本發(fā)明涉及包裝材料技術領域，具體涉及可食膜成膜液及其制備方法和可食膜及其制備方法。
背景技術：
近年來，隨著人們環(huán)保意識的增強及對食品品質要求的提高，采用可食膜包裝取代塑料包裝已經成為食品包裝發(fā)展的一個新趨勢?？墒衬ぴ谧匀画h(huán)境中容易被微生物降解，能夠減少對環(huán)境的污染。以食品原料為基材，使得可食膜具有安全無毒可食的特性，可以廣泛應用于食品包裝，藥品包裝和化妝品領域，特別是兒童食品、方便食品、飲品或藥品沖劑包裝和護膚品等產品包裝中。
可食膜根據(jù)成膜基材的不同，可以分為多糖可食膜、蛋白可食膜、脂質可食膜，也可以多種材料共混制備復合可食膜。目前可食膜的配方多種多樣，但是都存在制備時間過長的問題，一般僅制備過程中涂布成膜這一步工藝，就需要干燥幾小時，生產效率十分低下，無法用于可食膜的大規(guī)模產業(yè)化制備。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種成膜快速、能高效生產的可食膜及其制備方法。
本發(fā)明所采取的技術方案是：
一種可食膜成膜液，包含8-22質量份的溶質和78-92質量份的蒸餾水，所述溶質包括以下組分海洋多糖、魚膠蛋白、甘油，其中，海洋多糖：魚膠蛋白：甘油的質量比為(1-8)：(5-15)：(0.5-2.5)。
在一些優(yōu)選的實施方式中，所述海洋多糖為海藻酸鈉、卡拉膠、瓊膠、殼聚糖和羧甲基殼聚糖中的至少一種。
在一些優(yōu)選的實施方式中，所述可食膜成膜液為假塑性流體。
在一些優(yōu)選的實施方式中，所述海藻酸鈉：魚膠蛋白：甘油的質量比為(1-2.5)：(5-10)：(0.5-2.5)，所述羧甲基殼聚糖：魚膠蛋白：甘油的質量比為(3-5)：(5-12)：(0.5-2.5)。
本發(fā)明還提供了一種如上所述的可食膜成膜液的制備方法，包括以下步驟：
取海洋多糖溶于蒸餾水中，得到水凝膠；
取魚膠蛋白溶于蒸餾水中，得到魚膠蛋白溶液；
向所述水凝膠中加入所述魚膠蛋白溶液和甘油，攪拌混合。
在一些優(yōu)選的實施方式中，所述攪拌混合后還包括真空脫氣的步驟。
在一些優(yōu)選的實施方式中，所述真空脫氣的時間為0.5-2h。
在一些優(yōu)選的實施方式中，所述攪拌混合的時間為15-45min。
本發(fā)明還提供了一種可食膜，由如上所述的可食膜成膜液制備得到。
在一些優(yōu)選的實施方式中，所述可食膜的厚度為10-60μm。
本發(fā)明還提供了一種如上所述的可食膜的制備方法，包括以下步驟：
制備可食膜成膜液；
預熱制膜機的加熱區(qū)，將所述可食膜成膜液倒入所述制膜機的制膜槽中，將所述可食膜成膜液流延，將所述可食膜成膜液涂布均勻，通過加熱干燥，形成可食膜。
在一些優(yōu)選的實施方式中，所述制膜機為滾筒流延機或鋼帶流延機。
在一些優(yōu)選的實施方式中，所述干燥的時間≥15min；優(yōu)選地，所述干燥的時間為30min。
在一些優(yōu)選的實施方式中，所述預熱制膜機的加熱區(qū)是將其預熱至50-80℃。
在一些優(yōu)選的實施方式中，將所述可食膜成膜液流延，將所述可食膜成膜液涂布均勻的步驟是將所述可食膜成膜液流延在滾筒或鋼帶上，使用刮刀將所述可食膜成膜液涂布均勻。
