CN105801922B - 一种可应用于可食性包装领域的淀粉空囊及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了可应用于可食性包装领域的淀粉空囊，包括淀粉、可溶性淀粉、蔗糖、木糖醇、柠檬酸以及果胶组成，所述淀粉空囊易冲泡，绿色安全、环保，同时具有合适的抗拉伸强度和断裂伸张率，柔韧性好，不易破碎，且成本低，适用范围广。

Description

一种可应用于可食性包装领域的淀粉空囊及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种可应用于可食性包装领域的淀粉空囊及其制备方法，属于食品行业技术领域。
背景技术
食品包装是食品商品的组成部分。它能防止生物的、化学的、物理的外来因素的损害，起到保护食品和延长食品的保存期的作用，又是首先表现食品外观，吸引消费的形象，也是食用便捷性主要因素，具有物质成本以外的价值，能促进食品的竞争，增进食品的附加值。
随着食品行业的发展，食品包装纸种类日益繁多，其中包装纸和塑料包装膜备受青睐。然而绝大多数塑料包装膜均以聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等高分子化合物为覆膜材料，这些材料具有不易降解、回收难度大、焚烧产生有毒气体和危害生态环境等特点。此外，包装纸的生产破坏植被，且在生产过程中加入的防渗剂、施胶机、漂白剂、染色剂、稳定剂、紫外线吸收剂和可塑剂等化学品。部分化学品在高温高湿的环境下有害成分发生迁移使食品受到污染。总之，目前绝大多数食品包装在一定程度上危害了人们的身心健康，并给生态环境带来的严重破坏。
可食性包装膜是指可食性材料制得的薄膜，主要通过防止气体、水汽和溶质的迁移来保证食品的质量，延长食品的货架期。日常生活中所见的可食性包装主要有以下两种：如糖果类膜中的糯米纸，虽具有可食性，但其抗拉伸性能差，遇水容易受潮破损，生产规模小，难以满足食品包装的需求；又如蛋白膜中的动物小肠加工而成的可食性肠衣，尽管各项性能都很好，但因其成本太高也无法大规模应用于食品包装。随着人们环保意识的增强，绿色安全、环保、机械性能好、可食用的包装纸将成为世界食品工业科技发展的主要趋势，也是未来食品包装业发展的主要方向，也是增强食品附加值的一大研究方向。
另外，随着社会的进步，人们的生活节奏的加快，速食食品随之发展，便捷易冲泡的食品包装将备受青睐。
进行淀粉空囊的研究很多，但是或多或少的添加了化学成分，不太适用于可食性包装领域。
在总结目前国内外淀粉基可食包装膜，发现目前普遍存在两个缺陷：一是机械强度不足；二是阻水性能较差。目前主要采取以下方法来改善：如选择直链淀粉含量较高的淀粉来制备淀粉膜，或者对淀粉进行改性来改善淀粉的性质，或者在淀粉膜中添加脂质来改善淀粉膜的阻水性能，或加入助剂来改善机械性能。尽管如此，但是采用改性淀粉和直链淀粉的成本较高，而且目前的淀粉基可食包装膜在抗拉伸强度、阻水性以及快速溶解性能方面并未相互兼顾，目前的产品实用性不足。如CN101899173A公开的可食性淀粉基食品包装膜是由稳定化交联淀粉30％～90％、增塑剂10％～50％、润滑剂0.01％～10％、增强剂1％～50％和稳定剂0.01％～10％组成的，可见其增塑剂、增强剂的用量比较高。虽然采用将原淀粉进行稳定化交联复合变性，以提高淀粉膜的熔体强度和抗老化稳定性，以及在淀粉中加入食品级的增塑剂、增强剂、润滑剂和稳定剂，可显著改善淀粉膜的机械强度。但是如何提高阻水性能和速溶方面仍存在不足。
