一种安全可食用型防雾材料及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于防雾材料技术领域，涉及一种安全可食用型防雾材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.目前，防雾产品广泛使用于眼镜、玻璃、食品保鲜膜、农业大棚、医疗内镜等会接触人体皮肤、甚至人体体内的领域。防雾配方中一般使用表面活性剂达到防雾效果，但表面活性材料一般有一定的毒性或刺激性，故亟需一种完全可食用级别的防雾配方，以生产日用防雾产品(如防雾湿巾、防雾布等)及以此配方为基础，开发食品保鲜膜、农业大棚、医疗内镜等领域所用防雾剂、防雾涂层产品。
3.cn113563844a公开了一种生物质基的防雾剂及其制备方法。此防雾剂以魔芋粉为溶质，水为溶剂配制而成，同时为提高所得防雾剂在部分超疏水表面(镀膜眼镜、汽车玻璃等)的粘合性能，加入少量表面活性剂及相调节剂。该防雾剂可以广泛应用于眼镜/游泳镜镜片、窗玻璃、汽车后视镜、测量仪器、农用大棚等领域。因所用溶质为可食用魔芋，溶剂为去离子水，不含任何对人体有害的成分，绿色环保，成本低廉；而且配方简单，易于得到大量的防雾剂产品，因此，该防雾剂非常适合扩大和工业化生产。然而，该发明使用的可食用防雾组分，只能起到短暂的防雾效果，在表面的附着力不足且防雾效果有待进一步提高，并且其加入的表面活性剂并非为可食用级别。
4.因此，在本领域中，期望开发一种具有优异的附着力和防雾耐久性、并且安全可食用的防雾材料。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种安全可食用型防雾材料及其制备方法和应用。本发明的防雾材料安全可食用，并且具有较强的附着力及防雾耐久性。
6.为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
7.第一方面，本发明提供一种安全可食用型防雾材料，所述安全可食用型防雾材料的制备原料按照重量百分比计，包括如下组分：
[0008][0009]
在本发明中，可食用级纳米材料具有较高的比表面积、附着力，可食用级高分子可以起到粘结的作用，可食用级纳米材料和可食用级高分子协同使用，可以提高可食用级表面活性剂的防雾活性，从而提高防雾材料的附着力和防雾耐久性，并且，本发明所用原料均
为可食用级别，从而使得制备的防雾材料安全可食用。
[0010]
在本发明中，所述安全可食用型防雾材料的制备原料中，可食用级纳米材料的用量可以为0.05％、0.08％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1％等。若可食用级纳米材料的用量过大，会出现团聚现象。
[0011]
在本发明中，所述安全可食用型防雾材料的制备原料中，可食用级高分子的用量可以为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％等。若可食用级高分子的用量过大，会影响安全可食用型防雾材料的防雾性和防雾持久度，并且其亲水性明显变差。
[0012]
在本发明中，所述安全可食用型防雾材料的制备原料中，可食用级表面活性剂的用量可以为0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、1％、3％、5％、8％、10％、13％、15％、18％或20％等。若可食用级表面活性剂的用量过大，会导致安全可食用型防雾材料的附着力差，从而导致其防雾持久度降低。
[0013]
在本发明中，所述安全可食用型防雾材料的制备原料中，溶剂的用量可以为69％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或99％等。
[0014]
优选地，所述可食用级纳米材料包括食品级二氧化硅、食品级二氧化钛、食品级氧化锌或食品级膨润土中的任意一种或至少两种的组合。
[0015]
优选地，所述可食用级高分子包括甲壳素、壳聚糖、纤维素、果胶、琼脂、食用级明胶、卡拉胶或食用级聚维酮中的任意一种或至少两种的组合。
[0016]
优选地，所述可食用级表面活性剂包括食用级司盘系列、食用级吐温系列、食用级单硬脂酸甘油酯(单甘酯)、食用级脂肪酸蔗糖聚酯或食用级有机硅中的任意一种或至少两种的组合。
[0017]