在進一步優(yōu)選的實施方式中，所述刮刀與所述滾筒或所述鋼帶之間的間隙為1-5mm，所述刮刀與所述滾筒或所述鋼帶之間的間隙與形成的可食膜的厚度有關。
本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明提供了可食膜成膜液及其制備方法和可食膜及其制備方法，首先可食膜成膜液中所涉及到的成膜基材為來源于海洋中的海洋多糖和魚膠原蛋白等食品原料，天然無毒，來源豐富，能夠實現(xiàn)海洋資源的高效利用，制成的可食膜能夠廣泛應用于食品包裝、化妝品及化妝品包裝；本發(fā)明中通過研究各組分的配比、提出新的制備可食膜成膜液的方法以及提出新的制膜方法，使得可食膜的成膜速度大幅提升，能夠滿足大規(guī)模產業(yè)化生產的需求；本發(fā)明所述可食膜抗張強度、斷裂伸長率、水蒸氣透過系數(shù)都能夠滿足食品包裝、藥品包裝及化妝品包裝的包裝材料要求，此外，本發(fā)明所述可食膜能夠穩(wěn)定貯藏于30％-80％的濕度環(huán)境中。
本發(fā)明提供的一種可食膜的成膜液基本配方，還可以在該配方基礎上添加不同的功能助劑，使可食膜具備多樣的特異性功能。
具體實施方式
實施例1：
(1)取4g海藻酸鈉加一定量的蒸餾水中，在60℃條件下機械攪拌30分鐘，得到質量分數(shù)為4％的海藻酸鈉水凝膠備用。
(2)取20g魚膠蛋白加入到一定量的蒸餾水中，攪拌10分鐘溶解，得到質量分數(shù)為20％的魚膠蛋白溶液。
(3)將500ml質量分數(shù)為4％的海藻酸鈉水凝膠和500ml質量分數(shù)為20％的魚膠蛋白水溶液共混，加入20ml甘油后在60℃條件下攪拌30分鐘，得到總干物質為12％的可食膜成膜液，該可食膜成膜液為假塑性流體。魚膠蛋白均勻分布在海藻酸鈉水凝膠形成的網(wǎng)狀結構中，海藻酸鈉分子與魚膠蛋白分子之間也形成一定的作用力，使成膜液體系保持穩(wěn)定。加入甘油作為增塑劑，使成膜液干燥成膜后保持一定的柔韌性。
(4)將所述可食膜成膜液置于真空環(huán)境中除氣30分鐘。
(5)預熱滾筒流延機的加熱區(qū)，將所述可食膜成膜液倒入滾筒流延機的制膜槽中，采用刮刀將所述可食膜成膜液流延在滾筒上，所述刮刀與所述滾筒之間的間隙為設定為3mm，加熱區(qū)溫度設定為50-80℃，干燥，形成可食膜，起膜刀起膜，自動收卷，貯藏于30％-80％濕度的環(huán)境中。
(6)將上述可食膜成膜液倒在有機玻璃容器中，置于60℃鼓風干燥箱中烘干，所形成的膜作為對照組，比較兩種不同成膜方式加工的薄膜的成型時間以及厚度。
對可食膜進行厚度、拉伸性能、透明度、霧度檢測。
厚度檢測方法是在可食膜上隨機選取10個點，用游標卡尺測量，取算術平均值。拉伸性能檢測方法參照gb1302291將膜剪切成15mm寬的長條狀。設定夾距為50mm，拉伸速率為50mm/min，通過xlw智能電子拉力試驗機測試。測定結果10次以上。按以下公式計算抗拉強度：
式中：ts為抗拉強度(mpa)；f為樣品斷裂時所承受的最大張力(n)；s為試樣橫截面積(m2)。
通過wgt-s透光率/霧度測定儀對薄膜的透光率和霧度進行測試。薄膜樣品均測試8次以上。
