项目名称山东农业大学科学技术处.docx
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项目名称山东农业大学科学技术处
一、项目名称
全降解食品包装材料关键技术研发与应用示范
二、申报奖种
山东省技术发明奖
三、项目简介
我国食品消费总量巨大，传统石油基食品包装材料造成的环境污染比其他国家更加严重。
目前，市场上现有的全降解塑料不仅价格昂贵，而且性能也不能满足应用的需要。
这些缺陷严重阻碍了我国全降解食品包装材料的大规模工业化生产和商业化应用。
本项目自2007年起，在国家863重点项目、国家科技支撑计划、国家自然科学基金等系列重大课题的连续资助下，通过对原料、设备和工艺的全面、深入、系统研究，在国内首次实现了全降解食品包装材料的低成本、高性能、高效率的大规模工业化生产，打破了国外技术壁垒和垄断，为我国全降解食品包装材料的推广应用提供了坚实的理论和技术支撑。
在理论研究方面，取得了均相分子交联机制、混沌对流强化协同机制、蒙脱土二次插层机理、熔体超声增容机制、淀粉膜基体无级相转变体系、纳米片层“砌砖式”自组装结构等6大重要理论突破。
解析了淀粉纳米复合材料的分子结构及构象、结晶形态、流变性能、微观形貌、纳米结构和热稳定性的关系；揭示了疏水改性淀粉、生物降解聚酯、环保增塑剂、有机改性纳米蒙脱土之间相互作用的分子机制；阐明了淀粉颗粒结构和分子结构在熔融造粒、挤出吹膜以及存放过程中的演变规律；形成了淀粉等天然高分子制膜的成套技术理论，为高性能全降解食品包装膜的制备提供了新的理论依据。
在技术开发方面，取得了基料合成、纳米材料制备、专用设备的设计与制造、组分科学配伍级关键工艺优化等4大技术创新。
发明了淀粉半干法疏水改性和均相交联的新技术；在国内率先制备了机械强度高、阻水性能好的成膜基料；创造性的开发了天然蒙脱土的精准预插层技术，生产出淀粉等天然高分子材料专用有机改性纳米蒙脱土；自行设计制造出了国内首套适于淀粉、纤维等高黏流体的熔体超声造粒系统和混沌对流挤出吹膜系统，解决了纳米复合材料制备过程中存在的各组分相容性差、纳米材料易团聚、膜的均匀度和透明度差的问题；实现了淀粉基全降解食品包装膜的连续、稳定、高效生产，突破了国内外学术界关于淀粉不适于吹膜的传统理论定律，形成了淀粉基全降解食品包装膜完整的生产技术体系，使淀粉膜的工业化生产成为可能。
本项目获得国家授权专利7项，其中发明专利3项；发表高水平研究论文29篇。
项目推广应用后，实现了淀粉基全降解食品包装膜低成本、高效率的大规模工业化生产和应用，取得经济效益7.05亿元。
本项目成果经国内权威专家鉴定，认为整体技术已达到世界范围内同类研究的领先水平。
四、应用情况、经济和社会效益
本项目制备的全降解食品包装材料具有良好的机械强度、热封性能和透光性能，能够达到多种食品包装的应用要求，已成功用于面制食品（挂面、饼干、糕点等）、冲调食品（麦片、奶茶、豆浆粉、大豆蛋白粉等）和保健食品（低聚异麦芽糖、大豆低聚糖、灵芝孢子粉等）的包装；另外，本项目研制的全降解食品包装材料具有良好的智能调控阻隔性能，在油炸食品（薯片、薯条、锅巴等）、休闲零食（糖果、坚果、蜜饯等）、肉制食品（肠类食品、丸类食品、肉脯等）和生鲜果蔬（樱桃、无花果、娃娃菜、花菜等）等产品的应用效果表现优异，满足了多种食品内、外包装的要求，给相关企业带来显著的经济效益。
五、曾获科技奖励情况
无。
六、主要知识产权目录
（见下页）
序号
知识产权名称
知识产权类别
发明人
知识产权人
知识产权号
取得日期
国（区）别
发明专利
有效状态
证明材料
1
一种淀粉基可食性膜及其制备方法
发明专利权
董海洲、侯汉学、王兆升、刘传富
山东农业大学
ZL201010232198.8
2012年1月4日
1.中国
有效
附件-1
2
一种可食性淀粉基食品包装膜及其制备方法
发明专利权
侯汉学、董海洲、代养勇、张慧
山东农业大学
ZL201010232190.1
2012年4月25日
1.中国
有效
附件-2
3
一种无碱均相生产氧化淀粉方法
发明专利权
董海洲、代养勇、侯汉学、刘传富、王兆升
山东农业大学
ZL201010238449.3
2012年1月4日
1.中国
有效
附件-3
4
一种可食性全降解材料自动喂料装置
实用新型专利权
董海洲、侯汉学、魏宝坤
山东九发生物降解工程有限公司
ZL200920018373.6
2009年12月16日
1.中国
有效
附件-4
5
一种全降解材料制品自动喷涂生产线上的胶雾水幕回收装置
实用新型专利权
董海洲、侯汉学、魏宝坤
山东九发生物降解工程有限公司
ZL200920018374.0
2009年12月16日
1.中国
有效
附件-5
6
一种高效混合器
实用新型专利权
