◎吉仙枝田伟伟

（1.三门峡职业技术学院食品园林学院；2.三门峡职业技术学院学生处，河南三门峡4 7 2 0 0 0）

不同粘合剂作用下包菜基可食性包装纸的封合工艺研究

◎吉仙枝1田伟伟2

（1.三门峡职业技术学院食品园林学院；2.三门峡职业技术学院学生处，河南三门峡4 7 2 0 0 0）

分别选择大豆蛋白和淀粉液为粘合剂，在包菜纸表面喷涂一层粘合剂溶液,制得大豆蛋白-包菜复合纸和淀粉-包菜复合纸后进行热封合，研究选用不同粘合剂所得蔬菜复合纸的最佳热封条件和封合性能。结果显示:选用大豆蛋白液为粘合剂所得包菜复合纸,热封合效果明显优于选择淀粉为粘合剂的复合纸。

大豆蛋白；淀粉；包菜纸；热封性能

随着国民生活水平的日益提高和对环境问题的关注，食品包装正在趋于环境友好、安全美观、经济实用的方向发展。特别是食品安全意识的增强，促使人们对直接接触食品的包装材料提出了新的要求，绿色包装成为一代新宠[1-3]。其中可食性包装材料作为一种新型包装材料因为可以很好地缓解环境压力，特别是以蔬菜为原材料加工而成的蔬菜包装纸，更是因其来源丰富，无毒可食兼具营养价值等特点成为了食品、药品等重要行业产品包装的理想材料[4-5]。

选择包菜为基础材料，制备得到了包菜纸[6]。因为单一蔬菜纸不适合热封操作，在包装领域的使用受到限制，这里选择两种天然可食性粘合剂，通过喷涂设备分别制得大豆蛋白-包菜复合蔬菜纸[7-8]和淀粉-包菜复合蔬菜纸[9]，使用封合设备对两种复合蔬菜纸进行热封[10]。首先研究封合温度、淀粉粘合剂浓度及封合时间对封合效果的影响，以封合强度为指标寻找两种复合蔬菜纸的最佳封合条件，再比较选用不同天然可食性粘合剂制得的复合蔬菜纸在其最佳热封条件下所能达到的热封强度，选择更适合的天然粘合剂。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

基材与试剂：新鲜包菜（采购于三门峡市菜市场）、大豆蛋白、CMC（羧甲基纤维素钠）、淀粉、甘油等，均为食品级。

仪器：河南郑州市烽火机械设备有限公司生产的ZH-24型快速打浆机；卡夫威尔杭州（实业）有限公司生产的YB-2426游标卡尺；瑞士华嘉（香港）有限公司生产的LabSwift-aw便携式水分活度仪；美国Stable Micro System公司生产的TA.XT 2i质构分析仪；北京凯莱博仪器设备有限公司生产的DHG-9000电热恒温鼓风干燥箱；德国IKA生产的T18高速剪切分散机；耐高温不粘烤盘；北京洋鑫利源喷雾科技有限公司生产的喷涂设备；温州兴业机械设备有限公司生产的FRD-系列多功能薄膜封口机；济南天华检测设备有限公司生产的YES-300D数显式拉力试验机。

1.2 实验方法

1.2.1 包菜纸工艺流程

1.2.2 复合包菜纸工艺流程

包菜纸→喷涂大豆蛋白液（或淀粉液）→鼓风干燥→复合包菜纸

1.2.3 封合强度的测定方法

参照QBT2358-1998对复合包菜纸的封合强度进行测定。将复合包菜纸剪裁成长100mm，宽80mm的试样，热封前先将试样的热封部位用纯净水润湿，再将喷涂有粘合剂的菜纸一面叠放，进行热封操作。热封所得可食性包装袋要放置在23℃，恒定湿度50%的环境静置约48h后，选用济南天华检测设备有限公司生产的YES-300D数显式拉力试验机依次测定不同粘合剂制得的复合包菜纸在不同封合温度、喷涂使用的粘合剂浓度、封合时间条件的封合强度。初始间距设为100mm，拉伸速度为3mm/s。每种试样平行测定10次，求平均值。

1.2.4 封合温度对两种复合包菜纸封合强度的影响

将淀粉粘合剂浓度为12%制得的淀粉-包菜复合纸试样分别在70、90、110、130、150℃进行时间为4s的热封合，并按照1.2.3中的操作测定封合强度。

将大豆蛋白粘合剂浓度为20%制得的大豆蛋白-包菜复合纸试样分别在70、90、110、130、150℃进行时间为4s的热封合，并按照1.2.3中的操作测定封合强度。

1.2.5 粘合剂浓度对两种复合包菜纸封合强度的影响

将淀粉粘合剂浓度分别为6%、10%、12%、14%、16%制得的淀粉-包菜复合纸试样在130℃进行时间为4s的热封合，并按照1.2.3中的操作测定封合强度。

将大豆蛋白粘合剂浓度分别为8%、12%、16%、20%、24%制得的大豆蛋白-包菜复合纸试样在130℃进行时间为4s的热封合，并按照1.2.3中的操作测定封合强度。

