纳米生物学在包装及食品包装机械中的应用

纳米生物学在包装及食品包装机械中的应用
摘要：
纳米生物学的出现为食品工程的发展提供了一个崭新的平台。

纳米技术使基因工程变得更加可控，人们可根据自己的需要，制造多种多样、便于人体吸收的纳米生物“产品”。

农、林、牧．副、渔业也可能因此发生深刻变革。

人类的食品结构也将随之投生变化。

用纳米生物工程、化学工程合成的“食品”将极大丰富食品的数量和种类，与之相适应的包装与食品机械也将应运而生。

关键词：食品包装机械纳米生物学应用食品工程基因工程纳米技术食品结构生物工程
由于纳米陶瓷具有良好的耐磨性、较高的强度及较强的韧性，可用于制造刀具、包装和食品机械的密封环、轴承等以提高其耐磨性和耐蚀性。

也可用于制作输送机械和沸腾干燥床关键部件的表面涂层。

日本东京已有人在实验室研制成功自洁玻璃和自洁瓷砖。

其表面有一层薄纳米TiO2，在光的照射下，任何粘污在表面上的物质，包括油污、细菌，由于纳米TiO2的催化作用，使这些碳氢化合物进一步氧化变成气体或者很容易被擦掉的物质。

TiO2可用于制作包装容器、食品机械的箱体和生产车间等。

德国一研究所以纳米硅基陶瓷制成的特种不污染耐磨透明涂料，涂在玻璃、塑料等物体上，具有防污、防尘、耐刮、耐磨、防火等功能。

可用于包装和食品机械上与食品直接接触的零部件的表面涂层。

纳米SiC、Si3N4在较宽的波长范围内对红外线有较强的吸收，可用作红外吸波和透波材料，做成功能性薄膜或纤维，纳米Si3N4非晶块具有从黄光到近红外光的选择性吸收，也可用于特殊窗口材料，以纳米SiO2做成的光纤对600nm以上波长光的传输损耗小于10dB ／km，以纳米SiO2和纳米TiO2制成的微米级厚的多层干涉膜，透光性好而反射红外线能力强，与传统的卤素灯相比，可节省15％的电能。

这些特性可用在食品机械的红外干燥和红外杀菌设备上。

经研究证明，将30～40nm的TiO2分散到树脂中制成薄膜，成为对400nm波长以下的光有强烈吸收能力的紫外线吸收材料，可作为食品杀菌袋和保鲜袋最佳原料。

纳米SiO2光催化降解有机物水处理技术无二次污染，除净度高，其优点是：1、具有巨大的比表面积，可将有机物最大限度地吸附在其表面；2、具有更强的紫外线吸收能力，因而具有更强的光催化降解能力，可快速将吸附在其表面的有机物分解掉。

这对污水处理量较大的食品企业提供了有力的技术支持。

介孔固体和介孔复合体是近年来纳米材料科学领域引人注目的研究对象，由于这种材料较高的孔隙率（孔洞尺寸为2～50nm）和较高的比表面，因而在吸附、过滤和催化等方面有重要的应用前景。

对纯净水、软饮料等膜过滤和杀菌设备又提供了一个广阔的发展空间。

食品机械工作环境恶劣，对润滑剂要求较高，而通常润滑剂易损耗、易污染环境。

磁性液体中的磁性颗粒尺寸仅为10nm，因此不会损坏轴承，而基液亦可用润滑油，只要采用合适的磁场就可以将磁性润滑油约束在所需的部位，保证了机器的正常运转。

纳米磁致冷工质。

磁致冷发展的趋势是由低温向高温发展，构成磁性的纳米团簇，当温度大于15K时，其磁熵变高于GGG（Gd3Ga5012），成为15～30K温区最佳的磁致冷工质。

1997年，美国利用自旋系统磁熵变的致冷方式，研制成Cd为磁致冷工质的磁致冷机。

它与通常的压缩气体式致冷方式相比较，具有效率高、功耗低、噪声小、体积小、无污染等优点。

这为食品冷冻和冷藏设备又开辟了新的途径。

二、橡胶和塑料是包装和食品机械应用较多的原材料。

但通常的橡胶是靠加入炭黑来提高其强度、耐磨性和抗老化性，制品为黑色，不适宜用在食品机械上。

纳米材料的问世使这一问题迎刃而解。

新的纳米改性橡胶各项指标均有大幅度提高，尤其抗老化性能提高3倍，使用寿命长达30年以上，且色彩艳丽，保色效果优异。

普通塑料产量大、应用广、价格低，但性能逊于工程塑料，而工程塑料虽性能优越，但价格高，限制了其在包装和食品机械上的大范围应用。

用纳米材料对普通塑料聚丙烯进行改性，达到工程塑料尼龙—6的性能指标，且工艺性能好、成本低，可大量采用。

以上仅在几个方面列举了纳米材料在包装与食品机械上的应用，但已充分显示出纳米技术和材料举足轻重的地位。

相信在包装与食品工业行业技术人员的努力探索和开发下，纳米材料的明天将更加灿烂夺目。

纳米生物学的出现为食品工程的发展提供了一个崭新的平台。

纳米技术使基因工程变得更加可控，人们可根据自己的需要，制造多种多样、便于人体吸收的纳米生物“产品”，农、林、牧、副、渔业也可能因此发生深刻变革，人类的食品结构也将随之发生变化。

