CN114409970A - 一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜及其制备方法，属于包装膜技术领域，该包装膜由三元共混聚合酸改性淀粉、植物蛋白、天然可食性辅料、食用级增塑剂、食用级防腐剂、食用级乳化剂、食用级助剂和去离子水制成；制备方法采用溶液流延法或挤出吹膜工艺法，可通过调节组分的变化，设定分解液态所需温度数，制备达到不同功能效果的常温水溶膜、热水溶水溶膜；该包装膜由通用成型设备规模化加工生产常温水溶膜／包装袋产品、热水溶水溶膜／包装袋产品；应用于美容、日用、医药、食品、化工、农药领域，是一种无臭无毒无害，在自然界可被水和微生物双降解利用，不会引起环境污染的包装膜。

Description

一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜及其 制备方法

技术领域

本发明涉及一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜及其制备方法，属于包装膜生产技术领域。

背景技术

近十年许多研究分析了来自动物和植物的各种生物性聚合物制成包装的可行性，以取代石化塑料所制成的包装。

目前，市场上出现过的可食用的包装产品层出不穷，但是，可食用性包装材料的研究仍处于起步阶段，因为造价高、体验差或者其他别的原因，大都是昙花一现，普及度也普遍不高。到目前为止，几乎没有可食性包装膜得到工业化生产和实际商业应用，最重要的原因是可食用膜机械强度不足、抗菌性差、易破裂、无热封性、造价高、体验差，或者难以适应机械化包装和较长期包装保存使用，操作污染严重或原料成本过高等其他别的原因，大都是昙花一现，普及度也普遍不高。

随着社会的发展和进步，人们越来越注意保护我们赖以生存的环境，我国逐渐与国际发达国家接轨，对包装环保要求日益提高，有着优异的性能和可自然生物降解的可食性包装膜和包装袋产品，必将受到人们越来越多的重视和应用，无疑自然生物降解的可食性包装膜和包装袋产品，在我国研究、开发及应用有着广阔的市场前景。从全球环保的大趋势来看，与此相关的科学探讨不会停滞，其未来发展价值值得肯定。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜及其制备方法，根据实际需要，通过调节复合型可食性包装膜组分的变化，设定分解液态所需温度数，制备达到不同功能效果的常温水溶膜、热水溶水溶膜、耐水性膜应用。是一种无臭、无毒无害，在自然界可被水和生物自然生物双降解，不会引起环境污染，为无公害塑料。具有较大的韧性、拉伸强度和撕裂强度、高抗油性、极好的气体阻隔性、非带电性、耐折性好，能食用、性能优异、价格低廉等优良特性。可用于由通用成型设备规模化加工生产常温水溶膜／包装袋产品、热水溶水溶膜／包装袋产品、耐水性膜／包装袋产品；

可广泛应用于美容化妆品、保健、日用、医药、食品、石油、化工、轻工、环保、农药等领域。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜，该包装膜由以下重量百分比的组分制成：三元共混聚合酸改性淀粉30～60份、植物蛋白5～13份、天然可食性辅料3～5份、食用级增塑剂0.15～6份、食用级防腐剂0.1～1份、食用级乳化剂0.15～2份、食用级助剂0.3～2份、去离子水65～85份；

所述的三元共混聚合酸改性淀粉为木薯、玉米、小麦三种淀粉多元共混聚合，其生产工艺及反应条件：

⑴三元共混聚合酸改性淀粉中木薯、玉米、小麦三种淀粉比例为1﹕6﹕3；

⑵淀粉乳浓度30%～60%；

⑶酸作为催化剂，不参与反应；

⑷磷酸钠类为磷酸单钠、三聚磷酸钠和三偏磷酸钠中的任意一种或两种的混合物，成品残留磷酸钠含量不大于0.4%；

⑸反应温度40～55℃。

所述的植物蛋白为酸改性大米蛋白、酶改性小麦面筋蛋白、大豆蛋白、花生蛋白、豌豆蛋白中的任意一种或两种的混合物。

所述的食用级增塑剂为甘油、聚乙二醇、乙酰化单（双）甘油脂肪酸酯、乙酰单酸甘油乙酯、山梨糖醇、甘露醇中的任意一种或两种的混合物；

所述的食用级防腐剂经为乳酸链球菌素、那他霉素、聚赖氨酸、壳聚糖、溶菌酶、大蒜提取液中的任意一种或两种的混合物；

所述的食用级乳化剂为分子蒸馏单甘酯、双乙酰酒石酸单甘油酯、大豆磷脂、山梨醇脂肪酸脂、柠檬酸脂肪酸甘油酯中的任意一种或两种的混合物；

所述的食用级助剂为玉米油、大豆油、橄榄油、椰子油、菜籽油、液蜡、蜂蜡、

硬脂酸钠中的任意一种或两种的混合物；

所述的一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜制备方法，该制备方法采用溶液流延法制备，包括如下步骤：

（1）按照重量份配比称取天然可食性辅料3～5份、食用级增塑剂0.15～6份、食用级防腐剂0.1～1份、食用级乳化剂0.15～2份、去离子水65～85份，加入密封反应釜内，升温至100℃后，开启搅拌，转速为300～500r/min，加入食用级助剂0.3～2份；搅拌15分钟后；调整搅拌速度为500～800r／分钟，缓慢加入三元共混聚合酸改性淀粉30～60份和植物蛋白5～13份，搅拌30分钟至完全溶解，最终呈均匀粘稠状溶液；静置并自然冷却至室温后，加入食用级防腐剂搅拌均匀即可；

（2）在真空度为0.095MPa下脱气5分钟，去除残留的气体；

（3）涂布于溶液流涎设备→烘干→剥离→拉伸处理→卷取→一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜成品。该包装膜采用通用成型设备规模化加工生产常温水溶包装袋产品、热水溶水溶包装袋产品；广泛应用于美容化妆品、保健、日用、医药、食品、石油、化工、轻工、环保、农药领域。

