多功能食用乳化蜂蠟、制備工藝及其用途的制作方法

專利名稱：：多功能食用乳化蜂蠟、制備工藝及其用途的制作方法
技術領域：
：本發明涉及食品領域的一種助劑，特別是一種多功能食用乳化蜂蠟、制備工藝及其用途。
背景技術：
：石蠟乳液的生產已是一個相當成熟的工藝，可用于造紙、皮革、木材、農業、炸藥、醫藥、陶瓷、化妝品和汽車防護等行業和領域。但由于石蠟和液體石蠟是石油化工產品，其純度和安全性得不到保證，因而在食品工業中的使用受到限制，在食品添加劑名單中只有高純度的食品級的液體石蠟可以用于焙烤食品的脫模劑和發酵工業中的消泡劑使用，也可以用于非直接入口水果的保鮮劑。蜂蠟是工蜂蠟腺分泌出來的類脂質物質，其化學組成為由高級脂肪酸和一元醇合成的酯類及游離酸、醇和16～52C構成的烷烴類組成。蜂蠟屬于天然動物蠟安全性較高，在我國有著十分悠久的醫用和食用蜂蠟的歷史。我國是世界第一養蜂大國，擁有豐富的養蜂產業的副產品蜂蠟資源，每年有近28萬噸的產量，目前國內的東方精制蜂蠟的價格只有30元/kg左右，進口的精制西方蜂蠟價格為48元/kg，國產蜂蠟比進口蜂蠟有較大的價格優勢，國內蜂蠟的綜合利用的程度較低，浪費了寶貴的資源。蜂蠟的化學性質穩定，物理性質十分的接近石蠟，還具有營養保健作用(28烷醇和30烷醇等)。因為蜂蠟的熔點高不易分散，直接使用受到限制。大米感官性狀的好壞直接影響消費者的購買與否。為了改善大米的感官性狀，生產經營者大多采用拋光措施。目前在稻米加工時，用工業液體石蠟、白蠟等非食用拋光劑對大米進行拋光，其中使用礦物油對成熟度不好、白堊質和爆腰較多的次米和陳米經重新研磨拋光后涂以礦物油的較多，所使用的礦物油多為化學性質穩定的液體石蠟或稱白油。采用分餾法生產石蠟和液體石蠟都含有致癌物，因此工業石蠟和工業用液體石蠟是絕不能作為食品添加劑用于食品中的。而食品級的石蠟和液體石蠟在生產過程中還需要增加活性炭吸附等特殊工藝進行反復處理，其含硫量(合格)；砷(≤1mg/kg)；多環芳烴(≤0.1mg/kg)苯并芘(Bap≤1mg/kg)；重金屬(以Pb計≤10mg/kg)[1]，即使是食品級的石蠟和液體石蠟也只允許使用于發酵工業中作為消泡劑使用或者用于焙烤食品生產中的脫模劑(處于食品表面，焙烤溫度在180℃以上時揮發)或不直接入口水果(蘋果表皮在食用時被削去，柑橘類的皮也是不入口的)的保鮮被膜上光劑和蛋類(蛋殼食用時被棄去)的保鮮被膜劑。使用劑量也有嚴格的規定。
發明內容本發明的目的是提供一種多功能食用乳化蜂蠟、制備工藝及其用途，該乳化蜂蠟穩定性高，蠟滴穩定分散于水中而不易聚結，乳化蜂蠟的顆粒在0.1～1.0μm之間，以0.5μm為最多。本發明所采用的技術方案是該多功能食用乳化蜂蠟，其特征是包括下列各組分，下列各組分按重量百分比計穩定劑0.2％～0.4％、蜂蠟10％～30％及乳化劑10％～16％，余量為水。上述的穩定劑0.2％、蜂蠟28％、乳化劑12％和水59.8％。；乳化劑由SP-80和TW-80組成，按重量份配比SP-80∶TW-80＝5∶7～7∶5；SP-80∶TW-80重量份配比優選為5∶7；穩定劑為黃原膠、阿拉伯膠、羧甲基淀粉或CMC；穩定劑優選為黃原膠。將上述的各組分計量后混合，在溫度85℃～95℃下攪拌20min～50min即得該乳化蜂蠟，攪拌速度為800r/min～1400r/min。