CN105860668A - 一种喷墨印刷用的可食用油墨的制备方法及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种喷墨印刷用可食用油墨的制备方法及其使用方法。这种油墨可以在各种食品（包括药片）、食品接触材料、食品包装材料等表面形成辨识性良好且具有一定防水性的印字记录。这种喷墨油墨的原料都是被认可的食品添加剂，包括虫胶、纤维素类树脂、乙醇、水等。这种喷墨油墨的制造方法是：a、将食用色素分散或溶解到含有纤维素类树脂的水溶液中制得色浆分散体，该分散体中含有50wt%以上的水；b、将虫胶溶解在无水乙醇中制得虫胶溶液，该虫胶溶液中含有50wt%以上的无水乙醇；c、将色浆分散体再次分散到虫胶溶液中，加入一定量的导电盐乳酸钠、pH调节剂碳酸铵、保湿剂、乳化剂、消泡剂等；d、过滤灌装。
Description
技术领域
本发明提供了一种用于在食品（包括药片）、食品接触材料、食品包装材料等表面形成辨识性良好且具有一定防水性的印字记录的喷墨印刷用可食用油墨的制造方法及其使用方法。
背景技术
油墨在印刷、包装行业中一直发挥着不可替代的作用，其所呈现出来的丰富多彩的颜色，不仅美化了人们的生活，而且提高了商品的销售力。随着食品安全呼声的日益高涨，在食品或食品包装上显示产地、生产者、生产日期和保质期限等信息显得越来也有必要。同时，人们对食品包装材料及用于食品和食品包装印刷的油墨有了更高的要求，特别是与食品直接接触的油墨。然而，传统油墨的配方中含有大量对人体有害的成分，如甲苯，二甲苯等，它们对人体健康造成严重威胁。在这种情况下，使用食用材料后食品添加剂制造的可食用油墨就显得非常必要。
然而由于被限制为食品或食品添加剂，使得可用于配制可食用油墨的材料种类少，难以配制出适用于喷墨印刷的可食用油墨。在已公开的专利中，可食用油墨中使用了水溶性的色素和连接料。然而，这样的油墨由于含有水溶性色素和连接料，所以耐水性差，不可用于和水接触的物品。另外，由于水溶性色素的覆盖力差，这种油墨也无法用于深色物品上。
本专利公开了一种耐水性出色、可用于食品表面印刷的喷墨印刷用油墨。这种油墨以可食用水溶性树脂为连接料，乙醇和水为溶剂，植物炭黑作为着色剂。因此，这种油墨是以水或乙醇为主体，所有组分都是被认可的食品添加剂，保证了本发明的可食用喷墨油墨与食品接触的安全性与可靠性。本发明的可食用喷墨油墨可使用连续式喷墨印刷机喷制文字图案，效率高。
发明内容
本发明的目的在于得到如下油墨：可以在各种食品、食品接触材料、食品包装材料等表面形成辨识性良好且具有一定防水性的印字记录，且完全由被认可的食品或食品添加剂组成。该油墨用于深色承印物时也可以提供不透明的、遮盖力良好的、辨识性良好的印字记录，而不会像染料类油墨一样由于透明而造成辨识性不足。该油墨在食品、食品接触材料、食品包装上留下的印字记录防水性良好，不会因为接触水而造成色素溶出并影响美观和清晰度。油墨完全由被认可的食品或食品添加剂组成，在符合相关食品、药品法规限定的条件下可食。
本发明的目的在于提供一种可以在各种食品、食品接触材料、食品包装材料等表面形成辨识性良好且具有一定防水性的印字记录的可食用喷墨油墨，按重量百分比计，所述可食用喷墨油墨包含以下组分：
水溶性树脂 15~25%
纯化水 20~50%
乙醇 20~50%
保湿剂 2~4%
乳酸钠 0.5~2%
碳酸铵 0.5~2.5%
乳化剂 0.2~1%
消泡剂 0.1~0.5%
植物炭黑 3.5~5%。
优选的，所述可食用水溶性树脂包括虫胶、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、乙基纤维素、阿拉伯胶环糊精中的至少一种。
优选的，所述保湿剂为丙二醇、丙三醇中的至少一种。
优选的，所述乳化剂为吐温80、单硬脂酸甘油酯中的至少一种。
优选的，所述消泡剂为乳化硅油、聚氧乙烯甘油醚中的至少一种。
