CN103254469A - 含纳米纤维素的可食性膜材料、可食性膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可食性膜材料，由其制得的可食性膜以及可食性膜的制备方法。本发明的可食性膜材料包括纳米纤维素、变性淀粉和其他可食性辅料。由于纳米纤维素的加入使本发明的可食性膜的机械性能、阻隔性能得到提高。本发明的可食性膜可广泛应用于高级糖果、巧克力等食品的内包装。

Description

含纳米纤维素的可食性膜材料、可食性膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种可食性膜材料，由其制得的可食性膜以及可食性膜的制备方法。

背景技术

随着消费者对食品品质和保藏期要求的提高以及环保意识的不断增强，以天然生物材料制成的可食性包装膜逐渐成为研究热点。可食性膜是指由可食性材料形成的复合膜，它主要由脂质、蛋白质和多糖等天然大分子物质构成。与合成包装材料相比，可食性膜可以被生物降解，无任何污染。

例如，CN102964847A公开了一种蛋白/壳聚糖复合型可食用膜，原料包括玉米醇溶蛋白50份、小麦醇溶蛋白50份、壳聚糖20-50份、甘油20-30份。再如，CN102643554A公开了一种可食性鱼皮胶原蛋白抗菌膜及其制备方法，其膜组分中含有鱼皮胶原蛋白、壳聚糖、植物精油、大豆卵磷脂和甘油。

但是，上述可食性膜的阻隔性能较低、机械强度较低。因此，目前仍然存在对阻隔性能、机械强度得到进一步提高的可食性膜的需求。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种可食性膜材料。本发明的另一个目的是提供一种可食性膜，该可食性膜通过上述可食性膜材料制得。该可食性膜的阻隔性能、机械强度得到进一步提高。

本发明的再一个目的是提供一种可食性膜的制备方法，其工艺简单，可以得到均匀的成膜溶液，可以改善可食性膜的阻隔性能和机械性能。

为了达到上述目的，本申请的发明人进行了深入研究，发现如下技术方案可是实现上述目的。

本发明提供一种可食性膜材料，也可以称之为可食用膜材料。本发明的可食性膜材料包括纳米纤维素和变性淀粉。本发明的可食性膜材料还可以包括其他可食性辅料。其他可食性辅料表示除了纳米纤维素、变性淀粉之外的可食性辅料。这是本领域所不言自明的。

本发明的“重量份”旨在表示各个组分之间的重量比例关系。在本发明中，纳米纤维素的用量可以为0.5～30重量份，优选为0.8～20重量份,更优选为1～15重量份。变性淀粉的用量可以为20～60重量份，优选为25～55重量份，更优选为30～40重量份。选用上述用量范围的纳米纤维素制作的可食性膜具有更好的机械性能，更优的抗拉强度和延伸率，并且成膜性更好，适宜大规模工业化生产。

本发明的纳米纤维素的直径和长度采用冷场发射扫描电子显微镜（SEM）进行测定。在本发明中，所述的纳米纤维素的直径可以为30～100nm，优选为40～90nm，更优选为50～80nm。所述的纳米纤维素的长度可以为100～500nm，优选为150～450nm，更优选为200～400nm。选择上述尺寸的纳米纤维素，在组分中分散效果更好，能均匀的存在于物料中，起到其应有的作用。

在本发明中，所述变性淀粉可以选自酯化淀粉、糊化淀粉、氧化淀粉、交联淀粉、酸解淀粉中的一种或几种。优选地，所述变性淀粉可以选自酯化淀粉、糊化淀粉、氧化淀粉中的一种或几种。更优选地，所述变性淀粉可以选自酯化淀粉或糊化淀粉。

在本发明中，所述的其他可食性辅料包括增塑剂和增强剂。增塑剂的用量可以为0.5～30重量份，优选为1.0～20重量份，更优选为2.0～10重量份。增强剂的用量可以为0.5～30重量份，优选为1.0～25重量份，更优选为2.0～15重量份。该组分在上述范围既保证了可食性膜具备一定的机械强度，同时又具有一定韧性，在使用过程中不会轻易破损。

在本发明中，所述的增塑剂可以选自甘油、山梨醇、木糖醇、普鲁兰多糖、柠檬酸中的一种或几种。优选地，所述的增塑剂选自甘油、山梨醇、木糖醇中的一种或几种。更优选地，所述的增塑剂选自山梨醇或木糖醇。所述的增强剂可以选自羧甲基纤维素钠、壳聚糖、明胶、果胶中的一种或几种。作为优选，所述的增强剂可以选自羧甲基纤维素钠、壳聚糖、明胶中的一种或几种。作为更优选，所述的增强剂可以选自羧甲基纤维素钠或壳聚糖。

本发明还提供一种可食性膜，所述的可食性膜通过上述可食性膜材料制成。本发明的可食性膜的厚度可以为0.01～1mm，优选为0.02～0.3mm，更优选为0.05～0.08mm。