所述的一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜制备方法，该制备方法采用挤出吹膜工艺法，包括如下步骤：

按照重量份配比称取三元共混聚合酸改性淀粉30～60份、植物蛋白 5～13份、天然可食性辅料3～5份、食用级增塑剂0.15～6份、食用级防腐剂0.1～1份、食用级乳化剂0.15～2份、食用级助剂0.3～2份、去离子水65～85份→强制循环混合→在螺杆挤出机各温区40～100℃下熔融反应挤出造粒→熔融挤出吹膜→拉伸处理→卷绕→一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜。

该包装膜采用通用成型设备规模化加工生产常温水溶包装袋产品、热水溶水溶包装袋产品；广泛应用于美容化妆品、保健、日用、医药、食品、石油、化工、轻工、环保、农药领域。

本专利申请的有益效果是：

一、本专利申请选用的天然可食性物质中各种原料受其理化性质不同的影响，首创采用三元共混聚合酸改性淀粉/植物蛋白复合修饰，根据需要对植物蛋白复合改性参数和组份进行优化，配方调整，以弥补单独时使用时物理性的不足，并混合天然可食性辅料复配应用，提高了终端产品安全性，拓展其应用范畴。

玉米和小麦淀粉的胶化温度比木薯淀粉高，玉米淀粉直链淀粉含量高，产品比较硬，易断，适量加入木薯淀粉可以提高耐煮性和韧性，玉米淀粉与木薯淀粉相比存在很多的共性需求，但玉米淀粉由于指标以及性能上的差异，导致在一些领域无法完全替代木薯淀粉，例如在一些高端的食品、造纸以及变性淀粉领域，木薯淀粉的刚性需求还是比较稳定的；

但是天然淀粉普遍存在溶解性、分散性、成膜性、胶溶稳定性、流变学性能、机械性能差及易老化等缺点，天然淀粉成膜后较脆,容易发生断裂,直接用于制作产品往无法满足坚韧度的要求；不过其分子链中存在着大量可反应的羟基，从而为淀粉的改性提供了结构上的基础；

⒈本专利申请采用的三元共混聚合酸改性淀粉处理方法，在淀粉分子上引入新的官能团或改变淀粉分子大小和颗粒性质，从而改变所述三种原淀粉的天然特性，并保留其各自性能的优点，使其更适用于一定行业应用的要求，其生产工艺及反应条件：

⑴三元共混聚合酸改性淀粉中木薯、玉米、小麦三种淀粉比例为1﹕6﹕3；

⑵淀粉乳浓度30%～60%；

⑶酸作为催化剂，不参与反应；

⑷磷酸钠类为磷酸单钠、三聚磷酸钠和三偏磷酸钠中的任意一种或两种的混合物，成品残留磷酸钠含量不大于0.4%；

⑸反应温度40～55℃；

本专利申请实验研究发现并验证了，三元共混聚合酸改性淀粉的特性：

①经过酸处理后的淀粉，颗粒结构紧密程度减弱，分子链长度降低，虽然基本保持了原淀粉颗粒形状，但在水中受热发生的变化与原淀粉有很大差别；原淀粉颗粒受热膨胀时体积增大几倍，而酸改性淀粉颗粒因酸的作用具有辐射形裂纹，受热沿裂纹裂解而不是膨胀，随流度的增加，裂解越容易，易被水分散，流度越高，越易分散；形成了改性后的酸变性淀粉是一种可溶性淀粉；

②由于酸水解作用而使淀粉支化度降低，从而使酸变性淀粉冷黏度与热黏度的比值增大，具有较低的热糊粘度和较高的冷糊粘度，因此形成高浓度胶体，并且形成的胶体强度和断裂强度都比原淀粉有显着下降，即韧性增加，凝胶性增强，凝胶强度增高，它与淀粉的冷热糊粘度比成正比；其中由玉米淀粉酸变性之后的粘度低，凝沉性强，凝胶强大是最强的；随木薯淀粉添加量的增加，膜的硬度、黏结性、拉断力均呈先增大后减小的趋势，添加木薯淀粉可以增强膜内聚力，使膜的质构品质得到一定的改善；并且木薯淀粉的糊化温度明显低于小麦淀粉的糊化温度，糊化黏度明显高于小麦淀粉的糊化黏度，多元共混酸改性淀粉可以控制制品的结构和黏度；

③良好的成膜性和黏结性，形成的膜有清晰与光亮，透明并能降低产品的破裂性；

④良好的增稠性、稳定性、糊化特性和滑爽度，较低的吸油量，不粘纸，富弹性；耐高温和剪切力，冻融稳定性好；

⑤由于其淀粉比原淀粉低得多，因此它们可在更高的浓度下烧煮成浆，只需吸收或蒸发少量水分，它们的薄膜可更快的烘干，从而可供快速粘合之用；

⑥具有良好的抗融化性和储存稳定性，延长制品的储存时间。

⒉本专利申请复合修饰的植物蛋白

植物蛋白类物质具有对环境无污染、使用方便等特点，不同的蛋白质具有不同的功能性质，而各种不同的功能特性对于其不同用途的重要程度各不相同，蛋白膜的机械性能与很多因素有关，影响因子较多，而与之关系最密切的有基料分子的交联聚合程度、浓度、分子内力、分子间力、空间结构的稳定性、pH值以及制膜工艺条件等。