本发明的另一目的在于提供一种可食用喷墨油墨的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将纤维素类树脂溶解到纯化水中，然后将植物炭黑分散或溶解到含有纤维素类树脂的水溶液中制得色浆分散体，该分散体中含有50wt%以上的水；
（2）将虫胶溶解在无水乙醇中制得虫胶溶液，该虫胶溶液中含有50wt%以上的无水乙醇；
（3）将色浆分散体再次分散到虫胶溶液中，然后加入导电盐乳酸钠、pH调节剂碳酸铵、保湿剂、乳化剂、消泡剂等；
（4）过滤灌装。
采用上述可食用喷墨油墨配方及其制备方法，本发明具有以下优点：
（1）本发明的可食用喷墨油墨粘度均低于5 cps，粘度低，干速快，保障了喷墨产品的快速成形性；
（2）本发明的可食用喷墨油墨表面张力合适，在30mN/m~45mN/m之间，非常利于流平和底材润湿，附着力优良，表面硬度合适，保障了喷墨产品的实用性，能够满足工业化使用要求；
（3）本发明的可食用喷墨油墨的pH值均在8.0~9.0左右，保持整个体系处于弱碱性状态，减缓小字符喷码机的腐蚀速度；
（4）本发明制备的可食用喷墨油墨的电导率控制在800μS/cm~1500μS/cm,有利于墨水在小字符喷码机中附带电荷随电场偏转。
（5）本发明具有低粘度、表面张力合适、附着力佳、干速快、分散性优良、遮盖力好等优点，此外制备工艺简单，便于推广应用。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步阐述本发明，但并不限于下述的实施例。
一、具体实施例
实施例1
1、按以下配比配置可食用喷墨油墨原料
2、制备方法
（1）将5份羟丙基甲基纤维素和10份阿拉伯胶环糊精溶解于42份纯化水中，搅拌至澄清均一状态后，再将5份植物炭黑分散或溶解到此水溶液中，制得色浆分散体；
（2）将10份虫胶溶解在20份无水乙醇中，搅拌至澄清均一状态，制得虫胶溶液；
（3）将步骤（1）所制得的色浆分散体再次分散到步骤（2）所制得的虫胶溶液中，然后加入1份导电盐乳酸钠、1.5份pH调节剂碳酸铵、保湿剂丙二醇和丙三醇各2份、乳化剂吐温80和单硬脂酸甘油酯各0.5份、消泡剂乳化硅油0.2份与聚氧乙烯甘油醚0.3份；
（4）最后再经过精度为1μm的过滤后，得到可食用喷墨油墨。
实施例2
1、按以下配比配置可食用喷墨油墨原料
2、制备方法
（1）将12份羧甲基纤维素和5份阿拉伯胶环糊精溶解于20份纯化水中，搅拌至澄清均一状态后，再将3.5份植物炭黑分散或溶解到此水溶液中，制得色浆分散体；
（2）将5份虫胶溶解在50份无水乙醇中，搅拌至澄清均一状态，制得虫胶溶液；
（3）将步骤（1）所制得的色浆分散体再次分散到步骤（2）所制得的虫胶溶液中，然后加入0.5份导电盐乳酸钠、0.5份pH调节剂碳酸铵、保湿剂丙二醇和丙三醇各1份、乳化剂吐温80和单硬脂酸甘油酯各0.5份、消泡剂乳化硅油0.2份与聚氧乙烯甘油醚0.3份；
（4）最后再经过精度为1μm的过滤后，得到可食用喷墨油墨。
实施例3
1、按以下配比配置可食用喷墨油墨原料
2、制备方法
（1）将5份羟丙基纤维素和5份乙基纤维素溶解于20份纯化水中，搅拌至澄清均一状态后，再将5份植物炭黑分散或溶解到此水溶液中，制得色浆分散体；
（2）将5份虫胶溶解在50份无水乙醇中，搅拌至澄清均一状态，制得虫胶溶液；
（3）将步骤（1）所制得的色浆分散体再次分散到步骤（2）所制得的虫胶溶液中，然后加入2份导电盐乳酸钠、2.5份pH调节剂碳酸铵、保湿剂丙二醇和丙三醇各2份、乳化剂吐温80和单硬脂酸甘油酯各0.5份、消泡剂乳化硅油0.2份与聚氧乙烯甘油醚0.3份；
（4）最后再经过精度为1μm的过滤后，得到可食用喷墨油墨。
实施例4
1、按以下配比配置可食用喷墨油墨原料
2、制备方法
（1）将6份羟丙基甲基纤维素、6份乙基纤维素和6份阿拉伯胶环糊精溶解于50份纯化水中，搅拌至澄清均一状态后，再将5份植物炭黑分散或溶解到此水溶液中，制得色浆分散体；
