□ 騫冀東 郭 偉 劉海霞 王兆樂 徐 雅 郭春亮 河北建筑工程學(xué)院

1 可食用餐具總體研究

1.1 研究要義

可食用餐具是一種對(duì)人體無害、無毒，生產(chǎn)制造、使用和銷毀過程也均無污染可以食用并可迅速降解的餐具[1]。產(chǎn)品質(zhì)量完全符合國家食品衛(wèi)生要求，使用完后餐具易回收、易消納、易處理。原材料為農(nóng)作物、糧食，將主體材料和其他可食用的助劑按一定的比例組合，經(jīng)攪拌和混合等機(jī)械程序后，采用一定的技術(shù)使其黏合加固而成。

1.2 可食用與易分解

可食用餐具保留了目前使用一次性餐具的方便性，同時(shí)主材與輔料均對(duì)人體無毒無害，可以在用餐結(jié)束后直接食用。如果由于衛(wèi)生問題個(gè)人不愿意直接食用，也可以下放給牲畜食用或者直接當(dāng)作廢物處理掉，而且不用擔(dān)心它對(duì)環(huán)境的污染[2]。這種可食用餐具可以在較短時(shí)間內(nèi)降解，后期可作為飼料喂養(yǎng)動(dòng)物，再次利用其中的資源。這是一種新型的換代性的餐具。

像一次性快餐飯盒之類的塑料制品都是由石油化工副產(chǎn)品生產(chǎn)的聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等制成的。它們不易回收，既會(huì)污染土地，又可能對(duì)牲畜造成潛在危害。而可食用餐具取之自然，亦可回歸自然。

這些制作材料都是可自然降解的有機(jī)物，例如：植物纖維很容易降解，可以完全被分解為二氧化碳和水，其自然生物降解具有條件溫和、能耗低等優(yōu)點(diǎn)；淀粉是一種可生物降解的天然高分子，在微生物的作用下會(huì)分解為葡萄糖，最后會(huì)分解為水和二氧化碳，用淀粉制成的餐具在堆肥狀態(tài)下5～7天開始發(fā)霉，10天左右與堆肥融為一體；蛋白質(zhì)是一種大分子有機(jī)物，同樣能被自然界中的微生物很容易地徹底分解為二氧化碳、水和能量[3]。

1.3 優(yōu)越性對(duì)比分析

現(xiàn)如今的一次性餐具降解非常消耗時(shí)間，所用材料有一定的毒性，并會(huì)對(duì)人體健康造成傷害。并且在使用過后，處理回收的過程中需要耗費(fèi)很多資源[4]。目前，市場上的一次性餐具降解的程度很低，容易對(duì)環(huán)境造成污染；泡沫塑料餐具也會(huì)釋放出一定的毒素，影響人體健康。

可食用餐具是由農(nóng)作物原材料構(gòu)成，純自然的材料，并且取材范圍廣，不會(huì)對(duì)人體造成傷害。其降解速度快，在降解的過程中不會(huì)有能源的消耗，無碳的排放，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，符合社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的要求。亦可快速回收，快速處理。更重要的是，可食用餐具內(nèi)含有資源豐富的纖維素、淀粉及多種對(duì)人體有益的元素，可為人體補(bǔ)充一定的能量[5]。

2 可食用餐具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

2.1 材料分析

環(huán)保餐具所用材料對(duì)人體無害、無毒易降解，生產(chǎn)制造、使用和銷毀過程也均無污染，這就保障了它可以被人食用而不至于影響人體健康。產(chǎn)品的質(zhì)量完全符合國家食品衛(wèi)生要求。使用完后餐具易回收、易消納、易處理。例如：綠豆淀粉黏性大，吸水性小，色潔白而有光澤，但成本較高；土豆淀粉質(zhì)地細(xì)膩，色潔白，光澤優(yōu)于綠豆淀粉，而且吸水性更小，成本低，更適合作為添加劑。筍類和麥麩的纖維素含量較高，是一種重要的膳食纖維，但用筍的制作成本高于用麥麩的制作成本，用麥麩制作有利于農(nóng)副產(chǎn)品的充分利用，而且麥麩和淀粉容易分解[6]。

