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CN114479504B - 一种由食品加工副产物制备的可降解抗氧化包装膜及其制备方法 - Google Patents

一种由食品加工副产物制备的可降解抗氧化包装膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种由食品加工副产物制备的可降解抗氧化包装膜及其制备方法，包括以下重量份原料：食品加工副产物50～90份、淀粉10～50份和增塑剂2.5～10份。该可降解抗氧化包装膜的拉伸强度不低于5MPa，抗氧化性能DPPH自由基清除率不低于60％，ABTS自由基清除率不低于70％，在脂质食品的保鲜方面具有较好的应用效果，且其制备过程无任何废弃物产生，无二次污染，实现了废弃食品加工副产物的高效全利用。

Description

一种由食品加工副产物制备的可降解抗氧化包装膜及其制备 方法
技术领域
本发明属于包装膜技术领域，具体涉及一种由食品加工副产物制备的可降解抗氧化包装膜及其制备方法。
背景技术
据统计，中国每年食品加工产生的食品加工副产物如橄榄渣、咖啡渣、花椒饼粕等高达1亿吨并且在持续增多。由于缺乏有效的利用手段，它们通常以生活垃圾的形式丢弃或填埋，造成一定程度的经济损失和环境污染。为了减少环境污染并提高废物循环利用率，急需一种有效的食品加工副产物的处理方法，使其变废为宝。现有研究主要集中在对其中的有效物质进行再次提取利用，有研究者从橄榄渣中提取山楂酸、总膳食纤维、多糖等，该方法过程复杂、活性成分提取率低，且提取后的残渣仍然难以处理；还有一些技术利用橄榄渣作为原料制备有机肥，但是现有技术中多以橄榄渣作为肥料发酵原料之一，橄榄渣的用量通常在70％以下，无法有效解决大量橄榄渣需要进行循环利用的问题。因此，实现食品副产物的高效全利用仍然是一个工业难题。
食品加工副产品通常含有生物聚合物(如纤维素和果胶)和生物活性化合物(酚类和酮类)。生物聚合物具有良好的成膜性，活性物质可赋予其功能性(抗氧化性和抗菌性)，因此将食品加工副产物进一步开发制备可降解功能性包装膜代替传统的塑料包装是实现其全利用的一种有效手段。目前，食品副产物的制膜过程需要通过原料预处理，再细切后与水混合成湿料，然后加入成型剂、增塑剂进行调配、打浆、均质，再经过脱气、成膜、干燥，得到所述食用包装膜。该溶液成膜的过程复杂，简单的打浆、均质过程难以实现纤维素等悬浮物的良好剥离分散，其在成膜过程会出现分层，形成的薄膜力学性能较差，且溶液成膜存在溶剂含量高、干燥时间长、能耗高、生产成本高且难以连续化生产等问题。
热塑性加工是目前工业上制备包装膜的主流生产技术，通过将粉状填料与热塑性基体分散均匀，采用挤出造粒和热压成型制备包装膜，实现其规模化利用。然而填料的颗粒细化和其在基体的均匀分散以及复合体系的加工能力是限制其发展的主要因素。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供一种由食品加工副产物制备的可降解抗氧化包装膜及其制备方法，以解决现有废弃食品加工副产物回收利用工序复杂、附加值低的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种由食品加工副产物制备的可降解抗氧化包装膜，包括以下重量份原料：食品加工副产物50～90份、淀粉10～50份和增塑剂2.5～10份。
食品加工副产物来源于各食品加工后产生，未经过任何处理过程。食品加工副产品含有生物聚合物(如纤维素和果胶)和生物活性化合物(酚类和酮类)。生物聚合物具有良好的成膜性，活性物质可赋予其功能性(抗氧化性和抗菌性)，因此将食品加工副产物进一步开发制备可食/可降解膜代替传统的塑料包装是实现其全利用的一种有效手段，具有较高经济效益。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，食品加工副产物为废弃橄榄渣、咖啡渣、油茶饼粕和花椒饼粕中的至少一种。
进一步，淀粉为马铃薯淀粉、甘薯淀粉、玉米淀粉、枇杷核淀粉和土耳苕淀粉中的至少一种。
进一步，增塑剂为甘油、硬脂酸、柠檬酸酯和山梨醇中的一种。
本发明还提供了上述可降解抗氧化活性包装膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将食品加工副产物与淀粉共混，其后于固相剪切碾磨处理下进行粉碎和分散，循环研磨5～15次，得功能复合粉体，其处理条件：温度为40～60℃、压力磨盘压力为15～25KN、氮气环境；
