一种食品用保温保鲜涂料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及食品包装材料，具体为一种食品用保温保鲜涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、目前大多数食品包装以塑料基和纸基材料为主，但随着“限塑令”、“碳达峰”、“碳中和”的提出，“以纸代塑”受到越来越广泛的关注。“以纸代塑”通过减少石油基材料的使用，达到减少碳排放的目标，由此成为食品包装领域的主要发展趋势。其中源自植物纤维的纸基包装不仅成本低，同时易于回收利用和降解，但纸质包装材料易吸水受潮导致保温效果差。而对于食品来说，温湿度是影响其质量、外观、口感和用户体验的主要因素。因此需要包装具有一定的疏水保温和保鲜功能，当外界温湿度发生变化时，对包装内部环境影响很小，能够延缓食品的品质变化，同时能够维持食品在色、香、味等方面的原有风味和营养价值，使其在货架期内维持一定的新鲜度，在储运、销售过程中免受微生物及环境因素的影响，提高食品的贮藏稳定性。

2、中国专利cn104928988b公开了一种天然防腐可食用食品包装纸及其制备方法，包括膳食纤维层、蛋白膜层以及设置于膳食纤维层和蛋白膜层之间的防腐液层，其中防腐液采用板蓝根，枸杞，苦荞麦，百合，蒲公英，大蒜，玫瑰为材料，制备过程须水中煎煮8小时，耗时费力，大规模工业化应用实施的可能性低，并且不具有保温性。中国专利申请cn104589756a公开了一种隔热型食品包装纸板，具有纸基层，所述的纸基层上覆盖有流延聚丙烯层，所述的流延聚丙烯层上附着有瓦楞纸板层，所述瓦楞纸板层上附着有印刷层，所述纸基层下方具有聚乙烯层；该结构简单，美观大方且防潮阻隔性能好，但不具有保鲜性，不易降解，环保性差。

3、针对上述问题，本发明提供一种食品接触级疏水保温保鲜涂料，涂覆到纸板上，具有可降解性，绿色环保，不会造成二次污染；并且使用的原料来源丰富，价格低廉，制备得到的涂料和纸板可以与食品直接接触，符合食品安全，能够应用于食品行业的包装。关于本发明所述的食品用保温保鲜涂料和功能纸板，目前还未见报道。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种食品用保温保鲜涂料及其制备方法和应用，解决了食品包装材料保温、保鲜性能差的问题。

3、(二)技术方案

4、为了实现上述目的，本发明公开了一种食品用保温保鲜涂料，包括如下原料：气凝胶、成膜助剂、水性丙烯酸乳液和聚乙烯醇溶液；

5、所述气凝胶为壳聚糖基气凝胶；

6、所述聚乙烯醇溶液包括如下步骤制备而成：

7、将聚乙烯醇树脂和蒸馏水混合，在80-90℃搅拌30-45min，冷却，得到聚乙烯醇溶液。

8、优选地，所述气凝胶包括明胶/三聚磷酸钠/壳聚糖/葡萄糖酸内酯基气凝胶、三聚磷酸钠/壳聚糖/微珠/葡萄糖酸内酯基气凝胶、明胶/三聚磷酸钠/壳聚糖/微珠/葡萄糖酸内酯基气凝胶中的一种。

9、优选地，所述成膜助剂为水性成膜助剂。

10、优选地，所述聚乙烯醇溶液制备过程中，聚乙烯醇树脂和蒸馏水的添加比为8-12g:40-80ml。

11、进一步地，所述聚乙烯醇溶液制备过程中，聚乙烯醇树脂和蒸馏水的添加比为10g:50ml。

12、优选地，所述食品用保温保鲜涂料制备过程中，壳聚糖基气凝胶、成膜助剂、水性丙烯酸乳液和聚乙烯醇溶液的添加比为8-12g:0.2-0.5g:120-200ml:50-70ml。

13、优选地，所述壳聚糖基气凝胶包括如下步骤制备而成：

14、步骤一、将微珠加入到葡萄糖酸内酯溶液中，混合30-60min，混合均匀后，得到微珠/葡萄糖酸内酯溶液；

15、步骤二、将壳聚糖粉末加入到葡萄糖酸内酯溶液中，搅拌混合，以600r/min的转速搅拌1h，得到壳聚糖/葡萄糖酸内酯溶液，将壳聚糖粉末加入到所述步骤一中的微珠/葡萄糖酸内酯溶液中，搅拌混合，以600r/min的转速搅拌1h，得到壳聚糖/微珠/葡萄糖酸内酯溶液；

16、步骤三、将所述步骤二中制备的壳聚糖/葡萄糖酸内酯溶液和明胶(g)水溶液、三聚磷酸钠水溶液按照体积比1:1:1混合，以800r/min的转速搅拌35min，得到明胶/三聚磷酸钠/壳聚糖/葡萄糖酸内酯混合液(c/g)；将所述步骤二中制备的壳聚糖/微珠/葡萄糖酸内酯溶液和三聚磷酸钠水溶液按照体积比1:1混合，以800r/min的转速搅拌35min，得到三聚磷酸钠/壳聚糖/微珠/葡萄糖酸内酯混合液(c/m)；将所述步骤二中制备的壳聚糖/微珠/葡萄糖酸内酯溶液和明胶水溶液、三聚磷酸钠水溶液按照体积比1:1:1混合，以800r/min的转速搅拌35min，得到明胶/三聚磷酸钠/壳聚糖/微珠/葡萄糖酸内酯混合液(cts/g/m)；