发明内容
本发明提供了一种应用于可食性包装的淀粉空囊，该淀粉空囊易冲泡开，绿色安全、环保，同时具有合适的抗拉伸强度和断裂伸张率，柔韧性好，不易破碎，且成本低，适用范围广，能够解决现有技术中存在的问题。
本发明所述的一种应用于可食性包装的速溶淀粉空囊，由以下重量百分比的原料制备而成：淀粉70%-90%、可溶性淀粉0.1%-3%、蔗糖0.1%-3%、木糖醇1%-3%、柠檬酸2%-7%，果胶5%-14%。进一步优选淀粉83.9%、可溶性淀粉1.2%、蔗糖 1.2%、木糖醇 1.7%、柠檬酸4.8%、果胶 7.2%
优选的，所述的淀粉与木糖醇比例为（45-50）:1。
所述淀粉为木薯淀粉、马铃薯淀粉、玉米淀粉、豌豆淀粉、糯米淀粉中的一种或多种的混合物。进一步优选木薯淀粉。
所述可溶性淀粉由木薯淀粉、马铃薯淀粉、玉米淀粉、豌豆淀粉、糯米淀粉中的一种或多种的混合物通过酶或酸水解等方法加工，改善其在水中溶解度而制得。进一步优选可溶性木薯淀粉。
所述的淀粉空囊，还可以进一步加入食品领域可接受的遮光剂、掩味剂以及着色剂，且这些添加剂的总质量不超过组合物总量的1.5%。
本发明的淀粉空囊的制备方法，采用包括以下步骤：1）将淀粉和木糖醇在研钵中研磨，混合均匀，再加入可溶性淀粉、蔗糖、柠檬酸研磨，混合均匀；2）送入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的温度控制在60℃-80℃；3）经双螺杆挤出机制得厚度为0.05-0.3mm。
本发明也提供另外一种淀粉空囊的制备方法，采用包括以下步骤：1）将淀粉和木糖醇在研钵中研磨，混合均匀，再加入可溶性淀粉、蔗糖、柠檬酸研磨，混合均匀；2）加适量水混匀，于75-85℃下控制压力为-0.08~-0.05MPa左右，溶胶1-2小时，再降温至60-65℃静置1小时左右，然后再升温至75-85℃，静置1小时左右，以60-200r/min的速度搅拌1小时，降温至55℃，控制胶液粘度为150-600mPa·s；3）送入胶囊生产设备以蘸胶法制备淀粉囊壳。
本发明的淀粉空囊能作为食用或药用淀粉囊壳。
本发明所述的淀粉基成膜组合物，绿色安全、环保，加热溶解快，同时具有合适的抗拉伸强度和断裂伸张率，柔韧性好，不易破碎，且成本低，适用范围广。所用原料的种类和用量是经过大量实验以及创新性的研究思考确定的。
淀粉为一种常见的食品，人体吸收后水解变成葡萄糖，为人体所需六大营养素之一。现有技术有很多淀粉膜的研究，但主要针对的是药用淀粉膜，其原料包含大量的经化学或物理改性的淀粉和化学添加剂，以改善成膜性能，不适合在食品领域推广应用。
淀粉在药品领域属于一种崩解剂，本发明研究人员通过大量实验研究发现，但使用淀粉制成占比大于50%制成淀粉膜时，由于其在水中溶胀，制成的淀粉膜会缓慢膨胀而难以彻底崩开。通过研究淀粉与一百多种食用原料的种类和配比对终端的淀粉膜产品的相关关系，选取了合适的原料种类和配比，研制得到一种能够解决现有技术中存在的问题的成膜组合物。
在本发明中，尤其重要的是淀粉和木糖醇的配比，木糖醇极易溶解，当木糖醇用量过大时，所制得的膜机械性能差；当木糖醇用量过小时，成膜性差，所制得的空囊难以冲泡。同时，木糖醇可起到增加食品甜度的作用。
在本发明中，可溶性淀粉可根据应用产品性质的需要添加。如果需产品需能立即冲泡开时，可添加适量可溶性淀粉以进一步改善膜的冲泡能力。
在本发明中，蔗糖和果胶可进一步增强制得的膜的抗拉伸能力；柠檬酸和果胶可增强膜的稳定性能，以起到延长食品的保存期的作用。