⑴小麦面筋蛋白主要由麦谷蛋白和麦醇蛋白（即麦胶蛋白）组成,其中麦谷蛋白含量占40%～50%，麦醇蛋白含量占30%～40%，此外还有少量淀粉、脂肪、矿物质等。作为优质的植物蛋白资源，小麦面筋蛋白本身具有很高的营养价值。由于麦谷蛋白具有很好的弹性，麦醇蛋白具有很好的延伸性，故小麦面筋蛋白能吸水形成网络结构，从而使其具有优良的粘弹性、延伸性、乳化性、成膜性等独特的物理特性。天然蛋白质靠分子中的氢键、离子相互作用、偶极相互作用、二硫键等来维持其稳定的结构。通过改性等处理会破坏这些相互作用，使蛋白质亚基解离、分子变性，分子内部的疏水基团、薙基暴露出来，蛋白质分子通过疏水键、二硫键的结合，形成立体网络结构，在适当成膜条件下便可得到具有一定机械性和阻水性的膜；

本专利申请采用的酶改性小麦面筋蛋白为酶改性小麦面筋蛋白聚合处理方法合成所得：固液比为1：8～12，酶浓度0.4～2％，水解时间：1～3h；经过测试发现，处理后的小麦面筋蛋白溶解度为65～75％，乳化性为50～60％，酶促反应速度快，专一性强，条件温和，相对于中性蛋白酶，碱性蛋白酶的水解速率更高，溶解度随着水解度的增大而增大；本专利申请实验研究发现并验证了，处理后的小麦面筋蛋白所制成的可食性包装膜：

①韧性较强，延伸长度和延伸率显着高于本专利申请选用的其它植物蛋白类物质所制成的膜，为本专利申请选用的大豆蛋白所制成的膜的2.5倍，膜表现为柔软、延伸性好、韧性较强，具有很好的机械性能和隔绝氧气和二氧化碳的能力，得到的膜氧气渗透性较低，膜的强度和伸展性比原来提高4〜5倍，其拉伸强度是本专利申请选用的大豆蛋白所制成的膜的30%；

②甘油用量在0.15～6份（质量分数）变化时，透水率由0.003g •mm/cm2-24h-mmHg上升至0.006g•mm/cm2・24h-mmHg，随环境湿度上升，膜的透水率随之增加，而具体影响程度有明显的温度依赖性，这一研究结果表明，小麦面筋蛋白膜的透水率对湿度变化的敏感性；

③半透明，感官性能和通透性居中，具有良好的包装性；

④酶促反应速度快，专一性强，条件温和，能耗很低，而反应效率较高，在低酶浓度下也能产生显着效果，从物理性能和经济上讲，都明显优于酸、碱改性。

⑵大米蛋白是一种必需氨基酸组成合理、生物价高和过敏性低的优质谷物蛋白，然而，由于大米蛋白在中性条件下的溶解性差，影响了其乳化性、乳化稳定性等特性，因此，对大米蛋白进行改性，以提高其溶解性是改善大米蛋白功能性质的关键；酸法改性蛋白质方法简单，使蛋白质的乳化性、溶解性等性质得到较大程度的提高；

本专利申请采用的酸改性大米蛋白是由还原剂一酸法复合与微波功率250～500w、3～10分钟结合改性处理方法合成所得；与传统酸法改性大米蛋白相比，本专利申请采用的酸改性大米蛋白是由还原剂一酸法复合与微波功率250～500 w、3～10分钟结合改性处理方法合成所得；本专利申请实验研究发现并验证了：

①处理后的蛋白溶解性最大值有65%，乳化性有最大值56m2/g、蛋白溶解性、乳化性均有所增大；

②利用还原剂打开大米蛋白分子中的二硫键，提高大米蛋白分子的亲水性，从而提高大米蛋白水解产物的溶解度，增强了大米蛋白的改性效果；而且减少了酸的用量，不仅降低了生产成本，还保护了环境；

③制成的可食性包装膜：拉伸强度提高了75%，延伸长度和延伸率提高了150%，透氧率降低了65%，使膜表面更均匀光滑，对其机械性能及感官性能改良效果明显，提高了其包装性。

⑶本专利申请采用的大豆蛋白是由生物酶结合超声功率20w、5～15分钟改性处理方法合成所得的溶解性＞90%，分散性＞95%的大豆蛋白溶液；超声对液体的处理作用，可以加速化学反应，提高扩散率，分散聚合物，打破小的颗粒或者高分子材料；本专利申请实验研究发现并验证了，制成的可食性包装膜：

①具有良好的强度、弹性和防潮性等特点，阻止氧气进入；其拉伸强度是本专利申请选用的酶改性小麦面筋蛋白所制成的膜的3.5倍，显着高于本专利申请选用的其它植物蛋白类物质所制成的四种膜；

②透明性、表面状况、光泽是五种本专利申请选用的植物蛋白类物质所制成的膜中最好的；

③延伸长度和延伸率居本发明选用的其它四种植物蛋白类物质所制成的膜的中等水平；

④透氧率是比本专利申请选用的酶改性小麦面筋蛋白所制成的膜低70%～85%，透水率最低；

⑤表现为光滑平整，柔韧适中，膜抗拉性强，在使用中不易破损、裂缝，保持膜的完整性，可充分发挥膜的保鲜作用。

⑷本专利申请采用的花生蛋白具有较好的成膜性能，花生蛋白膜具有一定的抗拉强度，还具有一定的阻止水蒸气迁移的能力，是一种很有发展前景的可食性膜。本专利申请实验研究发现并验证了：

甘油与花生蛋白的质量比为0.6～1.7g/g时，不会影响水分的渗透性和氧渗透性，却能够使断裂伸长率明显提高。制成的可食性包装膜对蔬果进行涂膜处理，发现能明显防止蔬果褐变，抑制其呼吸作用，延缓贮藏过程中有机酸和总糖等营养成分的损失，有效地延长了蔬果的保藏期。

