一种蔬菜-豆渣混合基可食性蔬菜包装纸及其制备方法 |
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| 申请号 | CN202111135593.9 | 申请日 | 2021-09-27 | 公开(公告)号 | CN113974073B | 公开(公告)日 | 2024-04-26 |
| 申请人 | 哈尔滨商业大学; 东北农业大学; | 发明人 | 巩雪; 常江; 夏宁; 李丹婷; 张华江; 蒋龙伟; 肖玮; 智慧; | ||||
| 摘要 | 一种白菜‑豆渣混合基可食性蔬菜 包装 纸及其制备方法，属于蔬菜包装纸制备技术领域。为了提高蔬菜包装纸的性能，解决了蔬菜易腐烂以及豆渣的废弃问题，本 发明 以蔬菜和豆渣为原料，通过添加适量的黄原胶、魔芋胶和甘油，制备获得了绿色环保的可食性蔬菜包装纸，该包装纸耐折度高、吸湿性强、拉伸强度大、断裂伸长率高，具有优越的性能。与不含有豆渣的白菜可食性蔬菜包装纸相比，本发明获得的包装纸在耐折度、拉伸强度大、断裂伸长率等方面得到巨大提升，具有较高的实用性和应用前景。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种蔬菜‑豆渣混合基可食性蔬菜包装纸，其特征在于，所述包装纸的原料由白菜浆液、豆渣浆液、黄原胶、魔芋胶和甘油组成；白菜浆液与豆渣浆液的质量比为8:2，黄原胶的添加量为白菜浆液和豆渣浆液总质量的1.5％，魔芋胶的添加量为白菜浆液和豆渣浆液总质量的1.8％，甘油的添加量为白菜浆液和豆渣浆液总质量的7％。 |
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| 说明书全文 | 一种蔬菜‑豆渣混合基可食性蔬菜包装纸及其制备方法技术领域[0001] 本发明涉及一种蔬菜‑豆渣混合基可食性蔬菜包装纸及其制备方法，属于蔬菜包装纸制备技术领域。技术背景 [0002] 现代食品发展迅猛，食品包装也很精美，但是食品被消耗过后精美的包装也会变成废弃物，根据某项调查表明，我国城市生活垃圾中约30％都是包装废弃物，近年来包装垃圾的数量快速增长，因此，对于包装行业越来越亟需发展新型绿色包装材料。 [0003] 目前塑料包装和纸包装仍是食品包装使用的主要材料，废弃的食品塑料包装不可回收且很难处理，对环境的污染也越来越严重。约30％的塑料制品用于包装，它们大部分经过一次性使用后被丢弃成为固体废弃物。包装材料的选择决定了其对生态的影响，选择可食性包装材料是包装行业发展的很大推动。 [0004] 由于“可食用纸”在日本、韩国、美国、意大利等国存在巨大潜力，各国都在积极开展对蔬菜纸及其制品的研究。近年来在制备可食用蔬菜包装纸方面有了较大突破，随着可食性包装材料研发的不断深入，其取得了一定的应用成果，但也面临许多问题，例如，性能不理想，生厂成本高，工艺流程复杂，应用受限等问题。 [0005] 我国蔬菜资源丰富，产量约占世界总产量的49％，但运输、储存、陈列的过程中损失很大，且造成环境污染。豆渣是豆腐的加工副产品，丰富且廉价，最近几年，豆渣仅仅只是作为动物饲料、植物肥料或者直接废弃，因此如何高效利用豆渣成了急需解决的问题。 发明内容[0006] 本发明为了获得耐折度高、吸湿性强、拉伸强度大、断裂伸长率高的可食性蔬菜包装纸，解决了蔬菜易腐烂以及豆渣的废弃问题，提供了一种蔬菜‑豆渣混合基可食性蔬菜包装纸，所述包装纸的原料由白菜浆液、豆渣浆液、黄原胶、魔芋胶和甘油组成。 [0007] 进一步地限定，所述包装纸的原料中，白菜浆液与豆渣浆液的质量比为8:2，黄原胶的添加量为白菜浆液和豆渣浆液总质量的1％～2％，魔芋胶的添加量为白菜浆液和豆渣浆液总质量的1％～2％，甘油的添加量为白菜浆液和豆渣浆液总质量的4％～8％。 [0008] 进一步地限定，所述包装纸的原料中，黄原胶的添加量为白菜浆液和豆渣浆液总质量的1.5％，魔芋胶的添加量为白菜浆液和豆渣浆液总质量的1.8％，甘油的添加量为白菜浆液和豆渣浆液总质量的7％。 [0009] 本发明还提供了一种蔬菜‑豆渣混合基可食性蔬菜包装纸的制备方法，包括如下步骤： [0012] S3、抄纸：将S2获得的混合浆料流延于筛网上； [0013] S4、烘干：将流延后的筛网烘干后进行揭片。 [0014] 进一步地限定，S1所述切块是指将白菜切成8mm～12mm的小块，所述烫漂的时间为8min～10min。 [0015] 进一步地限定，S2所述白菜浆液与豆渣浆液的质量比为7:3～9:1。 [0016] 优选地，S2所述白菜浆液与豆渣浆液的质量比为8:2。 [0017] 进一步地限定，S2所述粘结剂为黄原胶和魔芋胶，所述增塑剂为甘油；黄原胶的添加量为白菜浆液和豆渣浆液总质量的1％～2％，魔芋胶的添加量为白菜浆液和豆渣浆液总质量的1％～2％，甘油的添加量为白菜浆液和豆渣浆液总质量的4％～8％。 [0018] 进一步地限定，所述黄原胶的添加量为白菜和豆渣总质量的1.5％，魔芋胶的添加量为白菜和豆渣总质量的1.8％，甘油的添加量为白菜和豆渣总质量的7％。 [0019] 进一步地限定，S3所述混合浆料流延的厚度为2mm～3mm；所述筛网的大小为30cm×21cm。 [0020] 进一步地限定，S4所述烘干是指50℃烘干1h～2h。 [0021] 本发明的有益效果： [0022] 本发明以白菜和豆渣作为原料，通过添加适量的黄原胶、魔芋胶和甘油，制备获得了绿色环保的可食性蔬菜包装纸，解决了蔬菜易腐烂以及豆渣的废弃问题。更重要的是，本发明获得的蔬菜包装纸耐折度高、吸湿性强、拉伸强度大、断裂伸长率高，具有优越的性能。与不含有豆渣的白菜可食性蔬菜包装纸相比，本发明获得的包装纸在耐折度、拉伸强度大、断裂伸长率等方面得到巨大提升，具有较高的实用性和应用前景。 附图说明： [0023] 图1为白菜‑豆渣混合基可食性蔬菜包装纸的制备方法流程图； [0024] 图2为白菜‑豆渣混合基可食性蔬菜包装纸的显微结构图； [0025] 图3为白菜‑豆渣混合基可食性蔬菜包装纸的实物图； [0026] 图4为复合添加剂间的交互作用对吸湿性影响的效果和三维分析图； [0027] 图5为复合添加剂间的交互作用对耐折度影响的效果和三维分析图； [0028] 图6为复合添加剂间的交互作用对抗张强度影响的效果和三维分析图； [0029] 图7为复合添加剂间的交互作用对断裂伸长率影响的效果和三维分析图。 具体实施方式[0030] 本发明涉及的检测指标及各指标的检测方法如下： [0031] 目前，对于白菜‑豆渣混合基可食性蔬菜包装纸性能的测试方法还没有可依据的国家标准和行业标准，在制得的白菜‑豆渣混合基可食性蔬菜包装纸主要用于取代塑料和传统纸包装的情况下，该包装纸应具备普通包装材料的性能，即该包装纸应该具有一定的柔韧性、机械强度和阻水性能。由于实验条件和实验室设备有限，本实验对制得的包装纸的评价标准包括厚度、定量、吸湿性、耐折度、断裂伸长率、抗张强度和微观结构多项指标，各指标的检测方法如下： [0032] 1、厚度 [0033] 包装纸的厚度对包装纸的定量、物理性能及阻水，阻隔气体等都有一定的影响。厚度用接触测量法测试，用螺旋测微器(千分尺)在被测白菜纸上随机取3个点进行测量，最后取其平均值，单位为mm。 [0034] 2、定量 [0035] 定量系指每平方米包装纸的质量(单位g/m2)，定量与包装纸全部物理及机械性能都有很大的关系。