CN102613277A - 传统红鸡蛋专用纳米涂膜保鲜包装材料及制备和涂膜方法 - Google Patents
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Abstract
一种传统红鸡蛋复合纳米涂膜保鲜包装材料及其制备和涂膜方法，属于蛋制品保鲜包装领域。所述的包装材料由以下组分在水溶液中反应复合而成：聚乙烯醇40-70g/L、戊二醛3-5g/L、酸性红1.0-1.5g/L、纳米TiO20.1-0.4g/L、纳米SiO20.20-0.60g/L。其制备方法包括：将纳米TiO2和SiO2添加到PVA水溶液中超声混合，加入戊二醛恒温交联反应；加入酸性红恒温搅拌后即制得该复合纳米涂膜材料。将所述的复合纳米涂膜保鲜包装材料热涂于熟鸡蛋表面，成膜后即得传统红鸡蛋。本发明可简化红鸡蛋的传统制作工艺，显著降低包装用材量、实现机械化操作，且可提高红鸡蛋产品的安全品质。
Description
技术领域
本发明属于食品保鲜包装领域，涉及一种蛋制品涂膜保鲜包装材料及其制备方法和应用，尤其是涉及一种传统红鸡蛋专用纳米涂膜保鲜包装材料及其制备和涂膜方法。
背景技术
中国禽蛋资源丰富，品种多样，是世界禽蛋生产和消费大国。具有传统喜庆象征意义的红鸡蛋历史悠久，常用于结婚、生子等各种喜庆场合。传统红鸡蛋通过手工向蛋壳表面涂抹红色染料制备而成，生产效率低下，且采用的红色染料存在一定的安全隐患，影响产品的食用和商品价值。而目前市售红喜蛋一般采用红色塑料薄膜真空包装，这种方法一般需要3次高温处理，生产工艺复杂，效率低下，劳动力成本和包装成本较高，同时增加白色污染，不符合“高效绿色、节能低碳”的国家产业发展方向，且采用的3次高温处理生产工艺严重影响产品的营养风味品质。
采用新材料、新工艺、新技术，开发新产品，实现机械化操作来提高生产效率、降低生产成本、保障食品安全、减少包装废弃物，是传统食品产业发展方向；禽蛋产品的涂膜保鲜技术已开始商业应用。因此，开发一种环境友好型涂膜保鲜包装材料专用于传统红鸡蛋，可简化传统制作工艺，降低包装用材量，延长货架期并提高经济效益，符合节能减排、低炭绿色的国家产业发展战略。
发明内容
本发明目的在于提供一种环境友好型专用于传统红鸡蛋的复合纳米涂膜保鲜包装材料及其制备和涂膜方法，以解决目前传统红喜蛋采用红色塑料薄膜真空包装生产工艺复杂、效率低下、包装成本较高等问题，使传统红鸡蛋在保持传统特色基础上，实现高效、节能减排、绿色低炭的规模化自动化生产方式。
解决本发明技术问题采用的技术方案为：
一种传统红鸡蛋复合纳米涂膜保鲜包装材料，由以下组分在水溶液中反应复合而成，包括：
（1）聚乙烯醇，40g/L-70g/L；
（2）戊二醛，3g/L-5g/L；
（3）酸性红，1.0g/L-1.5g/L；
（4）纳米TiO2，0. 1g/L-0. 4g/L；纳米SiO2，0. 20g/L-0. 60g/L。
所述的酸性红即偶氮玉红，分子式为C20H12N2Na2O7S2，符合GB2760要求，属于食品添加剂、食品着色剂。
所述的复合纳米涂膜保鲜包装材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）、将纳米TiO2、纳米SiO2添加到聚乙烯醇水溶液中进行超声混合，形成均匀的混合溶液；