⒊卡拉胶、黄原胶、罗望子胶、瓜尔胶、壳聚糖、明胶、结冷胶、海藻酸钠等为基质而制成的食用薄膜，具有防粘连、透明度好、强度高，印刷性、热封性、阻气性、拉伸性、耐折性和透气率低等特点，但是单独使用制作可食用薄膜，成膜性能差、膜硬、柔软性差，无法达到包装薄膜的要求，抗菌性差、易破裂，难以适应机械化包装和较长期包装保存使用，操作污染严重或原料成本过高等；

本专利申请针对天然可食性物质中各种原料受其理化性质不同的影响，首创采用三元共混聚合酸改淀粉/植物蛋白复合修饰混合天然可食性辅料复配应用，根据需要进行改性参数和组份优化，配方调整，以弥补单独时使用时物理性的不足，提高了终端产品安全性，拓展其应用范畴，实验研究发现并验证了：

⑴与黄原胶的混合物凝胶的凝胶强度、屈服应力、牛顿粘度均提高至少100%以上，且成膜后的抗拉强度提高了50%，阻水及阻氧性更好；

⑵与壳聚糖的混合物，凝胶的凝胶强度、牛顿粘度显着提高；

⑶与瓜尔胶的混合物，糊化性质及其凝胶的流变性质变化较小；

⑷与卡拉胶的混合物，糊化性质及其凝胶流变性质下降；

⑸加入壳聚糖，不仅很好的克服了在酸性条件下，蛋白质成膜的这一缺点，在最适合pH条件下，改善了膜的机械性能，又充分的保证了本发明选用的食用级防腐剂的活性，如溶菌酶，实现控缓释功能，构建了一种对两种活性物质同时具有良好的控缓释功能的膜材料；并且同时利用了壳聚糖具有一定的抗菌性的特点，达到了和防腐剂之间的协同作用，发挥最佳的抗菌效果；降低了防腐剂、添加剂的使用量，减少对消费者的负面效应。

⑹本专利申请采用的罗望子胶具有良好的耐热，耐酸，耐盐，耐冷冻和解冻性，具有稳定，乳化，增稠，凝结，保水，成膜的作用，其水溶液的粘稠性较强，粘度不受酸类和盐类等影响；经过测试发现：

①溶液干燥后能形成较高强度、较好透明度及弹性的凝胶，凝胶强度随煮沸时间的延长而极大地提高，在中性溶液中煮沸长达2h而凝胶强度几乎不受影响；

②与其它胶体合用后能够体现各自的胶体特性，相互之间也没有相互消除的相交效果，是具有兼容性的胶体。

目前，三种淀粉原料价格成本相对低廉，它们的填充添加复配，减少了原料价格成本相对昂贵的的天然可食性物质和植物蛋白类物质的添加量，在不影响终端产品的应用功能的前提下，大大节省了终端产品的成本。

制备本专利申请组合型复配可食性水溶包装膜时加入食用级乳化剂和食用级助剂，通过控制颗粒尺度、脂质球的分布、干燥条件等关键参数来控制乳化时油的聚集，进行疏水性修饰，实验研究发现并验证了：

⑴对水分子的运动形成巨大的屏障，有效的调节了膜材料的水汽阻隔性能，具有较低的表面自由能，增强了表面疏水性，也可以控制这些条件引起的相分离，起到防潮、增加膜的阻隔性等作用；

⑵基于不同相之间的叠加的原理，从而阻止各种小分子（水、气味化合物、风味物质）从食品和其介质中流通，防止这些物质的迁移而这种小分子的流通，尤其是水分子的传播速率，对于食品的物理化学性能有着重要的影响，从而影响食品货架期；

⑶蜂蜡比大多数脂类或非脂类膜对水分具有更好的隔绝性能，因为蜂蜡物质基本上是由疏水的长链饱和脂肪酸构成。能有效地抑制苯甲酸盐阴离子的扩散，可以使食品表面防腐剂的浓度较长时间维持在一个较高的水平上；

⑷含蜂蜡的蛋白质膜有最好的阻水性，与对照（小麦面筋蛋白：甘油=85:15）相比，含蜂蜡2份（质量分数）的复合膜其透水率下降了70%，但是膜不透明且易碎，含2份（质量分数）的双乙酰酒石酸单甘油酯的复合膜，透水率下降了50%,而且膜有较好的拉伸性能。

制备本专利申请组合型复配可食性水溶包装膜时加入的食用级防腐剂

⑴乳酸链球菌素

乳酸链球菌素主要用于蛋白质含量高的食品防腐，不能用于蛋白质含量低的食品，否则反而被微生物作为氮源利用；对乳酸链球菌的微生物毒性研究表明，无微生物毒性或致病作用，其安全性很高。是一种高效、无毒、安全、无副作用的天然食品防腐剂。到目前为止，已在全世界约50个国家和地区得到广泛应用，许多国家如英国、法国、澳大利亚等对添加量不做任何限制；

⑵那他霉素

是目前国际上唯一获得批准的一种高效、广谱、安全的抗真菌生物食品防腐剂。被美国FDA定为GRAS物质，在pH5~7的范围内，30℃储存三周，其活性仍保持100%，pH3.6时保持大约85%，pH9.0时大约为75%，所以在大部分食品所在的pH范围内，那他霉素十分稳定：

①不参与人体的新陈代谢；

②不被人体吸收；

③不致突变、不致癌、不致畸、不致敏。人体口服500mg纳他霉素后，在血液中的含量少于1mg/mL；

⑶聚赖氨酸

它不受pH值影响，对热稳定(120℃，20min)，能抑制耐热菌，故加入后可热处理。被美国FDA定为GRAS物质：也是世界各国允许在食品中强化的氨基酸。因此ε一聚赖氨酸是一种营养型抑菌剂，安全性高于其他化学防腐剂；