17、步骤四、将所述步骤三中制备的三种混合液分别倒入硅胶模具中并放置在0℃低温环境中老化24h，而后将其移入温度为-30℃～-35℃的冰箱中进行预冻7-10h后，将样品脱模放入冷冻干燥机中进行真空冷冻干燥48h，真空度为3-5pa，得到壳聚糖基气凝胶，分别为明胶/三聚磷酸钠/壳聚糖/葡萄糖酸内酯基气凝胶(cg@a)、三聚磷酸钠/壳聚糖/微珠/葡萄糖酸内酯气凝胶(cm@a)、明胶/三聚磷酸钠/壳聚糖/微珠/葡萄糖酸内酯气凝胶(cgm@a)。

18、优选地，所述微珠为纳米微珠。

19、优选地，所述步骤一中微珠和葡萄糖酸内酯溶液的添加比为1-2g:120-200ml。

20、优选地，所述步骤一中葡萄糖酸内酯溶液包括如下步骤制备而成：将1g葡萄糖酸内酯加入到150ml蒸馏水中，搅拌混合30min，得到葡萄糖酸内酯溶液。

21、优选地，所述步骤二中壳聚糖/葡萄糖酸内酯溶液制备过程中，壳聚糖粉末和葡萄糖酸内酯溶液的添加比为8-12g:140-160ml。

22、优选地，所述步骤二中壳聚糖/微珠/葡萄糖酸内酯溶液制备过程中，壳聚糖粉末和微珠/葡萄糖酸内酯溶液的添加比为8-12g:140-180ml。

23、优选地，所述步骤三中明胶水溶液包括如下步骤制备而成：将8-10g明胶加入到140-150ml的蒸馏水中，在25-35℃搅拌25-35min，得到明胶水溶液。

24、进一步地，所述步骤三中明胶水溶液包括如下步骤制备而成：将10g明胶加入到150ml的蒸馏水中，在30℃搅拌30min，得到明胶水溶液。

25、优选地，所述步骤三中三聚磷酸钠水溶液包括如下步骤制备而成：将5-8g的三聚磷酸钠粉末加入到120-150ml的蒸馏水中，在25-35℃搅拌25-35min，得到三聚磷酸钠水溶液。

26、进一步地，所述步骤三中三聚磷酸钠水溶液包括如下步骤制备而成：将6g的三聚磷酸钠粉末加入到150ml的蒸馏水中，在30℃搅拌30min，得到三聚磷酸钠水溶液。

27、优选地，所述的食品用保温保鲜涂料的制备方法，包括如下步骤：

28、将壳聚糖基气凝胶研磨成粉末状，和成膜助剂、水性丙烯酸乳液和聚乙烯醇溶液混合搅拌45-60min，混合均匀后，得到食品用保温保鲜涂料。

29、优选地，所述的食品用保温保鲜涂料在食品包装纸板材料中的应用。

30、优选地，所述食品包装纸板材料包括如下步骤制备而成：

31、使用涂布棒将制得的食品用保温保鲜涂料涂覆在e型瓦楞纸板上，将涂布的湿纸板放入120℃的烘箱中干燥10s至其完全干燥，得到食品包装纸板材料。

32、(三)有益的技术效果

33、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

34、本发明壳聚糖为主要基材，通过冷冻干燥法制备壳聚糖基气凝胶，并以该壳聚糖基气凝胶为隔热主体材料制备涂料涂覆于纸基，使其同时具备保温性、保鲜性、机械性能、疏水性及抑菌性，以满足功能性食品包装发展的要求。壳聚糖和明胶都是含有大量的羟基和氨基的多糖结构，二者之间可以通过氢键或静电作用相互连接，具有良好的相容性。纳米微珠和明胶、壳聚糖之间也能够通过氢键相互作用，三者之间能够很好的结合，纳米微珠能够均匀分布在基体中，增加复合材料的多孔性，从而可提高该材料的保温隔热效果，得到的食品包装纸板材料具有优良的保温性能。壳聚糖分子链上带正电荷的氨基与带负电荷的微生物细胞膜相互作用，具有优良的抗菌效果，能够起到食物保鲜的效果。进一步地，壳聚糖分子中的氨基酸残基和羟基可以捕获和中和自由基，从而减少自由基对细胞和组织的损伤，明胶中也含有抗氧化作用的羟基，明胶的加入进一步提高了涂料的抗氧化活性，在壳聚糖和明胶的协同作用下，涂料具有优良的保鲜功效。

35、本发明中使用的壳聚糖、明胶和聚乙烯醇树脂均具有较高的粘合性和粘度，能够增加涂料的粘附性和柔韧性，且覆盖在纸板表面的毛孔和纤维上，几者共同作用形成一个相对平滑且密封的涂层，阻止水分通过纸板表面渗透到纸板内部，具有良好的疏水性。使用的涂料透明且无气味，涂覆到纸板上，不易脱落和迁移。进一步地，优良的粘弹性涂料涂覆到纸基上，既可增强纤维间的结合牢度又能填充纸板的表面缺陷和孔隙，从而增加纸板的密实性和表面平整度进而增强纸板的机械强度，得到的食品包装纸板材料具有优良的机械强度。