CN105924984A - 一种可食性食品包装薄膜材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可食性食品包装薄膜材料的制备方法，属于包装材料合成领域。本发明采用廉价易得的花生粕为原材料，先用稀氢氧化钠溶液溶解其中的蛋白质，再利用自行发酵生产的酸液作为沉淀剂，使蛋白质沉淀，经干燥处理后，与甘油和海藻酸钠经超声分散混合均匀，最终在热压机上热压成膜，经冷却后得到可食性食品包装薄膜材料。所得材料安全无毒，可达到食用条件，即使遗弃后，也可自行被微生物降解，不会造成白色污染，利用较高热压温度和压力大大提高了材料的强度性能和水稳定性，不易变脆。

Description

一种可食性食品包装薄膜材料的制备方法

技术领域

本发明公开了一种可食性食品包装薄膜材料的制备方法，属于包装材料合成领域。

背景技术

众所周知，矿物染料生产的某些合成材料不断污染着我们的环境，如由废弃塑料所引起的白色污染。大部分合成塑料在自然环境中很难降解，长期堆积会破坏土壤结构，污染地下水，危害海洋生物的生存。而天然有机高分子是生物可降解的可再生资源，可用来取代合成材料。天然生物材料废弃后被填入地下，这些材料在微生物的作用下会降解成水、二氧化碳和其他小分子，不会对环境造成任何污染。整个降解过程通常需要几个月或者几年，但是不会花费额外的成本。因此，天然生物降解材料被广泛用于食品、医药、纺织、造纸和汽车等行业中。生物降解材料在食品包装行业的应用有着广泛的前景。当前，许多生物降解材料已经被做成薄膜、纤维应用于食品包装行业。

生物可降解材料按其来源的不同主要分为天然高分子材料、合成高分子材料及其混合高分子材料三类。天然高分子材料主要有淀粉、纤维素、半纤维素、木质素、果胶、甲壳素、蛋白质等。合成高分子材料包括微生物合成高分子材料和化学合成高分子材料，生物可降解的高分子材料主要有PVA和丙烯酸类。混合型高分子材料主要是由两种或两种以上的高分子材料共混或共聚，其中至少有一种组分是可生物降解的。

世界花生的产量多以印度和我国最多，占世界总产量的一半左右。花生是世界上产量最大的谷物之一，每年有29百万吨的产量，大部分花生用来压碎制成花生油，这个过程会产生大量的花生粕为副产品。我国的花生年产量为500～650万吨，年加工成的花生粕约150多万吨。花生粕是花生榨油后的副产物，花生粕约含45%蛋白质，8～10%粗纤维，2.5%脂肪和5%灰分，大部分花生粕被用作动物饲料，利用价值很低。花生粕中蛋白质可以是蛋白质膜非常好的来源。

传统食品包装一般使用塑料薄膜，但是塑料薄膜存在一些缺点，如在包装食品后，容易产生有害气体和异味，有的塑料薄膜对人体还有一定的毒性，并且，塑料薄膜性质稳定，使用后遗弃在环境中不易分解腐烂，长期存留，易引起环境污染等，而现在市场上开始盛行淀粉基或纤维素基的食品包装薄膜，但是其延展性较差，机械性能较差，容易发生断裂，造成其使用范围有限。

发明内容

本发明主要解决的技术问题：针对传统食品包装袋一般使用的塑料薄膜在使用过程中，容易对食品安全造成不利影响，遗弃后对已造成白色污染，而淀粉基或者纤维素基的包装薄膜延展性差，机械性能不高，易脆，失水时即干燥的问题，提供了一种可食性食品包装薄膜材料的制备方法，本发明采用廉价易得的花生粕为原材料，先用稀氢氧化钠溶液溶解其中的蛋白质，再利用自行发酵生产的酸液作为沉淀剂，使蛋白质沉淀，经干燥处理后，与甘油和海藻酸钠经超声分散混合均匀，最终在热压机上热压成膜，经冷却后得到可食性食品包装薄膜材料。所得材料安全无毒，可达到食用条件，即使遗弃后，也可自行被微生物降解，不会造成白色污染，利用较高热压温度和压力大大提高了材料的强度性能和水稳定性，不易变脆。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）称取100～200g高粱米，经人工清洗3～5次后，将其转入蒸锅中，在90～95℃条件下蒸煮2～3h，再将蒸煮后的高粱米平铺于竹席上，自然冷却至室温，随后将其转入盛有60～80mL去离子水的发酵罐中，再加入3～5g酵母粉，用消毒木棍搅拌10～20min后，密封发酵10～15天，再加入5～8g醋酸菌，搅拌混匀后，敞开发酵5～8天，离心分离，收集上层酸液，备用；