⑷壳聚糖

能被人体吸收。无味、无臭、无毒性，年产量仅次于纤维素的第二大天然高分子化合物；

⑸溶菌酶

溶菌酶是一种天然蛋白质，存在于人体正常体液及组织中。溶菌酶只对微生物细胞壁有溶解性，人体细胞无细胞壁，因此不会对人体产生不良影响：

①溶菌酶是很稳定的蛋白质，有较强的抗热性。是已知的最耐热的酶；

②溶菌酶不会因为有机溶剂的处理而失活，当转移到水溶液中时，溶菌酶的活力可全部恢复；

③溶菌酶可被冷冻或干燥处理，且活力稳定；

④溶菌酶适宜pH5.3~6.4，可用于低酸性食品防腐；

⑤溶菌酶生产成本较低；

⑹溶菌酶的抗菌谱较广，不仅局限于G+ 菌，对部分G -菌也有抑制效果；

⑺溶菌酶作为防腐剂安全性高。溶菌酶是一种天然蛋白质，1992年FAO/WTO 的食品添加剂协会已经认定溶菌酶在食品中应用是安全的。

本专利申请所制备的一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜具有以下几个优点：

⑴本专利申请首创采用三元共混聚合酸改性淀粉/植物蛋白复合修饰，根据需要对植物蛋白复合改性参数和组份进行优化，配方调整，以弥补单独时使用时物理性的不足，并混合天然可食性辅料、食用级助剂，由单材料向多材料、由单层膜向多层膜方向发展，改变过去由单一成分制成的膜，发展至多种生物大分子制备，具有多种功能性质的多组分复合类可食性包装材料膜；

⑵本专利申请组合型复配可食性水溶包装膜的微相分离结构导致了组合型复配可食性水溶包装膜的热稳定性低于单纯的植物蛋白膜；而组合型复配可食性水溶包装膜具有优于单纯的植物蛋白膜的抗拉强度和优于单纯天然可食性物质膜的断裂伸长率；本专利申请组合型复配可食性水溶包装膜很好的克服了单一膜材料的缺点；

⑶本专利申请以不同配比的多糖、蛋白质、脂肪酸结合在一起，制造的组合型复配可食性水溶包装膜，由于组合型复配可食性水溶包装膜中的多糖、蛋白质的种类、含量不同、膜的透明度、机械强度、印刷性、热封性、阻气性、耐水耐湿性表现不同，可以满足不同食品包装的需要。脂肪酸分子越大，保水性越佳；

⑷具有复合的几种材料各自量为所成可食性膜的优点，拥有良好的成膜性、抗氧化性、乳化性、延展性、高韧性、弹性、保油性、耐热性、耐脂性、阻氧性、保鲜、耐水性可控、抗紫外线生物兼容性和生物降解能力等，并且有一定的抑菌作用；从而延长使用时间，扩大其应用范围；在农业、化工、食品包装中有着广泛的应用前景；

⑸在实际的应用中，热力学稳定性、耐水性和机械性能都随着本专利申请所述的天然可食性物质与植物蛋白比值的变化而变化，可按实际需要，根据具体的物体性质，选择合适的机械性能和水汽透过性能的可食性包装膜材料；通过调节组分的变化，设定分解液态所需温度数，制备达到不同功能效果的常温水溶膜、热水溶水溶膜应用；兼顾溶解性和疏水性，使亲水和疏水达到一种良好平衡；其阻气性、耐水耐湿性表现不同，可以满足不同食品包装的需要：

第一，本专利申请采用的天然可食性物质中部分亲水性的天然可食性辅料添加越多，耐水性越差；由于含有大量羟基等亲水性基团，因而膜成品具有较强的水溶性，这个独特的性质非常适合作为常温水溶水溶膜／包装袋：

①农药、化工产品内包装衬袋；

②化学品、水泥及水泥添加剂包装袋；

③农用方面：种子的包装带或农药包装袋；

④医院防感染洗涤包装袋；

⑤洗涤用品包装，如：洗衣粉、洗碗片等；

⑥宠物粪便袋；

⑦速溶食品的包装材料，如：果脯、糕点、方便面汤料、油包和调料包、豆奶粉等食品的独立内包装；

第二，本专利申请采用的三元共混聚合酸改性淀粉和植物蛋白中耐水性的材料添加越多，耐水性越佳；本专利申请采用的脂肪酸分子越大，保水性越佳；非常适合作为热水溶水溶膜／包装袋：

①化妆品包装袋、超市购物袋、高级服装包装袋；

②纺织品包装；

③动物油、植物油、矿物油的包装和含油脂食品的包装；

④茶叶、咖啡、咖喱粉、辣椒粉、胡椒粉等香料的包装；

⑤小杂粮、干海鲜、名贵中药材、烟草、香烟包装等包装，与除氧剂或抽真空技术配合使用，防霉、防虫蛀、防退色的保质保鲜；

⑥垃圾袋，用于盛放餐厨垃圾、生活垃圾等；

⑦电子产品防静电的包装；

⑧果蔬类、快餐面、调味品等包装，肉类、鱼类、水果食品保鲜包装；

⑨钓鱼袋；

⑩药品包装袋；

⑸本专利申请这种组合方式克服了目前国内外可食性膜研究中普通存在几个难题：如机械强度不足、热封性较差、膜的阻隔能力差、抑菌性不好、稳定性不佳等问题；

⑹本专利申请可以作为食品色、香、味、营养强化和抗氧化物质等的载体；

⑺本专利申请采用的植物蛋白因为不会携带一些动物蛋白携带的人畜共患病的病毒，更加安全；

⑻本专利申请制膜配方中的所有原料均系我国允许在食品中使用的添加剂；制膜工艺也是我国食品工业中非常普遍的工艺，因此可食膜用于食品保鲜安全可靠；

⑼本专利申请采用的天然组分具有很强的生物兼容性、环境友好性，可以应用于塑料包装的内层，阻止塑料包装中有害物质向食品内部迁移，同时减少食品内部的营养物质、风味物质等的流失，延长其货架期；