优选地，所述可食用级表面活性剂包括甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、大豆磷脂、乙酸、酒石酸、二甘油脂、二乙酰酒石酸、二甘油酯、柠檬酸酯、聚甘油脂肪酸、蓖麻酸脂、硬脂酰柠檬酸、酒石酸酯、硬脂酰乳酸钙、硬脂酰乳酸钠、硬脂酰富马酸钠、山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯(20)硬脂酸酯、聚氧乙烯(40)硬脂酸酯、海藻酸钠、果胶酸钠或壳聚糖水溶性蛋白中的任意一种或至少两种的组合。
[0018]
优选地，所述溶剂包括水或水和食用酒精的组合。在本发明中，所用溶剂也是可食用级别，使得本发明的防雾材料安全可食用。
[0019]
作为本发明的优选技术方案，当溶剂中包含食用酒精时，可以提高可食用级纳米材料、可食用级高分子或可食用级表面活性剂的溶解性。
[0020]
优选地，以所述安全可食用型防雾材料的制备原料的总量为100％计，所述食用酒精的重量百分比不超过75％，例如75％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％、5％、3％或1％等。
[0021]
第二方面，本发明提供一种第一方面所述的安全可食用型防雾材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0022]
将配方量的可食用级纳米材料、可食用级高分子、可食用级表面活性剂以及部分溶剂混合，加热搅拌，而后加入剩余溶剂，搅拌均匀，得到所述安全可食用型防雾材料。
[0023]
优选地，所述部分溶剂为水。本发明对先加入的部分溶剂的量并不作具体限制，只要先加入的部分溶剂可以将其他原料溶解即可。
[0024]
优选地，所述加热搅拌的温度为50℃～80℃，例如50℃、60℃、70℃或80℃等，加热
搅拌的时间为0.5h、1h、3h、5h、8h、10h、13h、15h、18h、20h或24h等。
[0025]
作为本发明的优选技术方案，加热搅拌(50℃～80℃，30min～24h)可以使得表面活性材料、纳米材料、高分子材料充分混合、包裹及附着。
[0026]
第三方面，本发明提供第一方面所述的安全可食用型防雾材料在防雾产品中的应用。
[0027]
优选地，所述防雾产品包括防雾湿巾、防雾布、防雾膜或防雾涂料等。
[0028]
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0029]
在本发明中，可食用级纳米材料具有较高的比表面积、附着力，可食用级高分子可以起到粘结的作用，可食用级纳米材料和可食用级高分子协同使用，可以提高可食用级表面活性剂的防雾活性，从而提高防雾材料的附着力、防雾性(1级)和防雾耐久性(1级)，并且，本发明所用原料均为可食用级别，从而使得制备的防雾材料安全可食用。
附图说明
[0030]
图1-图6分别为实施例1、对比例1-3、对比例5、对比例6提供的安全可食用型防雾材料的防雾性测试结果图。
[0031]
图7为实施例1提供的安全可食用型防雾材料的防雾耐久性测试结果图。
[0032]
图8为对比例1(左侧图)和对比例2(右侧图)提供的安全可食用型防雾材料的防雾耐久性测试结果图。
[0033]
图9-图11分别为对比例3、对比例5、对比例6提供的安全可食用型防雾材料的防雾耐久性测试结果图。
[0034]
图12为实施例1(左侧图)和对比例1(右侧图)提供的安全可食用型防雾材料的外观图。
[0035]
图13为对比例4提供的安全可食用型防雾材料的外观图。
[0036]
图14-图17分别为实施例1、对比例1、对比例3、对比例5提供的安全可食用型防雾材料的水滴接触角测试图。
具体实施方式
[0037]
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
[0038]
本发明实施例及对比例部分所用原料的来源如下：
[0039]
食品级二氧化硅：河南特康生物科技有限公司；
[0040]
食品级二氧化钛：河南盛之德商贸有限公司；
[0041]
食品级氧化锌：烟台鲁量新材料科技有限公司；
[0042]
食用级明胶：河南中辰生物科技有限公司；
[0043]
卡拉胶：江苏宜昊添生物科技有限公司；
[0044]
食用级聚维酮：河南食悟练生物科技有限公司；
[0045]
蔗糖脂肪酸酯：湖南聚硕生物科技有限公司；
[0046]
山梨糖醇酐脂肪酸酯：新未来生物制品成都有限公司；
[0047]
海藻酸钠：西安明宁生物工程有限公司；
[0048]
可食用酒精：山东汇邦新材料科技有限公司；
[0049]
pet膜：东莞市义鸿实业有限公司。
[0050]
实施例1
[0051]
在本实施例中提供一种安全可食用型防雾材料，所述安全可食用型防雾材料的制备原料按照重量百分比计，包括如下组分：
[0052][0053]