本发明还涉及到使用本发明所述的淀粉成膜组合物生产淀粉膜的方法。
本发明的另一方面是提供了一种制备所述淀粉空囊的方法，包括：1）将淀粉和木糖醇在研钵中研磨，混合均匀，再加入可溶性淀粉、蔗糖、柠檬酸研磨，混合均匀；2）送入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的温度控制在60℃-80℃；3）经双螺杆挤出机制得厚度为0.05-0.3mm。
在使用本发明热固加工制备淀粉空囊时，意外发现经双螺杆挤出的胶囊膜厚度极薄，非常适合作为可食性内包装。
本发明的还提供了另一种制备所述淀粉空囊的方法，包括：
1）将淀粉和木糖醇在研钵中研磨，混合均匀，再加入可溶性淀粉、蔗糖、柠檬酸研磨，混合均匀；2）加适量水混匀，于75-85℃下控制压力为-0.08~-0.05MPa左右，溶胶1-2小时，再降温至60-65℃静置1小时左右，然后再升温至75-85℃，静置1小时左右，以60-200r/min的速度搅拌1小时，降温至55℃，控制胶液粘度为150-600mPa·s；3）送入胶囊生产设备以蘸胶法制备淀粉囊壳。
采用本真空溶胶方法，可在溶胶同时达到消泡的效果，省去消泡步骤；同时采用分段溶胶方法，可使胶囊形成类层状结构，能起到有效的保湿效果。
本发明的创新之处在于：提供了一种可应用于可食性包装领域的淀粉空囊，原料来源天然、无化学成分、绿色安全、环保，易冲泡开，同时具有合适的抗拉伸强度和断裂伸张率，柔韧性好，不易破碎，且成本低，适用范围广。本发明的淀粉空囊在保证速溶和机械强度的同时，也具有较好的防水、防潮的性能。
具体实施方式
以下通过数个具体实施例来进一步说明本发明方案，应当理解，下述的任何一个实施例并非任何形式的对本发明的进一步限定。
实施例1
木薯淀粉 70g
可溶性木薯淀粉 1g
蔗糖 1g
木糖醇 1.4g
柠檬酸 4g
果胶 6g。
将淀粉和木糖醇在研钵中研磨，混合均匀，再加入可溶性淀粉、蔗糖、柠檬酸、果胶研磨，混合均匀；加适量水混匀，于75-85℃下控制压力为-0.08~-0.05MPa左右，溶胶1-2小时，再降温至60-65℃静置1小时左右，然后再升温至75-85℃，静置1小时左右，以60-200r/min的速度搅拌1小时，降温至55℃，控制胶液粘度为150-600mPa·s；送入胶囊生产设备以蘸胶法制备淀粉囊壳。。
实施例2
木薯淀粉 70g
可溶性糯米淀粉 1g
蔗糖 1g
木糖醇 1.4g
柠檬酸 4g
果胶 6g。
制备方法同实施例1。
实施例3
马铃薯淀粉 70g
可溶性糯米淀粉 1g
果糖 1g
木糖醇 1.4g
柠檬酸 4g
果胶 6g。
制备方法同实施例1。
实施例4
玉米淀粉 70g
可溶性豌豆淀粉 1g
葡萄糖 1g
木糖醇 1.4g
甘油 4g
果胶 6g。
制备方法同实施例1。
实施例5
木薯淀粉 70g
蔗糖 1g
木糖醇 1.5g
柠檬酸 3g
果胶 6g。
制备方法同实施例1。
实施例6
木薯可溶淀粉 70g
蔗糖 1g
木糖醇 1.5g
柠檬酸 3g
果胶 6g。
制备方法同实施例1。
实施例7
木薯淀粉 70g
可溶性木薯淀粉 1g
蔗糖 1g
木糖醇 1.4g
柠檬酸 3g
果胶 6g。
将淀粉和木糖醇在研钵中研磨，混合均匀，再加入可溶性木薯淀粉、蔗糖、柠檬酸、果胶研磨，混合均匀；送入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的温度控制在60℃-80℃；经双螺杆挤出机制得厚度为0.2mm。
应用实施例1