董海洲、侯汉学、张锦丽、刘传富、宋晓庆
山东农业大学
ZL200420097423.1
2005年11月2日
1.中国
有效
附件-6
7
干法制备变性淀粉反应装置
实用新型专利权
侯汉学、董海洲、刘传富、张锦丽、宋晓庆
山东农业大学
ZL200420097423.7
2005年11月2日
1.中国
有效
附件-7
七、主要论文论著目录
序号
论文（论著）名称
发表刊物（出版社）
发表（出版）时间
作者（按刊物发表顺序）
证明材料
1
Effectsoflowpoly（vinylalcohol）contentonpropertiesofbiodegradableblowingfilmsbasedontwomodifiedstarches
JournalofThermoplasticCompositeMaterials
2015.10
WentaoWang,HuiZhang,YangyongDai,HanxueHou,HaizhouDong
附件-8
2
Effectsofco‐plasticizationofacetyltributylcitrateandglycerolonthepropertiesofstarch/PVAfilms
JournalofAppliedPolymerScience
2015.7
WentaoWang,EnjieDiao,HuiZhang,YangyongDai,HanxueHou,HaizhouDong
附件-9
3
Effectsofvariousnanomaterialsonthepropertiesofstarch/poly（vinylalcohol）compositefilmsformedbyblowextrusionprocess
IranianPolymerJournal
2015.7
WentaoWangHuiZhangYangyongDaiHanxueHouHaizhouDong
附件-10
4
Effectoffivesaturatedfattyacidsonpropertiesofsweet-potato-starch-basedfilms.Journalofappliedpolymerscience
JournalofAppliedPolymerScience
2014.12
PengfeiLiu,ShenglinSun,HanxueHou,WentaoWang,HaizhouDong
附件-11
5
Effectsoforganicmodificationofmontmorilloniteontheperformanceofstarch-basednanocompositefilms
AppliedClayScience
2014.7
YulingGao,YangyongDai,HuiZhang,EnjieDiao,HanxueHou,HaizhouDong
附件-12
6
PropertiesandAntimicrobialActivitiesofStarch–SodiumAlginateCompositeFilmsIncorporatedwithSodiumDehydroacetateorRosemaryExtract
JournalofAppliedPolymerScience
2012.2
QianqianYan,JinliZhang,HaizhouDong,HanxueHou,PeiGuo
附件-13
7
Preparationofoxidizedcornstarchinascrewextruderunderalkali-freeconditions
Starch/Starke
2011.12
YangyongDai,HaizhouDong,HanxueHou,XiaoyanQiandHuiZhang
附件-14
8
Effectsofclayswithvarioushydrophilicitiesonpropertiesofstarch–claynanocompositesbyfilmblowing
CarbohydratePolymers
2011.12
WeiGao,HaizhouDong,HanxueHou,HuiZhang
附件-15
9
Effectsofextrusionandglycerolcontentonpropertiesofoxidizedandacetylatedcornstarch-basedfilms
CarbohydratePolymers
2011.8
QianqianYan,HanxueHou,PeiGuo,HaizhouDong
附件-16
10
Preparationandpropertiesofoxidizedcornstarchesbysemi-dryprocess.