其中，可食用级纳米材料为食品级二氧化硅；可食用级高分子为卡拉胶；可食用级表面活性剂为蔗糖脂肪酸酯。
[0054]
制备方法包括以下步骤：
[0055]
将配方量的可食用级纳米材料、可食用级高分子、可食用级表面活性剂以及部分水(占水总量的60％)混合，在60℃下加热搅拌10h，而后加入剩余的水和可食用酒精，搅拌均匀，得到所述安全可食用型防雾材料。
[0056]
实施例2
[0057]
在本实施例中提供一种安全可食用型防雾材料，所述安全可食用型防雾材料的制备原料按照重量百分比计，包括如下组分：
[0058][0059]
其中，可食用级纳米材料为食品级二氧化钛；可食用级高分子为食用级明胶；可食用级表面活性剂为蔗糖脂肪酸酯。
[0060]
制备方法包括以下步骤：
[0061]
将配方量的可食用级纳米材料、可食用级高分子、可食用级表面活性剂以及部分水(占水总量的80％)混合，在50℃下加热搅拌0.5h，而后加入剩余的水和可食用酒精，搅拌均匀，得到所述安全可食用型防雾材料。
[0062]
实施例3
[0063]
在本实施例中提供一种安全可食用型防雾材料，所述安全可食用型防雾材料的制
备原料按照重量百分比计，包括如下组分：
[0064][0065]
其中，可食用级纳米材料为食品级氧化锌；可食用级高分子为食用级明胶；可食用级表面活性剂为山梨糖醇酐脂肪酸酯。
[0066]
制备方法包括以下步骤：
[0067]
将配方量的可食用级纳米材料、可食用级高分子、可食用级表面活性剂以及部分水(占水总量的80％)混合，在80℃下加热搅拌24h，而后加入剩余的水和可食用酒精，搅拌均匀，得到所述安全可食用型防雾材料。
[0068]
实施例4
[0069]
在本实施例中提供一种安全可食用型防雾材料，所述安全可食用型防雾材料的制备原料按照重量百分比计，包括如下组分：
[0070][0071]
其中，可食用级纳米材料为食品级二氧化钛；可食用级高分子为卡拉胶；可食用级表面活性剂为山梨糖醇酐脂肪酸酯。
[0072]
制备方法包括以下步骤：
[0073]
将配方量的可食用级纳米材料、可食用级高分子、可食用级表面活性剂以及部分水(占水总量的50％)混合，在70℃下加热搅拌5h，而后加入剩余的水，搅拌均匀，得到所述安全可食用型防雾材料。
[0074]
实施例5
[0075]
在本实施例中提供一种安全可食用型防雾材料，所述安全可食用型防雾材料的制备原料按照重量百分比计，包括如下组分：
[0076]
[0077][0078]
其中，可食用级纳米材料为食品级氧化锌；可食用级高分子为食用级聚维酮；可食用级表面活性剂为海藻酸钠。
[0079]
制备方法包括以下步骤：
[0080]
将配方量的可食用级纳米材料、可食用级高分子、可食用级表面活性剂以及部分水(占水总量的80％)混合，在60℃下加热搅拌8h，而后加入剩余的水和可食用酒精，搅拌均匀，得到所述安全可食用型防雾材料。
[0081]
对比例1
[0082]
在本对比例中提供一种安全可食用型防雾材料，所述安全可食用型防雾材料的制备原料按照重量百分比计，包括如下组分：
[0083][0084]
其中，可食用级高分子为卡拉胶；可食用级表面活性剂为蔗糖脂肪酸酯。
[0085]
制备方法包括以下步骤：
[0086]
将配方量的可食用级高分子、可食用级表面活性剂以及部分水(占水总量的60％)混合，在60℃下加热搅拌10h，而后加入剩余的水和可食用酒精，搅拌均匀，得到所述安全可食用型防雾材料。
[0087]
对比例2
[0088]
在本对比例中提供一种安全可食用型防雾材料，所述安全可食用型防雾材料的制备原料按照重量百分比计，包括如下组分：
[0089][0090]
其中，可食用级纳米材料为食品级二氧化硅；可食用级表面活性剂为蔗糖脂肪酸酯。
[0091]
制备方法包括以下步骤：
[0092]
将配方量的可食用级纳米材料、可食用级表面活性剂以及部分水(占水总量的
60％)混合，在60℃下加热搅拌10h，而后加入剩余的水和可食用酒精，搅拌均匀，得到所述安全可食用型防雾材料。
[0093]
对比例3
[0094]
在本对比例中提供一种安全可食用型防雾材料，所述安全可食用型防雾材料的制备原料按照重量百分比计，包括如下组分：
[0095]
可食用级表面活性剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
15.5％；
[0096]
水
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
64.5％；
[0097]
可食用酒精
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20％。