本发明也提供一种可食性膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤A：将纳米纤维素分散在水中以形成纳米纤维素胶体；

步骤B：以含乙醇的水溶液为溶剂，将纳米纤维素、变性淀粉和其他可食性辅料混合均匀以形成成膜溶液；

步骤C：将成膜溶液制成可食性膜。

更具体地，本发明的其他可食性辅料包括增塑剂和增强剂；并且包括如下具体步骤：

步骤A：将纳米纤维素通过高压均质方法分散在水中以形成纳米纤维素胶体，高压均质的压力为15～20MPa；

步骤B：以含50～70wt%乙醇的水溶液为溶剂，将纳米纤维素、变性淀粉、增强剂混合均匀以形成第一溶液，然后将增塑剂在搅拌条件下缓慢地加入第一溶液中，混合均匀以形成第二溶液，第二溶液即为成膜溶液；

步骤C：将成膜溶液涂在成膜机上，成膜机速度为0.2～0.8m/s、成膜温度为40～95℃、成膜时间为20～30min。

在上述步骤A中，高压均质可以采用常规的高压均质器进行。压力可以为15～20MPa，优选为16～19MPa，更优选为17～18MPa。纳米纤维素原料可以使用干粉或者纳米纤维素胶体。优选使用纳米纤维素胶体。将纳米纤维素干法或纳米纤维素胶体原料与水混合均匀，得到所需的纳米纤维素胶体溶液。

在上述步骤B中，混合过程可以在常规的混合机中进行。溶剂可以为含50～70wt%乙醇的水溶液；优选为含55～65wt%乙醇的水溶液；更优选为含58～60wt%乙醇的水溶液。上述水溶液中包括水和乙醇。乙醇浓度以溶液的总重量为基准。将纳米纤维素、变性淀粉和增强剂在混合机中混合均匀以形成第一溶液，然后将增塑剂在该混合机的搅拌装置的搅拌下缓慢地加入第一溶液中，混合均匀以形成第二溶液（即成膜溶液）。

在上述步骤C中，将成膜溶液涂在成膜机上，可以采用常规方法涂布成膜溶液。为了更好的形成可食性膜，可以控制成膜机速度为0.2～0.8m/s，优选为0.3～0.7m/s，更优选为0.4～0.6m/s；也可以控制成膜温度为40～95℃，优选为50～85℃，更优选为60～75℃；还可以控制成膜时间为20～30min，优选为22～25min。在上述步骤C中，还可以包括脱膜过程，以及烘干过程。这里不再赘述。

本发明将纳米纤维素应用于可食性膜材料中，使得可食性膜具有更优良的机械性能和阻隔性能。纳米纤维素可以替代一般可食性膜中的稳定剂，可广泛应用于巧克力、糖果等食品的内包装材料。此外，在制备可食性膜时添加了纳米纤维素，还能够使其富含膳食纤维，提高保健功能。

具体实施方式

以下通过实施例详细描述本发明。在本发明的具体实施方式中描述的下述实施例仅作为本发明的具体实施方式的示例性说明，而不构成对本发明范围的限制。在本发明中，“%”表示重量百分含量“wt%”，“份”表示“重量份”，除非特别声明。

测试方法说明如下：

1、膜厚度的测定：选择平整干燥均匀无缺陷同等大小的膜100张整齐重叠在一起，用千分尺(精度0.01mm)测每片样品四个顶点和中心点的厚度，再求得平均值。

2、抗拉强度：

采用GB/T1039-92测定。

试样选取5个平行，试验速度为100mm/min±10%，保证样品在3min内断裂。

3、延伸率：

采用GB/T1039-92测定。

试样选取5个平行，试验速度为100mm/min±10%，保证样品在3min内断裂。

4、透氧率：

称取5g花生油，置于广口瓶中，用可食性膜样品将瓶口封住，以不覆盖任何物质的花生油做对照实验。各样品置于60℃干燥箱中，7天后，揭开膜，称取油样0.5g，测定其POV值（过氧化值），以脂肪氧化的程度间接对比膜的透氧性。过氧化值以每千克中活性氧的毫克当量表示：

POV=c×(V1-V2)×1000/m

式中：POV-过氧化值（meq/kg）

V1-样品消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积，mL

V2-试剂空白（对照实验）消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积，mL

c-硫代硫酸钠标准溶液的浓度，mol/L

m-样品的质量，g。

5、纳米纤维素的直径、长度的测定

采用冷场发射扫描电子显微镜（SEM）进行测定。分辨率：1nm；加速电压：10kV。

以下实施例中所使用的原料说明如下：

纳米纤维素通过CN1341663A（申请号为01129717.4的中国专利申请）的实施例1获得，直径为30nm，长度为400nm。

糊化淀粉购自山东瑞华精细化工有限公司；酯化淀粉购自郑州海昆食品添加剂有限公司。

实施例1

步骤A：将10wt%纳米纤维素胶体加入同等质量的纯净水，搅拌稀释后进行高压均质，均质压力为15MPa，备用。

步骤B：以60%的乙醇水溶液（70重量份）为溶剂，将步骤A获得的纳米纤维素胶体20重量份、变性淀粉40重量份（其中，糊化淀粉20份重量、酯化淀粉20份重量）、羧甲基纤维素钠6重量份、明胶4重量份加入混合机机中进行充分的搅拌混匀；然后将甘油3重量份缓慢地边搅拌边加入混匀机中，混合均匀后备用；