CerealChemistry
2007.6
HanxueHou,HaizhouDong,GuanjunLiu,andHuiZhang
附件-17
八、主要完成人情况表（姓名、排名、技术职称、工作单位、对本项目技术创造性贡献、曾获省级以上科技奖励情况）
1.姓名：
董海洲，排序：
1/9，职称：
教授，工作单位：
山东农业大学
对本项目技术创造性贡献：
全面负责本项目研究计划的制定与实施。
主持完成本项目中淀粉的疏水改性与分子交联、改性蒙脱土纳米材料的制备、熔体超声双螺杆造粒机和混沌对流单螺杆吹膜系统的设计制造以及成套生产线的建立；主持完成本项目的第一项6大理论和第二项4大技术创新。
在本项目研究中，授权发明专利3项，发表英文论文10篇。
曾获省级以上科技奖励情况：
可食性全降解食品包装材料工业化制造，山东省科技进步二等奖（JB2011-2-1-1），第1位，2011.12.07；普通玉米淀粉深加工产品开发，山东省科技进步二等奖（JB2006-2-53-2），第2位，2007.4.29；高效变性淀粉反应装置研制，山东省科技进步三等奖（JB2006-3-131-3），第3位，2007.4.29。
2.姓名：
侯汉学，排序：
2/9，职称：
副教授，工作单位：
山东农业大学
对本项目技术创造性贡献：
参与完成本项目中改性蒙脱土纳米材料的制备、熔体超声双螺杆造粒机和混沌对流单螺杆吹膜系统的设计制造以及全降解食品包装膜成套生产线的建立；参与完成本项目的第一项2、3、4三项理论和第二项2，3，4三项技术创新。
在本项目研究中，授权发明专利3项，发表英文论文10篇。
曾获省级以上科技奖励情况：
可食性全降解食品包装材料工业化制造，山东省科技进步二等奖（JB2011-2-1-2），第2位，2011.12.07；普通玉米淀粉深加工产品开发，山东省科技进步二等奖（JB2006-2-53-4），第4位，2007.4.29；高效变性淀粉反应装置研制，山东省科技进步三等奖（JB2006-3-131-4），第4位，2007.4.29。
3.姓名：
王文涛，排序：
3/9，职称：
讲师，工作单位：
山东农业大学
对本项目技术创造性贡献：
参与完成本项目中熔体超声双螺杆造粒机和混沌对流单螺杆吹膜系统的设计制造以及全降解食品包装膜成套生产线的建立；参与完成本项目的第一项5、6两项理论和第二项2，3，4三项技术创新。
在本项目研究中，发表英文论文3篇。
4.姓名：
滕鸿儒，排序：
4/9，职称：
中级，工作单位：
山东一滕新材料股份有限公司
对本项目技术创造性贡献：
参与完成本项目中淀粉的疏水改性；参与完成本项目的第二项1一项技术创新。
5.姓名：
滕鲲，排序：
5/9，职称：
中级，工作单位：
山东一滕新材料股份有限公司
对本项目技术创造性贡献：
参与完成本项目中纳米复合材料的制备；参与完成本项目的第二项2一项技术创新。
6.姓名：
代养勇，排序：
6/9，职称：
副教授，工作单位：
山东农业大学
对本项目技术创造性贡献：
参与完成本项目中淀粉的疏水改性与分子交联研究；参与完成本项目的第一项1、2两项理论和第二项1，2两项技术创新。
在本项目研究中，授权专利2项，发表英文论文5篇。
曾获省级以上科技奖励情况：
可食性全降解食品包装材料工业化制造，山东省科技进步二等奖（JB2011-2-1-9），第9位。
7.姓名：
张慧，排序：
7/9，职称：
讲师，工作单位：
山东农业大学
对本项目技术创造性贡献：
参与完成本项目中改性纳米蒙脱土的制备；参与完成本项目的第一项1、2两项理论和第二项1，2两项技术创新。
在本项目研究中，授权专利1项，发表英文论文7篇。
曾获省级以上科技奖励情况：
可食性全降解食品包装材料工业化制造，省科技进步二等奖（JB2011-2-1-8），第8位。
8.姓名：
王兆升，排序：
8/9，职称：
副教授，工作单位：
山东农业大学
对本项目技术创造性贡献：
参与完成本项目中淀粉基全降解膜成套生产线的建立；参与完成本项目的第一项1一项理论创新。
曾获省级以上科技奖励情况：
可食性全降解食品包装材料工业化制造，省科技进步二等奖（JB2011-2-1-6），第6位。
9.姓名：
李向阳，排序：
9/9，职称：
教授，工作单位：
山东农业大学
对本项目技术创造性贡献：
参与完成本项目中纳米复合材料的制备与应用；参与完成本项目的第二项2一项技术创新。
九、主要完成单位情况表（单位名称、排名、对本项目科技创新和推广应用情况的贡献）
1.山东农业大学：
主持完成了“全降解食品包装材料关键技术研发与应用示范”项目,在全降解食品包装材料的原料改性、纳米材料的制备、专用设备的设计制造、原料科学配伍和工艺优化方面取得重要突破，形成了淀粉基全降解食品包装膜完整的生产技术体系，实现了淀粉基全降解食品包装膜低成本、高效率的大规模工业化生产和应用。