2.2 物料的合成加工流程

目前，可食用餐具的生產(chǎn)設(shè)備可采用現(xiàn)行的已有的定型的成套設(shè)備，主要有粉碎機(jī)、給料機(jī)、混料機(jī)、混合攪拌機(jī)、定型機(jī)、烘干裝置、紫外線消毒設(shè)備及輸送流水線和包裝生產(chǎn)線，其制作工藝是將植物淀粉和麥麩等主體材料粉碎成粉末狀，和其他可使用的添加劑按一定的比例混合，經(jīng)加水拌和后制成原材料，再采用一定的成形技術(shù)制成筷子、勺子、盤子等餐具的形狀，采用特殊的干燥工藝保證其硬度和柔韌性，然后經(jīng)過消毒包裝就可以投放市場使用，形成原料采集—主材料粉碎—配比混合—加水?dāng)嚢琛獰釅撼尚汀稍铩|(zhì)檢—消毒—包裝—入庫這一系列的完整的生產(chǎn)線，生產(chǎn)綠色餐具的材料成本雖然比普通的一次性餐具的成本略高，但其社會(huì)價(jià)值相對(duì)來說卻更高，其成品比普通一次性餐具更為美觀，既滿足了現(xiàn)代人時(shí)尚消費(fèi)的需求，又能更好地利用可再生資源，低碳環(huán)保，而且生產(chǎn)耗能低，原材料取材范圍廣，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

3 物化性質(zhì)實(shí)驗(yàn)及市場預(yù)測

3.1 物理性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)

想要研究出可食用餐具成品，對(duì)材料有很高的要求。既要符合綠色環(huán)保的特點(diǎn)，還要求它的成本不能太高。所以筆者初步將主原料定為常見的植物淀粉以及秸稈。而且這些材料取之自然，回歸自然，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成壓力。因此，筆者首先對(duì)這些原料的各種性質(zhì)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)中，筆者首先將原料攪碎混合，然后在高溫高壓下，主體材料中的蛋白二硫鍵打開，生成分子硫酸，當(dāng)硫酸基極性集團(tuán)長生后，就提高了對(duì)被黏合物的親和性，增加了膠粘力，高壓和運(yùn)動(dòng)摩擦產(chǎn)生120～130 ℃的高溫，是作物得到蒸、煮而被糊化。機(jī)械能的輸入使部分糧食顆粒融化，水溶性指數(shù)顯著提高。隨著淀粉分子量的減少，增加了物料的滲透性。這樣，物料的黏度、親和力和成膜性能進(jìn)一步得到改善，同時(shí)富含纖維的植物秸稈提供了足夠的韌性，使得餐具的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。

因此通過本次實(shí)驗(yàn)，筆者基本確定了淀粉和秸稈可以作為可食用餐具的主要原材料。

3.2 化學(xué)性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)

通過前期的資料查閱及實(shí)驗(yàn)分析，筆者總結(jié)了主材料、部分副材料的物理性質(zhì)。為進(jìn)一步完成實(shí)驗(yàn)，合成原材料，筆者研究了各種材料中元素的含量、作用和元素混合后可達(dá)到的效果。

3.2.1 黏合性能

具有黏合性能的物質(zhì)包含淀粉類和纖維類。淀粉包括玉米淀粉、麥類淀粉、谷類淀粉和馬鈴薯類淀粉等。纖維含量較高的食物有小麥、玉米、豆類、芹菜、苦瓜、水果。實(shí)驗(yàn)主要依據(jù)的原理有淀粉中分子的親水基團(tuán)，如羧基、羥基、氨基、羧酸根等遇水發(fā)生水化作用。纖維中分子間的氫鍵具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，不溶于水和部分有機(jī)物。同時(shí)，高溫高壓下混合材料發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，互相作用，提高整體的黏合性。除此以外，筆者還添加一些食用膠，在提高黏合度的同時(shí)達(dá)到易塑性的效果。

3.2.2 抗氧化性

有許多食物不僅含有豐富的營養(yǎng)元素（例如：維生素A、C、E，類胡蘿卜素及其衍生物），還具有較強(qiáng)的抗氧化性。通過壓榨、過濾，提取食物中的所需元素。

食物來源廣泛且成本低，維生素A和類胡蘿卜素的主要儲(chǔ)存于菜葉、胡蘿卜、番茄、薯類；維生素C含量較高的食物有水果、蔬菜和馬鈴薯；維生素E來源于油料作物的種子、果仁、蛋、谷、奶。

