多功能食用乳化蜂蜡、制备工艺及其用途的制作方法

专利名称：：多功能食用乳化蜂蜡、制备工艺及其用途的制作方法
技术领域：
：本发明涉及食品领域的一种助剂，特别是一种多功能食用乳化蜂蜡、制备工艺及其用途。
背景技术：
：石蜡乳液的生产已是一个相当成熟的工艺，可用于造纸、皮革、木材、农业、炸药、医药、陶瓷、化妆品和汽车防护等行业和领域。但由于石蜡和液体石蜡是石油化工产品，其纯度和安全性得不到保证，因而在食品工业中的使用受到限制，在食品添加剂名单中只有高纯度的食品级的液体石蜡可以用于焙烤食品的脱模剂和发酵工业中的消泡剂使用，也可以用于非直接入口水果的保鲜剂。蜂蜡是工蜂蜡腺分泌出来的类脂质物质，其化学组成为由高级脂肪酸和一元醇合成的酯类及游离酸、醇和16～52C构成的烷烃类组成。蜂蜡属于天然动物蜡安全性较高，在我国有着十分悠久的医用和食用蜂蜡的历史。我国是世界第一养蜂大国，拥有丰富的养蜂产业的副产品蜂蜡资源，每年有近28万吨的产量，目前国内的东方精制蜂蜡的价格只有30元/kg左右，进口的精制西方蜂蜡价格为48元/kg，国产蜂蜡比进口蜂蜡有较大的价格优势，国内蜂蜡的综合利用的程度较低，浪费了宝贵的资源。蜂蜡的化学性质稳定，物理性质十分的接近石蜡，还具有营养保健作用(28烷醇和30烷醇等)。因为蜂蜡的熔点高不易分散，直接使用受到限制。大米感官性状的好坏直接影响消费者的购买与否。为了改善大米的感官性状，生产经营者大多采用抛光措施。目前在稻米加工时，用工业液体石蜡、白蜡等非食用抛光剂对大米进行抛光，其中使用矿物油对成熟度不好、白垩质和爆腰较多的次米和陈米经重新研磨抛光后涂以矿物油的较多，所使用的矿物油多为化学性质稳定的液体石蜡或称白油。采用分馏法生产石蜡和液体石蜡都含有致癌物，因此工业石蜡和工业用液体石蜡是绝不能作为食品添加剂用于食品中的。而食品级的石蜡和液体石蜡在生产过程中还需要增加活性炭吸附等特殊工艺进行反复处理，其含硫量(合格)；砷(≤1mg/kg)；多环芳烃(≤0.1mg/kg)苯并芘(Bap≤1mg/kg)；重金属(以Pb计≤10mg/kg)[1]，即使是食品级的石蜡和液体石蜡也只允许使用于发酵工业中作为消泡剂使用或者用于焙烤食品生产中的脱模剂(处于食品表面，焙烤温度在180℃以上时挥发)或不直接入口水果(苹果表皮在食用时被削去，柑橘类的皮也是不入口的)的保鲜被膜上光剂和蛋类(蛋壳食用时被弃去)的保鲜被膜剂。使用剂量也有严格的规定。
发明内容本发明的目的是提供一种多功能食用乳化蜂蜡、制备工艺及其用途，该乳化蜂蜡稳定性高，蜡滴稳定分散于水中而不易聚结，乳化蜂蜡的颗粒在0.1～1.0μm之间，以0.5μm为最多。本发明所采用的技术方案是该多功能食用乳化蜂蜡，其特征是包括下列各组分，下列各组分按重量百分比计稳定剂0.2％～0.4％、蜂蜡10％～30％及乳化剂10％～16％，余量为水。上述的稳定剂0.2％、蜂蜡28％、乳化剂12％和水59.8％。；乳化剂由SP-80和TW-80组成，按重量份配比SP-80∶TW-80＝5∶7～7∶5；SP-80∶TW-80重量份配比优选为5∶7；稳定剂为黄原胶、阿拉伯胶、羧甲基淀粉或CMC；稳定剂优选为黄原胶。将上述的各组分计量后混合，在温度85℃～95℃下搅拌20min～50min即得该乳化蜂蜡，搅拌速度为800r/min～1400r/min。