（2）称取100～200g花生粕，加入盛有1～2L质量浓度为2～4%氢氧化钠溶液的烧杯中，再将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器上，加热升温至30～35℃，启动搅拌器，以300～400r/min转速搅拌反应1～2h，随后将烧杯中混合物转入离心机离心分离，收集上清液；

（3）量取200～300mL上述所得上清液，转入烧杯中，将烧杯置于磁力搅拌器上，设定转速为500～600r/min，在搅拌状态下，滴加步骤（1）备用酸液，直至完全析出沉淀为止，随后将烧杯中混合物转入离心机离心分离，收集下层沉淀，用去离子水洗涤3～5次，随后将沉淀物转入45～50℃烘箱中，干燥3～5h，取出，用研钵研磨成粉，得花生蛋白粉；

（4）依次取10～20g上述所得花生蛋白粉，2～4mL甘油，0.5～0.8g海藻酸钠加入盛有30～50mL去离子水的烧杯中，再将烧杯转入超声振荡仪中，调节功率至25～35kHz，振荡处理10～20min，得均匀浆料，再将其转入45～50℃烘箱中，干燥4～6h，取出，用研钵研磨成粉，得混合粉末；

（5）称取10～20g上述所得混合粉末，将其均匀平铺于热压机铝箔上，调节热压温度至160～168℃，热压压力至185000～192000N，热压处理4～6min，使混合粉末熔融成膜，再用循环冷却水使熔融膜冷却成型，即得可食性食品包装薄膜材料。

本发明所得可食性食品包装薄膜材料的物理性质：本发明所得可食性食品包装薄膜材料的最大断裂强力为5～8MPa，断裂伸长率为120～150%，弹性模量为95～110MPa。

本发明的有益效果是：

（1）利用廉价易得的废弃花生粕为原材料，有效降低产业链的碳排放，降低了包装行业对石油资源的依赖性；

（2）本发明所得包装薄膜材料遗弃后可自然降解，使天然资源得到科学利用的同时，减少了包装行业对于环境的污染，实现了可持续发展。

具体实施方式

称取100～200g高粱米，经人工清洗3～5次后，将其转入蒸锅中，在90～95℃条件下蒸煮2～3h，再将蒸煮后的高粱米平铺于竹席上，自然冷却至室温，随后将其转入盛有60～80mL去离子水的发酵罐中，再加入3～5g酵母粉，用消毒木棍搅拌10～20min后，密封发酵10～15天，再加入5～8g醋酸菌，搅拌混匀后，敞开发酵5～8天，离心分离，收集上层酸液，备用；称取100～200g花生粕，加入盛有1～2L质量浓度为2～4%氢氧化钠溶液的烧杯中，再将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器上，加热升温至30～35℃，启动搅拌器，以300～400r/min转速搅拌反应1～2h，随后将烧杯中混合物转入离心机离心分离，收集上清液；

量取200～300mL上述所得上清液，转入烧杯中，将烧杯置于磁力搅拌器上，设定转速为500～600r/min，在搅拌状态下，滴加备用酸液，直至完全析出沉淀为止，随后将烧杯中混合物转入离心机离心分离，收集下层沉淀，用去离子水洗涤3～5次，随后将沉淀物转入45～50℃烘箱中，干燥3～5h，取出，用研钵研磨成粉，得花生蛋白粉；依次取10～20g上述所得花生蛋白粉，2～4mL甘油，0.5～0.8g海藻酸钠加入盛有30～50mL去离子水的烧杯中，再将烧杯转入超声振荡仪中，调节功率至25～35kHz，振荡处理10～20min，得均匀浆料，再将其转入45～50℃烘箱中，干燥4～6h，取出，用研钵研磨成粉，得混合粉末；称取10～20g上述所得混合粉末，将其均匀平铺于热压机铝箔上，调节热压温度至160～168℃，热压压力至185000～192000N，热压处理4～6min，使混合粉末熔融成膜，再用循环冷却水使熔融膜冷却成型，即得可食性食品包装薄膜材料。