(2)将增塑剂加入功能复合粉体中，放置24小时后经挤出共混、热压，即得。
本发明通过固相剪切碾磨技术，实现食品副产物的力化学活化和高效细化，实现其与基体的良好分散，同时强机械力作用会破坏淀粉之间的结晶结构，促进填料与基体之间结合，改善其加工性能，降低加工温度，从而实现食品副产物的高效、高价值利用。该复合材料具有优异的抗氧化性、机械韧性和耐水性，在食品的脂质食品的包装保鲜领域具有较好的应用前景。
进一步，功能复合粉体中的食品加工副产物粒径≤50μm。
进一步，挤出为双螺杆挤出，挤出温度为100～140℃，双螺杆转速为100RPM。
进一步，热压温度为100～130℃，压强为10～15MPa。
本发明还提供了上述可降解抗氧化活性包装膜在脂质食品的保鲜中的应用。
本发明的有益效果是：
1、相比于传统废弃食品加工副产物的回收方法，本发明采用固相剪切碾磨结合热塑性加工技术制备抗氧化活性包装膜，无需任何化学溶剂参与，且可实现废弃食品副产物的高效全利用，其回收工艺成本低廉、简洁高效，易于规模化生产。
2、本发明采用食品副产物/淀粉固相剪切技术，可以实现食品副产物细化和力化学活化，促进二者的良好分散和界面结合，同时可破坏淀粉的结晶结构，改善其加工性能，从而实现废弃产物的高比例填充，实现食品加工副产物的高效高值利用。
3、本发明采用废弃食品加工副产物制备的高附加值、高抗氧化性能的包装复合材料，所得薄膜的拉伸强度不低于5MPa，抗氧化性能DPPH自由基清除率不低于60％，ABTS自由基清除率不低于70％，在脂质食品的保鲜方面具有较好的应用效果。
附图说明
图1为本发明实施例1中固相剪切碾磨后橄榄渣的粒径和形貌。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例1
一种由食品加工副产物制备的可降解抗氧化包装膜，包括以下重量份原料：橄榄渣75份、马铃薯淀粉25份和甘油5份。
上述可降解抗氧化活性包装膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将橄榄渣与马铃薯淀粉共混，其后加入力化学反应器中进行粉碎和分散，反应过程中控制固相力化学反应器磨盘盘面温度为60℃，压力为25KN，通入氮气避免食品加工副产物的氧化，循环研磨15次，得功能复合粉体；
(2)将甘油加入功能复合粉体中，放置24小时后通过双螺杆挤出共混、平板硫化机热压，即得；其中挤出温度为140℃，螺杆转速为100RPM；其中热压温度为130℃，压强为15MPa。
实施例2
一种由食品加工副产物制备的可降解抗氧化包装膜，包括以下重量份原料：花椒饼粕50份、枇杷核淀粉50份和甘油10份。
上述可降解抗氧化活性包装膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将花椒饼粕与枇杷核淀粉共混，其后加入力化学反应器中进行粉碎和分散，反应过程中控制固相力化学反应器磨盘盘面温度为55℃，压力为20KN，通入氮气避免食品加工副产物的氧化，循环研磨10次，得功能复合粉体；
(2)将甘油加入功能复合粉体中，放置24小时后通过双螺杆挤出共混、平板硫化机热压，即得；其中挤出温度为130℃，螺杆转速为100RPM；其中热压温度为130℃，压强为15MPa。
实施例3
一种由食品加工副产物制备的可降解抗氧化包装膜，包括以下重量份原料：咖啡渣60份、枇杷核淀粉40份和甘油20份。
上述可降解抗氧化活性包装膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将咖啡渣与枇杷核淀粉共混，其后加入力化学反应器中进行粉碎和分散，反应过程中控制固相力化学反应器磨盘盘面温度为50℃，压力为20KN，通入氮气避免食品加工副产物的氧化，循环研磨10次，得功能复合粉体；
(2)将甘油加入功能复合粉体中，放置24小时后通过双螺杆挤出共混、平板硫化机热压，即得；其中挤出温度为130℃，螺杆转速为100RPM；其中热压温度为130℃，压强为15MPa。
实施例4
一种由食品加工副产物制备的可降解抗氧化包装膜，包括以下重量份原料：花椒饼粕75份、土耳苕淀粉25份和甘油5份。
上述可降解抗氧化活性包装膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将花椒饼粕与土耳苕淀粉共混，其后加入力化学反应器中进行粉碎和分散，反应过程中控制固相力化学反应器磨盘盘面温度为40℃，压力为15KN，通入氮气避免花椒饼粕的氧化，循环研磨5次，得功能复合粉体；