通過permatran-w1/5透濕儀，在相對濕度為100％，溫度為37.8℃條件下測定水蒸氣透過系數(shù)，每個樣品測定6次，取平均值。水蒸氣透過系數(shù)公式計算為:
pv＝wvtr×n/δp
式中pv為水蒸氣透過系數(shù)g/(m·s·pa)；wvtr為膜的水蒸氣透過率(g/(m2·d))，由儀器測出；n為膜的厚度(mm)；δp為測試壓力(約0.2mpa)。
采用滾筒流延機制備成膜，從上述可食膜成膜液進入加熱區(qū)至可食膜成型，經過15min干燥，測得可食膜厚度為35±2μm，抗張強度ts為21.35mpa，斷裂伸長率eb為22.32％，透光率為92％，水蒸氣透過系數(shù)為到8.47×10-10g/m·s·pa。
而對照組中，同樣的可食膜成膜液倒在有機玻璃容器中，從置于60℃鼓風干燥箱中至可食膜形成需要4個小時，膜厚110μm。由此可見，相對于傳統(tǒng)的實驗室烘箱鼓風干燥法而言，本發(fā)明所述方法大大降低了可食膜形成時間，使薄膜能夠大規(guī)模流水線式生產，膜成型后的厚度更薄，更符合食品包裝需求。
在環(huán)境濕度為50％的室溫條件下，可食膜經過16周貯藏，性能無明顯變化。經過紫外滅菌處理的可食膜，在環(huán)境濕度為50％的室溫條件下，可食膜經過40周貯藏，性能無明顯變化。
實施例2：
(1)取10g羧甲基殼聚糖加一定量的蒸餾水中，在60℃條件下機械攪拌30分鐘，得到質量分數(shù)為10％的羧甲基殼聚糖水凝膠備用。
(2)取16g魚膠蛋白加入到一定量的蒸餾水中，攪拌10分鐘溶解，得到質量分數(shù)為20％的魚膠蛋白溶液。
(3)將500ml質量分數(shù)為10％的羧甲基殼聚糖水凝膠和500ml質量分數(shù)為16％的魚膠蛋白水溶液共混，加入20ml甘油后在60℃條件下攪拌30分鐘，得到總干物質含量為13％的可食膜成膜液，該可食膜成膜液為假塑性流體。
(4)將上述可食膜成膜液置于真空環(huán)境中除氣30分鐘。
(5)預熱鋼帶流延機的加熱區(qū)，將所述可食膜成膜液倒入鋼帶流延機的制膜槽中，采用刮刀將所述可食膜成膜液流延在鋼帶上，所述刮刀與所述鋼帶之間的間隙設定為2mm，加熱區(qū)溫度設定為50-70℃，干燥形成可食膜，起膜刀起膜，自動收卷，貯藏于30％-80％濕度的環(huán)境中。
(6)將上述可食膜成膜液倒在有機玻璃容器中，置于60℃鼓風干燥箱中烘干，所形成的膜作為對照組，比較兩種不同成膜方式加工的薄膜的成型時間以及厚度。
從上述可食膜成膜液進入鋼帶流延機的加熱區(qū)至可食膜成型，經過30min干燥時間。測得可食膜厚度為40±2μm，抗張強度ts為31.35mpa，斷裂伸長率eb為42.32％，透光率為95％，水蒸氣透過系數(shù)為到9.61×10-10g/m·s·pa。而對照組中，可食膜的成型時間需要5個小時，膜厚92.3μm。
在環(huán)境濕度為50％的室溫條件下，可食膜經過26周貯藏，性能無明顯變化。經過紫外滅菌處理的可食膜，在環(huán)境濕度為50％的室溫條件下，可食膜經過40周貯藏，性能無明顯變化。
實施例3：