实例1

称取100g高粱米，经人工清洗3次后，将其转入蒸锅中，在90℃条件下蒸煮2h，再将蒸煮后的高粱米平铺于竹席上，自然冷却至室温，随后将其转入盛有60mL去离子水的发酵罐中，再加入3g酵母粉，用消毒木棍搅拌10min后，密封发酵10天，再加入5g醋酸菌，搅拌混匀后，敞开发酵5天，离心分离，收集上层酸液，备用；称取100g花生粕，加入盛有1L质量浓度为2%氢氧化钠溶液的烧杯中，再将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器上，加热升温至30℃，启动搅拌器，以300r/min转速搅拌反应1h，随后将烧杯中混合物转入离心机离心分离，收集上清液；量取200mL上述所得上清液，转入烧杯中，将烧杯置于磁力搅拌器上，设定转速为500r/min，在搅拌状态下，滴加备用酸液，直至完全析出沉淀为止，随后将烧杯中混合物转入离心机离心分离，收集下层沉淀，用去离子水洗涤3次，随后将沉淀物转入45℃烘箱中，干燥3h，取出，用研钵研磨成粉，得花生蛋白粉；依次取10g上述所得花生蛋白粉，2mL甘油，0.5g海藻酸钠加入盛有30mL去离子水的烧杯中，再将烧杯转入超声振荡仪中，调节功率至25kHz，振荡处理10min，得均匀浆料，再将其转入45℃烘箱中，干燥4h，取出，用研钵研磨成粉，得混合粉末；称取10g上述所得混合粉末，将其均匀平铺于热压机铝箔上，调节热压温度至160℃，热压压力至185000N，热压处理4min，使混合粉末熔融成膜，再用循环冷却水使熔融膜冷却成型，即得可食性食品包装薄膜材料。

本发明所得可食性食品包装薄膜材料的物理性质：本发明所得可食性食品包装薄膜材料的最大断裂强力为5MPa，断裂伸长率为120%，弹性模量为95MPa。

实例2

称取150g高粱米，经人工清洗4次后，将其转入蒸锅中，在92℃条件下蒸煮2.5h，再将蒸煮后的高粱米平铺于竹席上，自然冷却至室温，随后将其转入盛有70mL去离子水的发酵罐中，再加入4g酵母粉，用消毒木棍搅拌15min后，密封发酵12天，再加入6g醋酸菌，搅拌混匀后，敞开发酵6天，离心分离，收集上层酸液，备用；称取120g花生粕，加入盛有1.2L质量浓度为3%氢氧化钠溶液的烧杯中，再将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器上，加热升温至32℃，启动搅拌器，以360r/min转速搅拌反应1.5h，随后将烧杯中混合物转入离心机离心分离，收集上清液；量取250mL上述所得上清液，转入烧杯中，将烧杯置于磁力搅拌器上，设定转速为580r/min，在搅拌状态下，滴加备用酸液，直至完全析出沉淀为止，随后将烧杯中混合物转入离心机离心分离，收集下层沉淀，用去离子水洗涤4次，随后将沉淀物转入48℃烘箱中，干燥4h，取出，用研钵研磨成粉，得花生蛋白粉；依次取10～20g上述所得花生蛋白粉，3mL甘油，0.6g海藻酸钠加入盛有40mL去离子水的烧杯中，再将烧杯转入超声振荡仪中，调节功率至30kHz，振荡处理15min，得均匀浆料，再将其转入48℃烘箱中，干燥5h，取出，用研钵研磨成粉，得混合粉末；称取15g上述所得混合粉末，将其均匀平铺于热压机铝箔上，调节热压温度至165℃，热压压力至190000N，热压处理5min，使混合粉末熔融成膜，再用循环冷却水使熔融膜冷却成型，即得可食性食品包装薄膜材料。