（2）在所制得的色浆分散体中继续加入20份乙醇、1.2份导电盐乳酸钠、1.5份pH调节剂碳酸铵、保湿剂丙二醇和丙三醇各2份、乳化剂吐温80和单硬脂酸甘油酯各0.1份、消泡剂乳化硅油0.1份；
（3）最后再经过精度为1μm的过滤后，得到可食用喷墨油墨。
实施例5
1、按以下配比配置可食用喷墨油墨原料
2、制备方法
（1）将5份羟丙基纤维素和10份阿拉伯胶环糊精溶解于42份纯化水中，搅拌至澄清均一状态后，再将4.5份植物炭黑分散或溶解到此水溶液中，制得色浆分散体；
（2）将10份虫胶溶解在20份无水乙醇中，搅拌至澄清均一状态，制得虫胶溶液；
（3）将步骤（1）所制得的色浆分散体再次分散到步骤（2）所制得的虫胶溶液中，然后加入1.5份导电盐乳酸钠、1.5份pH调节剂碳酸铵、保湿剂丙二醇和丙三醇各2份、乳化剂吐温80和单硬脂酸甘油酯各0.5份、消泡剂乳化硅油0.2份与聚氧乙烯甘油醚0.3份；
（4）最后再经过精度为1μm的过滤后，得到可食用喷墨油墨。
二、性能测试
1、粘度测试
将实施例1-5所得的可食用喷墨油墨样品在25℃条件下，用Brookfield DV-Ⅱ+Pro 型粘度计测试。
2、表面张力测试
将实施例1-5所得的可食用喷墨油墨样品在25℃条件下，用HZ-800全自动表面张力仪测试。
3、电导率测试
使用DDSJ-318型电导率仪测试可食用喷墨油墨样品的电导率值。
4、pH值
使用雷磁PHS-3C型pH计在25℃下测量pH值。
5、干燥性
要求可食用喷墨油墨样品在25℃下干燥时间少于10秒钟。
6、耐水性
印刷可食用喷墨油墨样品并干燥后，将其浸入常温水中，看有无喷墨油墨流出。
7、耐热水性
印刷可食用喷墨油墨样品并干燥后，将其浸入60℃热水中，看有无喷墨油墨流出。
8、附着力测试
将实施例1-5所得的可食用喷墨油墨样品在25±2℃条件下在基材上涂布固化，用划格法测试。测试方法符合GB/T 9286-1998标准要求，测定级数(由优到差)：0、1、2、3、4、5。
9、打印机内的稳定性
喷墨打印机进行连续喷墨测试时是否顺畅稳定。
10、储存稳定性
可食用喷墨油墨在常温下保存3个月以后，根据粘度变化率是否超过10％与有无沉淀物判定。
11、冻融稳定性
在-20℃条件下放置24h后，要求粘度的变化率≤20％。
三、测试结果分析
将上述实施例1-5制得的样品按照上述所列方法和标准，分别测量粘度、表面张力、电导率、干燥性、耐水性、耐热水性、附着力、打印机内的稳定性、储存稳定性和冻融稳定性，测得的数据如下：
表1 实施例1-5制得的样品测得的实验结果
| 测试结果 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 粘度(cps) | 4.0 | 3.8 | 3.2 | 3.5 | 4.2 |
| 表面张力(mN/m) | 39 | 33 | 35 | 41 | 37 |
| 电导率(μS/cm) | 1220 | 990 | 1060 | 1410 | 1350 |
| pH值 | 8.5 | 8.3 | 8.8 | 8.6 | 8.5 |
| 干燥性(s) | 7 | 5 | 5 | 9 | 7 |
| 耐水性 | 优 | 优 | 优 | 优 | 优 |
| 耐热水性 | 优 | 优 | 优 | 优 | 优 |
| 附着力 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 打印机内稳定性 | 优 | 优 | 优 | 优 | 优 |
| 常温下保存3个月粘度(cps) | 4.1 | 4.0 | 3.3 | 3.6 | 4.3 |
| 储存稳定性 | 优 | 优 | 优 | 优 | 优 |
| -20℃条件下放置24h粘度(cps) | 4.2 | 4.0 | 3.4 | 3.6 | 4.4 |
| 冻融稳定性 | 优 | 优 | 优 | 优 | 优 |