上述的多功能食用乳化蜂蜡的制作工艺，温度为90℃～95℃，搅拌时间为30min～40min。该食用乳化蜂蜡用作大米的被膜剂或抛光剂。本发明的有益效果是本发明蜂蜡的乳化就是要使其分散于水中，借助乳化剂的定向吸附作用，改变其表面张力，并在机械外力作用下成为高分散度、均匀、稳定的乳液。乳化剂是两性表面活性物质，它们的分子一端亲水，一端亲油，能较大地降低油水界面张力。蜂蜡乳化是将蜂蜡分散成微小的液滴，并使其表面定向吸附乳化剂分子，在蜡水界面形成具有一定机械强度，带有电荷的乳化剂单分子界面膜，亲油基团朝蜡，极性基团朝水，使蜡滴稳定分散于水中而不易聚结。该乳化蜂蜡稳定性高，蜡滴稳定分散于水中而不易聚结，乳化蜂蜡的颗粒在0.1～1.0μm之间，以0.5μm为最多。该乳化蜂蜡用作对大米的抛光，乳化蜂蜡的适宜用量为0.4g～0.6g/kg，在50℃以上条件下对大米抛光，可以获得几乎没有没有米糠的光洁度极高、晶莹剔透的感官性能很好的米。图1不同乳化温度对乳液粒度的影响；图2不同搅拌速度对乳液粒度的影响；图3不同乳化剂的添加量对天然奶油乳状液的影响；图4乳化蜂蜡乳液的粒度分布图。具体实施例方式下面将结合实验对本发明作进一步说明试验方法本发明的乳化工艺流程精制蜂蜡、羧甲基淀粉或黄原胶或羧甲基纤维素钠先加热熔融，搅拌均匀后加乳化剂，再搅拌均匀后缓慢加入总体积的1/3～1/290℃热水，搅拌(形成W/O型乳液)再加大转速，继续加入剩余的水转相(形成O/W型乳液)后降低转速，再快速冷却得成品。一、单因素试验根据试验内容选择不同的质量的蜂蜡、90℃的热水、乳化剂和乳化稳定剂，选择规定的乳化温度、乳化搅拌时间进行乳化试验，称取样品进行稳定性测定和乳化效果分析。二、多因素正交试验选择L16(45)正交试验表，选用适宜的试验因子与水平确定最佳的乳化工艺参数。三、乳化液稳定性的测定取不同的乳化蜂蜡产品10g，置于刻度离心试管内，采用离心机4000r/min，离心5min或30min后观察乳液分层情况并测定析出水份的体积。四、乳化颗粒粒度测试用激光衍射粒度分析仪(Mastersizer2000型，粒度范围0.02～3000μm，英国马尔文公司生产)测试乳化颗粒的粒度分布。用纳米粒度及Zeta电位分析仪(Zetasizer3000HS型，英国马尔文公司生产)测试分散体系的Zeta电位。实验内容一、表面活性剂的选择和用量能否制成高质量的乳化蜡，关键在于乳化剂的选择，要使O/W型蜂蜡乳液稳定，必须使乳液亲水基增大。将蜂蜡、SP-80、TW-80、大豆磷脂和少量去离子水加热溶解为①号试样，将其它药品和少量去离子水加热溶解为②号试样，先将①号试样加入到250ml三口烧瓶中，然后在搅拌下慢慢将②号试样加入到三口烧瓶中，先制成W/O型乳液(200r/min，10min)，继续加入余量去离子水搅拌转相形成O/W型乳液(30min)。乳化剂用量是按12％加入的，乳化温度85℃，乳化时间30min，搅拌速度应不小于800r/min。表面活性剂对蜂蜡稳定性影响的试验条件见表1。表1不同的表面活性剂对乳化蜂蜡稳定性影响的试验条件以表1提供的乳化剂种类与比例，按照上述工艺进行乳化处理后，置于80℃水浴中30min，然后取混合均匀的乳化蜂蜡10.0g置于刻度离心试管中，以4000r/min处理30min，观察乳化蜂蜡的分层、乳化状态并测定下层液体的体积，试验结果见表10。