将实施例1-6所得的四种淀粉空囊、某市售的糯米纸和某市售的可食性肠衣选择土壤微生物自然降解，选择的土壤pH为7.8，有机质的质量含量为47g/kg，碱解氮的质量含量为25mg/100g，速效磷的质量含量为33g/kg，将包装膜埋在土壤15cm深处，10天后测定其降解率，实验结果如表1所示。
将实施例1-6所得的四种淀粉空囊、某市售的糯米纸和某市售的可食性肠衣采用济南兰光公司的XWL（PC）型号的智能电子拉力实验机按GB13022-91标准进行拉力测定，实验结果如表1所示。
将实施例1-6所得的四种淀粉空囊、某市售的糯米纸和某市售的可食性肠衣进行冲泡实验，取膜1g置于烧杯中，加入60℃的热水中，观察1min、2min、5min、10min后状态。
将实施例1-6所得的四种淀粉空囊和某市售的糯米纸进行透水蒸汽性实验，依据GB1037 -88, 在规定的温度、相对湿度条件下, 试样两侧保持一定的水蒸气压差, 测量透过试样的水蒸气量, 计算水蒸气透过量和水蒸气透过系数, 采用拟杯子法。
表1 包装淀粉空囊性能测试结果对比表

Claims (9)

1.一种应用于可食性包装的速溶淀粉空囊，其特征在于，由以下重量百分比的原料制备而成：淀粉70％-90％、可溶性淀粉0.1％-3％、蔗糖0.1％-3％、木糖醇1％-3％、柠檬酸2％-7％，果胶5％-14％。
2.根据权利要求1所述的淀粉空囊，所述的淀粉与木糖醇比例为(45-50):1。
3.根据权利要求1所述的淀粉空囊，其特征在于，所述淀粉为木薯淀粉、马铃薯淀粉、玉米淀粉、豌豆淀粉、糯米淀粉中的一种或多种的混合物。
4.根据权利要求1所述的淀粉空囊，其特征在于，所述可溶性淀粉由淀粉通过酶或酸水解方法加工制得，所述可溶性淀粉来自于木薯淀粉、马铃薯淀粉、玉米淀粉、豌豆淀粉、糯米淀粉中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1所述的淀粉空囊，其特征在于，各原料的重量百分比为：淀粉83.9％、可溶性淀粉1.2％、蔗糖1.2％、木糖醇1.7％、柠檬酸4.8％、果胶7.2％。
6.根据权利要求1所述的淀粉空囊，其特征在于：由以下重量百分比的原料制备而成：木薯淀粉70％-90％、可溶性木薯淀粉0.1％-3％、蔗糖0.1％-3％、木糖醇1％-3％、柠檬酸2％-7％，果胶5％-14％。
7.根据权利要求1所述的淀粉空囊的制备方法，其特征在于：采用包括以下步骤：1)将淀粉和木糖醇在研钵中研磨，混合均匀，再加入可溶性淀粉、蔗糖、柠檬酸研磨，混合均匀；2)送入双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的温度控制在60℃-80℃；3)经双螺杆挤出机制得厚度为0.05-0.3mm。
8.根据权利要求1所述的淀粉空囊的制备方法，其特征在于：采用包括以下步骤：1)将淀粉和木糖醇在研钵中研磨，混合均匀，再加入可溶性淀粉、蔗糖、柠檬酸研磨，混合均匀；2)加适量水混匀，于75-85℃下控制压力为-0.08～-0.05MPa左右，溶胶1-2小时，再降温至60-65℃静置1小时，然后再升温至75-85℃，静置1小时，以60-200r/min的速度搅拌1小时，降温至55℃，控制胶液粘度为150-600mPa·s；3)送入胶囊生产设备以蘸胶法制备淀粉囊壳。
9.一种食用或药用淀粉囊壳，其特征在于,囊壳为权利要求1-8任意之一所述的淀粉空囊。
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