一种利用老紫菜制作易降解可食的食品内包装材料的方法与流程

本发明涉及食品包装材料技术领域，具体涉及一种利用老紫菜制作易降解可食的食品内包装材料的方法。

背景技术：

海产品加工厂中，通常有大量尾水后的老紫菜被低价作为饲料紫菜粉出售，价格低到几千元/吨。老紫菜一般呈现墨绿色，相当柔韧，浸/煮水后膨胀但难以嚼碎，经常被报道为“塑料制作的假紫菜”，一般认为不适合食用。由于其主要成分是紫菜胶，不能用氢氧化钠溶解制作海藻酸而工业化，降解提取琼脂也需要复杂的碱煮-酸洗工艺，目前资源化尚不多。在烘烤实验中，发现老紫菜在180摄氏度以下烘烤后尚可吸水回软，有油脂情况下也能有效吸油，高温灼烧后会自行熄灭，抗撕裂强度很高，基本满足内包装材料安全要求。对其他海藻类实验，发现不能满足上述要求，例如海带内含大量海藻酸，极易被碱溶出和被煮烂；浒苔内半纤维素一样不易被热水溶出，但藻体强度较低。

食品内包装纸领域，如果使用传统思路，海藻酸钠和氯化钙直接制纸可行，也大量被使用，但成本很高；琼脂因存在成本问题且干燥难度很大未被使用。目前食品内包装纸在经济上无法与传统的油纸等竞争，但老紫菜为紫菜养殖必然出现的副产品，价位与纸浆相似，如技术上可实现则有明显竞争优势，生态安全方面则有绝对优势。

内包装材料不同于传统包装材料，往往要求能承受高湿度、油脂、一定的温度等苛刻条件，传统的食品内包装材料为无毒塑料、纤维素纸张、铝箔等物，但这些材料被随意丢弃时往往因降解速度慢、难以被动物摄食等原因而形成白色污染。另外，上述包装材料在蒸煮、低温烘烤时往往不能给人足够的安全感。

因此，寻求一种合理的工艺，将老紫菜资源化利用并加工成易降解可食的食品内包装材料具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决老紫菜的资源化利用问题，提供一种利用老紫菜制作易降解可食的食品内包装材料的方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种利用老紫菜制作易降解可食的食品内包装材料的方法，包括以下步骤：

1）使用温度为60-90℃的饱和食品级钙盐溶液浸渍老紫菜，使之充分扩散到老紫菜叶肉组织内，取出冷却到室温结晶，轻度水洗去除叶片表面钙盐，用筛网捞出，干燥预压成薄片（类似古法造纸），然后常温或低温干燥。

进一步，所述饱和食品级钙盐溶液为乳酸钙溶液，所述浸渍时间为1-2小时。

由于乳酸钙溶解度随温度升高迅速升高，且老紫菜叶片遇水膨胀，因此乳酸钙固体在常温下可在老紫菜叶片组织中析出，轻度水洗甩干只是洗掉老紫菜叶片表面的乳酸钙，包埋体内的部分不会大量流失。使用其他钙盐则流失较为严重或者负载量较低。不得使用容易煮烂的嫩紫菜为原料否则不耐温。

2）将经过步骤1）处理的老紫菜用粘合剂进行涂刷，然后在10min之内对涂刷粘合剂后的老紫菜完成热压定型，首先控制料层温度为60-100℃，热压1-2min，使钙盐从老紫菜叶肉组织中扩散出来和粘合剂反应固化，实现原料扩散凝胶，随后升温至不超过180℃进热压定型成纸、杯、碟等各种食品内包装材料。热压时料层温度控制在60℃以上，一方面起杀菌作用，另一方面使老紫菜快速吸水软化，使乳酸钙在较高温度下迅速溶出，与海藻酸钠粘液（当粘合剂为海藻酸钠溶液时）反应生成海藻酸钙韧性凝胶，定型温度不得超过180℃，过低难以干燥定形，过高太脆容易损坏。

进一步，所述粘合剂为海藻酸钠溶液、烧碱溶胀海带/马尾藻磨细浆料。

所述海藻酸钠溶液的浓度为3-10%，老紫菜与海藻酸钠溶液的重量比100:8-25。

所述烧碱溶胀海带/马尾藻磨细浆料是将海带或马尾藻用烧碱浸泡后进行打浆处理得到，其固形物含量为8-25%。

进一步，在所述粘合剂中加入柔软剂，所述柔软剂的用量为老紫菜重量的1-5%。所述柔软剂为硬脂酸单甘油酯或重量比为2:1的硬脂酸单甘油酯和大豆油的混合物。其中，柔软剂可以添加于粘合剂内，也可以在成型干燥后再喷淋，通常前者效果更佳。

采用本发明方法得到的食品内包装材料，其包括上、中、下层，上、下层为片层状的浸渍乳酸钙（当食品级钙盐为乳酸钙时）后的老紫菜层，上、下层中分布有乳酸钙微晶，所述中层为海藻酸钙凝胶材料层。材料的结合方式是乳酸钙浸渍老紫菜，海藻酸钙胶结层的成分扩散复合，与传统的简单层状复合结构完全不同，这种梯度材料复合结构具有不易分层破坏、高韧性、高湿强度的功能。

本发明的设计思路如下：

若考虑直接利用老紫菜转为食品内包装用纸，利用其很高的力学强度和可被生物摄食降解的特点替代传统食品包装材料，其漂白也可以简单地用传统琼脂漂白用的弱碱或过氧化氢实现。但存在的问题是：