步骤C：将步骤B的混合物涂在成膜机上，电控速度设置为0.5m/s、温度设置为85℃，开启成膜机，加工25min即可。脱膜，膜厚为0.06mm，烘干即可。

所得可食性膜的测试结果参见表1。

实施例2

步骤A：将9%纳米纤维素胶体加入同等重量份的纯净水，搅拌稀释后进行高压均质，均质压力为20MPa，备用。

步骤B：以68%的乙醇水溶液（90重量份）为溶剂，将步骤A获得的纳米纤维素胶体30重量份、变性淀粉50重量份（其中，糊化淀粉35份重量、酯化淀粉15份重量）、羧甲基纤维素钠10重量份，明胶5重量份加入混合机机中进行充分的搅拌混匀；然后将甘油3重量份、山梨醇2重量份缓慢地边搅拌边加入混匀机中，混合均匀后备用；

步骤C：将步骤B的混合物涂在成膜机上，电控速度设置为0.5m/s、温度设置为75℃，开启成膜机，加工30min即可。脱膜，膜厚为0.08mm，烘干即可。

所得可食性膜的测试结果参见表1。

实施例3

步骤A：将7%纳米纤维素胶体加入同等重量份的纯净水，搅拌稀释后进行高压均质，均质压力为18MPa，备用。

步骤B：以60%的乙醇水溶液（110重量份）为溶剂，将步骤A获得的纳米纤维素胶体35重量份、变性淀粉35重量份（其中，糊化淀粉25份重量、酯化淀粉10份重量）、明胶6重量份，果胶2重量份加入混合机机中进行充分的搅拌混匀；然后将甘油4重量份、木糖醇3重量份缓慢地边搅拌边加入混匀机中，混合均匀后备用；

步骤C：将步骤B的混合物涂在成膜机上，电控速度设置为0.4m/s、温度设置为95℃，开启成膜机，加工20min即可。脱膜，膜厚为0.08mm，烘干即可。

所得可食性膜的测试结果参见表1。

表1

Claims (10)

1.一种可食性膜材料，其特征在于，所述的可食性膜材料包括纳米纤维素、变性淀粉和其他可食性辅料。

2.根据权利要求1所述的可食性膜材料，其特征在于，纳米纤维素的用量为0.5～30重量份，变性淀粉的用量为20～60重量份。

3.根据权利要求1所述的可食性膜材料，其特征在于，所述的纳米纤维素的直径为30～100nm，长度为100～500nm。

4.根据权利要求1所述的可食性膜材料，其特征在于，所述变性淀粉选自酯化淀粉、糊化淀粉、氧化淀粉、交联淀粉、酸解淀粉中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的可食性膜材料，其特征在于，所述的其他可食性辅料包括增塑剂和增强剂。

6.根据权利要求5所述的可食性膜材料，其特征在于，增塑剂的用量为0.5～30重量份，增强剂的用量为0.5～30重量份。

7.根据权利要求5所述的可食性膜材料中，其特征在于，所述的增塑剂选自甘油、山梨醇、木糖醇、普鲁兰多糖、柠檬酸中的一种或几种；和/或

所述的增强剂选自羧甲基纤维素钠、壳聚糖、明胶、果胶中的一种或几种。

8.一种可食性膜，其特征在于，所述的可食性膜通过权利要求1-7任一项所述的可食性膜材料制成。

9.根据权利要求8所述的可食性膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤A：将纳米纤维素分散在水中以形成纳米纤维素胶体；

步骤B：以含乙醇的水溶液为溶剂，将纳米纤维素、变性淀粉和其他可食性辅料混合均匀以形成成膜溶液；

步骤C：将成膜溶液制成可食性膜。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述的其他可食性辅料包括增塑剂和增强剂；并且包括如下具体步骤：

步骤A：将纳米纤维素通过高压均质方法分散在水中以形成纳米纤维素胶体，高压均质的压力为15～20MPa；

步骤B：以含50～70wt%乙醇的水溶液为溶剂，将纳米纤维素、变性淀粉、增强剂混合均匀以形成第一溶液，然后将增塑剂在搅拌条件下缓慢地加入第一溶液中，混合均匀以形成第二溶液，第二溶液即为成膜溶液；

步骤C：将成膜溶液涂在成膜机上，成膜机速度为0.2～0.8m/s、成膜温度为40～95℃、成膜时间为20～30min。