步骤2）、将步骤1）的混合溶液搅拌加热升温，加入戊二醛，维持温度进行交联反应；
步骤3）、将酸性红加入步骤2）的反应产物中，恒温搅拌均匀，即制得所述的复合纳米涂膜保鲜包装材料。
上述制备方法中，各组分的配比为，聚乙烯醇40g/L-70g/L，戊二醛3g/L-5g/L，酸性红（偶氮玉红）1.0g/L-1.5g/L，纳米TiO20. 1g/L-0. 4g/L，和纳米SiO2 0. 20g/L-0. 60g/L。
步骤1）中，超声混合时间优选为15-20分钟，超声功率密度优选为70-80W/L。
步骤2）中，优选的反应条件为加热温度为85-95℃，反应时间为40-50分钟。
步骤3）中，搅拌时间优选为10-20分钟。
本发明还涉及所述的传统红鸡蛋纳米保鲜包装材料的涂膜方法，即传统红鸡蛋涂膜保鲜包装制作工艺方法：将纳米涂膜保鲜包装材料加热搅拌后，热涂于熟鸡蛋表面，热风均匀吹干成膜，再重复热涂一次以上。
传统红鸡蛋制作中涂膜成膜的具体方法为：加热15g/L -25 g/L盐水溶液，当盐水与鸡蛋的温差为50-60℃时将鸡蛋放入盐水中煮熟；将纳米涂膜保鲜包装材料加热搅拌，至温度达到85-95℃，热涂于在盐水中煮熟的鸡蛋表面（保持鸡蛋表面温度70℃以上），热风均匀吹干成膜，再重复热涂一次以上。
本发明的优点在于：
（1）根据本发明，在传统红鸡蛋制作工艺中采用环境友好型纳米涂膜材料涂膜保鲜包装，制作生产工艺简单，能实现机械化而大大提高生产效率、降低劳动力成本，且与目前红喜蛋塑料薄膜真空包装生产方式比较，可显著降低包装用材量，包装废弃物环境友好可完全分解，避免了塑料包装的白色污染，使传统红鸡蛋在保持传统特色基础上实现高效、节能减排、低炭绿色的现代生产方式，显著提高其规模产能和经济效益。
（2）传统红鸡蛋专用纳米涂膜材料制备采用的酸性红（偶氮玉红）是一种直接应用于食品的添加剂，卫生安全、颜色鲜红，与传统作坊制作采用品红作为染料生产的红鸡蛋相比，提高了食品安全性和产品的商品性。
（3）采用纳米TiO2和SiO2对聚乙烯醇基复合涂膜材料进行改性，可显著提高聚乙烯醇基复合涂膜材料抗菌保鲜功能；显著降低材料成膜透湿率、有效提高其成膜耐水性和阻隔性能。
附图说明
图1A、纳米SiO2、纳米TiO2对复合膜成膜透湿率影响的响应面曲线。
图1B、纳米SiO2、纳米TiO2对复合膜成膜透湿率影响的等高线。
图2A、纳米SiO2、戊二醛对复合膜成膜透湿率影响的响应面曲线。
图2B、纳米SiO2、戊二醛对复合膜成膜透湿率影响的响应面曲线。
图3、戊二醛添加量对复合膜抑菌性能的影响。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。以下实施例中，除非特别说明，组分的浓度g/L（w/v水）是指复合涂膜保鲜包装材料中各组份混合后在水溶液中的浓度。
实施例1
根据本发明所述的传统红鸡蛋专用纳米涂膜保鲜包装材料，其制备方法为：将一定量的纳米TiO2、纳米SiO2按配比添加到50g/L的PVA水溶液中，置于超声波水浴中，在功率密度70-80W/L条件下超声15-20分钟，使纳米TiO2和SiO2均匀分散于聚乙烯醇水溶液中，混合溶液加热搅拌至温度达到85-95℃，将一定量的戊二醛加入上述纳米材料-聚乙烯醇混合液中，保温搅拌40-50分钟；将1.2g/L酸性红（偶氮玉红）加入上述戊二醛-纳米材料-聚乙烯醇溶液中，恒温搅拌10-20分钟即制得复合纳米涂膜材料。
