧基和羟基形成氢键，使两种大分子之间存在着强烈的相互作用，且这种相互作用随CMC含量的上升而增强。而不同种类分子间相互作用力的大小决定了高分子共混体系的相容性，因此CMC含量越高，SA与CMC的相容性越好。SA与CMC的相容性越好，则两种聚合物链段间的相互扩散加剧，界面粘合力增加，宏观表现为拉伸强度增加。材料拉伸变形的过程就是一个“消耗高分子链柔性”的过程，所以断裂伸长率取决于基体分子链的柔性。海藻酸钠、羧甲基纤维素钠相邻结构单元间可生成内氢键，内旋转困难，链段活动性小，加之海藻酸钠分子间、羧甲基纤维素钠分子间范德华力都很大，分子链构象受限，所以分子链柔性差，断裂伸长率只有21.2%、11.6%。SA作为连续相，CMC作为分散相，羧甲基纤维素钠的加入，使SA分子间作用力、CMC分子间作用力减弱，SA与CMC分子间作用力增强但仍较小，从而使连续相分子链刚性降低，断裂伸长率增加。当CMC的含量超过5份时，SA作为分散相，CMC作为连续相，CMC分子间形成强烈的氢键，再加上CMC与SA分子间的相互作用，连续相分子链变得刚硬，断裂伸长率降低。3.3.2 对共混膜光学性能的影响透光率和雾度两个指标主要表征材料的透光性。透光率的定义是透射光通量与入射光通量之比，而雾度的定义为材料散射光通量与透射光通量之比，它可衡量透明或半透明材料不清晰度或浑浊的程度。一般来说，透光率和雾度之间成反比关系，即透光率高的材料，其雾度低，反之亦然。但透光率不一定就跟雾度成反比，类似毛玻璃等的薄膜，透光率很高，雾度也很高。一个良好透明材料的要求为高透光率、低雾度。共混膜的透光率和雾度随CMC含量的变化见图3.2。图3.2 SA/CMC不同比例共混对膜光学性能的影响判断共混高分子相容性好坏也可间接通过透光率来评定。如果共混膜中两种高分子相容性很差，在两相界面上光散射或反射较多，膜的透光率低、雾度高。两种高聚物相容性好，则它们形成的薄膜表面光滑均匀透明。SA与CMC共混，所制的共混膜一面粗糙、一面光滑，且膜面存在大面积的细小斑点。伴随着CMC所占的比重上升，膜粗糙的一面也渐渐变得光滑，斑点的数量也逐渐减少，共混膜变得越来越透明。海藻酸钠、羧甲基纤维素钠都为半结晶型聚合物，纯SA膜透光率为83.5%，雾度为86.74%；纯CMC膜透光率为91.3%，雾度为12.77%，由此可知SA的结晶度比CMC高。CMC的加入，使SA与CMC存在分子间的相互作用，破坏了SA组分