CN108864493B - 一种可食性复合膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及食品包装领域，具体提供了一种低温阻水，高温快速溶解的可食性明胶/淀粉复合膜及其挤出吹膜方法。本发明首次采用挤出吹膜的方法生产可食性复合膜，打破了现有技术中只能采用流延法生产的弊端，所获得的复合膜有较高的拉伸强度、阻油性、阻气性、热封性，以及较好的阻水性，从而可适用于多种生鲜食品和熟食的包装应用，同时具有低温阻水、高温易溶的可食性。

Description

一种可食性复合膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及食品包装领域，具体提供了一种可食性明胶/淀粉复合膜及其制备方法。
背景技术
石油基塑料具有机械强度高，阻水性好，质量轻等优点，被广泛应用于各种包装中，尤其是食品包装领域。但是，大量的传统塑料包装不仅造成严重的空气、土壤和水源的污染，其含有的增塑剂还会造成十分严重的食品安全问题。因而，开发绿色、安全的可食性全降解食品包装材料已是国内外研究的热点。
明胶由胶原蛋白热变性或者经物理、化学降解得到，具有溶胶—凝胶的可逆转换性、极好的成膜性以及入口即化等特性，广泛用于食品、医药、农业等领域。然而，明胶价格昂贵限制了其应用；淀粉是一种天然高分子多糖，来源丰富且价格低廉，有很好的生物相容性和可降解性。将明胶与淀粉进行共混制成可食性复合膜，能够提高和改善膜的性能，有效降低生产成本，从而扩大了可食性膜的应用范围，受到广大消费者的青睐。
目前，可食性膜主要采用溶液流延法生产，溶液流延法制备可食性膜存在着能耗大、生产效率低的缺陷，很难被推广应用，因此如何根据明胶和淀粉的性能提供一种更加有效的复合膜及其对应的加工方法成为本领域亟待解决的问题之一。
发明内容
本发明针对现有技术存在的诸多不足之处，提供了一种低温阻水，高温快速溶解的可食性明胶/淀粉复合膜及其挤出吹膜方法。本发明首次采用挤出吹膜的方法生产可食性复合膜，打破了现有技术中只能采用流延法生产的弊端，所获得的复合膜有较高的拉伸强度、阻油性、阻气性、热封性，以及较好的阻水性，从而可适用于多种生鲜食品和熟食的包装应用，同时具有低温阻水、高温易溶的可食性。
本发明的具体技术方案是：
一种可食性明胶/淀粉复合膜，由以下重量份数的原料制成：
(1)成膜基料中，按重量份计，明胶的比例为20-80份，淀粉的比例为80-20份；
(2)成膜辅料占成膜基料的重量份计为：甘油10-40份，水5-20份，起酥油1.0-20份，吐温80为0.5-5份，液体石蜡0.5-5.0份，硬脂酸锌0.5-5.0份,硬脂酸钙0.5-5.0份；
所述的明胶为食用明胶，具体可为猪明胶、牛明胶、鱼明胶中的一种或两种以上的混合物；
所述的淀粉为羟丙基淀粉、羟丙基酸解淀粉、羟丙基氧化淀粉、羟丙基酶解淀粉中的一种或其两种以上的混合物；
上述的两种成膜基料全部采用食品级原料，可以保证整个复合膜的食品安全达到国家标准；
除此之外，本发明还提供了复合膜的加工方法，具体步骤如下：
(1)将组方量的水缓慢加入到明胶中，边加水边搅拌直至使明胶颗粒吸水充分、均匀，密封保存在阴凉下放置1-8h润胀；
(2)将润胀好的明胶颗粒、淀粉、硬脂酸锌和硬脂酸钙置于高速搅拌机中在低速100～500rpm下混合均匀，然后在700-1000rpm下继续混合，高速混合的同时将甘油、起酥油、吐温80、液体石蜡的混合物通过漏斗缓慢、匀速加入到搅拌机中，最后将混合好的物料密封保存，放置24-48h使各组分充分混匀；
(3)将步骤(2)混合所得的物料通过双螺杆挤出机挤压造粒，加工参数为：一区温度：50-120℃，二区温度50-120℃，三区温度60-130℃，四区温度60-130℃，五区温度60-120℃，机头温度50-110℃，螺杆转速20-250rpm；