[0098]
其中，可食用级表面活性剂为蔗糖脂肪酸酯。
[0099]
制备方法包括以下步骤：
[0100]
将配方量的可食用级表面活性剂以及部分水(占水总量的60％)混合，在60℃下加热搅拌10h，而后加入剩余的水和可食用酒精，搅拌均匀，得到所述安全可食用型防雾材料。
[0101]
对比例4
[0102]
在本对比例中提供一种安全可食用型防雾材料，所述安全可食用型防雾材料的制备原料按照重量百分比计，包括如下组分：
[0103][0104]
其中，可食用级纳米材料为食品级二氧化硅；可食用级高分子为卡拉胶；可食用级表面活性剂为蔗糖脂肪酸酯。
[0105]
制备方法同实施例1。
[0106]
对比例5
[0107]
在本对比例中提供一种安全可食用型防雾材料，所述安全可食用型防雾材料的制备原料按照重量百分比计，包括如下组分：
[0108][0109]
其中，可食用级纳米材料为食品级二氧化硅；可食用级高分子为卡拉胶；可食用级
表面活性剂为蔗糖脂肪酸酯。
[0110]
制备方法同实施例1。
[0111]
对比例6
[0112]
在本对比例中提供一种安全可食用型防雾材料，所述安全可食用型防雾材料的制备原料按照重量百分比计，包括如下组分：
[0113][0114]
其中，可食用级纳米材料为食品级二氧化硅；可食用级高分子为卡拉胶；可食用级表面活性剂为蔗糖脂肪酸酯。
[0115]
制备方法同实施例1。
[0116]
在pet膜表面涂敷实施例1-5以及对比例1-6的安全可食用型防雾材料，防雾材料厚度为5μm，待溶剂蒸干，制成防雾膜样品，并进行如下测试，测试方法如下：
[0117]
(1)防雾性测试：将样品粘贴于玻璃上，距离样品20cm，用100℃的高温蒸汽喷蒸，样品立刻通透，则为防雾。
[0118]
(2)防雾持久度测试：在容积为250ml的烧杯中加入200ml水，将样品盖住杯口，将烧杯置于50℃的恒温水浴锅中；30分钟后，目测观察样品起雾情况。
[0119]
起雾评价标准：
[0120]
等级1代表完全透明无水滴；
[0121]
等级2代表透明性较好，有少量不均匀大水滴，出现水滴面积不超过5％；
[0122]
等级3代表基本透明，有较多水滴，出现水滴面积不超过30％；
[0123]
等级4代表半透明，有很多小水珠，出现水滴面积50％以上；
[0124]
等级5代表完全不透明。
[0125]
(3)接触角测试：采用东莞市晟鼎精密仪器有限公司接触角测量仪(型号sdc-200s)设备测定防雾膜样品的水滴接触角。
[0126]
性能测试结果如表1所示。
[0127]
表1
[0128] 防雾性(级)防雾持久度(级)水滴接触角(
°
)实施例1110实施例2110实施例3110实施例4110实施例5110
对比例1150对比例2150对比例33538.5对比例4——0对比例53539.1对比例6150
[0129]
由表1可以看出，本发明实施例1-5制备的安全可食用型防雾材料均具有优异的防雾性、防雾持久度以及亲水性。
[0130]
与实施例1相比，对比例1、2和6的防雾持久度均降低，对比例3、5的防雾性和防雾持久度均下降，对比例4中由于加入的可食用级纳米材料的量过多，发生团聚沉淀，无法进行防雾性和防雾持久度测试。
[0131]
从图1-图6的防雾性测试结果图可以看出，实施例1(图1)、对比例1(图2)、对比例2(图3)、对比例6(图6)制备的防雾材料均具有优异的防雾性，对比例3(图4)、对比例5(图5)制备的防雾材料的防雾性均较差。其中，图中黑色方框圈起来的为防雾膜，其他图里出现的黑色方框圈起来的也为防雾膜，不再一一说明。
[0132]
从图7-图11的防雾性耐久性测试结果图可以看出，实施例1(图7)制备的防雾材料具有优异的防雾性耐久性，而对比例1和对比例2(图8)、对比例3(图9)、对比例5(图10)、对比例6(图11)的制备的防雾材料的防雾性耐久性均较差。
[0133]
从图12和图13中可以看出，实施例1(图12)和对比例1(图13)制备的防雾材料是澄清透明的，而对比例4制备的防雾材料出现沉淀。
[0134]
从图14-图17的水滴接触角测试图可以看出，实施例1(图14)和对比例1(图15)制备的防雾材料具有优异的亲水性，而对比例3(图16)和对比例5(图17)提供的防雾材料的亲水性较差。
[0135]
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的安全可食用型防雾材料及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。