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您当前位置:创联食用胶网 » 行业快讯 » 魔芋粉-卡拉胶可食性包装膜的制备工艺

  • 魔芋粉-卡拉胶可食性包装膜的制备工艺
  • 来源:爱学术        2019-12-17         3592
【摘要】

采用四因素四水平的正交实验方法,研究了制备工艺参数对魔芋粉-卡拉胶可食性包装膜的拉伸强度、伸长率、透湿量的影响。结果显示:魔芋粉和卡拉胶质量比为4:1,甘油添加量为0.375mL,聚乙二醇添加量为0.75g,水浴温度为75℃,制得的魔芋粉-卡拉胶可食性包装膜的拉伸强度为51.07MPa,伸长率为81.4%,透湿量为798.22g/(m2·d)。

可食性包装膜是以天然可食性物质为原料,添加小分子物质为增塑剂,通过不同分子间的相互作用形成具有致密网络结构的可食性膜。与传统的用于食品包装的合成材料不同,可食用性包装膜具有可降解、无污染、可增强食品风味甚至增加营养等作用。在一定情况下,魔芋粉和卡拉胶均可单独成膜,但魔芋粉单独成膜时膜的拉伸强度小、伸长率大,而卡拉胶单独成膜时膜的拉伸强度大、伸长率小。有研究表明,k-卡拉胶与魔芋胶共混后有明显的协同增效作用,适当调配制得的凝胶其硬度和粘弹性等性能优异,制得的可食性包装膜的力学性能相比于单一成分的膜有较大提高。

目前已有学者对魔芋粉和卡拉胶的共混膜进行了研究,主要以甘油和明胶为增塑剂,制得的共混膜仍然存在力学性能较差、吸水性较强等缺点。为了改善魔芋粉-卡拉胶可食性包装膜的综合性能,在共混膜中加人甘油和聚乙二醇2种增塑剂,采用正交实验方法优化配制方案和工艺参数,旨在为魔芋粉和卡拉胶可食性包装膜的研究提供理论基础。

卡拉胶

魔芋粉-卡拉胶可食性包装膜的制备工艺

拉伸强度

魔芋粉与卡拉胶的质量比为4:1,甘油添加量为0.375mL,聚乙二醇添加量为0.75g,水浴温度为75℃时,测得薄膜的拉伸强度为51.07MPa,相较正交实验结果最大。魔芋粉和卡拉胶的质量比、甘油添加量和聚乙二醇添加量这3个因素在取值范围内都可以得到拉伸强度最大值,说明这3个因素的取值范围合理。拉伸强度随水浴温度的升高先减小后增大。在实验过程中发现,当水浴温度超过75℃(文中实验采用80℃)时,膜发生卷曲现象,且有研究表明,魔芋葡甘聚糖在80℃以上性能变得不稳定,因此该实验水浴温度取在75℃以下较为适宜。而聚乙二醇添加量对拉伸强度的影响显著,其他因素的影响不显著,说明该实验加入的聚乙二醇对膜的力学性能有显著的改善。

伸长率

魔芋粉与卡拉胶的质量比为3:1,甘油添加量为0.25mL,聚乙二醇添加量为0.25g,水浴温度为75℃时,薄膜的伸长率为99.8%,相较正交实验结果该值最大。

魔芋粉和卡拉胶的质量比和甘油添加量这2个因素在取值范围内都可以得到伸长率最大值,说明这2个因素的取值范围合理。聚乙二醇对伸长率的影响无明显规律,因为目前将聚乙二醇添加到魔芋粉-卡拉胶共混膜的研究较少,所以需要进行更深人的研究。伸长率与水浴温度之间呈正相关,但魔芋粉不能长时间耐80℃以上的高温,因此该实验水浴温度都取在75℃以下。这说明魔芋粉和卡拉胶的质量比和聚乙二醇添加量对膜的力学性能有显著改善。

透湿量

魔芋粉与卡拉胶的质量比为4:1,甘油添加量为0.25mL,聚乙二醇添加量为0.25g,水浴温度为70℃时,验证实验得到其透湿量为795.40g/(m2·d)。

4个因素对透湿量的影响没有明显的变化规律。透湿量数值较大,可考察透湿量的波动范围(极差/平均值)。计算得魔芋粉和卡拉胶的质量比对透湿量的影响变化范围是6.1%,甘油用量对透湿量的影响变化范围是6.4%,聚乙二醇添加量对透湿量的影响变化范围是3.5%,水浴温度对透湿量的影响变化范围是6.4%,可知数值波动范围较小,可忽略不计。因此,魔芋粉和卡拉胶的质量比、甘油添加量、聚乙二醇添加量和水浴温度对透湿量的影响非常显著。

制备优化工艺

考虑到透湿量的基数较大,其变化范围最大为6.4%,数值波动范围很小,可忽略4个因素对透湿量的影响,因此以拉伸强度和伸长率的分析结果为主。综合分析各因素对魔芋粉-卡拉胶可食性包装膜力学性能(拉伸强度、伸长率)的影响因素顺序和优化水平组合。由实验结果可得,最终选取的优化工艺方案为魔芋粉和卡拉胶的质量比为4:1,甘油添加量为0.375mL,聚乙二醇添加量为0.75g,水浴温度为75℃,制得的魔芋粉-卡拉胶可食性包装膜的拉伸强度为51.07MPa,伸长率为81.4%,透湿量为798.22g/(m2·d)。

由上述分析可知,可食性膜的力学性能有明显提高,拉伸强度接近普通PE的拉伸强度,但是透湿量仍然较大,因所有成分均为可食性材料,共混膜具有良好的可食性,因此建议将魔芋粉-卡拉胶可食性包装膜应用于含水量较低的油性食品或不易受潮的食品的包装中。

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参考文献

秦培军.大豆分离蛋白可食膜制备工艺研究[D].天津:天津科技大学,2010

庞杰,吴春华,温成荣等.魔芋葡甘聚糖凝胶研究进展及其问题[J].中国食品学报,2011,11(9):181-187

袁超,桑璐媛,刘亚伟.k-卡拉胶特性及其应用研究进展[J].河南工业大学学报,2016,37(4):118-123


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