本發(fā)明涉及食品級(jí)相變冷卻液，尤其涉及一種無毒安全型食品級(jí)相變冷卻液及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代社會(huì)中，冷卻技術(shù)在食品保鮮、醫(yī)療儲(chǔ)存、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域扮演著至關(guān)重要的角色。傳統(tǒng)的冷卻方法主要依賴于機(jī)械制冷或冰水混合物，但這些方法往往存在能耗高、溫度控制不精確、可能污染食品等問題。近年來，相變材料(pcm)因其優(yōu)異的熱管理能力和節(jié)能潛力而受到廣泛關(guān)注。

2、目前，市場上常見的相變冷卻液主要包括無機(jī)鹽水合物、有機(jī)相變材料和它們的復(fù)合物。無機(jī)鹽水合物(如十水合硫酸鈉)具有較高的相變潛熱，但存在過冷和相分離問題。有機(jī)相變材料(如石蠟)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，但導(dǎo)熱性能較差，且多數(shù)不適合直接接觸食品。

3、一些研究者嘗試使用食品級(jí)材料開發(fā)安全的相變冷卻液。例如，以丙三醇為基礎(chǔ)的食品級(jí)相變材料，利用海藻糖制備的相變保溫材料。然而，這些方案仍然存在以下技術(shù)問題：

4、1.相變溫度范圍窄：多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)只能在較窄的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)相變，難以滿足不同食品的多樣化冷藏需求。

5、2.熱性能不足：許多食品級(jí)相變材料的熱容量和導(dǎo)熱系數(shù)較低，影響了冷卻效率和溫度均勻性。

6、3.長期穩(wěn)定性差：一些配方在長期使用或溫度循環(huán)后容易出現(xiàn)相分離、結(jié)晶或霉變等問題。

7、4.黏度控制困難：低黏度易導(dǎo)致泄漏，高黏度又會(huì)影響流動(dòng)性和傳熱效率，難以兼顧。

8、5.成本高昂：某些配方使用了價(jià)格昂貴的特殊糖類或添加劑，限制了大規(guī)模應(yīng)用。

9、6.制備工藝復(fù)雜：一些方案需要復(fù)雜的乳化或微膠囊化過程，增加了生產(chǎn)難度和成本。

10、考慮到上述問題，開發(fā)一種兼具寬溫域相變特性、優(yōu)異熱性能、長期穩(wěn)定性和食品安全性的相變冷卻液具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和市場需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，開發(fā)一種能夠同時(shí)解決這些技術(shù)難題的一種無毒安全型食品級(jí)相變冷卻液及其制備方法，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和迫切需求。

2、本發(fā)明公開了一種無毒安全型食品級(jí)相變冷卻液，包括以下重量份的組分：

3、1,2,3-丙三醇40-50份；

4、1,2-丙二醇20-30份；

5、d-葡萄糖15-20份；

6、d-果糖10-15份；

7、麥芽糖醇5-10份；

8、羧甲基纖維素鈉0.5-1.5份；

9、ε-聚賴氨酸0.1-0.3份。

10、優(yōu)選地，所述1,2,3-丙三醇與1,2-丙二醇的重量比為1.5:1至2.2:1。

11、優(yōu)選地，所述d-葡萄糖、d-果糖和麥芽糖醇的總重量份與1,2,3-丙三醇和1,2-丙二醇的總重量份之比為0.35:1至0.55:1。

12、優(yōu)選地，所述羧甲基纖維素鈉的重量份與糖類總重量份之比為0.015:1至0.05:1。

13、優(yōu)選地，所述ε-聚賴氨酸的重量份與所述冷卻液總重量份的比值為0.0008至0.0025。

14、一種所述的無毒安全型食品級(jí)相變冷卻液的制備方法包括以下步驟：

15、(1)混合1,2,3-丙三醇和1,2-丙二醇，在60-70℃下攪拌均勻，形成多元醇基礎(chǔ)溶劑；

16、(2)向所述多元醇基礎(chǔ)溶劑中依次加入d-葡萄糖、d-果糖和麥芽糖醇，繼續(xù)加熱攪拌至完全溶解；

17、(3)將步驟(2)得到的混合液降溫至50-55℃，緩慢加入預(yù)先溶解的羧甲基纖維素鈉溶液，攪拌均勻；

18、(4)將步驟(3)得到的混合液冷卻至室溫，加入ε-聚賴氨酸，充分?jǐn)嚢杌旌希?/p>

19、(5)對步驟(4)得到的混合液進(jìn)行過濾除雜，獲得所述無毒安全型食品級(jí)相變冷卻液。

20、優(yōu)選地，所述步驟(1)中，攪拌均勻的時(shí)間為20-40分鐘，攪拌速度為200-400轉(zhuǎn)/分鐘。

21、優(yōu)選地，所述步驟(2)中加熱攪拌的溫度為65-68℃，時(shí)間為30-50分鐘。

22、優(yōu)選地，所述步驟(3)中，羧甲基纖維素鈉預(yù)先溶解于水中，其水溶液濃度為1.5-2.5重量％，加入速度為2-5毫升/分鐘。

23、優(yōu)選地，所述步驟(4)中冷卻至室溫的冷卻速率為1-2℃/分鐘，充分?jǐn)嚢杌旌系臅r(shí)間為15-25分鐘，攪拌速度為150-250轉(zhuǎn)/分鐘；所述步驟(5)中過濾除雜采用孔徑為0.2-0.5微米的濾膜。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠達(dá)到以下有益效果：