1、老紫菜的成型问题。使用切割成纤维再针织成无纺布的方式可行，但工艺繁琐；如果使用粘合的办法，特点是生产速度快，粘合剂用量也明显少于老紫菜基质，受其成本影响小。但要求粘合剂完全符合食品要求，且质感与老紫菜相似。传统思路最佳的应当是使用食用明胶涂布干燥，优点是粘结力强，但存在的问题是用于烘烤时产生异味且硬度大；海藻多糖凝胶类粘结力弱，优点是力学性能、风味口感等都和老紫菜相似；使用同为海藻制品的琼脂涂布干燥后干硬，粘结能力也不足，实验中发现造出的包装纸手感不好，且容易在紫菜界面发生剥离现象；海藻酸钠和钙盐混合涂布虽然质感和老紫菜相似，但只有0.5-1分钟凝固时间，用传统涂布工艺涂层不能充分浸渍入老紫菜叶片组织中，导致粘结界面容易剥离。该问题成为需要解决的关键点所在。

2、柔韧性问题。老紫菜较硬，不柔化只适合作为纸垫使用，在包装烘烤等方面难以使用。

为此，本发明的方案是：以经浸渍食品级钙盐（使用乳酸钙等低温溶解度小、高温溶解度大的食品级钙盐），洗涤、甩干、干燥后的老紫菜为原料，烧碱溶胀海带/马尾藻磨细浆料或者海藻酸钠水溶液为粘合剂，使用单甘油酯、常规油脂等作为柔软剂，使用湿热压工艺进行老紫菜食品内包装纸生产。由于固化剂钙盐存留在老紫菜组织内，烧碱溶胀海带/马尾藻磨细浆料或海藻酸钠溶液对紫菜又具有较好的浸润能力和足够时间可以渗透进紫菜组织中，与逐渐从老紫菜组织中向外释放的钙离子进行反应，形成较好的梯度交联结构。因此形成了与传统粘合层压不同的梯度过渡微观结构，大幅避免了成型体的外力下分层问题。

上述方案的关键工艺在于采用老紫菜粉浸渍钙盐的处理方法：如果钙盐不能有效包埋进老紫菜组织内缓释，则高粘度的烧碱溶胀海带/马尾藻磨细浆料或海藻酸钠溶液遇高浓度的游离钙离子凝固和浸润老紫菜表面这两者的动力学因素会更多偏向前者，导致材料粘结界面强度不高。如果钙盐溶解度太大，则干燥时析出在老紫菜表面沉积。

在本发明中，老紫菜也可以预先通过碱洗、漂白等工艺去除色素，或者染色。本发明获得的产品可满足现有常规食品内包装纸的要求，成型温度高于150℃的产品较脆可食用，各种成型温度的产品均可降解，完全无有害物质，对低价值的老紫菜有很高的增值功能。

附图说明

图1为本发明食品内包装材料的微观结构。

图2为本发明食品内包装材料材料宏观样式。

具体实施方式

实施例1

一种利用老紫菜制作易降解可食的食品内包装材料的方法：

1）采用70℃的饱和乳酸钙溶液浸渍老紫菜2小时，使乳酸钙充分扩散到老紫菜组织内。取出冷却到室温结晶，对其表面轻度水洗去除老紫菜表面的钙盐后筛网捞出，干燥预压成薄片，预压片后常温或低温干燥。

2）取上述经过钙盐浸渍改性处理后的老紫菜，采用海藻酸钠溶液（浓度6%）进行涂刷和热压，其中老紫菜与海藻酸钠溶液的重量比100:15，所述海藻酸钠溶液中加入老紫菜重量2%的硬脂酸单甘油酯柔软剂，预热压时料层温度75-90℃，热压3min使之充分凝胶，然后升温至120-130℃干燥定型2min，热压成纸，模具使用粉末烧结的聚四氟乙烯为透气/疏水表层。

实施例2

一种利用老紫菜制作易降解可食的食品内包装材料的方法：

1）采用90℃的饱和乳酸钙溶液浸渍预先漂白的老紫菜1小时，使乳酸钙充分扩散到老紫菜组织内。取出冷却到室温结晶，对其表面轻度水洗去除老紫菜表面的钙盐后，筛网捞取成型（类似古法造纸），电热干燥并预压成薄片，预压片后常温或低温干燥。

2）取上述经过钙盐浸渍改性处理后的老紫菜，采用固含量15%的烧碱溶胀海带磨细浆料进行涂刷和热压，所述烧碱溶胀海带磨细浆料中加入重量比2:1的硬脂酸单甘油酯和大豆油的混合为作为柔软剂，柔软剂用量为老紫菜重量的2.5%，预热压时料层温度75-90℃，热压2min使之充分凝胶，然后升温至130-140℃定型4min，热压成杯、碟等各种内包装材料，模具使用粉末烧结的聚四氟乙烯为透气/疏水表层。

实施例2成品的厚度较实施例1的厚，强度也略低，合理解释是使用更为廉价的烧碱溶胀海带磨细浆料替代海藻酸钠。

本发明材料的微观结构如图1所示，上下片层状的为浸渍乳酸钙（当食品级钙盐为乳酸钙时）后的老紫菜层，层中的黑点为乳酸钙微晶，特殊点是由于受到海藻多糖的空间位阻限制，以微晶方式存在，易于快速溶解；中层为海藻酸钙凝胶材料层。它是目前常用的新型可食用糖果纸，柔韧不溶于水，浸水膨胀后可咀嚼食用。从凝胶层到二者结合界面，体现为为钙离子逐渐增多，交联程度逐渐加大的特点，导致其很难发生吸水后层状剥离现象。必要时可外加涂布其它材料如油脂等增加耐水性。

如果是使用烧碱溶胀海带磨细浆料作为粘结剂，则该材料为纯粹的海藻纸。

本发明包装材料的宏观样式如图2所示：左图为碟、托的模型；中图为一般的包装纸，右图为杯等。

以上所述为本发明实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。