二、不同温度对乳化结果的影响表2乳化温度对乳化结果影响的试验条件以表2提供的条件，按照上述工艺进行乳化处理，置于80℃水浴中30min，然后取混合均匀的乳化蜂蜡10.0g置于刻度离心试管中，以4000r/min处理30min，观察液体分层、乳化状态并测定下层液体的体积，试验结果见表11。三、蜂蜡添加质量对乳化结果的影响表3蜂蜡添加质量对乳化结果影响的试验条件以表3提供的条件，按照上述的工艺与乳化温度对乳化结果影响的试验相同的方法进行，试验结果见表12。四、乳化搅拌速度对乳化结果的影响表4乳化搅拌速度对乳化结果影响的试验条件<tablesid="table5"num="005"><tablewidth="774">组号乳化速度r/min蜂蜡(g)黄原胶(g)水(g)混合乳化剂(g)乳化时间(min)温度(℃)123452005008001100140020202020200.10.10.10.10.167.967.967.967.967.912.012.012.012.012.030303030309090909090</table></tables>以表4提供的条件，按照上述的工艺与乳化温度对乳化结果影响的试验相同的方法进行，试验结果见表13。五、乳化搅拌时间对乳化结果的影响表5乳化搅拌时间对乳化结果影响的试验条件<tablesid="table6"num="006"><tablewidth="788">组号蜂蜡(g)黄原胶(g)水(g)混合乳化剂(g)乳化时间(min)温度(℃)乳化速度r/min1234202020200.10.10.10.167.967.967.967.912.012.012.012.02030405090909090800800800800</table></tables>以表5提供的条件，按照上述的工艺与乳化温度对乳化结果影响的试验相同的方法进行，试验结果见表14。六、乳化剂添加量对乳化结果的影响表6乳化添加量对乳化结果影响的试验条件<tablesid="table7"num="007"><tablewidth="799">组号蜂蜡(g)黄原胶(g)水(g)混合乳化剂(g)乳化时间(min)温度(℃)乳化速度r/min1232020200.10.10.173.970.967.96.09.012.0303030909090800800800</table></tables>以表6提供的条件，按照上述的工艺与乳化温度对乳化结果影响的试验相同的方法进行，试验结果见表15。七、不同稳定剂对乳化结果的影响选择黄原胶、羧甲基淀粉、羧甲基纤维素钠三种稳定剂，用量相同各为0.1％其它条件按表7。以表7提供的条件，按照上述的工艺与乳化温度对乳化结果影响的试验相同的方法进行，试验结果见表16。表7不同乳化剂、添加量对乳化结果影响的试验条件八、不同黄原胶用量对乳化结果的影响按照七的试验结果选择表现良好的黄原胶作进一步的试验，寻找黄原胶的最适用量范围，为正交试验提供参考。试验条件如表8所列，按照上述的工艺与乳化温度对乳化结果影响的试验相同的方法进行，试验结果见表17。表8不同黄原胶添加量对乳化结果影响的试验条件九、正交试验在单因素试验了解了主要因素的试验范围的基础上，进一步了解各因素之间的交互作用时十分必要的。采用L16(45)正交实验表，做了五因素四水平正交实验。