表1为实施例1-5的可食用喷墨油墨的实验结果。制得的可食用喷墨油墨样品，粘度均不大于5cps，粘度低；表面张力合适，在30mN/m~45mN/m之间；pH值在8.0-9.0的弱碱性区间，对减小喷头腐蚀有积极作用；电导率控制在800μS/cm~1500μS/cm之间,能够使墨滴有效承载电荷并随电场偏转；基材润湿性能好，附着力优良；干燥时间小于10秒，适宜用在各种食品（包括药片）、食品接触材料、食品包装材料等表面喷墨印字，达到了工业化使用的性能要求。
从表1的数据分析，可以总结以下规律：
1、粘度主要由可食用水溶性树脂和溶剂中纯化水与乙醇的含量有关，一般水溶性树脂含量提高将导致体系粘度升高；
2、表面张力主要由溶剂中纯化水与乙醇的含量以及乳化剂（也可用作表面活性剂）的用量有关；
3、pH值的调节主要依靠改变pH调节剂碳酸铵的使用量，用量越大，pH值越大；
4、电导率的控制主要依靠改变导电盐乳酸钠的使用量，用量越大，电导率越大；
5、附着力与可食用水溶性树脂相关性很大，从测试结果来看，有虫胶的体系附着力会更好；
6、干燥时间与溶剂中纯化水与乙醇的用量有关，乙醇含量越高，干燥时间越短，干燥速度越快。
测试结果显示，实施例1-5的可食用喷墨油墨样品在喷墨印刷机中比较稳定，电导率合适，有利于可食用喷墨油墨的电场控制与印刷产品的成形性。同时可食用喷墨油墨样品在常温下储存稳定性优良，能适应保存、运输和使用周期的要求；在-20℃条件下冻融稳定性优良，体系稳定，能适应比较宽的工作温度范围。
测试结果显示，实施例1-5的可食用喷墨油墨样品打印干燥后的文字图案在常温水与60℃热水中耐受力良好，不会出现墨层溶解的现象。
综上所述，本发明的可食用喷墨油墨粘度均低于5 cps，粘度低，干速快，保障了喷墨产品的快速成形性；表面张力合适，在30mN/m~45 mN/m之间，非常利于流平和底材润湿，附着力优良，表面硬度合适，保障了喷墨产品的实用性，能够满足工业化使用要求；pH值均在8.0~9.0左右，保持整个体系处于弱碱性状态，减缓小字符喷码机的腐蚀速度；电导率控制在800μS/cm~1500μS/cm,有利于墨水在小字符喷码机中附带电荷随电场偏转。
本发明具有低粘度、表面张力合适、附着力佳、干速快、分散性优良、遮盖力好等优点，此外制备工艺简单，便于推广应用。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种喷墨印刷用可食用油墨，成分包括可食用水溶性树脂、水、乙醇和其它被认可的食品添加剂，其特征在于：所述可食用油墨包括下列重量百分比：：
水溶性树脂 15~25%
纯化水 20~50%
乙醇 20~50%
保湿剂 2~4%
乳酸钠 0.5~2%
碳酸铵 0.5~2.5%
乳化剂 0.2~1%
消泡剂 0.1~0.5%
植物炭黑 3.5~5%。
2.根据权利要求1所述的可食用油墨，其特征在于：所述可食用水溶性树脂包括虫胶、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、乙基纤维素、阿拉伯胶环糊精。
3.根据权利要求1所述的可食用油墨，其特征在于：所述保湿剂为丙二醇、丙三醇。
4.根据权利要求1所述的可食用油墨，其特征在于：所述乳化剂为吐温80、单硬脂酸甘油酯。
5.根据权利要求1所述的可食用油墨，其特征在于：所述消泡剂为乳化硅油、聚氧乙烯甘油醚。
6.根据权利要求1所述的可食用油墨，其制造方法是：a、将纤维素类树脂溶解到纯化水中，然后将植物炭黑分散或溶解到含有纤维素类树脂的水溶液中制得色浆分散体，该分散体中含有50wt%以上的水；b、将虫胶溶解在无水乙醇中制得虫胶溶液，该虫胶溶液中含有50wt%以上的无水乙醇；c、将色浆分散体再次分散到虫胶溶液中，然后加入导电盐乳酸钠、pH调节剂碳酸铵、保湿剂、乳化剂、消泡剂等；d、过滤灌装。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160817 |