(4)将步骤(3)所得的挤出物料冷却后进行破碎处理，粉碎成直径为0.5-5mm的热塑性粒料；
(5)将步骤(4)所得的颗粒状物料通过单螺杆挤出吹塑机进行吹膜，吹膜机的参数为：一区温度40-110℃，二区温度60-120℃，三区温度60-120℃，四区温度70-130℃，五区温度70-120℃，机头温度60-120℃，螺杆转速为20-100rpm，牵引转速为3-15rpm，收卷转速为4-18rpm。
通过上述方法就可以获得可食用的复合膜，其中由于对明胶采取了加水润胀预处理，使其更容易在熔融挤出过程中充分融化，与糊化的淀粉形成致密的网状结构，成功实现了采用吹塑工艺制备明胶/淀粉复合膜，改变了现有技术中只能采用溶液流延法生产明胶/淀粉可食性膜的现状，填补了现有技术的空白；同时由于发明人重新设计了复合膜的配方组成，在配方中使用起酥油，通过乳化均匀的分散在膜中，具有良好的低温阻水效果；由于明胶和起酥油在高温下很容易融化，使得复合膜具有高温溶解的特性。本发明制备的明胶/淀粉复合膜的性能是现有的可食用膜所难以比拟的；同时本发明所采用的挤出吹膜工艺，具有能耗低，生产效率高等优点，适合大范围推广并代替现有的溶液流延法，更加适合新旧动能转化的需要。最终获得的可食性明胶/淀粉复合膜水蒸气透过系数为(1.0～2.0)×10-12g·m-1·s-1·Pa-1，抗拉强度为8.0～15.0MPa，断裂伸长率为2％～20％，均明显好于现有的可食用膜。
综上所述，采用上述方法获得的复合膜具有良好的机械性能，具有低温阻水，高温融化的特点，广泛应用于多种食品的包装，尤其是食品调味酱料和馅料的包装，同时显著降低了可食性包装膜的生产成本。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不局限于下面的实例。
实施例1：
一种可食性明胶/淀粉复合膜，其组方及制备方法如下：
将200g蒸馏水加入1000g明胶颗粒中混匀，密封静置润胀4h；
之后与2000g羟丙基氧化淀粉、30g硬脂酸锌、60g硬脂酸钙一起加入到高速搅拌机中，在300rpm下混合5min，将800g甘油、180g起酥油、30g吐温80、30g液体石蜡混匀，匀速缓慢加入到高速搅拌机中，在800rpm下混合10min；将混合好的物料静置24h；
将上述混合好的物料通过双螺杆挤出机造粒，参数设置为，一区温度：80℃、二区温度：90℃、三区温度：95℃、四区温度：100℃、五区温度：100℃、机头温度：85℃、螺杆转速：105rpm，将粉料加工成直径2mm的颗粒状物料；
颗粒状物料在单螺杆挤出吹塑机中吹塑制膜，吹膜参数设置为，一区温度：60℃、二区温度：95℃、三区温度：99℃、四区温度：103℃、五区温度：101℃、机头温度：94℃、上牵引速度6rpm、收卷速度8rpm；即可制得可食性明胶/淀粉复合膜；
通过检测可知，该复合膜水蒸气透过系数为1.26×10-12g·m-1·s-1·Pa-1，抗拉强度为11.42MPa，断裂伸长率为4.32％。而采用相同的配方，以溶液流延法制备的明胶/淀粉复合膜的水蒸气透过系数为5.6×10-12g·m-1·s-1·Pa-1，抗拉强度为7.38MPa，断裂伸长率为2.85％，可见本发明所提供的组方和制备方法获得的可食用复合膜，各项性能都远好于现有技术，具有低温阻水，高温快速溶解的特点。
实施例2：
一种可食性明胶/淀粉复合膜，其组方及制备方法如下：
将300g蒸馏水加入1000g明胶颗粒中混匀，密封静置润胀2h；
之后与2000g羟丙基酸解淀粉、40g硬脂酸锌、50g硬脂酸钙一起加入到高速搅拌机中，在500rpm下低速混合5min，将1000g甘油、180g起酥油、40g吐温80、20g液体石蜡混匀，匀速缓慢加入到高速搅拌机中，在1000rpm下高速混合10min，将混合好的物料密封静置36h；