3.2.3 熱穩(wěn)定性和防水性

混合物脫水后進(jìn)行真空干燥或冷凍干燥，同時(shí)壓縮定型。在物質(zhì)進(jìn)行脫水干燥的過程中，混合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成具有耐高溫的性能（約67℃）?？墒秤貌途呖纱罅吭诳觳蜔犸嫽蛳嚓P(guān)行業(yè)中投入使用。

為提高餐具的適用范圍，需提升餐具的防水效果。把可食用性薄膜，混合添加到原材料中，使餐具防漏。

可食用薄膜主要通過提取食材中的脂質(zhì)、蛋白質(zhì)及多糖物質(zhì)凝練合成。運(yùn)用現(xiàn)在已有的工業(yè)技術(shù)合成的薄膜不僅較強(qiáng)的防水性，還可穩(wěn)固混合物使其易加工，同時(shí)提高餐具的防潮、防氧化性、減緩餐具味道的散失。

3.2.4 市場分析預(yù)估

隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的日漸成熟，環(huán)保、綠色、可持續(xù)也越來越被人們所重視。再加上日益嚴(yán)重的環(huán)境問題，推廣使用綠色產(chǎn)品的趨勢已經(jīng)勢不可擋。

前期經(jīng)過查找資料以及實(shí)地調(diào)查得出，如果產(chǎn)品進(jìn)行批量生產(chǎn)預(yù)計(jì)每個(gè)產(chǎn)品的成本可維持在0.5元以內(nèi)，后期改進(jìn)發(fā)展后還能減少成本。另外，由于我國目前糧食存糧富余，尤其是玉米，所以可以把多余的糧食做成本產(chǎn)品來避免浪費(fèi)。經(jīng)過討論分析后，筆者認(rèn)為本產(chǎn)品的前景十分廣闊，可以滿足市場需求。

與此同時(shí)，預(yù)期項(xiàng)目研發(fā)成功后，前期可以在本城市的各種快餐店和流動(dòng)小販?zhǔn)褂?，進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐茝V和演示后擴(kuò)大生產(chǎn)。之后也會(huì)成為很好的替代品，比如替代現(xiàn)在市場上的杯、盤、盒、碗以及醫(yī)用針劑內(nèi)托等，而一次性塑料餐盒的需求量約為150億只，其中90%以上為塑料餐盒，所以當(dāng)今社會(huì)環(huán)保型餐盒的需求量很大，銷售量預(yù)期十分可觀。后期可與廠家深入合作，并大批量生產(chǎn)，打開市場，逐漸取代一次性餐具，掀起餐飲業(yè)的一次大變革。

4 結(jié)語

快時(shí)代下可食用餐具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究有很大的實(shí)際意義，它能為當(dāng)今污染日益嚴(yán)重的社會(huì)提供了一個(gè)綠色環(huán)保的新方向，我們即將研究出該項(xiàng)目的成品，并且以后會(huì)在整個(gè)餐飲業(yè)的各個(gè)方面進(jìn)行更加深入的研究和推廣。隨著產(chǎn)品的不斷改進(jìn)和成熟，筆者希望可以一步步做到讓這種綠色無污染的產(chǎn)品代替?zhèn)鹘y(tǒng)一次性餐具，從很大程度上改善傳統(tǒng)一次性餐具的污染問題，響應(yīng)綠色環(huán)保的號(hào)召。

[1]宋江峰,王潤澤,王輝,等.淀粉可食餐具的制備及其性能測定[J].當(dāng)代化工,2014(11).

[2]侯 莉 霞 ,侯 俊 才 ,孫 儷 .開發(fā)中的可食性餐具[J].中國包裝工業(yè) ,2004(2)：43-44.

[3]宋江峰,王潤澤,王輝,等.淀粉可食餐具中的食品添加劑劑量的測定[J].當(dāng)代化工,2015(2).

[4]熊漢國,曾慶想.淀粉的塑化及其生物降解餐具性能研究[J].中國糧油學(xué)報(bào) ,2002(2)：55-56.

[5]李沛生.廢棄的一次性聚苯乙烯發(fā)泡餐盒回收處理工藝與技術(shù)[J].中國包裝工業(yè),2010(9).

[6]李宛勍,石巖濤.我國一次性餐具研究綜述[J].食品科學(xué)與技術(shù),2017(3).