可食用的水溶性膜的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請是2013年1月11日提交的美國專利申請序列第13/740,053號的繼續(xù)申 請，并且其披露內(nèi)容通過應用被并入本文中。
技術領域
[0003] 本公開一般地設及水溶性膜。更具體而言，本公開設及可食用的水溶性膜，其包含 第一水溶性聚合物、增容劑聚合物和在室溫下為固體的糖醇增塑劑的混合物。
【背景技術】
[0004] 水溶性膜在本領域中是眾所周知的。水溶性模有許多應用，包括非食用形式（例 如包裝材料）和可食用形式（其中所述膜本身為或構成可食用制品）。已知可食用膜用于 例如治療劑、口氣清新劑和調(diào)味劑的遞送。
[0005] 當W傳統(tǒng)包裝狀態(tài)提供食品成分時，在烹任或食用前必須撕開或W其它方式打開 包裝來取出內(nèi)容物。此舉不僅麻煩，而且具有在打開包裝時容易散落內(nèi)容物的缺點，尤其當 它們?yōu)榉勰┗蛞后w形式時。一個解決方案是用可食用膜包裝運樣的內(nèi)容物。如果包裝材料 是可溶于水的，則可簡單地將水傾倒于該包裝上或將該包裝浸沒于水中而使其溶解，從而 無需撕開包裝。因此，用運樣的膜包裝食品內(nèi)容物是高度可取的。
[0006] 本領域已知的多種可食用水溶性膜具有一個或多個缺陷，包括它們不容易變成小 包或囊袋，或它們是特別強初的，或它們僅可溶于冷水。因此，運些膜無法用于要求向包裝 (例如用于燕麥片、可可粉或湯粉的包裝）直接加入熱水的應用中。此外，本領域中已知含 有高水平的糖醇的水溶性膜通常因為糖醇的結晶或析出而并非透明的。在食品包裝應用 中，將食品內(nèi)容物包裝在可溶解于熱水或冷水中且維持透明度的水溶性膜中將是有利的。
[0007] 概述
[0008] 本發(fā)明的一個方面是一種水溶性膜，其包括聚乙締醇、增容劑和在室溫下為固體 的糖醇增塑劑的水溶性混合物，其中所述水溶性膜是實質(zhì)上透明的。
[0009] 本發(fā)明的另一方面是一種水溶性膜，其包括聚乙締醇、增容劑、木糖醇和在室溫下 為固體的第二糖醇增塑劑的水溶性混合物，其中所述水溶性膜在約2. 0密耳厚時在23°CW 少于50秒、優(yōu)選少于40秒且最優(yōu)選少于30秒完全溶解，任選地其中所述增容劑為簇甲基 纖維素。
[0010] 本發(fā)明的又另一方面是一種水溶性膜，其包括聚乙締醇、增容劑、木糖醇和在室溫 下為固體的第二糖醇增塑劑的水溶性混合物，其中所述水溶性膜在約2. 0密耳厚時在23°C W少于50秒、優(yōu)選少于40秒且最優(yōu)選少于30秒完全溶解，并且其中所述水溶性膜具有至 少400克/密耳的撕裂強度，任選地其中所述增容劑為簇甲基纖維素。
[0011] 本發(fā)明的又另一方面是一種水溶性膜，其包括聚乙締醇、增容劑和在室溫下為固 體的糖醇增塑劑的水溶性混合物，其中所述在室溫下為固體的糖醇增塑劑W約20p虹或更 少的量被包含在所述混合物中，并且W約247J/g或更少的烙解熱為特征。
[0012] 本發(fā)明的又另一方面是一種水溶性膜，其包括聚乙締醇、增容劑和在室溫下為固 體的糖醇增塑劑的水溶性混合物，其中所述在室溫下為固體的糖醇增塑劑W約30地r、例如 約29p虹至約31p虹或約25p虹至約35地r的量被包含在所述混合物中。
[0013] 任選地，可W將每個方面的所述水溶性膜熱成型為囊袋。
[0014] 通過下文詳細描述的綜述，其他方面和優(yōu)點將對本領域的普通技術人員而言是明 顯的。雖然所述組合物和方法可W具有各種形式的實施方式，但是后文的描述在本公開是 說明性的且不旨在將本發(fā)明限制于本文所描述的【具體實施方式】的理解下包括具體的實施 方式。