将上述混合好的物料通过双螺杆挤出机造粒，参数设置为，一区温度：85℃、二区温度：95℃、三区温度：95℃、四区温度：100℃、五区温度：105℃、机头温度：85℃、螺杆转速：110rpm，将粉料加工成直径2mm的颗粒状物料；
上述颗粒状物料在单螺杆挤出吹塑机中吹塑制膜，吹膜参数设置为，一区温度：65℃、二区温度：95℃、三区温度：100℃、四区温度：105℃、五区温度：101℃、机头温度：95℃、上牵引速度6rpm、收卷速度8rpm；即可制得的可食性明胶淀粉复合膜；
制得的可食性明胶淀粉复合膜水蒸气透过系数为1.61×10-12g·m-1·s-1·Pa-1，抗拉强度为14.2MPa，断裂伸长率为8.42％；而采用相同的配方，以溶液流延法制备的明胶/淀粉复合膜的水蒸气透过系数为4.8×10-12g·m-1·s-1·Pa-1，抗拉强度为8.76MPa，断裂伸长率为4.58％，明显低于本发明所记载的方案。
实施例3：
一种可食性明胶/淀粉复合膜，其组方及制备方法如下：
将200g蒸馏水加入1500g明胶颗粒中混匀，密封静置润胀6h；
之后与1500g羟丙基淀粉、30g硬脂酸锌、60g硬脂酸钙一起加入到高速搅拌机中，在400rpm下低速混合5min，将900g甘油、180g起酥油、30g吐温80、30g液体石蜡混匀，匀速缓慢加入到高速搅拌机中，在1000rpm下高速混合10min，将混合好的物料静置24h；
将上述混合好的物料通过双螺杆挤出机造粒，参数设置为，一区温度：85℃、二区温度：95℃、三区温度：100℃、四区温度：105℃、五区温度：105℃、机头温度：90℃、螺杆转速：100rpm，将粉料加工成直径3mm的颗粒状物料；
颗粒状物料在单螺杆挤出吹塑机中吹塑制膜，吹膜参数设置为，一区温度：70℃、二区温度：95℃、三区温度：108℃、四区温度：112℃、五区温度：101℃、机头温度：95℃、上牵引速度6.5rpm、收卷速度7rpm；即可制得的可食性明胶淀粉复合膜；
制得的可食性明胶淀粉复合膜水蒸气透过系数为1.47×10-12g·m-1·s-1·Pa-1，抗拉强度为10.1MPa，断裂伸长率为8.73％；而采用相同的配方，以溶液流延法制备的明胶/淀粉复合膜的水蒸气透过系数为6.8×10-12g·m-1·s-1·Pa-1，抗拉强度为8.83MPa，断裂伸长率为5.24％，明显低于本发明所记载的方案。
实施例4：
一种可食性明胶/淀粉复合膜，其组方及制备方法如下：
将300g蒸馏水加入1000g明胶颗粒中混匀，密封静置润胀4h；
之后与2000g羟丙基酶解淀粉、40g硬脂酸锌、50g硬脂酸钙一起加入到高速搅拌机中，在400rpm下低速混合5min,将800g甘油、180g起酥油、20g吐温80、40g液体石蜡混匀，匀速缓慢加入到高速搅拌机中，在800rpm下高速混合10min，将混合好的料静置24h；
将上述混合好的物料通过双螺杆挤出机造粒，参数设置为，一区温度：85℃、二区温度：95℃、三区温度：103℃、四区温度：105℃、五区温度：105℃、机头温度：90℃、螺杆转速：100rpm，将粉料加工成直径2mm的粒料；
粒料在单螺杆挤出吹塑机中吹塑制膜，吹膜参数设置为，一区温度：70℃、二区温度：95℃、三区温度：108℃、四区温度：112℃、五区温度：101℃、机头温度：95℃、上牵引速度6.5rpm、收卷速度7rpm；即可制得的可食性明胶淀粉复合膜；
制得的可食性明胶淀粉复合膜水蒸气透过系数为1.76×10-12g·m-1·s-1·Pa-1，抗拉强度为11.41MPa，断裂伸长率为12.77％；而采用相同的配方，以溶液流延法制备的明胶/淀粉复合膜的水蒸气透过系数为3.2×10-12g·m-1·s-1·Pa-1，抗拉强度为8.96MPa，断裂伸长率为8.37％，明显低于本发明所记载的方案。