上述的多功能食用乳化蜂蠟的制作工藝，溫度為90℃～95℃，攪拌時間為30min～40min。該食用乳化蜂蠟用作大米的被膜劑或拋光劑。本發明的有益效果是本發明蜂蠟的乳化就是要使其分散于水中，借助乳化劑的定向吸附作用，改變其表面張力，并在機械外力作用下成為高分散度、均勻、穩定的乳液。乳化劑是兩性表面活性物質，它們的分子一端親水，一端親油，能較大地降低油水界面張力。蜂蠟乳化是將蜂蠟分散成微小的液滴，并使其表面定向吸附乳化劑分子，在蠟水界面形成具有一定機械強度，帶有電荷的乳化劑單分子界面膜，親油基團朝蠟，極性基團朝水，使蠟滴穩定分散于水中而不易聚結。該乳化蜂蠟穩定性高，蠟滴穩定分散于水中而不易聚結，乳化蜂蠟的顆粒在0.1～1.0μm之間，以0.5μm為最多。該乳化蜂蠟用作對大米的拋光，乳化蜂蠟的適宜用量為0.4g～0.6g/kg，在50℃以上條件下對大米拋光，可以獲得幾乎沒有沒有米糠的光潔度極高、晶瑩剔透的感官性能很好的米。圖1不同乳化溫度對乳液粒度的影響；圖2不同攪拌速度對乳液粒度的影響；圖3不同乳化劑的添加量對天然奶油乳狀液的影響；圖4乳化蜂蠟乳液的粒度分布圖。具體實施例方式下面將結合實驗對本發明作進一步說明試驗方法本發明的乳化工藝流程精制蜂蠟、羧甲基淀粉或黃原膠或羧甲基纖維素鈉先加熱熔融，攪拌均勻后加乳化劑，再攪拌均勻后緩慢加入總體積的1/3～1/290℃熱水，攪拌(形成W/O型乳液)再加大轉速，繼續加入剩余的水轉相(形成O/W型乳液)后降低轉速，再快速冷卻得成品。一、單因素試驗根據試驗內容選擇不同的質量的蜂蠟、90℃的熱水、乳化劑和乳化穩定劑，選擇規定的乳化溫度、乳化攪拌時間進行乳化試驗，稱取樣品進行穩定性測定和乳化效果分析。二、多因素正交試驗選擇L16(45)正交試驗表，選用適宜的試驗因子與水平確定最佳的乳化工藝參數。三、乳化液穩定性的測定取不同的乳化蜂蠟產品10g，置于刻度離心試管內，采用離心機4000r/min，離心5min或30min后觀察乳液分層情況并測定析出水份的體積。四、乳化顆粒粒度測試用激光衍射粒度分析儀(Mastersizer2000型，粒度范圍0.02～3000μm，英國馬爾文公司生產)測試乳化顆粒的粒度分布。用納米粒度及Zeta電位分析儀(Zetasizer3000HS型，英國馬爾文公司生產)測試分散體系的Zeta電位。實驗內容一、表面活性劑的選擇和用量能否制成高質量的乳化蠟，關鍵在于乳化劑的選擇，要使O/W型蜂蠟乳液穩定，必須使乳液親水基增大。將蜂蠟、SP-80、TW-80、大豆磷脂和少量去離子水加熱溶解為①號試樣，將其它藥品和少量去離子水加熱溶解為②號試樣，先將①號試樣加入到250ml三口燒瓶中，然后在攪拌下慢慢將②號試樣加入到三口燒瓶中，先制成W/O型乳液(200r/min，10min)，繼續加入余量去離子水攪拌轉相形成O/W型乳液(30min)。乳化劑用量是按12％加入的，乳化溫度85℃，乳化時間30min，攪拌速度應不小于800r/min。表面活性劑對蜂蠟穩定性影響的試驗條件見表1。表1不同的表面活性劑對乳化蜂蠟穩定性影響的試驗條件以表1提供的乳化劑種類與比例，按照上述工藝進行乳化處理后，置于80℃水浴中30min，然后取混合均勻的乳化蜂蠟10.0g置于刻度離心試管中，以4000r/min處理30min，觀察乳化蜂蠟的分層、乳化狀態并測定下層液體的體積，試驗結果見表10。