试验因素与水平安排见表9蜂蜡乳化正交试验因素与水平表头，试验结果见表18。表9蜂蜡乳化正交试验因素与水平表头稳定性的检验采用上述的方法4000r/min离心40min，观察是否分层和离心析出水的体积判定其稳定性。试验结果一、乳化剂根据表1的试验条件和方法做出的试验结果见表10乳化剂种类对蜂蜡乳化性能的影响。乳化剂的选择以亲油亲水平衡值(HLB)为依据，Griffin提出的表面活性剂的亲油亲水平衡值是一个用来衡量表面活性剂分子中的亲水部分和亲油部分对其性能所作贡献大小的物理量。每一种表面活性剂都具有某一特定的HLB值，因此，可选择与乳化蜂蜡的HLB值(9~13)相近的乳化剂作为乳化蜡的最佳乳化剂。实验过程中还发现，使用单一乳化剂的效果不如用复配型乳化剂，结果见表10。这是由于单一乳化剂形成的界面膜强度低，而不能使体系保持稳定。表10乳化剂种类对蜂蜡乳化性能的影响由表10可以看出单一的乳化剂对蜂蜡的乳化效果不好，有的乳化剂虽然能形成蜂蜡的乳状液，但是稳定性差，适当的复配型乳化剂解决了上述问题。其中以第4、7组的效果最好。二、不同乳化温度对乳化结果的影响温度升高，分子动能增加，亲水性基团水化程度减小，易转化为W/O型乳状液。当温度降低时，易形成O/W型乳状液。在一定条件体系中，此转化温度就是该体系中乳化剂的亲水亲油性达到平衡的温度，称为相转化温度(PIT)。蜂蜡乳液的PIT在90℃左右，在85℃左右加入同温度的水，易发生相转变，且乳液稳定性好，见表11。温度过高时，由于乳化剂分子运动加剧，可降低乳化剂分子在蜡水界面的定向吸附性能，同时乳化剂和液体蜡反应激烈，可能迅速产生大量泡沫。超过沸点则水分增发，破坏了乳化体系。根据表2提供的条件，按照上述的乳化工艺进行乳化处理和测试的稳定性的结果见表11，不同乳化温度对乳液粒度的影响见图1。表11不同乳化温度的乳化结果以表11可以看出，乳化温度低不利于蜂蜡分散乳化，温度过高不仅增加能量消耗，还增加分子间的运动降低了乳化蜂蜡的稳定性。三、不同蜂蜡添加质量的乳化结果蜂蜡乳液中的蜂蜡添加量对蜂蜡乳的稳定性有很大的影响，当乳浊液中的乳化剂、乳化温度、搅拌时间、搅拌强度等条件一定时，蜂蜡添加量过多时乳化不完全，并且乳化蜂蜡过于粘稠乳化颗粒较大而不稳定，试验结果见表12。由表中可以看出，表12蜂蜡添加量对蜂蜡乳化稳定性的影响四、不同的乳化搅拌速度的乳化结果乳化蜂蜡颗粒度的大小及其分散程度与搅拌速度有直接关系。稳定的乳化液粒度一般应是0.2~0.6μm，0.2μm以下的粒子因布朗运动互相碰撞而凝聚，5μm以上的粒子因沉降作用而不稳定。实验中使用的搅拌方式时开始使用较慢的搅拌速度，大约为200r/min，到转相时再加快搅拌速度，进行激烈搅拌以便使油相物料以细小微粒均匀的分散于水中。这时的搅拌速度为800r/min。当搅拌速度超过1000r/min时，得到的石蜡乳液粘度增大，乳化颗粒的大小分布得差异很大，甚至变成膏状，给实际应用带来一定的麻烦。见表13及图2。表13不同的乳化搅拌速度的乳化结果五、不同的乳化搅拌时间的乳化结果乳化搅拌时间对乳液的性质很重要。反应时间过长，会使乳液粘稠，甚至呈膏状，这可能是由于搅拌时间长了，乳液中的颗粒相互接触的机会多，会形成大的颗粒，导致乳液粘稠，甚至呈膏状。若反应时间短了，则乳化剂没有反应完全，乳化效果不好，见表14乳化搅拌时间对乳化结果的影响。