用纳米生物工程、化学工程合成的“食品”将极大丰富食品的数量和种类，与之相适应的包装与食品机械也将应运而生。

由于纳米陶瓷具有良好的耐磨性、较高的强度及较强的韧性，可用于制造刀具、包装和食品机械的密封环、轴承等以提高其耐磨性和耐蚀性。

也可用于制作输送机械和沸腾干燥床关键部件的表面涂层。

日本东京已有人在实验室研制成功自洁玻璃和自洁瓷砖。

其表面有一层薄纳米TiO2，在光的照射下，任何粘污在表面上的物质，包括油污、细菌，由于纳米TiO2的催化作用，使这些碳氢化合物进一步氧化变成气体或者很容易被擦掉的物质。

TiO2可用于制作包装容器、食品机械的箱体和生产车间等。

德国一研究所以纳米硅基陶瓷制成的特种不污染耐磨透明涂料，涂在玻璃、塑料等物体上，具有防污、防尘、耐刮、耐磨、防火等功能。

可用于包装和食品机械上与食品直接接触的零部件的表面涂层。

纳米SiC、Si3N4在较宽的波长范围内对红外线有较强的吸收，可用作红外吸波和透波材料，做成功能性薄膜或纤维，纳米Si3N4非晶块具有从黄光到近红外光的选择性吸收，也可用于特殊窗口材料，以纳米SiO2做成的光纤对600nm以上波长光的传输损耗小于10dB ／km，以纳米SiO2和纳米TiO2制成的微米级厚的多层干涉膜，透光性好而反射红外线能力强，与传统的卤素灯相比，可节省15％的电能。

这些特性可用在食品机械的红外干燥和红外杀菌设备上。

经研究证明，将30～40nm的TiO2分散到树脂中制成薄膜，成为对400nm波长以下的光有强烈吸收能力的紫外线吸收材料，可作为食品杀菌袋和保鲜袋最佳原料。

纳米SiO2光催化降解有机物水处理技术无二次污染，除净度高，其优点是：1、具有巨大的比表面积，可将有机物最大限度地吸附在其表面；2、具有更强的紫外线吸收能力，因而具有更强的光催化降解能力，可快速将吸附在其表面的有机物分解掉。

这对污水处理量较大的食品企业提供了有力的技术支持。

介孔固体和介孔复合体是近年来纳米材料科学领域引人注目的研究对象，由于这种材料较高的孔隙率（孔洞尺寸为2～50nm）和较高的比表面，因而在吸附、过滤和催化等方面有重要的应用前景。

对纯净水、软饮料等膜过滤和杀菌设备又提供了一个广阔的发展空间。

食品机械工作环境恶劣，对润滑剂要求较高，而通常润滑剂易损耗、易污染环境。

磁性液体中的磁性颗粒尺寸仅为10nm，因此不会损坏轴承，而基液亦可用润滑油，只要采用合适的磁场就可以将磁性润滑油约束在所需的部位，保证了机器的正常运转。

纳米磁致冷工质。

磁致冷发展的趋势是由低温向高温发展，构成磁性的纳米团簇，当温度大于15K时，其磁熵变高于GGG（Gd3Ga5012），成为15～30K温区最佳的磁致冷工质。

1997年，美国利用自旋系统磁熵变的致冷方式，研制成Cd为磁致冷工质的磁致冷机。

它与通常的压缩气体式致冷方式相比较，具有效率高、功耗低、噪声小、体积小、无污染等优点。

这为食品冷冻和冷藏设备又开辟了新的途径。

橡胶和塑料是包装和食品机械应用较多的原材料。

但通常的橡胶是靠加入炭黑来提高其强度、耐磨性和抗老化性，制品为黑色，不适宜用在食品机械上。

纳米材料的问世使这一问题迎刃而解。

新的纳米改性橡胶各项指标均有大幅度提高，尤其抗老化性能提高3倍，使用寿命长达30年以上，且色彩艳丽，保色效果优异。

普通塑料产量大、应用广、价格低，但性能逊于工程塑料，而工程塑料虽性能优越，但价格高，限制了其在包装和食品机械上的大范围应用。

用纳米材料对普通塑料聚丙烯进行改性，达到工程塑料尼龙—6的性能指标，且工艺性能好、成本低，可大量采用。

纳米科学是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学，主要包括纳米电子学、纳米材料学和纳米生物学等。

21世纪将是纳米技术的时代，为此，国家科委、中科院将纳米技术定位为“21世纪最重要、最前沿的科学”。

纳米材料的应用涉及到各个领域，在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学领域有着广泛的应用前景。

纳米科学技术的诞生，将对人类社会产生深远的影响，并有可能从根本上解决人类面临的许多问题，特别是能源、人类健康和环境保护等重大问题。

21世纪初的主要任务是依据纳米材料各种新颖的物理和化学特性，设计出各种新型的材料和器件。

通过纳米材料科学技术对传统产品的改性，增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品，目前已出现可喜的苗头，具备了形成21世纪经济新增长点的基础。

纳米材料将成为材料科学领域一个大放异彩的明星展现在新材料、能源、信息等各个领域，发挥举足轻重的作用。

随着其制备和改性技术的不断发展，纳米材料在精细化工和医药生产等诸多领域会得到日益广泛的应用。

以上仅在几个方面列举了纳米材料在包装与食品机械上的应用，但已充分显示出纳米技术和材料举足轻重的地位。

相信在包装与食品工业行业技术人员的努力探索和开发下，纳米材料的明天将更加灿烂夺目。

参考文献：
[1] 周达飞主编材料概论北京：化学工业出版社2001.7
[2] 李见主编新型材料导论北京：冶金工业出版社，1987
[3] 都有为第三期工程科技论坛---‘纳米材料与技术’报告会
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水性聚氨酯涂料新进展。

涂料工业，1998, 28 (6): 38
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国外交联水性聚氨酯涂料研制进展。

化学推进剂与高分子材料，1998 (6): 9。