以上实施例是本发明选择的具体实施方式的一种，本领域技术人员在本技术方案范围内进行的通常变化和替换应包含在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种可食性复合膜，其特征在于：其原料组成如下：
（1）成膜基料中，按重量份计，明胶的比例为20-80份，淀粉的比例为80-20份；
（2）成膜辅料占成膜基料的重量份计为：甘油10-40份，水 5-20份，起酥油1.0-20份，吐温80为0.5-5份，液体石蜡0.5-5.0份，硬脂酸锌0.5-5.0份,硬脂酸钙0.5-5.0份；
所述的明胶为食用明胶，具体可为猪明胶、牛明胶、鱼明胶中的一种或两种以上的混合物；
所述的淀粉为羟丙基淀粉、羟丙基酸解淀粉、羟丙基氧化淀粉、羟丙基酶解淀粉中的一种或其两种以上的混合物；
其制备方法，具体步骤如下：
（1）将组方量的水缓慢加入到明胶中，边加水边搅拌直至使明胶颗粒吸水充分、均匀，密封保存在阴凉下放置1-8h润胀；
（2）将润胀好的明胶颗粒、淀粉、硬脂酸锌和硬脂酸钙置于高速搅拌机中在低速100~500 rpm下混合均匀，然后在700-1000 rpm下继续混合，高速混合的同时将甘油、起酥油、吐温80、液体石蜡的混合物通过漏斗缓慢、匀速加入到搅拌机中，最后将混合好的物料密封保存，放置24-48h使各组分充分混匀；
（3）将步骤（2）混合所得的物料通过双螺杆挤出机挤压造粒，加工参数为：一区温度：50-120℃，二区温度50-120℃，三区温度60-130℃，四区温度60-130℃，五区温度60-120℃，机头温度50-110℃，螺杆转速20-250 rpm；
（4）将步骤（3）所得的挤出物料冷却后进行破碎处理，粉碎成直径为0.5-5mm的热塑性粒料；
（5）将步骤（4）所得的颗粒状物料通过单螺杆挤出吹塑机进行吹膜，吹膜机的参数为：一区温度40-110℃，二区温度60-120℃，三区温度60-120℃，四区温度70-130℃，五区温度70-120℃，机头温度60-120℃，螺杆转速为20-100 rpm，牵引转速为3-15 rpm，收卷转速为4-18 rpm。
2.权利要求1所述可食性复合膜的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
（1）将组方量的水缓慢加入到明胶中，边加水边搅拌直至使明胶颗粒吸水充分、均匀，密封保存在阴凉下放置1-8h润胀；
（2）将润胀好的明胶颗粒、淀粉、硬脂酸锌和硬脂酸钙置于高速搅拌机中在低速100~500 rpm下混合均匀，然后在700-1000 rpm下继续混合，高速混合的同时将甘油、起酥油、吐温80、液体石蜡的混合物通过漏斗缓慢、匀速加入到搅拌机中，最后将混合好的物料密封保存，放置24-48h使各组分充分混匀；
（3）将步骤（2）混合所得的物料通过双螺杆挤出机挤压造粒，加工参数为：一区温度：50-120℃，二区温度50-120℃，三区温度60-130℃，四区温度60-130℃，五区温度60-120℃，机头温度50-110℃，螺杆转速20-250 rpm；
（4）将步骤（3）所得的挤出物料冷却后进行破碎处理，粉碎成直径为0.5-5mm的热塑性粒料；
（5）将步骤（4）所得的颗粒状物料通过单螺杆挤出吹塑机进行吹膜，吹膜机的参数为：一区温度40-110℃，二区温度60-120℃，三区温度60-120℃，四区温度70-130℃，五区温度70-120℃，机头温度60-120℃，螺杆转速为20-100 rpm，牵引转速为3-15 rpm，收卷转速为4-18 rpm。
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