(1)取2g海藻酸鈉和4g羧甲基殼聚糖加一定量的蒸餾水中，在60℃條件下機械攪拌30分鐘，得到質量分數(shù)為6％的混合水凝膠備用。
(2)取20g魚膠蛋白加入到一定量的蒸餾水中，攪拌10分鐘溶解，得到質量分數(shù)為20％的魚膠蛋白溶液。
(3)將500ml質量分數(shù)為6％的水凝膠和500ml質量分數(shù)為20％的魚膠蛋白水溶液共混，加入20ml甘油后在60℃條件下攪拌15分鐘，得到干物質含量為13％的可食膜成膜液，該可食膜成膜液為假塑性流體。
(4)將上述可食膜成膜液置于真空環(huán)境中除氣30分鐘。
(5)預熱滾筒流延機的加熱區(qū)，將所述可食膜成膜液倒入滾筒流延機的制膜槽中，采用刮刀將所述可食膜成膜液流延在滾筒上，刮刀與滾筒之間的間隙設定為2mm，加熱區(qū)溫度設定為50-80℃，干燥形成可食膜，起膜刀起膜，自動收卷，貯藏于30％-80％濕度的環(huán)境中。
(6)將上述可食膜成膜液倒在有機玻璃容器中，置于70℃鼓風干燥箱中烘干，所形成的膜作為對照組，比較兩種不同成膜方式加工的薄膜的成型時間以及厚度。
從上述可食膜成膜液進入加熱區(qū)至可食膜成型，經過大約30min的干燥時間。測得可食膜厚度為30±2μm，抗張強度ts為31.35mpa，斷裂伸長率eb為42.32％，透光率為95％，水蒸氣透過系數(shù)為到9.61×10-10g/m·s·pa。而對照組中，可食膜的成型時間需要7個小時，膜厚86.7μm。
在環(huán)境濕度為50％的室溫條件下，可食膜經過20周貯藏，性能無明顯變化。經過紫外滅菌處理的可食膜，在環(huán)境濕度為50％的室溫條件下，可食膜經過40周貯藏，性能無明顯變化。
實施例4：
(1)取8g卡拉膠加一定量的蒸餾水中，在80℃條件下機械攪拌30分鐘，得到質量分數(shù)為4％的卡拉膠水凝膠備用。
(2)取20g魚膠蛋白加入到一定量的蒸餾水中，攪拌10分鐘溶解，得到質量分數(shù)為20％的魚膠蛋白溶液。
(3)將500ml質量分數(shù)為8％的卡拉膠水凝膠和500ml質量分數(shù)為20％的魚膠蛋白水溶液共混，加入20ml甘油后在60℃條件下攪拌45分鐘得到總干物質含量為14％的可食膜成膜液，該可食膜成膜液為假塑性流體。
(4)將上述可食膜成膜液置于真空環(huán)境中除氣2小時。
(5)預熱鋼帶流延機的加熱區(qū)，將所述可食膜成膜液倒入鋼帶流延機的制膜槽中，采用刮刀將所述可食膜成膜液流延在鋼帶上，刮刀與鋼帶之間的間距設定為2mm，加熱區(qū)溫度設定為50-70℃，干燥形成可食膜，起膜刀起膜，自動收卷，貯藏于30％-80％濕度的環(huán)境中。
從上述可食膜成膜液進入加熱區(qū)至可食膜成型，經過大約30min的干燥時間。測得可食膜厚度為30±2μm，抗張強度ts為31.35mpa，斷裂伸長率eb為42.32％，透光率為95％，水蒸氣透過系數(shù)為到9.61×10-10g/m·s·pa。對照組中，可食膜的成型時間需要5.7個小時，膜厚86.7μm。
在環(huán)境濕度為50％的室溫條件下，可食膜經過14周貯藏，性能無明顯變化。經過紫外滅菌處理的可食膜，在環(huán)境濕度為50％的室溫條件下，可食膜經過40周貯藏，性能無明顯變化。
實施例5：