二、不同溫度對乳化結果的影響表2乳化溫度對乳化結果影響的試驗條件以表2提供的條件，按照上述工藝進行乳化處理，置于80℃水浴中30min，然后取混合均勻的乳化蜂蠟10.0g置于刻度離心試管中，以4000r/min處理30min，觀察液體分層、乳化狀態并測定下層液體的體積，試驗結果見表11。三、蜂蠟添加質量對乳化結果的影響表3蜂蠟添加質量對乳化結果影響的試驗條件以表3提供的條件，按照上述的工藝與乳化溫度對乳化結果影響的試驗相同的方法進行，試驗結果見表12。四、乳化攪拌速度對乳化結果的影響表4乳化攪拌速度對乳化結果影響的試驗條件<tablesid="table5"num="005"><tablewidth="774">組號乳化速度r/min蜂蠟(g)黃原膠(g)水(g)混合乳化劑(g)乳化時間(min)溫度(℃)123452005008001100140020202020200.10.10.10.10.167.967.967.967.967.912.012.012.012.012.030303030309090909090</table></tables>以表4提供的條件，按照上述的工藝與乳化溫度對乳化結果影響的試驗相同的方法進行，試驗結果見表13。五、乳化攪拌時間對乳化結果的影響表5乳化攪拌時間對乳化結果影響的試驗條件<tablesid="table6"num="006"><tablewidth="788">組號蜂蠟(g)黃原膠(g)水(g)混合乳化劑(g)乳化時間(min)溫度(℃)乳化速度r/min1234202020200.10.10.10.167.967.967.967.912.012.012.012.02030405090909090800800800800</table></tables>以表5提供的條件，按照上述的工藝與乳化溫度對乳化結果影響的試驗相同的方法進行，試驗結果見表14。六、乳化劑添加量對乳化結果的影響表6乳化添加量對乳化結果影響的試驗條件<tablesid="table7"num="007"><tablewidth="799">組號蜂蠟(g)黃原膠(g)水(g)混合乳化劑(g)乳化時間(min)溫度(℃)乳化速度r/min1232020200.10.10.173.970.967.96.09.012.0303030909090800800800</table></tables>以表6提供的條件，按照上述的工藝與乳化溫度對乳化結果影響的試驗相同的方法進行，試驗結果見表15。七、不同穩定劑對乳化結果的影響選擇黃原膠、羧甲基淀粉、羧甲基纖維素鈉三種穩定劑，用量相同各為0.1％其它條件按表7。以表7提供的條件，按照上述的工藝與乳化溫度對乳化結果影響的試驗相同的方法進行，試驗結果見表16。表7不同乳化劑、添加量對乳化結果影響的試驗條件八、不同黃原膠用量對乳化結果的影響按照七的試驗結果選擇表現良好的黃原膠作進一步的試驗，尋找黃原膠的最適用量范圍，為正交試驗提供參考。試驗條件如表8所列，按照上述的工藝與乳化溫度對乳化結果影響的試驗相同的方法進行，試驗結果見表17。表8不同黃原膠添加量對乳化結果影響的試驗條件九、正交試驗在單因素試驗了解了主要因素的試驗范圍的基礎上，進一步了解各因素之間的交互作用時十分必要的。采用L16(45)正交實驗表，做了五因素四水平正交實驗。