1.2.6 封合时间对两种复合包菜纸封合强度的影响

选定封合时间分别为2s、3s、4s、5s、6s，将淀粉粘合剂浓度为12%制得的淀粉-包菜复合纸试样在130℃进行热封合，并按照1.2.3中的操作测定封合强度。

选定封合时间分别为2s、3s、4s、5s、6s，将大豆蛋白粘合剂浓度为20%制得的大豆蛋白-包菜复合纸试样在130℃进行热封合，并按照1.2.3中的操作测定封合强度。

1.2.7 最佳封合条件的正交试验

根据单因素试验结果分，以封合温度、粘合剂浓度、封合时间为单因素，以封合强度为试验指标，选择L9(34)正交表进行正交试验，确定最佳封合条件。两种复合包菜纸的因素水平如表1、表2所示。

表1 大豆蛋白-包菜复合蔬菜纸正交因素水平表

表2 淀粉-包菜复合蔬菜纸正交因素水平表

2 结果与讨论

淀粉-包菜复合纸测定结果见图1。

大豆蛋白-包菜复合纸测定结果见图2。

将图1和图2进行比较分析发现，同一封合温度下平行测定10次，所测得大豆蛋白-包菜复合纸的封合强度较之淀粉-包菜复合纸封合强度的数值分布更为均匀。由图1、图2所得数据计算不同封合温度下淀粉-包菜复合纸热封强度的平均值，见表3。

由图1、图2和表3可知，在粘合剂浓度以及封合时间不变的情况下，两种复合包菜纸的封合强度均伴随封合温度的升高，呈现出先上升后下降的趋势，并在130℃时达到最大值。这是由于较高的温度更有利于粘合剂中水分的迅速蒸发，使封口的定型固化更加容易；但温度过高，复合包菜纸脆度增加，同时硬度也升高，致使封口处的平整和均匀受到影响，封合强度随之降低[11]。因此，这两种复合包菜纸的最佳封合温度应设置在110℃-150℃之间。

2.2 两种复合包菜纸粘合剂最佳浓度的确定

淀粉-包菜复合纸测定结果见图3。

大豆蛋白-包菜复合纸测定结果见图4。

将图3和图4进行比较分析发现，在相同的粘合剂浓度条件下平行测定10次，所测得大豆蛋白-包菜复合纸的封合强度较之淀粉-包菜复合纸封合强度的数值分布更为均匀。由图3、图4所得数据计算不同粘合剂浓度下两种复合包菜纸热封强度的平均值，见表4。

从我们对莱考夫量尺隐喻思想的阐述可以看到，量尺隐喻很像对象建构隐喻，但是莱考夫指出，二者是不同的。物理线段是非常特殊的“建构对象”。他们是线性的，并且是连续的。量尺隐喻是有数字标明长度的线段(物理线段)的混合物，莱考夫称其为数字/物理线段混合物(Number/Physical Segment blend)。[2]70

图1 淀粉-包菜复合蔬菜纸封合温度对热封强度的影响

图2 大豆蛋白-包菜复合蔬菜纸封合温度对热封强度的影响

表3 两种复合包菜纸在不同温度下的热封强度平均值

图3 淀粉粘合剂浓度对热封强度的影响

图4 大豆蛋白粘合剂浓度对热封强度的影响

由图3、图4和表4可知，在封合温度以及封合时间不变的情况下，两种复合包菜纸的封合强度均伴随所使用粘合剂浓度的升高，呈现出先上升后下降的趋势。大豆蛋白-包菜复合纸在大豆蛋白粘合剂浓度20%时达到最大封合强度。淀粉-包菜复合纸在淀粉粘合剂浓度12%时达到最大封合强度。这是由于粘合剂溶液被均匀喷涂到包菜纸表面上之后，粘合剂本身的特点使得具有了一定湿度和粘稠度的复合包菜纸可以相互比较牢固地粘合，提高了封合面的封合强度。但当随着粘合剂浓度的增大，粘合剂溶液的粘稠度持续升高，喷涂到包菜纸上的均匀度开始下降，致使封合强度减小。因此，粘合剂的最佳使用的浓度，大豆蛋白粘合剂应设定在16%-24%之间，淀粉粘合剂应设定在10%-14%之间。

2.3 两种复合包菜纸最佳封合时间的确定

淀粉-包菜复合纸测定结果见图5。

大豆蛋白-包菜复合纸测定结果见图6。

将图5和图6进行比较分析发现，在相同的封合时间下平行测定10次，所测得大豆蛋白-包菜复合纸的封合强度较之淀粉-包菜复合纸封合强度的数值分布更为均匀。由图5、图6所得数据计算不同封合时间下两种复合包菜纸热封强度的平均值，见表5。

