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叁星飛榮：納米技術(shù)在包裝和食品機(jī)械上的應(yīng)用

叁星飛榮 2021-06-09 | 閱讀：1569

納米生物學(xué)的出現(xiàn)為食品工程的發(fā)展提供了一個(gè)嶄新的平臺。納米技術(shù)使基因工程變得更加可控，人們可根據(jù)自己的需要，制造多種多樣、便于人體吸收的納米生物“產(chǎn)品”，農(nóng)、林、牧、副、漁業(yè)也可能因此發(fā)生深刻變革，人類的食品結(jié)構(gòu)也將隨之發(fā)生變化。用納米生物工程、化學(xué)工程合成的“食品”將極大豐富食品的數(shù)量和種類，與之相適應(yīng)的包裝與食品機(jī)械也將應(yīng)運(yùn)而生。

由于納米陶瓷具有良好的耐磨性、較高的強(qiáng)度及較強(qiáng)的韌性，可用于制造刀具、包裝和食品機(jī)械的密封環(huán)、軸承等以提高其耐磨性和耐蝕性。也可用于制作輸送機(jī)械和沸騰干燥床關(guān)鍵部件的表面涂層。

日本東京已有人在實(shí)驗(yàn)室研制成功自潔玻璃和自潔瓷磚。其表面有一層薄納米TiO2，在光的照射下，任何粘污在表面上的物質(zhì)，包括油污、細(xì)菌，由于納米TiO2的催化作用，使這些碳?xì)浠衔镞M(jìn)一步氧化變成氣體或者很容易被擦掉的物質(zhì)。TiO2可用于制作包裝容器、食品機(jī)械的箱體和生產(chǎn)車間等。

德國一研究所以納米硅基陶瓷制成的特種不污染耐磨透明涂料，涂在玻璃、塑料等物體上，具有防污、防塵、耐刮、耐磨、防火等功能。可用于包裝和食品機(jī)械上與食品直接接觸的零部件的表面涂層。

納米SiC、Si3N4在較寬的波長范圍內(nèi)對紅外線有較強(qiáng)的吸收，可用作紅外吸波和透波材料，做成功能性薄膜或纖維，納米Si3N4非晶塊具有從黃光到近紅外光的選擇性吸收，也可用于特殊窗口材料，以納米SiO2做成的光纖對600nm以上波長光的傳輸損耗小于10dB／km，以納米SiO2和納米TiO2制成的微米級厚的多層干涉膜，透光性好而反射紅外線能力強(qiáng)，與傳統(tǒng)的鹵素?zé)粝啾龋晒?jié)省15％的電能。這些特性可用在食品機(jī)械的紅外干燥和紅外殺菌設(shè)備上。

經(jīng)研究證明，將30～40nm的TiO2分散到樹脂中制成薄膜，成為對400nm波長以下的光有強(qiáng)烈吸收能力的紫外線吸收材料，可作為食品殺菌袋和保鮮袋最佳原料。

納米SiO2光催化降解有機(jī)物水處理技術(shù)無二次污染，除凈度高，其優(yōu)點(diǎn)是：1、具有巨大的比表面積，可將有機(jī)物最大限度地吸附在其表面；2、具有更強(qiáng)的紫外線吸收能力，因而具有更強(qiáng)的光催化降解能力，可快速將吸附在其表面的有機(jī)物分解掉。這對污水處理量較大的食品企業(yè)提供了有力的技術(shù)支持。

介孔固體和介孔復(fù)合體是近年來納米材料科學(xué)領(lǐng)域引人注目的研究對象，由于這種材料較高的孔隙率（孔洞尺寸為2～50nm）和較高的比表面，因而在吸附、過濾和催化等方面有重要的應(yīng)用前景。對純凈水、軟飲料等膜過濾和殺菌設(shè)備又提供了一個(gè)廣闊的發(fā)展空間。

食品機(jī)械工作環(huán)境惡劣，對潤滑劑要求較高，而通常潤滑劑易損耗、易污染環(huán)境。磁性液體中的磁性顆粒尺寸僅為10nm，因此不會損壞軸承，而基液亦可用潤滑油，只要采用合適的磁場就可以將磁性潤滑油約束在所需的部位，保證了機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

納米磁致冷工質(zhì)。磁致冷發(fā)展的趨勢是由低溫向高溫發(fā)展，構(gòu)成磁性的納米團(tuán)簇，當(dāng)溫度大于15K時(shí)，其磁熵變高于GGG（Gd3Ga5012），成為15～30K溫區(qū)最佳的磁致冷工質(zhì)。1997年，美國利用自旋系統(tǒng)磁熵變的致冷方式，研制成Cd為磁致冷工質(zhì)的磁致冷機(jī)。它與通常的壓縮氣體式致冷方式相比較，具有效率高、功耗低、噪聲小、體積小、無污染等優(yōu)點(diǎn)。這為食品冷凍和冷藏設(shè)備又開辟了新的途徑。

橡膠和塑料是包裝和食品機(jī)械應(yīng)用較多的原材料。但通常的橡膠是靠加入炭黑來提高其強(qiáng)度、耐磨性和抗老化性，制品為黑色，不適宜用在食品機(jī)械上。納米材料的問世使這一問題迎刃而解。新的納米改性橡膠各項(xiàng)指標(biāo)均有大幅度提高，尤其抗老化性能提高3倍，使用壽命長達(dá)30年以上，且色彩艷麗，保色效果優(yōu)異。普通塑料產(chǎn)量大、應(yīng)用廣、價(jià)格低，但性能遜于工程塑料，而工程塑料雖性能優(yōu)越，但價(jià)格高，限制了其在包裝和食品機(jī)械上的大范圍應(yīng)用。用納米材料對普通塑料聚丙烯進(jìn)行改性，達(dá)到工程塑料尼龍—6的性能指標(biāo)，且工藝性能好、成本低，可大量采用。