⑽本专利申请组合型复配可食性水溶包装膜具有良好的可降解性，对环境友好等众多优点；因而，这种由天然生物大分子构成的可食性包装材料，能够很好的代替或部分代替塑料包装材料，满足人们对食品安全和环境的影响的要求；

⑾本专利申请组合型复配可食性水溶包装膜选用天然可食性物质和植物蛋白类物质作成膜材料，来源丰富，安全性高；是一种无臭无毒，对人体无害，可与被包装食品一起食用，对食品无污染等优良特性；

⑿本专利申请组合型复配可食性水溶包装膜：

；

⒀本专利申请组合型复配可食性水溶包装膜选用三种淀粉多元共混聚合酸改性淀粉/植物蛋白作成膜材料，来源丰富，价格低廉，比市场上的聚乳酸膜价格便宜，降解形式更简单和快捷；

⒁本专利申请组合型复配可食性水溶包装膜可采用通用成型设备规模化加工生产常温水溶膜／包装袋产品、热水溶水溶膜／包装袋产品；广泛应用于美容化妆品、保健、日用、医药、食品、石油、化工、轻工、环保、农药等领域；

⒂本专利申请复合型可食性水溶包装膜具有较好的经济性，生产设备、工艺简单，成本低廉、使用方便等优点。

具体实施方式

实施例 1

一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜，该包装膜由以下重量百分比的组分制成：三元共混聚合酸改性淀粉30份、植物蛋白酸改性大米蛋白5份、天然可食性辅料瓜尔胶3份、食用级增塑剂甘油0.15份、食用级防腐剂双乙酸钠 0.1份、食用级乳化剂硬脂酰乳酸钠0.15份、食用级助剂玉米油0.3份、去离子水65份；

制备方法采用溶液流延法工艺制备，包括如下步骤；

⑴按照上述重量份配比称取天然可食性辅料、食用级增塑剂、食用级防腐剂、食用级乳化剂、去离子水，加入密封反应釜内，升温至100℃后，开启搅拌，转速为300r/min，加入食用级助剂；搅拌15分钟后；调整搅拌速度为500r／分钟，缓慢加入三元共混聚合酸改性淀粉和植物蛋白，搅拌30分钟至完全溶解，最终呈均匀粘稠状溶液；静置并自然冷却至室温后，加入食用级防腐剂搅拌均匀即可；

⑵在真空度为0.095MPa下脱气5分钟，去除残留的气体；

⑶涂布于溶液流涎设备→烘干→剥离→拉伸处理→卷取→一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜成品。该包装膜采用通用成型设备规模化加工生产常温水溶包装袋产品、热水溶水溶包装袋产品；广泛应用于美容化妆品、保健、日用、医药、食品、石油、化工、轻工、环保、农药领域。

实施例 2

一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜，该包装膜由以下重量百分比的组分制成：三元共混聚合酸改性淀粉60份、植物蛋白大豆蛋白13份、天然可食性辅料壳聚糖5份、食用级增塑剂乙酰化单（双）甘油脂肪酸酯6份、食用级防腐剂乳酸链球菌素1份、食用级乳化剂大豆磷脂2份、食用级助剂硬脂酸钠2份；

制备方法采用挤出吹膜法工艺制备，包括如下步骤：

按比例称取上述物料→强制循环混合→在螺杆挤出机各温区40～100℃下熔融反应挤出造粒→熔融挤出吹膜→拉伸处理→卷绕→一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜成品。该包装膜采用通用成型设备规模化加工生产常温水溶包装袋产品、热水溶水溶包装袋产品；广泛应用于美容化妆品、保健、日用、医药、食品、石油、化工、轻工、环保、农药等领域。

实施例 3

一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜，该包装膜由以下重量百分比的组分制成：三元共混聚合酸改性淀粉35份、植物蛋白酸改性大米蛋白6份、天然可食性辅料罗望子胶3.5份、食用级增塑剂聚乙二醇0.8份、食用级防腐剂乳酸链球菌素0.2份、食用级乳化剂蔗糖脂肪酸酯0.5份、食用级助剂花生油0.4份、去离子水70份；

制备方法采用溶液流延法工艺制备，包括如下步骤；

⑴按照上述重量份配比称取天然可食性辅料、食用级增塑剂、食用级防腐剂、食用级乳化剂、去离子水，加入密封反应釜内，升温至100℃后，开启搅拌，转速为300r/min，加入食用级助剂；搅拌15分钟后；调整搅拌速度为500r／分钟，缓慢加入三元共混聚合酸改性淀粉和植物蛋白，搅拌30分钟至完全溶解，最终呈均匀粘稠状溶液；静置并自然冷却至室温后，加入食用级防腐剂搅拌均匀即可；

⑵在真空度为0.095MPa下脱气5分钟，去除残留的气体；

⑶涂布于溶液流涎设备→烘干→剥离→拉伸处理→卷取→一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜成品。该包装膜采用通用成型设备规模化加工生产常温水溶包装袋产品、热水溶水溶包装袋产品；广泛应用于美容化妆品、保健、日用、医药、食品、石油、化工、轻工、环保、农药领域。

实施例 4

一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜，该包装膜由以下重量百分比的组分制成：三元共混聚合酸改性淀粉40份、植物蛋白大豆蛋白13份、天然可食性辅料瓜尔胶5份、食用级增塑剂乙酰单酸甘油乙酯5份、食用级防腐剂那他霉素1份、食用级乳化剂硬脂酸单甘油酯2份、食用级助剂大豆油2份；

制备方法采用挤出吹膜法工艺制备，包括如下步骤：

按比例称取上述物料→强制循环混合→在螺杆挤出机各温区40～100℃下熔融反应挤出造粒→熔融挤出吹膜→拉伸处理→卷绕→一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜成品。该包装膜采用通用成型设备规模化加工生产常温水溶包装袋产品、热水溶水溶包装袋产品；广泛应用于美容化妆品、保健、日用、医药、食品、石油、化工、轻工、环保、农药等领域。