计算公式如下： [0036] [0037] 式中：M为试样质量(g)，A为试样面积(m2)。 [0038] 3、吸湿性 [0039] 取20mm×20mm的包装纸，测量其重量为M1，放在培养皿中，用恒温恒湿箱中调节温湿度，在25℃、50％的相对湿度下放置24h，再测量纸张的重量为M2，测定白菜‑豆渣混合包2 装纸自身重量的变化，单位为g/(m·24h)。 [0040] 4、耐折度 [0041] 耐折度(折叠)用来表示纸张抵抗往复折叠的能力，通过一定的张力以180度往返对折，直至断裂前白菜纸所折叠的次数。用耐折度测定仪来测量。 [0042] 5、断裂伸长率(E) [0043] 断裂伸长率是表征蔬菜包装纸弹性性能以及柔软性能的相对指标，用百分率表征。伸长率被认为是衡量纸韧性的重要的性能指标，伸长率越高则韧性就越好。伸长率采用ZQ‑990微机控制电子万能试验机测定，计算公式如下： [0044] [0045] 式中：L1为试样断裂时的长度(mm)，L0为试样测试前的长度(mm)。 [0046] 6、抗张强度(Ts) [0047] 抗张强度是指包装材料的一项重要的物理指标，是指纸张单位横截面所受的抗张力。它是权衡纸张抵抗外力拉伸的能力，其单位是Mpa。 [0048] 根据GB13022‑1991《塑料薄膜拉伸性能试验方法》，采用ZQ‑990微机控制电子万能试验机测定，其计算公式为： [0049] [0050] 式中：F为试样断裂时受的最大张力N，A为实验试样的面积m2。 [0051] 7、微观结构 [0053] 实施例1：蔬菜‑豆渣混合基可食性蔬菜包装纸的制备方法 [0054] 实验一、白菜浆液和豆渣浆液质量比例的优化 [0055] 利用下述制备方法(流程图如图1所示)，对白菜浆液和豆渣浆液的质量比进行优化，分别检测白菜浆液和豆渣浆液的质量比分别为1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2和9:1时获得的包装纸的性能。 [0057] 2)预处理：将白菜用清水洗净，切成10mm左右的小块，放入沸水中烫漂约10min，持续观察，见白菜颜色不变且柔软即可捞出，捞出后立即沥水，再用冷水多次冲洗，直到白菜恢复低温，防止余热继续作用，再经打浆获得白菜浆液；将豆渣粉碎成粉状，加水研磨得到豆渣浆液。白菜打浆时间不宜过长，防止由于高转速产生的热量使蔬菜的部分营养素流失或者变质，且能起到保护实验器材的作用。打浆至浆汁绵密，若达不到所需绵密程度，可进行多次打浆。 [0058] 3)打浆帚化及均质：将白菜浆液和豆渣浆液混合，进行打浆帚化，再加入魔芋胶和甘油和增塑剂，均质获得混合浆料。 [0059] 4)抄纸：将混合浆料流延于A4纸大小(30cm×21cm)的筛网上，控制浆料厚度在2～3mm。 [0060] 5)烘干：将流延后的筛网置于50℃的烘箱中，恒温干燥1h～2h烘干后进行揭片。 [0061] 将各组实验制备得到的白菜‑豆渣混合基可食性蔬菜包装纸放置在25℃，50％的恒温恒湿箱中24h后，分别对其厚度、定量、吸湿性、耐折度、断裂伸长率、抗张强度和微观结构多项指标进行检测。实验结果显示，当白菜浆液和豆渣浆液的质量比为7:3～9:1时，制得的包装纸性能较好，且白菜浆液与豆渣浆液的质量比为8:2时获得的包装纸性能最好。 [0062] 实验二、粘结剂和增塑剂种类及添加量的优化 [0063] 对比分析添加不同添加量的海藻酸钠、黄原胶和魔芋胶三种粘结剂以及添加不同添加量的甘油、山梨醇和硬脂酰乳酸钠(SSL)三种增塑剂制成的白菜‑豆渣混合基蔬菜包装纸，获得添加剂种类及添加量对白菜‑豆渣混合基蔬菜包装纸的性能影响，具体步骤如下： [0064] 1)原材料：白菜应满足颜色较好，新鲜，不变质，结构紧凑，成熟，没有霉变，并且没有打过农药，豆渣要保证新鲜，应尽量使每次实验中所使用的原材料品质保持相同。 [0065] 2)预处理：将白菜用清水洗净，切成10mm左右的小块，放入沸水中烫漂约10min，持续观察，见白菜颜色不变且柔软即可捞出，捞出后立即沥水，再用冷水多次冲洗，直到白菜恢复低温，防止余热继续作用，再经打浆获得白菜浆液；将豆渣粉碎成粉状，加水研磨得到豆渣浆液。白菜打浆时间不宜过长，防止由于高转速产生的热量使蔬菜的部分营养素流失或者变质，且能起到保护实验器材的作用。打浆至浆汁绵密，若达不到所需绵密程度，可进行多次打浆。 [0066] 3)打浆帚化及均质：将白菜浆液和豆渣浆液按照8：2的质量比混合，进行打浆帚化，再加入粘结剂和增塑剂，均质获得混合浆料。 [0067] 在粘结剂种类及其添加量的优化实验中，按浆料总质量计算，分别称取0.5％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％的海藻酸钠、黄原胶和魔芋胶，在水浴锅中完全溶解后，于打浆帚化的过程中加入混合浆料。 [0068] 在增塑剂种类及其添加量的优化实验中，按浆料总质量计算，分别称取2、4％、6％、8％、10％的海藻酸钠、黄原胶和魔芋胶，在水浴锅中完全溶解后，于打浆帚化的过程中加入混合浆料。 [0069] 4)抄纸：将混合浆料流延于A4纸大小(30cm×21cm)的筛网上，控制浆料厚度在2～3mm。 [0070] 5)烘干：将流延后的筛网置于50℃的烘箱中，恒温干燥1h～2h烘干后进行揭片。 [0071] 将各组试验制备得到的白菜‑豆渣混合基可食性蔬菜包装纸放置在25℃，50％的恒温恒湿箱中24h后，分别对其厚度、定量、吸湿性、耐折度、断裂伸长率、抗张强度和微观结构多项指标进行检测。 [0072] 海藻酸钠添加量、黄原胶添加量、魔芋胶添加量、甘油添加量、山梨醇添加量和硬脂酰乳酸钠添加量对白菜‑豆渣混合基可食性蔬菜包装纸性能的影响结果分别如表1‑6所示。 [0073] 表1海藻酸钠添加量对白菜‑豆渣混合基可食用蔬菜包装纸性能的影响[0074] [0075] 表2黄原胶添加量对白菜‑豆渣混合基可食性蔬菜包装纸性能的影响[0076] [0077] 表3魔芋胶添加量对白菜‑豆渣混合基可食性蔬菜包装纸性能的影响[0078] [0079] 表4甘油添加量对白菜‑豆渣混合基可食性蔬菜包装纸性能的影响 [0080] [0081] [0082] 表5山梨醇添加量对白菜‑豆渣混合基可食性蔬菜包装纸性能的影响[0083] [0084] 表6硬脂酰乳酸钠添加量对白菜‑豆渣混合基可食性蔬菜包装纸性能的影响[0085] [0086] 由表1‑表6的实验结果可知，海藻酸钠的添加量应控制在0.5％～2.0％，黄原胶和魔芋胶的添加量均应控制在1％～2％，甘油、山梨醇和硬脂酰乳酸钠的添加量应控制在4％～8％。 [0087] 分别添加等量海藻酸钠、黄原胶、魔芋胶、甘油、山梨醇和硬脂酰乳酸钠制备得到的白菜‑豆渣混合基可食性蔬菜包装纸的显微结构图和实物图分别如图2和图3所示。由图2可以看出白菜纤维和豆渣纤维通过粘结剂和增塑剂的作用交织在一起，使纸张形成了一定的力学强度。由图3可以看出，制备获得的包装纸成形较好，较均匀，色泽鲜艳。 [0088] 将粘结剂海藻酸钠、黄原胶、魔芋胶的实验结果进行显著性分析后，选择黄原胶和魔芋胶作为复合实验所用粘结剂，添加范围为1.2％～1.8％。 [0089] 将山梨醇、硬脂酰乳酸钠和甘油对白菜‑豆渣混合及可食性蔬菜包装纸机械性能影响的结果进行显著性分析后，选择甘油作为复合实验所用增塑剂，添加范围为5％～7％。 [0090] 实验三、复合添加剂中各成分添加量的优化 [0091] 根据实验二所述的制备方法，对复合添加剂中各成分的添加量进行优化，粘结剂选择黄原胶(X1)和魔芋胶(X2)的添加量为实验因素，增塑剂以甘油(X3)作为实验因素，用CDD中心组合法进行复合实验试剂比例分配的优化实验。各添加剂的添加范围为：黄原胶添加量为1.2％～1.8％、魔芋胶添加量为1.2％～1.8％，甘油添加量为5％～7％。 [0092] 将各组试验制备得到的白菜‑豆渣混合基可食性蔬菜包装纸放置在25℃，50％的恒温恒湿箱中24h后，分别对其吸湿性、耐折度、断裂伸长率和抗张强度多项指标进行检测。 [0093] 用Design‑Expert12.0系统得出的实验安排表及实验结果如表7所示。 [0094] 表7复合实验安排与结果 [0095] [0096] (1)复合添加剂添加量对包装纸的吸湿性的影响 [0097] 回归方程的建立 [0098] 使用Design‑Expert12.0系统处理实验所得数据，得出以三个试验的编码值为E的回归方程，并对所得数据进行响应面分析及等高线分析。响应回归方程见式(4)，效果和三维分析如图4所示。 [0099] Y1＝210.00+10.00X1+10.00X2+10.00X3‑5.00X1X2+2.5X12+7.5X22‑22.50X32 (4)[0100] 根据公式(4)进行方差分析，分析结果如表8所示。 [0101] 表8吸湿性实验结果方差分析表 [0102] [0103] 分析结果表明，X1为显著；X2为显著；X3为显著(P＜0.01为极显著；P＞0.05为不显著；P＜0.05为显著)。失拟项P>0.05，因此不显著，表示该模型稳定，预测实际变化的效果2 2 好。该模型的相关系数为R ＝0.8279，决定系数经校正后为RAdj＝0.6067，表明模型方程的可信度较高，断裂伸长率实测值与预测值有较高的拟合度。信噪比Adeq＝7.0907>4，表明该模型可用来预测。由以上结果可知，当黄原胶的添加量为1.5％，魔芋胶的添加量为1.5％， 2 甘油的添加量为6％时，吸湿性存在极大值，Ymax＝240(g/(m·24h))，经过与实验设计的结果进行对比，与实验测得的数据相差不大，可以清楚的反映复合添加剂与耐折度之间的关系。 [0104] 当等高线趋于圆形时，说明两种添加剂的浓度变化对蔬菜纸性能没有太大影响，当等高线外形轮廓近似椭圆形时，说明两种添加剂的浓度变化对蔬菜纸性能影响较大。由图4中的曲面图可知，由等高线图可以看出两个因素之间的交互作用是不是具有显著性，由图4可知，二维等高线图分别揭示了黄原胶与魔芋胶、黄原胶与甘油、甘油和魔芋胶之间作用规律。当黄原胶与甘油，黄原胶与魔芋胶，魔芋胶与甘油两两相互作用时，等高线的形状为椭圆形，说明两种添加剂之间相互作用对白菜‑豆渣混合基蔬菜包装纸的吸湿性的影响较大。 [0105] (2)复合添加剂对包装纸的耐折度的影响 [0106] 回归方程的建立 [0107] 使用Design‑Expert12.0系统处理实验所得数据，得出以三个试验的编码值为E的回归方程，并对所得数据进行响应面分析及等高线分析。响应回归方程见式(5)，效果和三维分析如图5所示。 [0108] Y2＝75.20+2.38×X1+2.75×X2‑3.13×X3+1.50×X1×X2‑0.7500×X1×X3+6.02×2 2 2 X1‑2.23X2‑3.47X3 (5) [0109] 根据公式(5)进行方差分析，分析结果如表9所示。 [0110] 表9耐折度实验结果方差分析表 [0111] [0112] 分析结果表明，X1为显著；X2为极显著；X3为极显著(P＜0.01为极显著；P＞0.05为不显著；P＜0.05为显著)。失拟项P>0.05，因此不显著，表示该模型稳定，预测实际变化的效2 2 果好。该模型的相关系数为R ＝0.9283，决定系数经校正后为RAdj＝0.8361，表明模型方程的可信度较高，断裂伸长率实测值与预测值有较高的拟合度。信噪比Adeq＝13.5113>4，表明该模型可用来预测。由以上结果可知，当黄原胶的添加量为1.8％，魔芋胶的添加量为 1.8％，甘油的添加量为6％时，耐折度存在极大值，Ymax＝86，经过与实验设计的结果进行对比，与实验测得的数据较为接近，可以很好的反映复合添加剂与耐折度之间的相互关系。 [0113] 当等高线趋于圆形时，说明两种添加剂的浓度变化对蔬菜纸性能没有太大影响，当等高线外形轮廓近似椭圆形时，说明两种添加剂的浓度变化对蔬菜纸性能影响较大。由图5中的曲面图可知，二维等高线图表示黄原胶与魔芋胶、黄原胶与甘油、魔芋胶与甘油的两两作用规律，当黄原胶与甘油，黄原胶与魔芋胶两两相互作用时，等高线的形状为近似椭圆形，说明两种添加剂之间相互作用对白菜‑豆渣混合蔬菜纸的断裂伸长率的影响较大；魔芋胶与甘油之间相互作用时，等高线的形状近似圆形，说明两种添加剂之间相互作用对白菜‑豆渣混合蔬菜纸的断裂伸长率的影响较小。 [0114] (3)复合添加剂添加量对包装纸的抗张强度(Ts)的影响 [0115] 回归方程的建立 [0116] 使用Design‑Expert12.0系统处理实验所得数据，得出以三个试验的编码值为E的回归方程，并对所得数据进行响应面分析及等高线分析。响应回归方程见式(6)，效果和三维分析如图6所示。 [0117] Y3＝49.50+1.95×X1+1.73×X2+4.47×X3+0.3975×X1×X2‑1.27×X1×X3‑1.87×2 2 2 X2×X3‑4.27×X1‑4.11×X2+2.65×X3 (6) [0118] 回归方程中各因素间的交互作用等的显著性分析见表10。 [0119] 表10 Ts实验结果方差分析表 [0120] [0121] [0122] 分析结果表明，X3为极显著；X2为显著；X1为不显著(P＜0.01为极显著；P＞0.05为不显著；P＜0.05为显著)。失拟项P>0.05，因此不显著，表示该模型稳定，预测实际变化的效2 2 果好。该模型的相关系数为R ＝0.8512，决定系数经校正后为RAdj＝0.6600，表明模型方程的可信度较高，抗拉强度实测值与预测值有较高的拟合度。信噪比Adeq＝6.1810>4，表明该模型可用来预测，由以上结果可知，当黄原胶的添加量为1.8％，魔芋胶的添加量为1.5％，甘油的添加量为7％时，Ts存在极大值，Ymax＝54.36Mpa，经过与实验设计的结果进行对比，与实验测得的数据较为接近，可以很好的反映复合添加剂与Ts之间的关系。图6为该模型下的响应曲面。 [0123] 当等高线趋于圆形时，说明两种添加剂的浓度变化对蔬菜纸性能没有太大影响，当等高线外形轮廓近似椭圆形时，说明两种添加剂的浓度变化对白菜‑豆渣混合蔬菜纸性能影响较大。由图6可知，二维等高线图分别揭示了黄原胶、魔芋胶和甘油两两之间的相互作用规律，当甘油与魔芋胶、黄原胶与甘油交互作用时，等高线的形状为椭圆形，说明两种添加剂之间相互作用对纸张的抗张强度的影响较大；当魔芋胶与黄原胶相互作用时，等高线的形状为近似圆形，所以甘油与黄原胶之间相互作用对纸张的抗张强度的影响较小。 [0124] (4)复合添加剂添加量对包装纸的断裂伸长率(E)的影响 [0125] 回归方程的建立 [0126] 使用Design‑Expert12.0系统处理实验所得数据，得出以三个试验的编码值为E的回归方程，并对所得数据进行响应面分析及等高线分析。响应回归方程见式(7)，效果和三维分析如图7所示。 [0127] Y4＝6.05+0.4150×X1+0.3238×X2+0.1763X3+0.0550×X1×X2‑0.0100×X1×X3‑2 2 2 0.0425×X2×X3+0.3162X1‑0.4113X2‑0.1112X3 (7) [0128] 根据公式(7)进行方差分析，分析结果如表11所示。 [0129] 表11 E实验结果方差分析表 [0130] [0131] [0132] 分析结果表明，X1为极显著；X2为显著；X3为不显著(P＜0.01为极显著；P＞0.05为不显著；P＜0.05为显著)，失拟项P>0.05，因此不显著，表示该模型稳定，预测实际变化的效果好。该模型的相关系数为R2＝0.9741，决定系数经校正后为R2Adj＝0.9408，表明模型方程的可信度较高，断裂伸长率实测值与预测值有较高的拟合度。信噪比Adeq＝17.578>4，表明该模型可用来预测。由以上结果可知，当黄原胶的添加量为1.8％，魔芋胶的添加量为1.5％，甘油的添加量为7％时，E存在极大值，Ymax＝6.93，经过与实验设计的结果进行对比，与实验测得的数据较为接近，可以很好的反映复合添加剂与E之间的相互关系。观察表格可以得到，图7为该模型下的响应曲面。 [0133] 当等高线趋于圆形时，说明两种添加剂的浓度变化对蔬菜纸性能没有太大影响，当等高线外形轮廓近似椭圆形时，说明两种添加剂的浓度变化对蔬菜纸性能影响较大。由图7中的曲面图可知，复合添加剂对白菜‑豆渣混合蔬菜纸的断裂伸长率的影响较显著，曲面坡度较小。由等高线图可以看出两个因素之间的交互作用是不是具有显著性，等高线中具有椭圆形状的等高线说明两种添加剂之间对断裂伸长率的影响比较大，具有圆形的等高线图说明两种添加剂之间对断裂伸长率的影响比较小。由图7可知，二维等高线图分别揭示了黄原胶与魔芋胶、黄原胶与甘油、魔芋胶和甘油之间的作用规律，当甘油与魔芋胶、黄原胶与甘油，黄原胶与魔芋胶两两相互作用时，等高线的形状为近似椭圆形，说明两种添加剂之间相互作用对白菜‑豆渣混合蔬菜纸的断裂伸长率的影响较大。 [0134] 本发明在单因素实验的基础上，对白菜‑豆渣混合基可食性蔬菜包装纸的配方进行优化。采用Design‑Expert12.0系统中响应面的方法得到了白菜纸的吸湿性(Y1)、耐折度(Y2)、TS(Y3)、E(Y4)与黄原胶(X1)、魔芋胶(X2)和甘油(X3)添加的质量分数之间的数学模型。根据方程的系数的显著性分析结果，分析了各个因素间添加量的相互作用对白菜‑豆渣混合蔬菜纸机械性能影响，得出的指标取最优值时的因素组合。 [0135] 以Ts、E、耐折度和吸湿性取最大值为寻优目标，对黄原胶质量分数、魔芋胶质量分数、甘油质量分数综合寻优。得出下列结论： [0136] 1)当黄原胶添加量为1.8％、魔芋胶添加量为1.5％、甘油添加量为7％时；此时Ts取得最优值，为54.36MPa，以优化结果得出的数据与实验所测得的结果进行比较验证，可以很好的反映复合添加剂与Ts之间的相互关系； [0137] 2)当黄原胶添加量为1.8％、魔芋胶添加量为1.5％、甘油添加量为7％时；此时E取得最优值，为6.93，以优化结果得出的数据与实验所测得的结果进行比较验证，可以很好的反映复合添加剂与E之间的相互关系； [0138] 3)当黄原胶添加量为1.5％、魔芋胶添加量为1.5％、甘油添加量为6％时；此时吸2 湿性取得最优值，为240(g/(m·24h))，以优化结果得出的数据与实验所测得的结果进行比较验证，可以很好的反映复合添加剂与吸湿性之间的相互关系； [0139] 4)当黄原胶添加量为1.8％、魔芋胶添加量为1.8％、甘油添加量为6％时；此时耐折度取得最优值，为86次，以优化结果得出的数据与实验所测得的结果进行比较验证，可以很好的反映复合添加剂与耐折度之间的相互关系。 [0140] 5)以Ts、E、耐折度和吸湿性取最大值为寻优目标，对黄原胶、魔芋胶和甘油的添加量综合学友，得出当黄原胶的添加量为1.5％，魔芋胶的添加量为1.8％。甘油的添加量为2 7％时，制得的包装纸性能最好，此时，包装纸的吸湿性为220g/(m·24h))，耐折度为93次，抗拉强度为88.74MPa，断裂伸长率为6.85％。 [0141] 由上述结论，获得了白菜‑豆渣混合基可食用蔬菜包装纸的最优制备方法，具体步骤如下： [0142] 1)原料预处理：将白菜用清水洗净，切成10mm左右的小块，放入沸水中烫漂约10min，持续观察，见白菜颜色不变且柔软即可捞出，捞出后立即沥水，再用冷水多次冲洗，直到白菜恢复低温，防止余热继续作用，再经打浆获得白菜浆液；将豆渣粉碎成粉状，加水研磨得到豆渣浆液。白菜打浆时间不宜过长，防止由于高转速产生的热量使蔬菜的部分营养素流失或者变质，且能起到保护实验器材的作用。打浆至浆汁绵密，若达不到所需绵密程度，可进行多次打浆。 [0143] 2)打浆帚化及均质：将白菜浆液和豆渣浆液按照8：2的质量比混合，进行打浆帚化，以白菜浆液和豆渣浆液的总质量计，再加入质量分数为1.5％的黄原胶，质量分数为1.8％的魔芋胶和质量分数为7％的甘油，均质获得混合浆料。 [0144] 3)抄纸：将混合浆料流延于A4纸大小(30cm×21cm)的筛网上，控制浆料厚度在2～3mm。 [0145] 4)烘干：将流延后的筛网置于50℃的烘箱中，恒温干燥1h～2h烘干后进行揭片。 [0146] 对比例1：未添加豆渣的白菜可食性蔬菜包装纸 [0147] 1)原料预处理：将白菜用清水洗净，切成10mm左右的小块，放入沸水中烫漂约10min，持续观察，见白菜颜色不变且柔软即可捞出，捞出后立即沥水，再用冷水多次冲洗，直到白菜恢复低温，防止余热继续作用，再经打浆获得白菜浆液。白菜打浆时间不宜过长，防止由于高转速产生的热量使蔬菜的部分营养素流失或者变质，且能起到保护实验器材的作用。打浆至浆汁绵密，若达不到所需绵密程度，可进行多次打浆。 [0148] 2)打浆帚化及均质：将白菜浆液进行打浆帚化，以白菜浆液质量计，再加入质量分数为1.5％的黄原胶，质量分数为1.8％的魔芋胶和质量分数为7％的甘油，均质获得浆料。 [0149] 3)抄纸：将浆料流延于A4纸大小(30cm×21cm)的筛网上，控制浆料厚度在2～3mm。 [0150] 4)烘干：将流延后的筛网置于50℃的烘箱中，恒温干燥1h～2h烘干后进行揭片。 [0151] 对制得的白菜可食性蔬菜包装纸进行性能测试，测得最大抗张强度为30Mpa，断裂伸长率为2.5％，纸张脆，且成膜性不好，纸张厚度较大，表面粗糙，无法折叠。 [0152] 可见白菜包装纸加入豆渣后，提高了白菜纤维之间的作用力，填补了白菜纤维间的空隙，增大了纤维粘合强度，纸张强度也随之增大，抗张强度为88.74MPa，断裂伸长率为6.85％，且纸张成膜性好，纸张纤维分布均匀，较薄，具有较高的耐折度(93次)，强度可与书写使用的A4纸(抗张强度92.21MPa，断裂伸长率3.35％，耐折度90次)相媲美，能够实现蔬菜纸在工业上的使用。 |
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