由表14可以看出乳化控制反应时间以30～40min均较好，过短乳化不完全，乳化颗粒大容易沉降不稳定，过度搅拌也会降低溶液的稳定性。表14不同的乳化搅拌时间的乳化结果六、不同的乳化剂添加量的乳化结果图3是不同乳化剂的添加量对天然奶油乳状液稳定性的影响，由表15和图3可知，随着乳化剂的添加，天然奶油乳状液的稳定性是不断增强的，直至12％时增长幅度达到最高。在实际应用中，可根据成本以及效果进行综合考虑决定添加量的多少。表15不同的乳化剂添加量的乳化结果七、不同稳定剂的乳化结果由于蜂蜡乳液存在稳定性差的问题，加入稳定剂可以提高乳液的稳定性。稳定剂在此实验中也就是用作增稠剂，乳液粘度越大也就越稳定。实验中考察了4种稳定剂的加入对乳液稳定性的影响，见表16。表16不同稳定剂的蜂蜡乳化结果从上表可以看出，加入黄原胶作稳定剂时，乳液的稳定性最好，并且粘度较低，乳液未分层。八、不同黄原胶用量的乳化结果加入不同含量的黄原胶对乳化结果有明显的影响，用量高于0.4％黏度开始升高，在0.1~0.4％的范围内均未出现离心分层的现象见表17。表17不同黄原胶添加量的乳化结果试验条件九、正交实验结果采用L16(45)正交实验表，根据表9确定的试验因素与水平安排的蜂蜡乳化正交试验，经4000r/min离心分离40min后的结果见表18。表18乳化蜂蜡L16(45)正交试验结果表由表18可以直观地看出在第11、12、13组试验组合条件下经过40min离心分离，其稳定性良好，未发生分离析出情况，说明最佳范围是比较大，也不是一个组合。从表18的k值可以看出，最佳组合未在已有的16组试验中，其组合应是A3B3C4D4E3，即黄原胶用量0.2％、温度90℃、时间50min、蜂蜡量28、乳化剂量12％。以此组合为试验条件做验证性试验，所得乳化蜂蜡，膏体细腻、洁白、稳定性特别好，但流动性稍差，经过80℃、4000r/min、离心80min时仍然稳定，至95min时才出现0.85ml的液体析出。完全能够满足我们对稳定性的要求。经用激光衍射粒度分析仪(Mastersizer2000型)，测试乳化蜂蜡得乳化颗粒的粒度，其分布见图4乳化蜂蜡乳液的粒度分布图，由此图可以看出乳化蜂蜡的颗粒大多在0.1～1.0之间。以0.5μm为最多。其体系的稳定性应该是最高的。以此组合为试验条件做验证性试验，所得乳化蜂蜡，膏体细腻、洁白、稳定性特别好，但流动性稍差，经过80℃、4000r/min、离心80min时仍然稳定，至95min时才出现0.85ml的液体析出。完全能够满足我们对稳定性的要求。经用激光衍射粒度分析仪(Mastersizer2000型)，测试乳化蜂蜡得乳化颗粒的粒度，其分布见图4乳化蜂蜡乳液的粒度分布图，由此图可以看出乳化蜂蜡的颗粒大多在0.1~1.0之间。以0.5μm为最多。其体系的稳定性应该是最高的。上述的食用乳化蜂蜡用作大米的被膜剂或抛光剂，下面结合实验对其进一步说明十、液体石蜡与乳化蜂蜡对大米抛光效果的观察液体石蜡对大米抛光效果的观察称取50g二级本地产精白米10份，分别放入200mL具塞碘量瓶中，设一组为空白对照，实验条件与结果见表19。表19液体石蜡对大米抛光效果实验用量表其中第2号样品既可以看到大米的感官性状已经有了明显的改观，第3号样品的添加量已经能够满足人们对大米的理想感官需要，其后再增加液体石蜡的用量则感官性状变劣，所以液体石蜡的用量在0.2～0.4g/kg以内即可。