实施例 5

一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜，该包装膜由以下重量百分比的组分制成：三元共混聚合酸改性淀粉40份、植物蛋白花生蛋白10份、天然可食性辅料普鲁兰多糖3份、食用级增塑剂山梨糖醇1份、食用级防腐剂聚赖氨酸0.3份、食用级乳化剂山梨醇脂肪酸脂0.7份、食用级助剂椰子油0.6份、去离子水75份；

制备方法采用溶液流延法工艺制备，包括如下步骤；

⑴按照上述重量份配比称取天然可食性辅料、食用级增塑剂、食用级防腐剂、食用级乳化剂、去离子水，加入密封反应釜内，升温至100℃后，开启搅拌，转速为400r/min，加入食用级助剂；搅拌15分钟后；调整搅拌速度为600r／分钟，缓慢加入三元共混聚合酸改性淀粉和植物蛋白，搅拌30分钟至完全溶解，最终呈均匀粘稠状溶液；静置并自然冷却至室温后，加入食用级防腐剂搅拌均匀即可；

⑵在真空度为0.095MPa下脱气5分钟，去除残留的气体；

⑶涂布于溶液流涎设备→烘干→剥离→拉伸处理→卷取→一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜成品。该包装膜采用通用成型设备规模化加工生产常温水溶包装袋产品、热水溶水溶包装袋产品；广泛应用于美容化妆品、保健、日用、医药、食品、石油、化工、轻工、环保、农药领域。

实施例 6

一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜，该包装膜由以下重量百分比的组分制成：三元共混聚合酸改性淀粉55份、植物蛋白花生蛋白10份、天然可食性辅料黄原胶4.5份、食用级增塑剂乙酰化单（双）甘油脂肪酸酯4.5份、食用级防腐剂聚赖氨酸0.9份、食用级乳化剂双乙酰酒石酸单甘油酯1.8份、食用级助剂亚麻籽油1.7份；

制备方法采用挤出吹膜法工艺制备，包括如下步骤：

按比例称取上述物料→强制循环混合→在螺杆挤出机各温区40～100℃下熔融反应挤出造粒→熔融挤出吹膜→拉伸处理→卷绕→一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜成品。该包装膜采用通用成型设备规模化加工生产常温水溶包装袋产品、热水溶水溶包装袋产品；广泛应用于美容化妆品、保健、日用、医药、食品、石油、化工、轻工、环保、农药等领域。

实施例 7

一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜，该包装膜由以下重量百分比的组分制成：三元共混聚合酸改性淀粉50份、植物蛋白豌豆蛋白5.5份、天然可食性辅料海藻酸钠5份、食用级增塑剂甘露醇2份、食用级防腐剂聚赖氨酸0.25份、食用级乳化剂分子蒸馏单甘酯0.8份、食用级助剂芝麻油0.5份、去离子水80份；

制备方法采用溶液流延法工艺制备，包括如下步骤；

⑴按照上述重量份配比称取天然可食性辅料、食用级增塑剂、食用级防腐剂、食用级乳化剂、去离子水，加入密封反应釜内，升温至100℃后，开启搅拌，转速为450r/min，加入食用级助剂；搅拌15分钟后；调整搅拌速度为700r／分钟，缓慢加入三元共混聚合酸改性淀粉和植物蛋白，搅拌30分钟至完全溶解，最终呈均匀粘稠状溶液；静置并自然冷却至室温后，加入食用级防腐剂搅拌均匀即可；

⑵在真空度为0.095MPa下脱气5分钟，去除残留的气体；

⑶涂布于溶液流涎设备→烘干→剥离→拉伸处理→卷取→一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜成品。该包装膜采用通用成型设备规模化加工生产常温水溶包装袋产品、热水溶水溶包装袋产品；广泛应用于美容化妆品、保健、日用、医药、食品、石油、化工、轻工、环保、农药领域。

实施例 8

一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜，该包装膜由以下重量百分比的组分制成：三元共混聚合酸改性淀粉55份、植物蛋白豌豆蛋白13份、天然可食性辅料结冷胶4.5份、食用级增塑剂乙酰单酸甘油乙酯4.2份、食用级防腐剂大蒜提取液0.8份、食用级乳化剂油酸甘油酯1.6份、食用级助剂橄榄油2份；

制备方法采用挤出吹膜法工艺制备，包括如下步骤：

按比例称取上述物料→强制循环混合→在螺杆挤出机各温区40～100℃下熔融反应挤出造粒→熔融挤出吹膜→拉伸处理→卷绕→一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜成品。该包装膜采用通用成型设备规模化加工生产常温水溶包装袋产品、热水溶水溶包装袋产品；广泛应用于美容化妆品、保健、日用、医药、食品、石油、化工、轻工、环保、农药等领域。

实施例 9

一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜，该包装膜由以下重量百分比的组分制成：三元共混聚合酸改性淀粉50份、植物蛋白酶改性小麦面筋蛋白13份、天然可食性辅料卡拉胶3份、食用级增塑剂甘油3份、食用级防腐剂聚赖氨酸0.3份、食用级乳化剂柠檬酸脂肪酸甘油酯1份、食用级助剂棉籽油0.8份、去离子水85份；

制备方法采用溶液流延法工艺制备，包括如下步骤；

⑴按照上述重量份配比称取天然可食性辅料、食用级增塑剂、食用级防腐剂、食用级乳化剂、去离子水，加入密封反应釜内，升温至100℃后，开启搅拌，转速为500r/min，加入食用级助剂；搅拌15分钟后；调整搅拌速度为800r／分钟，缓慢加入三元共混聚合酸改性淀粉和植物蛋白，搅拌30分钟至完全溶解，最终呈均匀粘稠状溶液；静置并自然冷却至室温后，加入食用级防腐剂搅拌均匀即可；