其中，纳米TiO2、纳米SiO2和戊二醛的添加量按表1响应曲面试验设计表进行添加。
表1 红色复合纳米涂膜保鲜包装材料各因素添加量响应曲面试验设计
为测试传统红鸡蛋专用纳米涂膜保鲜包装材料的成膜效能特性，取纳米涂膜包装材料膜液放入平底器皿中，在55-60℃温度下真空干燥5-7h后揭膜，成膜厚度为0.07mm，然后测定透湿率（23℃，80%RH）、吸湿率（23℃，80%RH）和抑菌性等成膜效能特性，结果如表2所示。
表2 红色复合纳米涂膜保鲜包装材料成膜效能特性响应曲面试验结果
传统红鸡蛋专用纳米涂膜保鲜包装材料的抑菌性可通过抑菌圈大小进行比较。其中，只含纳米材料的PVA复合膜没有表现出明显的抑菌效应，当加入戊二醛后，复合膜的抑菌效应得到提升，戊二醛添加量对复合膜的抑菌效应的影响如图3所示。
以复合膜的透湿率为响应值对试验数据进行多元回归拟合分析，纳米TiO2、纳米SiO2和戊二醛对复合膜透湿率的影响如表2、图1和图2所示，其中纳米TiO2与纳米SiO2、纳米SiO2与戊二醛对红色纳米复合涂膜材料的透湿率有显著的交互作用，三者对传统红鸡蛋专用涂膜材料透湿率的影响都存在拐点，一定范围内的添加有助于降低复合膜的透湿率。在戊二醛3g/L-5g/L，纳米TiO2 0. 1g/L-0. 4g/L，纳米SiO2 0. 20g/L-0. 60g/L的范围内制得的复合纳米涂膜保鲜包装材料具有较为理想的透湿率。
实施例2
将纳米TiO2、纳米SiO2分别按0.1g/L，0.2g/L的配比添加到40g/L的PVA水溶液中，置于超声波水浴中，在功率密度80W/L条件下超声15分钟，使纳米TiO2和纳米SiO2均匀分散于聚乙烯醇水溶液中；混合溶液加热搅拌至温度达到88℃，将戊二醛按3g/L配比加入上述纳米材料-聚乙烯醇混合液中，保温搅拌45分钟；将1.2g/L酸性红（偶氮玉红）加入上述戊二醛-纳米材料-聚乙烯醇溶液中，恒温搅拌15分钟即制得复合纳米涂膜材料。测试复合涂膜保鲜包装材料的成膜效能，得出透湿率为6.077 g*m-2*h-1，抑菌圈直径为20.14mm。
实施例3
将纳米TiO2、纳米SiO2别按0.4g/L，0.6g/L的配比添加到70g/L的PVA水溶液中，置于超声波水浴中，在功率密度80W/L条件下超声15分钟，使纳米TiO2和纳米SiO2均匀分散于聚乙烯醇水溶液中；混合溶液加热搅拌至温度达到88℃，将戊二醛按5g/L配比加入上述纳米材料-聚乙烯醇混合液中，保温搅拌45分钟；将1.2g/L酸性红（偶氮玉红）加入上述戊二醛-纳米材料-聚乙烯醇溶液中，恒温搅拌15分钟即制得复合纳米涂膜材料。测试复合涂膜保鲜包装材料的成膜效能，得出透湿率为4.775 g*m-2*h-1，抑菌圈直径为21.43mm。
实施例4
利用实施例3所制得的涂膜保鲜包装材料涂膜包装制作传统红鸡蛋，具体方法为：加热15g/L -25 g/L盐水溶液，当盐水的温度高出室温50-60℃时将室温下放置的鸡蛋放入盐水中煮熟；将复合纳米涂膜保鲜包装材料加热搅拌，至温度达到85-95℃；将盐水中煮熟的鸡蛋（保持鸡蛋表面温度70℃以上）浸于涂膜液中20s左右，取出热风均匀吹干，成膜，再重复热涂一次。