試驗因素與水平安排見表9蜂蠟乳化正交試驗因素與水平表頭，試驗結果見表18。表9蜂蠟乳化正交試驗因素與水平表頭穩定性的檢驗采用上述的方法4000r/min離心40min，觀察是否分層和離心析出水的體積判定其穩定性。試驗結果一、乳化劑根據表1的試驗條件和方法做出的試驗結果見表10乳化劑種類對蜂蠟乳化性能的影響。乳化劑的選擇以親油親水平衡值(HLB)為依據，Griffin提出的表面活性劑的親油親水平衡值是一個用來衡量表面活性劑分子中的親水部分和親油部分對其性能所作貢獻大小的物理量。每一種表面活性劑都具有某一特定的HLB值，因此，可選擇與乳化蜂蠟的HLB值(9~13)相近的乳化劑作為乳化蠟的最佳乳化劑。實驗過程中還發現，使用單一乳化劑的效果不如用復配型乳化劑，結果見表10。這是由于單一乳化劑形成的界面膜強度低，而不能使體系保持穩定。表10乳化劑種類對蜂蠟乳化性能的影響由表10可以看出單一的乳化劑對蜂蠟的乳化效果不好，有的乳化劑雖然能形成蜂蠟的乳狀液，但是穩定性差，適當的復配型乳化劑解決了上述問題。其中以第4、7組的效果最好。二、不同乳化溫度對乳化結果的影響溫度升高，分子動能增加，親水性基團水化程度減小，易轉化為W/O型乳狀液。當溫度降低時，易形成O/W型乳狀液。在一定條件體系中，此轉化溫度就是該體系中乳化劑的親水親油性達到平衡的溫度，稱為相轉化溫度(PIT)。蜂蠟乳液的PIT在90℃左右，在85℃左右加入同溫度的水，易發生相轉變，且乳液穩定性好，見表11。溫度過高時，由于乳化劑分子運動加劇，可降低乳化劑分子在蠟水界面的定向吸附性能，同時乳化劑和液體蠟反應激烈，可能迅速產生大量泡沫。超過沸點則水分增發，破壞了乳化體系。根據表2提供的條件，按照上述的乳化工藝進行乳化處理和測試的穩定性的結果見表11，不同乳化溫度對乳液粒度的影響見圖1。表11不同乳化溫度的乳化結果以表11可以看出，乳化溫度低不利于蜂蠟分散乳化，溫度過高不僅增加能量消耗，還增加分子間的運動降低了乳化蜂蠟的穩定性。三、不同蜂蠟添加質量的乳化結果蜂蠟乳液中的蜂蠟添加量對蜂蠟乳的穩定性有很大的影響，當乳濁液中的乳化劑、乳化溫度、攪拌時間、攪拌強度等條件一定時，蜂蠟添加量過多時乳化不完全，并且乳化蜂蠟過于粘稠乳化顆粒較大而不穩定，試驗結果見表12。由表中可以看出，表12蜂蠟添加量對蜂蠟乳化穩定性的影響四、不同的乳化攪拌速度的乳化結果乳化蜂蠟顆粒度的大小及其分散程度與攪拌速度有直接關系。穩定的乳化液粒度一般應是0.2~0.6μm，0.2μm以下的粒子因布朗運動互相碰撞而凝聚，5μm以上的粒子因沉降作用而不穩定。實驗中使用的攪拌方式時開始使用較慢的攪拌速度，大約為200r/min，到轉相時再加快攪拌速度，進行激烈攪拌以便使油相物料以細小微粒均勻的分散于水中。這時的攪拌速度為800r/min。當攪拌速度超過1000r/min時，得到的石蠟乳液粘度增大，乳化顆粒的大小分布得差異很大，甚至變成膏狀，給實際應用帶來一定的麻煩。見表13及圖2。表13不同的乳化攪拌速度的乳化結果五、不同的乳化攪拌時間的乳化結果乳化攪拌時間對乳液的性質很重要。反應時間過長，會使乳液粘稠，甚至呈膏狀，這可能是由于攪拌時間長了，乳液中的顆粒相互接觸的機會多，會形成大的顆粒，導致乳液粘稠，甚至呈膏狀。若反應時間短了，則乳化劑沒有反應完全，乳化效果不好，見表14乳化攪拌時間對乳化結果的影響。