本单位授权专利7项，发表论文29篇。
组织相关单位，对本项目进行了推广和应用，取得了显著的经济效益和社会效益。
。
2.山东一滕新材料股份有限公司：
建立了全降解食品包装膜生产线和产品的推广、应用。
注：
推荐省自然科学奖、技术发明奖和科技进步奖一等奖的，还需附推荐专家意见（专家姓名、工作单位、推荐意见）。
十、推荐专家意见
专家姓名：
赵祥颖
工作单位：
山东省食品发酵工业研究设计院
推荐意见：
山东农业大学董海洲教授主持完成的《全降解食品包装材料关键技术研发与应用示范》项目，以淀粉、纤维素等可再生资源为主料，以聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯等生物降解聚酯为辅料，采用新型半干法工艺和均相交联技术对天然高分子进行疏水改性和分子交联，为全降解食品包装材料的生产提供高品质原料。
采用半干法捏合工艺，优选了蒙脱土改性剂的种类和改性程度，制备出淀粉基降解塑料专用蒙脱土纳米材料。
根据淀粉、纤维素等天然大分子熔体黏度高、加工窗口窄的特点，设计制造出熔体超声双螺杆造粒系统。
克服淀粉等生物质材料与聚乳酸等生物降解聚酯相容性差的技术难题，设计开发了混沌对流单螺杆挤出吹膜系统。
通过对成膜材料的科学配伍、制膜工艺的优化，制备出机械性能、阻隔性能和热封性能良好的全降解食品包装材料。
该项目在全降解食品包装膜专用原料、专用蒙脱土纳米材料、专用设备和关键技术方面，取得了重大突破，攻克了全降解食品包装膜领域存在的重大技术难题，在我国首次实现了全降解食品包装膜低成本、高效率的工业化生产和应用。
该项目研制的全降解包装膜已成功应用于多种食品的包装，取得了良好效果。
该项目的研究成果对解决我国石油基非降解食品包装膜造成的环境污染问题将起到巨大的推动作用。
根据山东省科学技术奖有关推荐条件和标准，建议推荐该项目为山东省技术发明一等奖。
专家姓名：
孔令让
工作单位：
山东农业大学
推荐意见：
山东农业大学董海洲教授主持完成的《全降解食品包装材料关键技术研发与应用示范》项目，针对我国全降解食品包装材料存在的技术难题，通过对成膜基料、纳米增强材料、制膜设备和生产工艺等方面的深入系统研究，形成了淀粉等天然高分子制膜的成套技术理论，为高性能全降解食品包装膜的制备提供了新的理论基础。
自行设计制造出了国内首套适于淀粉、纤维素、降解聚酯等高黏流体的熔体超声造粒系统和混沌对流挤出吹膜系统，解决了淀粉基纳米复合材料制备过程中存在的各组分相容性差、纳米材料易团聚、膜的均匀度和透明度差的问题。
根据淀粉、纤维素、生物降解聚酯等分子结构特点，采用挤出熔融交联技术，实现了高分子聚合物的无级相转变以及纳米材料的精准预插层。
通过材料的科学配伍和工艺优化，实现了淀粉基全降解食品包装膜的连续、稳定、高效生产，突破了国内外学术界关于淀粉不适于吹膜的定论，形成了淀粉基全降解食品包装膜完整的生产技术体系。
该项目研制出了机械性能、选择通透性能和热封性能优异的全降解包装膜，已成功应用于多种食品的包装，取得了良好效果。
该项目的研究成果对解决我国石油基非降解食品包装膜造成的环境污染问题将起到巨大的推动作用。
根据山东省科学技术奖有关推荐条件和标准，建议推荐该项目为山东省技术发明一等奖。
专家姓名：
于文华
工作单位：
山东万得福实业集团有限公司/山东省大豆精深加工重点实验室
推荐意见：
山东农业大学董海洲教授主持完成的《全降解食品包装材料关键技术研发与应用示范》项目，针对我国全降解食品包装材料存在的技术瓶颈问题，从成膜基料、纳米增强材料、制膜设备和生产工艺等方面进行了深入系统的研究。
该项目在理论上揭示了疏水改性淀粉、环保增塑剂、有机改性纳米蒙脱土之间相互作用的分子机制，阐明了淀粉颗粒结构和分子结构在熔融造粒、挤出吹膜以及存放过程中的演变规律，形成了淀粉等天然高分子制膜的成套技术理论，为高性能全降解食品包装膜的制备提供了新的理论基础。
在技术研究方面，发明了淀粉半干法疏水改性和均相交联的新技术，开发了天然蒙脱土的精准预插层技术，自行设计制造了国内首套适于淀粉、纤维、生物降解聚酯等高黏流体的熔体超声造粒系统和混沌对流挤出吹膜系统，实现了淀粉基全降解食品包装膜的连续、稳定、高效生产，形成了淀粉基全降解食品包装膜完整的生产技术体系，首次在国内实现了全降解食品包装膜低成本、高效率的规模化生产和应用，取得了显著的经济效益和社会效益。
该项目的研究成果对于解决我国非降解食品包装材料造成的“白色污染”问题，促进我国循环经济和低碳产业的发展都具有十分重要的意义。
根据山东省科学技术奖有关推荐条件和标准，建议推荐该项目为山东省技术发明一等奖。
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