【附圖說明】
[001引圖Ia是用于測定水溶性膜的不透明度百分數(shù)的邁拉（Mylar,聚醋薄膜）模板的俯 視圖，其顯示出根據(jù)下文實施例的五個取樣區(qū)域的選派。
[0016] 圖化是圖Ia的用于測定水溶性膜的不透明度百分數(shù)的邁拉模板的俯視圖，其顯 示出所述邁拉模板上五個取樣區(qū)域的布局。
[0017] 圖2是水溶性膜的撕裂強度對根據(jù)實施例1的水溶性膜所包含的木糖醇的重量百 分數(shù)的曲線圖。
[0018] 圖3是水溶性膜的溶解時間對根據(jù)實施例1的水溶性膜所包含的木糖醇的重量百 分數(shù)的曲線圖。
[0019] 圖4是根據(jù)實施例1的具有不同CMC和木糖醇負載量的基于PVOH的水溶性膜的 撕裂強度的等值線圖。
[0020] 詳細描述
[0021] 本文公開了水溶性膜，其包含第一水溶性聚合物、聚合物增容劑（例如纖維素酸 聚合物或改性淀粉）和在室溫下為固體的糖醇增塑劑的水溶性混合物。任選地，所述水溶 性膜是可食用的。本公開的一個方面的水溶性膜可W是特別有利的，因為它們可W被設計 成使得所述水溶性膜的透明度維持很長時間。本文所公開的水溶性膜可W具有一個或多個 其他任選的優(yōu)點，包括熱成型性（例如形成小包）和合適的用作包裝材料的初性。例如，任 選的可食用實施方式可W根據(jù)本文所公開的內(nèi)容設計W具有合適的穩(wěn)健性，例如用作包裝 材料。特別地，根據(jù)本公開的一類實施方式的水溶性膜可展示出意想不到地有利的撕裂強 度和另外任選的意想不到地有利的溶解度。
[0022] 如本文中所使用，術語"包含"是指除被指定的那些之外可能還包括其他試劑、要 素、步驟或特征。
[002引如本文中所使用且除非另有規(guī)定，否則W厘泊（C巧計的PVOH粘度的所有測量為 4%溶液在20°C下的測量，并且簇甲基纖維素粘度的所有測量為2%溶液在25°C下的測量。 [0024] 如本文中所使用，"實質(zhì)上透明的"是指水溶性膜當誘注至約2.Omm的厚度時在儲 存至少30天之后具有約37. 0 %或更小的測量不透明度，如通過如本文所述的X-RITESP60 系列球形分光光度計X-64比色計或實質(zhì)等同物測定。
[00巧]如本文中所使用，"A%不透明度"是指膜在膜成型后t= 0時的膜不透明度和 該相同的膜在調(diào)理和儲存后的不透明度之間的透明度的變化，如通過如本文所述的X-RITE SP60系列球形分光光度計X-64比色計或實質(zhì)等同物測定。
[0026] 如本文中所使用增強的透明度"是指根據(jù)本文所公開的水溶性膜當誘注至約 2. 0密耳的厚度時任選地在儲存至少30天之后展示出37. 0%或更小的不透明度，如通過如 本文所述的X-RITESP60系列球形分光光度計X-64比色計或實質(zhì)等同物測定。
[0027] 如本文中所使用，"有利的溶解度"是指根據(jù)本文所公開的膜在約2. 0密耳厚時在 23°C下W少于50秒、優(yōu)選少于40秒且最優(yōu)選少于30秒完全溶解于水中。
[002引如本文中所使用，"良好的撕裂強度"是指在23°C下具有通過Elmdo計撕裂測試儀 型號40043或等同物測得的至少400克/密耳的撕裂強度。
[0029] 如本文中所使用且除非另有規(guī)定，否則術語"wt. %"和"wt%"用于指全部膜（當 適用時）的干（無水）"重量份數(shù)或被封裝在囊袋（當適用時）內(nèi)的全部組合物的W重 量份數(shù)計的確定要素的組成。如本文中所使用且除非另有規(guī)定，否則術語"phr"用于指每 一百份水溶性PVOH樹脂W份數(shù)計的確定要素的組成。