由表14可以看出乳化控制反應時間以30～40min均較好，過短乳化不完全，乳化顆粒大容易沉降不穩定，過度攪拌也會降低溶液的穩定性。表14不同的乳化攪拌時間的乳化結果六、不同的乳化劑添加量的乳化結果圖3是不同乳化劑的添加量對天然奶油乳狀液穩定性的影響，由表15和圖3可知，隨著乳化劑的添加，天然奶油乳狀液的穩定性是不斷增強的，直至12％時增長幅度達到最高。在實際應用中，可根據成本以及效果進行綜合考慮決定添加量的多少。表15不同的乳化劑添加量的乳化結果七、不同穩定劑的乳化結果由于蜂蠟乳液存在穩定性差的問題，加入穩定劑可以提高乳液的穩定性。穩定劑在此實驗中也就是用作增稠劑，乳液粘度越大也就越穩定。實驗中考察了4種穩定劑的加入對乳液穩定性的影響，見表16。表16不同穩定劑的蜂蠟乳化結果從上表可以看出，加入黃原膠作穩定劑時，乳液的穩定性最好，并且粘度較低，乳液未分層。八、不同黃原膠用量的乳化結果加入不同含量的黃原膠對乳化結果有明顯的影響，用量高于0.4％黏度開始升高，在0.1~0.4％的范圍內均未出現離心分層的現象見表17。表17不同黃原膠添加量的乳化結果試驗條件九、正交實驗結果采用L16(45)正交實驗表，根據表9確定的試驗因素與水平安排的蜂蠟乳化正交試驗，經4000r/min離心分離40min后的結果見表18。表18乳化蜂蠟L16(45)正交試驗結果表由表18可以直觀地看出在第11、12、13組試驗組合條件下經過40min離心分離，其穩定性良好，未發生分離析出情況，說明最佳范圍是比較大，也不是一個組合。從表18的k值可以看出，最佳組合未在已有的16組試驗中，其組合應是A3B3C4D4E3，即黃原膠用量0.2％、溫度90℃、時間50min、蜂蠟量28、乳化劑量12％。以此組合為試驗條件做驗證性試驗，所得乳化蜂蠟，膏體細膩、潔白、穩定性特別好，但流動性稍差，經過80℃、4000r/min、離心80min時仍然穩定，至95min時才出現0.85ml的液體析出。完全能夠滿足我們對穩定性的要求。經用激光衍射粒度分析儀(Mastersizer2000型)，測試乳化蜂蠟得乳化顆粒的粒度，其分布見圖4乳化蜂蠟乳液的粒度分布圖，由此圖可以看出乳化蜂蠟的顆粒大多在0.1～1.0之間。以0.5μm為最多。其體系的穩定性應該是最高的。以此組合為試驗條件做驗證性試驗，所得乳化蜂蠟，膏體細膩、潔白、穩定性特別好，但流動性稍差，經過80℃、4000r/min、離心80min時仍然穩定，至95min時才出現0.85ml的液體析出。完全能夠滿足我們對穩定性的要求。經用激光衍射粒度分析儀(Mastersizer2000型)，測試乳化蜂蠟得乳化顆粒的粒度，其分布見圖4乳化蜂蠟乳液的粒度分布圖，由此圖可以看出乳化蜂蠟的顆粒大多在0.1~1.0之間。以0.5μm為最多。其體系的穩定性應該是最高的。上述的食用乳化蜂蠟用作大米的被膜劑或拋光劑，下面結合實驗對其進一步說明十、液體石蠟與乳化蜂蠟對大米拋光效果的觀察液體石蠟對大米拋光效果的觀察稱取50g二級本地產精白米10份，分別放入200mL具塞碘量瓶中，設一組為空白對照，實驗條件與結果見表19。表19液體石蠟對大米拋光效果實驗用量表其中第2號樣品既可以看到大米的感官性狀已經有了明顯的改觀，第3號樣品的添加量已經能夠滿足人們對大米的理想感官需要，其后再增加液體石蠟的用量則感官性狀變劣，所以液體石蠟的用量在0.2～0.4g/kg以內即可。