表4 两种复合包菜纸不同粘合剂浓度下的热封强度平均值

图5 淀粉-包菜复合蔬菜纸封合时间对热封强度的影响

图6 大豆蛋白-包菜复合蔬菜纸封合时间对热封强度的影响

由图5、图6和表5可知，在粘合剂浓度以及封合温度不变的情况下，两种复合包菜纸的封合强度均伴随封合时间的延长，呈现出先上升后下降的趋势。大豆蛋白-包菜复合纸在封合时间为5s时达到最大封合强度。淀粉-包菜复合纸在封合时间为4s时达到最大封合强度。这是由于当封合时间较短时，喷涂有粘合剂的复合包菜纸封合面受热时间较短，粘合剂中的水分未能蒸发完全，致使封合后的复合包菜纸冷却后，封口处易出现不平整现象，封合强度受到影响。但伴随封合时间的延长，粘合剂中水分会出现过度蒸发的现象，封合效果会受到影响，同时降低封合强度。所以，选择合适的封合时间能够充分融合包菜纸中原有的粘结剂和后期喷涂的粘合剂，促使封合强度显著提高。综上所述，大豆蛋白-包菜复合纸的最佳封合时间应控制在4s-6s之间，淀粉-包菜复合纸的最佳封合时间应控制在3s-5s之间。

2.4 两种复合包菜纸最佳封合条件的确定

按照1.2.3和1.2.7操作，两种复合包菜纸的试验结果分别见表6和表7。

由表6中，以封合强度为指标得出的极差分析结果表明，实验选取的三个因素对封合强度的影响力主次关系为：大豆蛋白粘合剂的浓度＞封合温度＞封合时间，最优条件组合为：A2B2C2，即封合温度为130℃，大豆粘合剂浓度为20%，封合时间为5s。因该组合未出现在正交试验中，补做该组合实验一次。组合所按照最优实验条件，进行验证实验，得出的封合强度是254.31N/m，验证试验符合分析结果。可见，大豆蛋白-包菜复合纸的最佳封合条件是封合温度为130℃，大豆蛋白粘合剂浓度为20%，封合时间为5s，此时封合强度较高，封合效果最好。

由表7中，以封合强度为指标得出的极差分析结果表明，实验选取的三个因素对封合强度的影响力主次关系为：淀粉粘合剂的浓度＞封合时间＞封合温度，最优条件组合为：A2B2C2，即封合温度为130℃，淀粉粘合剂浓度为12%，封合时间为4s。因参照最优实验体系进行验证实验，得出的封合强度是242.37N/m，验证试验符合分析结果。可见，淀粉-包菜复合纸的最佳封合条件是封合温度为130℃，淀粉粘合剂浓度为12%，封合时间为4s，此时封合强度较高，封合效果最好。

表5 两种复合包菜纸在不同封合时间下的热封强度平均值

表6 大豆蛋白-包菜复合蔬菜纸封合条件优化正交实验结果

表7 淀粉-包菜复合蔬菜纸封合条件优化正交实验结果

3 结论

1）.通过单因素试验，研究封合温度、粘合剂浓度、封合时间对两种复合包菜纸封合强度的影响，分别得到：大豆蛋白-复合包菜纸在封合过程中，封合温度适宜范围是110℃-150℃，大豆蛋白粘合剂浓度适宜范围是16%-24%，封合时间适宜范围是4s-6s；淀粉-复合包菜纸在封合过程中，封合温度适宜范围是110℃-150℃，淀粉粘合剂浓度适宜范围是10%-14%，封合时间适宜范围是3s-5s。

2）.以封合温度、粘合剂浓度、封合时间为正交实验因素，以封合强度为试验指标，确定最佳封合条件，结果显示：大豆蛋白-复合包菜纸的最佳封合条件为喷涂浓度20%的大豆蛋白粘合剂，130℃温度下进行5s的热封合；淀粉-复合包菜纸的最佳封合条件为喷涂浓度12%的淀粉粘合剂，130℃温度下进行4s的热封合。

3）.分别按照最佳封合条件进行实验后，所得的封合强度比较结果为：选用大豆蛋白做为粘合剂比选用淀粉溶液做为粘合剂所得的复合包菜纸封合强度高，且封合面粘合均匀，效果更好。

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（责任编辑 卞建宁）

Sealing Process Research of Edible Wrapping Cabbage Paper in Different Binder Effect

Ji Xianzhi1Tian Weiwei2
（1.College of Food and Architecture Sanmenxia Polytechnic，Sanmenxia 472000; 2.Students' Affairs Division Sanmenxia Polytechnic，Sanmenxia 472000,China）

Choose the soybean protein and starch solid as the blinder,respectively,the soybean protein-baggage composite paper and the starch-cabbage composite paper were obtained by the way that sprayed the blinder separately on the baggage paper surface.Through the heat-sealing method,studied the best heat-sealing condition and properties of the composite paper in different blinder effect.It showed that the heat-sealing effect of the soybean-protein blinder was superior to the starch.

Soybean protein;Starch;Cabbage paper;Heat-sealing property

TB484.1

：B

：1671-9123（2016）01-0131-06

2015-12-21

三门峡职业技术学院项目(SZY-2014-016)

吉仙枝（1979-），女，河南义马人，三门峡职业技术学院食品园林学院讲师。