每颗鸡蛋耗费的涂膜液3g左右，吹干成膜后鸡蛋增重约0.1g，与塑料薄膜真空包装耗料1.8 g相比，可降低包装耗料90%以上，显著降低包装成本。而且本发明将鸡蛋煮熟后直接在85-95℃膜液中浸涂，然后热风吹干在蛋壳表面成膜，能实现机械自动化生产方式，在大大提高生产效率的同时，也避免了目前市售红喜蛋采用红色塑料薄膜真空包装需要3次高温处理，对产品的营养、风味品质严重影响的问题。此外，采用专用纳米涂膜材料涂膜包装制作的红鸡蛋保持了传统红鸡蛋的产品形象，产品保鲜保质期能满足流通销售周期的需要，提高了产品的安全品质和商品性。
可见，本发明传统红鸡蛋专用纳米涂膜保鲜包装材料及其制备和涂膜方法，为传统红鸡蛋规模化生产提供了一种新材料和新工艺，将彻底改变传统生产方式，使传统红鸡蛋在保持传统特色基础上能实现高效、节能减排、低炭绿色的现代机械自动化生产方式，显著提高其规模产能和经济效益。
Claims (8)
1.一种传统红鸡蛋复合纳米涂膜保鲜包装材料，其特征在于，由以下组分在水溶液中反应复合而成，包括：
（1）聚乙烯醇，40g/L-70g/L；
（2）戊二醛，3g/L-5g/L；
（3）酸性红，1.0g/L-1.5g/L；
（4）纳米TiO2，0. 1g/L-0. 4g/L；和纳米SiO2，0. 20g/L-0. 60g/L。
2.根据权利要求1所述的复合纳米涂膜保鲜包装材料，其特征在于：所述的酸性红分子式为C20H12N2Na2O7S2，符合GB2760要求。
3.权利要求1所述的传统红鸡蛋复合纳米涂膜保鲜包装材料的制备方法，包括以下步骤：
1）、将纳米TiO2、纳米SiO2添加到聚乙烯醇水溶液中超声混合，形成均匀的混合溶液；
2）、将步骤1）的混合溶液搅拌加热升温，加入戊二醛，维持温度进行交联反应；
3）、将酸性红加入上述步骤2）的反应产物中，恒温搅拌均匀，即制得所述的复合纳米涂膜保鲜包装材料。
4.根据权利要求3所述的复合纳米涂膜保鲜包装材料的制备方法，其特征在于：步骤1）中超声混合时间为15-20分钟，超声功率密度为70-80W/L。
5.根据权利要求3所述的复合纳米涂膜保鲜包装材料的制备方法，其特征在于：步骤2）中加热温度为85-95℃，反应时间为40-50分钟。
6.根据权利要求3所述的复合纳米涂膜保鲜包装材料的制备方法，其特征在于：步骤3）中恒温搅拌时间为10-20分钟。
7.一种传统红鸡蛋的涂膜包装制作工艺，其特征在于：将复合纳米涂膜保鲜包装材料加热搅拌后，热涂于熟鸡蛋表面，热风均匀吹干成膜；重复热涂一次以上；
所述的复合纳米涂膜保鲜包装材料由以下组分在水溶液中反应复合而成，包括：
（1）聚乙烯醇，40g/L-70g/L；
（2）戊二醛，3g/L-5g/L；
（3）酸性红，1.0g/L-1.5g/L；
（4）纳米TiO2，0. 1g/L-0. 4g/L；纳米SiO2，0. 20g/L-0. 60g/L。
8.根据权利要求7所述的传统红鸡蛋的涂膜包装制作工艺，其特征在于，所述制作工艺的具体方法为，加热15g/L -25 g/L盐水溶液，当盐水与鸡蛋的温差为50-60℃时将鸡蛋放入盐水中煮熟；将复合纳米涂膜保鲜包装材料加热搅拌，至温度达到85-95℃，热涂于表面温度70℃以上的熟鸡蛋表面，热风均匀吹干成膜，再重复热涂一次以上。
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