乳化蜂蜡对大米的被膜抛光效果的观察用上述方法制得的乳化蜂蜡代替液体石蜡，进行抛光试验实验条件与结果见表20。表20乳化蜂蜡对大米感官性状的影响观察结果乳化蜂蜡对大米感官性状的影响十分明显，从表20看可以看出，第5，6实验组的大米感官性状与上个试验的第2，3组接近，其乳化蜂蜡的用量(0.4g~0.6g/kg)要比液体石蜡多用约1倍。在试验中注意到，常温下乳化蜂蜡在抛光搅拌时的均匀度要差一些，适当加温对抛光结果有良好的影响，最好加热至50℃左右较好，因而乳化蜂蜡的大米被膜抛光工艺确定在大米精磨之后，利用大米精磨后的余温，对其进行抛光处理较适宜，之后的工艺采用适当的通风有利于散热和排湿。采用了乳化蜂蜡作抛光剂时，可以适当减少精米的精磨程度，对提高精米的出品率有一定的好处。完全可以抵消使用抛光剂导致的生产成本提高。每公斤乳化蜂蜡的成本为24元(精制蜂蜡0.25kg约10元，乳化剂0.12kg约7元，黄原胶等0.002kg约1元，其它1元，生产费用等5元)，每吨增加成本12元，每米斤不足1分钱。由于使用乳化蜂蜡增加的出米率和感官性状提高带来的经济效益是很大的。采用乳化蜂蜡代替液体石蜡在工艺上是可行的，不需要增加过多的设备，多数碾米厂都具备适用和推广本技术的条件。采用乳化蜂蜡代替液体石蜡的其最佳用量可以控制在0.4~0.6g/kg之间，大米生产中由于使用乳化蜂蜡增加的成本远低于由于使用乳化蜂蜡增加的出米率和感官性状提高带来的经济效益。权利要求1.一种多功能食用乳化蜂蜡，其特征是包括下列各组分，下列各组分按重量百分比计稳定剂0.2％～0.4％、蜂蜡10％～30％及乳化剂10％～16％，余量为水。2.根据权利要求1所述的多功能食用乳化蜂蜡，其特征是稳定剂0.2％、蜂蜡28％、乳化剂12％和水59.8％。3.根据权利要求2所述的多功能食用乳化蜂蜡，其特征是乳化剂由SP-80和TW-80组成，按重量份配比SP-80∶TW-80＝5∶7～7∶5。4.根据权利要求3所述的多功能食用乳化蜂蜡，其特征是SP-80∶TW-80＝5∶7。5.根据权利要求1所述的多功能食用乳化蜂蜡，其特征是稳定剂为黄原胶、阿拉伯胶、羧甲基淀粉或CMC。6.根据权利要求5所述的多功能食用乳化蜂蜡，其特征是稳定剂为黄原胶。7.权利要求1所述的多功能食用乳化蜂蜡的制作工艺，其特征是将权利要求1中的各组分计量后混合，在温度85℃～95℃下搅拌20min～50min即得该乳化蜂蜡，搅拌速度为800r/min～1400r/min。8.权利要求7所述的多功能食用乳化蜂蜡的制作工艺，其特征是温度为90℃～95℃，搅拌时间为30min～40min。9.该食用乳化蜂蜡用作大米的被膜剂或抛光剂。全文摘要一种多功能食用乳化蜂蜡、制备工艺及其用途。其特征在于包括下列各组分，下列各组分按重量百分比计稳定剂0.2％～0.4％、蜂蜡10％～30％及乳化剂10％～16％，余量为水。该乳化蜂蜡稳定性高，蜡滴稳定分散于水中而不易聚结，乳化蜂蜡的颗粒在0.1～1.0μm之间，以0.5μm为最多。文档编号A23L1/035GK1813564SQ20061000975公开日2006年8月9日申请日期2006年2月27日优先权日2006年2月27日发明者袁旭,赵永焕,崔素萍,邓景致,郭德军,任传英申请人:黑龙江八一农垦大学