25、1.寬范圍連續(xù)相變：通過多元醇-糖類復(fù)合體系的精心設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了-20℃至8℃范圍內(nèi)的連續(xù)相變。不同組分在不同溫度下發(fā)生相變，形成了一個(gè)"相變階梯"，大大擴(kuò)展了適用溫度范圍。這種寬范圍相變特性使得本發(fā)明的冷卻液能夠適應(yīng)不同類型食品的冷藏需求，提高了應(yīng)用靈活性。

26、2.卓越的熱性能：本發(fā)明的冷卻液展現(xiàn)出優(yōu)異的導(dǎo)熱系數(shù)(最高達(dá)0.468w/m·k)和熱容量(最高達(dá)3.42j/g·k@0℃)。這得益于多元醇和糖類分子形成的有序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了熱量的快速傳遞和儲(chǔ)存。高導(dǎo)熱系數(shù)確保了快速均勻的溫度分布，而大熱容量則有助于緩沖外界溫度波動(dòng)，維持穩(wěn)定的冷藏環(huán)境。

27、3.長期穩(wěn)定性：通過引入ε-聚賴氨酸和優(yōu)化羧甲基纖維素鈉的用量，本發(fā)明解決了長期穩(wěn)定性問題。ε-聚賴氨酸不僅起到防腐作用，還參與形成穩(wěn)定的分子網(wǎng)絡(luò)。羧甲基纖維素鈉則通過形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，防止各組分分離。30天的循環(huán)測試結(jié)果證實(shí)了本發(fā)明冷卻液的卓越穩(wěn)定性。

28、4.黏度可控：通過精確調(diào)控羧甲基纖維素鈉的含量和引入麥芽糖醇作為"分子軸承"，本發(fā)明在保證足夠黏度防止泄漏的同時(shí)，維持了良好的流動(dòng)性。這種平衡對于實(shí)際應(yīng)用中的傳熱效率和操作便利性至關(guān)重要。

29、5.全面的食品安全性：本發(fā)明僅使用食品級(jí)原料，不含任何潛在有害物質(zhì)。這使得該冷卻液可以直接接觸食品，大大擴(kuò)展了應(yīng)用場景，尤其適合對食品安全要求嚴(yán)格的場合。

30、6.成本效益：本發(fā)明選用的原料均為常見的食品級(jí)添加劑或工業(yè)原料，避免了使用昂貴的特殊材料。同時(shí)，簡化的制備工藝也有助于降低生產(chǎn)成本。這種成本優(yōu)勢為大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

31、7.環(huán)境友好：作為一種非毒性、可生物降解的配方，本發(fā)明的冷卻液符合當(dāng)前對環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的要求，有利于減少環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。

32、總之，本發(fā)明通過多組分協(xié)同設(shè)計(jì)和優(yōu)化制備工藝，成功解決了現(xiàn)有技術(shù)面臨的多個(gè)關(guān)鍵問題。這種新型相變冷卻液在食品冷鏈、醫(yī)療冷藏、建筑節(jié)能等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，有望推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)和可持續(xù)發(fā)展。

技術(shù)特征：

1.一種無毒安全型食品級(jí)相變冷卻液，其特征在于，包括以下重量份的組分：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無毒安全型食品級(jí)相變冷卻液，其特征在于，所述1,2,3-丙三醇與1,2-丙二醇的重量比為1.5:1至2.2:1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無毒安全型食品級(jí)相變冷卻液，其特征在于，所述d-葡萄糖、d-果糖和麥芽糖醇的總重量份與1,2,3-丙三醇和1,2-丙二醇的總重量份之比為0.35:1至0.55:1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無毒安全型食品級(jí)相變冷卻液，其特征在于，所述羧甲基纖維素鈉的重量份與糖類總重量份之比為0.015:1至0.05:1。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無毒安全型食品級(jí)相變冷卻液，其特征在于，所述ε-聚賴氨酸的重量份與所述冷卻液總重量份的比值為0.0008至0.0025。

6.一種如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的無毒安全型食品級(jí)相變冷卻液的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，攪拌均勻的時(shí)間為20-40分鐘，攪拌速度為200-400轉(zhuǎn)/分鐘。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中加熱攪拌的溫度為65-68℃，時(shí)間為30-50分鐘。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，羧甲基纖維素鈉預(yù)先溶解于水中，其水溶液濃度為1.5-2.5重量％，加入速度為2-5毫升/分鐘。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中冷卻至室溫的冷卻速率為1-2℃/分鐘，充分?jǐn)嚢杌旌系臅r(shí)間為15-25分鐘，攪拌速度為150-250轉(zhuǎn)/分鐘；所述步驟(5)中過濾除雜采用孔徑為0.2-0.5微米的濾膜。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及食品級(jí)相變冷卻液技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無毒安全型食品級(jí)相變冷卻液及其制備方法,包括以下重量份的組分：1,2,3?丙三醇40?50份；1,2?丙二醇20?30份；D?葡萄糖15?20份；D?果糖10?15份；麥芽糖醇5?10份；羧甲基纖維素鈉0.5?1.5份；ε?聚賴氨酸0.1?0.3份，通過多元醇?糖類復(fù)合體系的精心設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了?20℃至8℃范圍內(nèi)的連續(xù)相變。不同組分在不同溫度下發(fā)生相變，形成了一個(gè)"相變階梯"，大大擴(kuò)展了適用溫度范圍。這種寬范圍相變特性使得本發(fā)明的冷卻液能夠適應(yīng)不同類型食品的冷藏需求，提高了應(yīng)用靈活性；本發(fā)明的冷卻液展現(xiàn)出優(yōu)異的導(dǎo)熱系數(shù)(最高達(dá)0.468W/m·K)和熱容量(最高達(dá)3.42J/g·K@0℃)。

技術(shù)研發(fā)人員：余方文,閆浩,甘建國,王小敬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：佛山中科融谷科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15