(1)取4g卡拉膠和4g海藻酸鈉加一定量的蒸餾水中，在80℃條件下機械攪拌30分鐘，得到質量分數(shù)為8％的混合水凝膠備用。
(2)取14g魚膠蛋白加入到一定量的蒸餾水中，攪拌10分鐘溶解，得到質量分數(shù)為14％的魚膠蛋白溶液。
(3)將800ml質量分數(shù)為8％水凝膠和400ml質量分數(shù)為14％的魚膠蛋白水溶液共混，加入20ml甘油后在60℃條件下攪拌30分鐘。得到總干物質含量為10％的可食膜成膜液。
(4)將上述可食膜成膜液置于真空環(huán)境中除氣30分鐘。
(5)預熱鋼帶流延機的加熱區(qū)，將所述可食膜成膜液倒入鋼帶流延機的制膜槽中，采用刮刀將所述可食膜成膜液流延在鋼帶上，刮刀與鋼帶之間的間距設定為2mm，加熱區(qū)溫度設定為50-70℃，干燥形成可食膜，起膜刀起膜，自動收卷，貯藏于30％-80％濕度的環(huán)境中。
從上述可食膜成膜液進入加熱區(qū)至可食膜成型，經過大約35min的干燥時間。測得可食膜厚度為30±2μm，抗張強度ts為36.35mpa，斷裂伸長率eb為52.85％，透光率為91％，水蒸氣透過系數(shù)為到1.03×10-10g/m·s·pa。對照組中，可食膜的成型時間需要6.2個小時，膜厚123.4μm。
在環(huán)境濕度為50％的室溫條件下，可食膜經過16周貯藏，性能無明顯變化。經過紫外滅菌處理的可食膜，在環(huán)境濕度為50％的室溫條件下，可食膜經過40周貯藏，性能無明顯變化。
實施例6：
(1)取4g海藻酸鈉和6g殼聚糖加一定量的1％乙酸溶液中，在80℃條件下機械攪拌30分鐘，得到質量分數(shù)為4％的混合水凝膠備用。
(2)取16g魚膠蛋白加入到一定量的蒸餾水中，攪拌10分鐘溶解，得到質量分數(shù)為16％的魚膠蛋白溶液。
(3)將500ml質量分數(shù)為10％的混合水凝膠和500ml質量分數(shù)為16％的魚膠蛋白水溶液共混，加入20ml甘油后在60℃條件下攪拌30分鐘，得到總干物質含量為13％的可食膜成膜液，該可食膜成膜液為假塑性流體。
(4)將上述可食膜成膜液置于真空環(huán)境中除氣30分鐘。
(5)預熱鋼帶流延機的加熱區(qū)，將所述可食膜成膜液倒入鋼帶流延機的制膜槽中，采用刮刀將所述可食膜成膜液流延在鋼帶上，刮刀與鋼帶之間的間距設定為2mm，加熱區(qū)溫度設定為50-70℃，干燥30min，形成可食膜，起膜刀起膜，自動收卷，貯藏于30％-80％濕度的環(huán)境中。
從上述可食膜成膜液進入加熱區(qū)至可食膜成型，經過大約26min的干燥時間。測得可食膜厚度為37±2μm，抗張強度ts為38.74mpa，斷裂伸長率eb為55.31％，透光率為88％，水蒸氣透過系數(shù)為到1.21×10-10g/m·s·pa。對照組中，可食膜的成型時間需要5.6個小時，膜厚90.7μm。
在環(huán)境濕度為50％的室溫條件下，可食膜經過26周貯藏，性能無明顯變化。經過紫外滅菌處理的可食膜，在環(huán)境濕度為50％的室溫條件下，可食膜經過40周貯藏，性能無明顯變化。
實施例7：
(1)取10g瓊膠加入水中，在80℃條件下機械攪拌30分鐘，得到質量分數(shù)為10％的混合水凝膠備用。