[0030] 水溶性膜、用于其中的任選成分及其制備方法是本領域眾所周知的。在一類實施 方式中，所述水溶性膜包括聚乙締醇（PVCffl)。PVOH是通常通過聚乙酸乙締醋的醇解（通常 稱為水解或皂化）制備的合成樹脂。完全水解的PV〇H(其中實際上所有的乙酸醋基已經(jīng)被 轉化為醇基）是強氨鍵的高結晶聚合物，其僅溶解于熱水中（大于約140°F(60°C))。如 果在聚乙酸乙締醋的水解之后容許保留足夠數(shù)目的乙酸醋基，則PVOH聚合物被稱為部分 水解的，其氨鍵結合更弱，且結晶性更低，且可溶于低于約50°F(l〇°C))的冷水中。中間的 冷/熱水可溶性膜可W包括例如中間的部分水解的PVOH(例如，具有約94%至約98 %的水 解度），并且僅易溶于溫水中一，例如，在約40°C及更高的溫度下迅速溶解。完全水解和部 分水解的PVOH兩種類型通常被稱為PVOH均聚物，然而所述部分水解的類型在技術上是乙 締醇-乙酸乙締醋共聚物。
[003。本公開的水溶性膜中所包含的PVOH的水解度值H)可W為約75%至約99%。當 水解度減小時，由該樹脂制成的膜將具有降低的機械強度，但具有在低于約20°C的溫度下 更快的溶解度。當水解度增加時，由該樹脂制成的膜將在機械性能上趨向于更強，且熱成型 性將趨向于下降?？蒞選擇PVOH的水解度，使得該樹脂的水溶解性依賴于溫度，并且因此 還影響由該樹脂、增容劑聚合物和其他成分制成的膜的溶解度。在一類實施方式中，所述膜 是可溶于冷水的?？扇苡诶渌哪ぃ扇苡诘陀趌0°C的溫度的水中）可W包括具有在約 75 %至約90 %的范圍內(nèi)、或在約80 %至約90 %的范圍內(nèi)、或在約85 %至約90 %的范圍內(nèi)的 水解度的PV0H。在另一類實施方式中，所述膜是可溶于熱水的。例如，可溶于熱水的膜對 于可食用應用（例如封裝熱食類（例如燕麥片、可可粉或湯粉）的水溶性小包）是有利的。 可溶于熱水的膜（可溶于至少約60°C的溫度的水中）可W包括具有至少約98%的水解度 的PVOH。
[0032] 除PVOHW外，或者替代PVOH所使用的其他水溶性成膜樹脂可W包括，但不限于改 性聚乙締醇、聚丙締酸醋、水溶性丙締酸醋共聚物、聚乙締化咯燒酬、支鏈淀粉、水溶性天然 聚合物（包括但不限于瓜爾膠、黃原膠、卡拉膠和淀粉）、水溶性聚合物衍生物（包括但不限 于，乙氧基化淀粉和徑丙基化淀粉）、前述的共聚物和任何前述的組合。
[0033]例如，所述水溶性聚合物可WW在約30wt. %至約90wt. %的范圍內(nèi)的量被包含 在所述膜組合物中。例如，所述水溶性聚合物的量相比于所有增塑劑、增容劑和第二添加劑 的組合量的重量比可W在約0. 5至約9、約0. 5至約5、或約1至3、或約1至2的范圍內(nèi)。
[0034] 用于本文所述的膜的水溶性聚合物（包括但不限于PVOH聚合物）可WW在約3. 0 至約27.OcP、或約3.OcP至約15cP、或約6. 0至約10.OcP的范圍內(nèi)的粘度為特征。通過如 英國標準ENISO15023-2:2006附錄E化OOkfield測試方法中所述的采用具有化適配器 的化OOkfieldLV型粘度計測量新鮮制得的溶液測定PVOH聚合物的粘度。國際上通常規(guī) 定了4%聚乙締醇水溶液在2(TC下的粘度。除非另有規(guī)定，否則本文中所有WCP指定的粘 度應理解為指4%聚乙締醇水溶液在20°C下的粘度。
[0035] 在本領域中眾所周知PVOH聚合物的粘度與相同PVOH聚合物的重均分子量 有關，并且通常使用該粘度代替胃.和11.'。因此，所述水溶性聚合物的重均分子量可W在約 30, 000至約175, 000、或約30, 000至約100, 000、或約55, 000至約80, 000