增塑剂、交联剂

213 甘油添加量对膜性能的影响

反应条件:成膜溶液的pH 值为3 ,反应温度为50 ℃。

结果见表2。

表2 不同配比对膜性能的影响

配比4∶1 3. 5∶1 3∶1 2. 5∶1 2∶1

厚度/ mm 0. 138 0. 163 0. 191 0. 190 0. 168

透光率/ 100 16. 8 17. 3 17. 5 18. 2 20. 2

水溶性/ % 32. 2 23. 3 21. 6 21. 1 18. 2

透水率1. 82 2. 11 2. 16 2. 33 3. 20

脂肪酸值25. 5 25. 7 26. 3 27. 1 29. 4

抗拉强度/ g 686. 246 637. 623 585. 472 490. 577 448. 660

延伸率/ % 78. 83 121. 22 143. 45 182. 10 201. 23

由表2 可知,当谷朊粉和甘油配比从4∶1 到3∶1 时,膜

的厚度随着甘油用量增加而不断增大,当谷朊粉和甘油配比从3∶1 到2∶1 时,膜的厚度随着甘油量的增加而不断减小; 随着甘油用量的增大,膜的透光率也不断增大;但膜的水溶性随着甘油量的增加而逐渐减小,而且膜的阻水性和阻氧性随着甘油在膜体系中含量的上升而不断下降;同时,随着甘油含量在膜体系中的增大,膜的抗拉强度不断增大,膜的延伸率减小。故配比取3. 5∶1 左右。

5 成膜添加剂

可食性薄膜中可以加入各种物质来改变其力学

性能、渗透性能、营养性能等。比如增塑剂是一些

低挥发性的化合物，它可以使可食性聚合物薄膜更

柔软。常用食品增塑剂有：甘油、山梨酸、甘露醇、

蔗糖、丙二醇和聚乙二醇等多元醇

2. 4 增塑剂用量对胶原蛋白膜机械

性能的影响

制膜条件: 采用水解时间为1. 5

小时的胶原4. 5% , 淀粉0. 4% , 戊

二醛0. 25% , 干燥温度60℃, 干燥

时间10 小时。

图7增塑剂用量对胶原蛋白膜

抗张强度的影响

图8增塑剂用量对胶原蛋白膜断裂

伸长率的影响

图7、图8 表明, 随着增塑剂用

量的增加, 胶原蛋白膜的抗张强度

有一个先增加后降低的过程。大约

在0. 24% 的用量时, 膜的抗张强度

达到最大值214M Pa 左右, 说明当

增塑剂的用量不足时, 膜基本上是

处于脆性阶段, 耐弯折性能较差, 因

而, 其抗张性能并未达到最大值; 当

其超过最佳用量时, 过多的增塑剂

又会使膜变得极其柔软, 变形性明

显增大, 抗张强度明显减小; 断裂伸

长率则随着增塑剂用量的增加而明

显增大, 大约在0. 2%～0. 26% 这个

区段的用量时, 膜断裂伸长率的增

长相对缓慢一些, 基本维持在80%

～100% 之间。

3结语

适当地控制和选择胶原蛋白包

装膜中各种添加剂的种类及其用

量, 是控制膜机械性能的最为关键

的步骤。以在适当条件下水解1. 5

小时所得的胶原为原料, 考虑到乙

二醛的毒性要大于戊二醛[7 ] , 所以,

主要选用戊二醛作为交联剂, 其用

量在0. 2%～0. 3% 时为最佳; 定型

剂淀粉的用量大体维持在0. 4%～

0. 6% 之间较好; 增塑剂的用量可以

控制在0. 22%～0. 27% 之间。

参考文献

1陈宗道等, 广州食品工业科技, 1993,

1.2.3增塑剂种类的选择和浓度的确定

分别将浓度为0.1％、0.2％、0.3％、0.4%、0.5%的单甘脂或琼脂加入由1.2.2确定的海藻酸钠溶液中加热充分溶解至溶胶状态，在玻璃板上流延成膜。根据膜的成膜及物理性能确定海藻酸钠浓度。

1.2.4的选择及浓度的确定

将氯化钙、碳酸钙、乳酸钙和磷酸钙分别配制成浓度为2％、3％、4％、5％的水溶液。与海藻酸钠膜进行交联15 min。再用蒸馏水冲洗海藻酸钠复合膜表面，自然风干，剥下。通

过对膜的抗拉强度和水溶性进行测试来确定的种类和浓度。

1.3薄膜基本性能的测定

1.3.1厚度测定

根据GB6672塑料薄膜和薄片厚度测定、机械测量法，在试样上等距取5个点，使用测厚仪测量厚度，取其平均值。

1.3.2力学性能测定

根据GB13022-91塑料薄膜拉伸性能试验方法，在PL智能电子拉力试验机上进行试验，拉伸速度为（250±50）mm/min，夹具间距为100 mm。试样尺寸：L：150 mm，B：15 mm，测试结束后记录数据。

1.3.3透光率测定

根据GB2410-80透明塑料透光率和雾度试验方法进行测试。

1.3.4水蒸汽透过率测试

采用拟杯子法[9-12]。参照GB1037-88塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法，稍加改变。

1.3.5膜耐水性测试

采用失重率测定法，将2×3 cm的膜在烘箱中恒重后称量质量为W1，再垂直放入内盛40 mL蒸馏水的50 mL烧杯中，24 h后取出，60℃烘干至恒重后称量质量为W2。平行3个样品，取平均值。按下列公式计算膜的失重率(W%)。

W=（W1-W2）/W1×100%

2·结果与分析

2.2增塑剂选择和浓度的确定

不同浓度的单甘脂和琼脂对膜的抗拉强度、断裂伸长率、水蒸气透过率和透气率进行测定，其结果见表2。

由表2可看出：增塑剂对膜的性能有一定的影响，随着增塑剂浓度的增加，膜的抗拉强度逐渐上升，当浓度达到0.3%时抗拉强度达到最高，而后，随着浓度的增大，抗拉强度反而有所下降。这是由于增塑剂分子与聚合物之间的相互作用，削弱了大分子之间的相互作用，从而有利于外力场作用下大分子链节之间的相互重排，提高了聚合物的柔韧性。结果显示单甘脂、琼脂等增塑剂与海藻酸钠良好的相容性，所产生的协同效应明显的改善了复合膜的抗拉强度。同时，增塑剂浓度的增加使得膜的断裂伸长率也随之增大。这主要是因为加入的增塑剂分布于聚合物分子结构单元之间，促进大分子聚集体(不是大分子链节)之间的相互重排。少量的增塑剂就能使聚合物的力学性能发生重大变化。增塑剂分子能够进入海藻酸钠分子间，从而削弱了大分子之间的相互作用，软化了薄膜的刚性结构，从而改善了膜的物理性能，膜变得柔软，柔韧性得到了提高。但是，随着增塑剂添加量的增加，膜的水蒸气透过率明显下降，开始随着浓度的增加水蒸气透过率下降较快，当浓度高于0.3%后水蒸气透过率下降速度减慢。增塑剂与海藻酸钠分子间强烈的相互作用导致膜致密度稍有提高，可能是改变薄膜阻止水蒸气透过的性能的原因。而增塑剂的加入对膜的透光率影响不大。但是不同增塑剂对膜性能的影响又有所不同，综合比较2种增塑剂，单甘脂比琼脂要好，因此选用单甘脂作为增塑剂，其添加量为0.3％。

2.3的确定

可以改善膜的柔韧性和耐水性。不同的钙剂对膜抗拉强度和水溶性的影响结果分别见表3和表4。