乳化蜂蠟對大米的被膜拋光效果的觀察用上述方法制得的乳化蜂蠟代替液體石蠟，進行拋光試驗實驗條件與結果見表20。表20乳化蜂蠟對大米感官性狀的影響觀察結果乳化蜂蠟對大米感官性狀的影響十分明顯，從表20看可以看出，第5，6實驗組的大米感官性狀與上個試驗的第2，3組接近，其乳化蜂蠟的用量(0.4g~0.6g/kg)要比液體石蠟多用約1倍。在試驗中注意到，常溫下乳化蜂蠟在拋光攪拌時的均勻度要差一些，適當加溫對拋光結果有良好的影響，最好加熱至50℃左右較好，因而乳化蜂蠟的大米被膜拋光工藝確定在大米精磨之后，利用大米精磨后的余溫，對其進行拋光處理較適宜，之后的工藝采用適當的通風有利于散熱和排濕。采用了乳化蜂蠟作拋光劑時，可以適當減少精米的精磨程度，對提高精米的出品率有一定的好處。完全可以抵消使用拋光劑導致的生產成本提高。每公斤乳化蜂蠟的成本為24元(精制蜂蠟0.25kg約10元，乳化劑0.12kg約7元，黃原膠等0.002kg約1元，其它1元，生產費用等5元)，每噸增加成本12元，每米斤不足1分錢。由于使用乳化蜂蠟增加的出米率和感官性狀提高帶來的經濟效益是很大的。采用乳化蜂蠟代替液體石蠟在工藝上是可行的，不需要增加過多的設備，多數碾米廠都具備適用和推廣本技術的條件。采用乳化蜂蠟代替液體石蠟的其最佳用量可以控制在0.4~0.6g/kg之間，大米生產中由于使用乳化蜂蠟增加的成本遠低于由于使用乳化蜂蠟增加的出米率和感官性狀提高帶來的經濟效益。權利要求1.一種多功能食用乳化蜂蠟，其特征是包括下列各組分，下列各組分按重量百分比計穩定劑0.2％～0.4％、蜂蠟10％～30％及乳化劑10％～16％，余量為水。2.根據權利要求1所述的多功能食用乳化蜂蠟，其特征是穩定劑0.2％、蜂蠟28％、乳化劑12％和水59.8％。3.根據權利要求2所述的多功能食用乳化蜂蠟，其特征是乳化劑由SP-80和TW-80組成，按重量份配比SP-80∶TW-80＝5∶7～7∶5。4.根據權利要求3所述的多功能食用乳化蜂蠟，其特征是SP-80∶TW-80＝5∶7。5.根據權利要求1所述的多功能食用乳化蜂蠟，其特征是穩定劑為黃原膠、阿拉伯膠、羧甲基淀粉或CMC。6.根據權利要求5所述的多功能食用乳化蜂蠟，其特征是穩定劑為黃原膠。7.權利要求1所述的多功能食用乳化蜂蠟的制作工藝，其特征是將權利要求1中的各組分計量后混合，在溫度85℃～95℃下攪拌20min～50min即得該乳化蜂蠟，攪拌速度為800r/min～1400r/min。8.權利要求7所述的多功能食用乳化蜂蠟的制作工藝，其特征是溫度為90℃～95℃，攪拌時間為30min～40min。9.該食用乳化蜂蠟用作大米的被膜劑或拋光劑。全文摘要一種多功能食用乳化蜂蠟、制備工藝及其用途。其特征在于包括下列各組分，下列各組分按重量百分比計穩定劑0.2％～0.4％、蜂蠟10％～30％及乳化劑10％～16％，余量為水。該乳化蜂蠟穩定性高，蠟滴穩定分散于水中而不易聚結，乳化蜂蠟的顆粒在0.1～1.0μm之間，以0.5μm為最多。文檔編號A23L1/035GK1813564SQ20061000975公開日2006年8月9日申請日期2006年2月27日優先權日2006年2月27日發明者袁旭,趙永煥,崔素萍,鄧景致,郭德軍,任傳英申請人:黑龍江八一農墾大學