(2)将甘油加入功能复合粉体中，放置24小时后通过双螺杆挤出共混、平板硫化机热压，即得；其中挤出温度为105℃，螺杆转速为100RPM；其中热压温度为105℃，压强为10MPa。
实施例5
一种由食品加工副产物制备的可降解抗氧化包装膜，包括以下重量份原料：花椒饼粕90份、枇杷核淀粉10份和甘油2.5份。
上述可降解抗氧化活性包装膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将花椒饼粕与马铃薯淀粉共混，其后加入力化学反应器中进行粉碎和分散，反应过程中控制固相力化学反应器磨盘盘面温度为40℃，压力为15KN，通入氮气避免花椒饼粕的氧化，循环研磨5次，得功能复合粉体；
(2)将甘油加入功能复合粉体中，放置24小时后通过双螺杆挤出共混、平板硫化机热压，即得；其中挤出温度为105℃，螺杆转速为100RPM；其中热压温度为100℃，压强为10MPa。
实施例6
一种由食品加工副产物制备的可降解抗氧化包装膜，包括以下重量份原料：油茶饼粕60份、玉米淀粉40份和甘油8份。
上述可降解抗氧化活性包装膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将油茶饼粕与玉米淀粉共混，其后加入力化学反应器中进行粉碎和分散，反应过程中控制固相力化学反应器磨盘盘面温度为50℃，压力为20KN，通入氮气避免油茶饼粕的氧化，循环研磨10次，得功能复合粉体；
(2)将甘油加入功能复合粉体中，放置24小时后通过双螺杆挤出共混、平板硫化机热压，即得；其中挤出温度为120℃，螺杆转速为100RPM；其中热压温度为120℃，压强为10MPa。
对比例1
一种由食品加工副产物制备的可降解抗氧化包装膜，包括以下重量份原料：橄榄渣75份、马铃薯淀粉25份和甘油5份。
上述可降解抗氧化活性包装膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将橄榄渣与马铃薯淀粉共混，得功能复合粉体；
(2)将甘油加入功能复合粉体中，放置24小时后通过双螺杆挤出共混、平板硫化机热压，即得；其中挤出温度为140℃，螺杆转速为100RPM；其中热压温度为130℃，压强为15MPa。
对比例2
将实施例1中橄榄渣75份改为橄榄渣30份，其余与实施例1相同。
对比例3
将实施例4中土耳苕淀粉25份改为土耳苕淀粉60份，，其余与实施例4相同。
表1为本发明实施例所得可降解抗氧化包装膜的性能测试结果。
表1本发明的可降解抗氧化包装膜的性能测试结果
Figure BDA0003529112790000071
Figure BDA0003529112790000081
虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (6)

1.一种由食品加工副产物制备的可降解抗氧化包装膜，其特征在于，由以下重量份原料组成：食品加工副产物50~90份、淀粉10~50份和增塑剂2.5~10份；所述食品加工副产物为废弃橄榄渣、咖啡渣、油茶饼粕和花椒饼粕中的至少一种；其制备方法包括以下步骤：
（1）将食品加工副产物与淀粉共混，其后于固相剪切碾磨处理下进行粉碎和分散，循环研磨5~15次，得功能复合粉体，其处理条件：温度为40~60℃、压力磨盘压力为15~25KN、氮气环境；
（2）将增塑剂加入功能复合粉体中，放置24小时后经挤出共混、热压，即得；功能复合粉体中的食品加工副产物粒径≤50 μm。
2.根据权利要求1所述的由食品加工副产物制备的可降解抗氧化包装膜，其特征在于：所述淀粉为马铃薯淀粉、甘薯淀粉、玉米淀粉、枇杷核淀粉和土耳苕淀粉中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的由食品加工副产物制备的可降解抗氧化包装膜，其特征在于：所述增塑剂为甘油、硬脂酸、柠檬酸酯和山梨醇中的一种。
4.根据权利要求1所述的由食品加工副产物制备的可降解抗氧化包装膜，其特征在于：所述挤出为双螺杆挤出，挤出温度为100~140℃，双螺杆转速为100RPM。
5.根据权利要求1所述的由食品加工副产物制备的可降解抗氧化包装膜，其特征在于：所述热压温度为100~130℃，压强为10~15MPa。
6.根据权利要求1~5任一项所述的由食品加工副产物制备的可降解抗氧化包装膜在脂质食品的保鲜中的应用。
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