⑵在真空度为0.095MPa下脱气5分钟，去除残留的气体；

⑶涂布于溶液流涎设备→烘干→剥离→拉伸处理→卷取→一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜成品。该包装膜采用通用成型设备规模化加工生产常温水溶包装袋产品、热水溶水溶包装袋产品；广泛应用于美容化妆品、保健、日用、医药、食品、石油、化工、轻工、环保、农药领域。

实施例 10

一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜，该包装膜由以下重量百分比的组分制成：三元共混聚合酸改性淀粉60份、植物蛋白酶改性小麦面筋蛋白10份、天然可食性辅料琼脂5份、食用级增塑剂乙酰化单（双）甘油脂肪酸酯3.8份、食用级防腐剂乳酸链球菌素0.8份、食用级乳化剂聚甘油蓖麻醇酸酯1.4份、食用级助剂蜂蜡1.5份；

制备方法采用挤出吹膜法工艺制备，包括如下步骤：

按比例称取上述物料→强制循环混合→在螺杆挤出机各温区40～100℃下熔融反应挤出造粒→熔融挤出吹膜→拉伸处理→卷绕→一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜成品。该包装膜采用通用成型设备规模化加工生产常温水溶包装袋产品、热水溶水溶包装袋产品；广泛应用于美容化妆品、保健、日用、医药、食品、石油、化工、轻工、环保、农药等领域。

表1为实施例1-10的一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜的性能测试结果

。

以上所有实施例仅用以说明本发明的技术方案，并不构成对实施方式的限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换、可以想到的其他替代手段，均在本发明的保护范围之列，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜，其特征在于：该包装膜由以下重量百分比的组分制成：三元共混聚合酸改性淀粉30～60份、植物蛋白5～13份、天然可食性辅料3～5份、食用级增塑剂0.15～6份、食用级防腐剂0.1～1份、食用级乳化剂0.15～2份、食用级助剂0.3～2份、去离子水65～85份；

所述的三元共混聚合酸改性淀粉为木薯、玉米、小麦三种淀粉多元共混聚合，其生产工艺及反应条件：

⑴三元共混聚合酸改性淀粉中木薯、玉米、小麦三种淀粉比例为1﹕6﹕3；

⑵淀粉乳浓度30%～60%；

⑶酸作为催化剂，不参与反应；

⑷磷酸钠类为磷酸单钠、三聚磷酸钠和三偏磷酸钠中的任意一种或两种的混合物，成品残留磷酸钠含量不大于0.4%；

⑸反应温度40～55℃。

2.根据权利要求1所述的一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜，其特征在于：所述的植物蛋白为酸改性大米蛋白、酶改性小麦面筋蛋白、大豆蛋白、花生蛋白、豌豆蛋白中的任意一种或两种的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜，其特征在于：所述的天然可食性辅料为卡拉胶、黄原胶、罗望子胶、瓜尔胶、壳聚糖、明胶、结冷胶、海藻酸钠中的任意二种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜，其特征在于：所述的食用级增塑剂为甘油、聚乙二醇、乙酰化单（双）甘油脂肪酸酯、乙酰单酸甘油乙酯、山梨糖醇、甘露醇中的任意一种或两种的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜，其特征在于：所述的食用级防腐剂经为乳酸链球菌素、那他霉素、聚赖氨酸、壳聚糖、溶菌酶、大蒜提取液中的任意一种或两种的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜，其特征在于：所述的食用级乳化剂为分子蒸馏单甘酯、双乙酰酒石酸单甘油酯、大豆磷脂、山梨醇脂肪酸脂、柠檬酸脂肪酸甘油酯中的任意一种或两种的混合物。

7.根据权利要求1所述的一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜，其特征在于：所述的食用级助剂为玉米油、大豆油、橄榄油、椰子油、菜籽油、液蜡、蜂蜡、硬脂酸钠中的任意一种或两种的混合物。

8.根据权利要求1-7所述的一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜制备方法，其特征在于：该制备方法采用溶液流延法制备，包括如下步骤：

⑴按照重量份配比称取天然可食性辅料3～5份、食用级增塑剂0.15～6份、食用级防腐剂0.1～1份、食用级乳化剂0.15～2份、去离子水65～85份，加入密封反应釜内，升温至100℃后，开启搅拌，转速为300～500r/min，加入食用级助剂0.3～2份；搅拌15分钟后；调整搅拌速度为500～800r／分钟，缓慢加入三元共混聚合酸改性淀粉30～60份和植物蛋白5～13份，搅拌30分钟至完全溶解，最终呈均匀粘稠状溶液；静置并自然冷却至室温后，加入食用级防腐剂搅拌均匀即可；

⑵在真空度为0.095MPa下脱气5分钟，去除残留的气体；

⑶涂布于溶液流涎设备→烘干→剥离→拉伸处理→卷取→一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜成品。

9.根据权利要求1-7所述的一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜制备方法，其特征在于：该制备方法采用挤出吹膜工艺法，包括如下步骤：

按照重量份配比称取三元共混聚合酸改性淀粉30～40份、植物蛋白 5～13份、天然可食性辅料3～5份、食用级增塑剂0.15～6份、食用级防腐剂0.1～1份、

食用级乳化剂0.15～2份、食用级助剂0.3～2份、去离子水65～85份→强制循环混合→在螺杆挤出机各温区40～100℃下熔融反应挤出造粒→熔融挤出吹膜→拉伸处理→卷绕→一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜。

10.采用权利要求8-9所述的一种多元共混聚合改性的组合型复配可食性水溶包装膜，其特征在于：该包装膜采用通用成型设备规模化加工生产常温水溶包装袋产品、热水溶水溶包装袋产品；广泛应用于美容化妆品、保健、日用、医药、食品、石油、化工、轻工、环保、农药领域。