(2)取10g魚膠蛋白加入到一定量的蒸餾水中，攪拌10分鐘溶解，得到質量分數(shù)為10％的魚膠蛋白溶液。
(3)將500ml質量分數(shù)為10％的混合水凝膠和500ml質量分數(shù)為10％的魚膠蛋白水溶液共混，加入20ml甘油后在60℃條件下攪拌30分鐘，得到總干物質含量為10％的可食膜成膜液，該可食膜成膜液為假塑性流體。
(4)將上述可食膜成膜液置于真空環(huán)境中除氣30分鐘。
(5)預熱鋼帶流延機的加熱區(qū)，將所述可食膜成膜液倒入鋼帶流延機的制膜槽中，采用刮刀將所述可食膜成膜液流延在鋼帶上，刮刀與鋼帶之間的間距設定為2mm，加熱區(qū)溫度設定為50-70℃，干燥形成可食膜，起膜刀起膜，自動收卷，貯藏于30％-80％濕度的環(huán)境中。
從上述可食膜成膜液進入加熱區(qū)至可食膜成型，經過大約30min的干燥時間。測得可食膜厚度為29±1μm，抗張強度ts為28.93mpa，斷裂伸長率eb為43.25％，透光率為93％，水蒸氣透過系數(shù)為7.29×10-9g/m·s·pa。對照組中，可食膜的成型時間需要6.5個小時，膜厚110.3μm。
在環(huán)境濕度為50％的室溫條件下，可食膜經過13周貯藏，性能無明顯變化。經過紫外滅菌處理的可食膜，在環(huán)境濕度為50％的室溫條件下，可食膜經過40周貯藏，性能無明顯變化。
實施例8：
(1)取4g羧甲基殼聚糖，4g卡拉膠和4g海藻酸鈉加一定量的蒸餾水中，在80℃條件下機械攪拌30分鐘，得到質量分數(shù)為12％的混合水凝膠備用。
(2)取10g魚膠蛋白加入到一定量的蒸餾水中，攪拌10分鐘溶解，得到質量分數(shù)為10％的魚膠蛋白溶液。
(3)將500ml質量分數(shù)為12％水凝膠和500ml質量分數(shù)為10％的魚膠蛋白水溶液共混，加入20ml甘油后在60℃條件下攪拌30分鐘。得到總干物質含量為11％的可食膜成膜液，該可食膜成膜液為假塑性流體。
(4)將上述可食膜成膜液置于真空環(huán)境中除氣30分鐘。
(5)預熱滾筒流延機的加熱區(qū)，將所述可食膜成膜液倒入鋼帶流延機的制膜槽中，采用刮刀將所述可食膜成膜液流延在滾筒上，刮刀與滾筒之間的間距設定為2mm，加熱區(qū)溫度設定為50-70℃，干燥形成可食膜，起膜刀起膜，自動收卷，貯藏于30％-80％濕度的環(huán)境中。
從上述可食膜成膜液進入加熱區(qū)至可食膜成型，經過大約40min的干燥時間。測得可食膜厚度為33±2μm，抗張強度ts為38.35mpa，斷裂伸長率eb為62.85％，透光率為85％，水蒸氣透過系數(shù)為到1.28×10-10g/m·s·pa。對照組中，可食膜的成型時間需要5.6個小時，膜厚90.7μm。
在環(huán)境濕度為50％的室溫條件下，可食膜經過18周貯藏，性能無明顯變化。經過紫外滅菌處理的可食膜，在環(huán)境濕度為50％的室溫條件下，可食膜經過40周貯藏，性能無明顯變化。
對比例1：
1％的醋酸溶液配制成3％的殼聚糖溶液，倒在流延制膜機的鋼帶上，部分溶液流出鋼帶，不宜形成薄膜。因為干物質含量較低，溶液的粘度不夠，在鋼帶運動過程中，溶液流動，只能在平板容器中成膜。