本发明所得可食性食品包装薄膜材料的物理性质：本发明所得可食性食品包装薄膜材料的最大断裂强力为6MPa，断裂伸长率为130%，弹性模量为100MPa。

实例3

称取200g高粱米，经人工清洗5次后，将其转入蒸锅中，在95℃条件下蒸煮3h，再将蒸煮后的高粱米平铺于竹席上，自然冷却至室温，随后将其转入盛有80mL去离子水的发酵罐中，再加入5g酵母粉，用消毒木棍搅拌20min后，密封发酵15天，再加入8g醋酸菌，搅拌混匀后，敞开发酵8天，离心分离，收集上层酸液，备用；称取200g花生粕，加入盛有2L质量浓度为4%氢氧化钠溶液的烧杯中，再将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器上，加热升温至35℃，启动搅拌器，以400r/min转速搅拌反应2h，随后将烧杯中混合物转入离心机离心分离，收集上清液；

量取300mL上述所得上清液，转入烧杯中，将烧杯置于磁力搅拌器上，设定转速为600r/min，在搅拌状态下，滴加备用酸液，直至完全析出沉淀为止，随后将烧杯中混合物转入离心机离心分离，收集下层沉淀，用去离子水洗涤5次，随后将沉淀物转入50℃烘箱中，干燥5h，取出，用研钵研磨成粉，得花生蛋白粉；依次取20g上述所得花生蛋白粉，4mL甘油，0.8g海藻酸钠加入盛有50mL去离子水的烧杯中，再将烧杯转入超声振荡仪中，调节功率至35kHz，振荡处理20min，得均匀浆料，再将其转入50℃烘箱中，干燥6h，取出，用研钵研磨成粉，得混合粉末；称取20g上述所得混合粉末，将其均匀平铺于热压机铝箔上，调节热压温度至168℃，热压压力至192000N，热压处理6min，使混合粉末熔融成膜，再用循环冷却水使熔融膜冷却成型，即得可食性食品包装薄膜材料。

本发明所得可食性食品包装薄膜材料的物理性质：本发明所得可食性食品包装薄膜材料的最大断裂强力为8MPa，断裂伸长率为150%，弹性模量为110MPa。

Claims (1)

1.一种可食性食品包装薄膜材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）称取100～200g高粱米，经人工清洗3～5次后，将其转入蒸锅中，在90～95℃条件下蒸煮2～3h，再将蒸煮后的高粱米平铺于竹席上，自然冷却至室温，随后将其转入盛有60～80mL去离子水的发酵罐中，再加入3～5g酵母粉，用消毒木棍搅拌10～20min后，密封发酵10～15天，再加入5～8g醋酸菌，搅拌混匀后，敞开发酵5～8天，离心分离，收集上层酸液，备用；

（2）称取100～200g花生粕，加入盛有1～2L质量浓度为2～4%氢氧化钠溶液的烧杯中，再将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器上，加热升温至30～35℃，启动搅拌器，以300～400r/min转速搅拌反应1～2h，随后将烧杯中混合物转入离心机离心分离，收集上清液；

（3）量取200～300mL上述所得上清液，转入烧杯中，将烧杯置于磁力搅拌器上，设定转速为500～600r/min，在搅拌状态下，滴加步骤（1）备用酸液，直至完全析出沉淀为止，随后将烧杯中混合物转入离心机离心分离，收集下层沉淀，用去离子水洗涤3～5次，随后将沉淀物转入45～50℃烘箱中，干燥3～5h，取出，用研钵研磨成粉，得花生蛋白粉；

（4）依次取10～20g上述所得花生蛋白粉，2～4mL甘油，0.5～0.8g海藻酸钠加入盛有30～50mL去离子水的烧杯中，再将烧杯转入超声振荡仪中，调节功率至25～35kHz，振荡处理10～20min，得均匀浆料，再将其转入45～50℃烘箱中，干燥4～6h，取出，用研钵研磨成粉，得混合粉末；

（5）称取10～20g上述所得混合粉末，将其均匀平铺于热压机铝箔上，调节热压温度至160～168℃，热压压力至185000～192000N，热压处理4～6min，使混合粉末熔融成膜，再用循环冷却水使熔融膜冷却成型，即得可食性食品包装薄膜材料。