聚二甲基硅氧烷证明技术上确有必要和使用效果的资料或者文件

第 1 页 3. 证明技术上确有必要和使用效果的资料或者文件3.1 食品添加剂的功能类别及作用机理 聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS) 是以二甲基二氯硅烷和少量三甲基氯硅烷的混合物水解制成的全甲基化线性硅氧烷聚合物。而聚二甲基硅氧烷乳液是以食品添加剂聚二甲基硅氧烷为原料，加去离子水、辅料，经乳化加工而成。聚二甲基硅氧烷及其乳液的功能类别为消泡剂。聚二甲基硅氧烷，白色，几乎无气味，不挥发，不溶于水，比重0.9640.977。CAS 号 63148-62-9，分子式 C3H9SiC2H6OSinSiOC3H9，相对分子质量：6832.35630548.196 （按 2011 年国际相对原子质量），化学结构见下图 1。图 1 聚二甲基硅氧烷的化学结构式（其中 n 值为 90-410）聚二甲基硅氧烷是有机硅消泡剂系列的一种，其特点是表面张力低，表面活性高，消泡力强，用量少，成本低。它与水及多数有机物不相混溶，对大多数气泡介质均能消泡。它具有较好的热稳定性，化学稳定性较好，还具有生理惰性。它对所有气泡体系兼具有抑泡、消泡功能，隶属广谱型消泡剂范畴，其作用机理如下：泡沫是一种有大量气泡分散在液体中的分散体系，其分散相为气体，连续相为液体。有机硅消泡剂表面活性高，当体系中加入有机硅消泡剂时，在气泡表面吸附着定向排列的一层表面活性分子，当其达到一定浓度时，气泡壁就形成了一层坚固的薄膜。表面活性分子吸附在气液界面上，造成液面表面张力下降，从而增加了气-液接触面，这样气泡就不易合并。气泡的相对密度比水小得多，当上升的气泡透过液面时，把液面上的一层表面活性分子吸附上去。因此，暴露在空气中的吸附有表面活性分子的气泡膜同溶液里的气泡膜不一样，它包有两层表面活性剂分子，形成双分子膜被吸附的表面活性剂对液膜具有保第 2 页 护作用。消泡剂就是要破坏和抑制此薄膜的形成，消泡剂进入泡沫的双分子定向膜，破坏定向膜的力学平衡而达到破泡。有机硅消泡剂是易于在溶液表面铺展的液体,在溶液表面铺展时会带走邻近表面的一层溶液，使液膜局部变薄，于是液膜破裂，泡沫破坏。消泡剂在溶液表面铺展越快，则使液膜变的越薄，迅速达到临界厚度，泡沫破坏加快消泡作用加强。有机硅消泡剂表面张力低、易于吸附于溶液表面，使溶液表面局部表面张力降低 (即表面压增高)。发生不均衡现象，于是铺展即自此局部发生，同时会带走表面下一层邻近液体，致使液膜变薄，从而气泡膜破坏。因此，消泡的原因一方面在于易于铺展，吸附的消泡剂分子取代了起泡剂分子，形成了强度较差的膜；同时在铺展过程中带走邻近表面层的部分溶液，使泡沫液膜变薄，降低了泡沫的稳定性，使之易于破坏。图 2 消泡作用示意图3.2 PDMS 在胶原蛋白肠衣加工工艺中使用必要性肠衣是包裹在香肠馅料外的一层薄膜状材料。一般来说，香肠的肠衣有三种：不可食用的纤维素、可食用的胶原蛋白和天然肠衣。纤维素肠衣由于不可食用，使用范围有限。天然肠衣虽然口感好，但成本高、来源有限，质量也不稳定，此外，天然肠衣最长只能做到 4 米，无法适用于大规模自动化生产。目前，国内天然肠衣多用于广式腊肠。而国际上天然肠衣多用于西式肠高端品种。胶原蛋白肠衣作为一种可食性包装材料，是制造各种香肠首选的原料之一。胶原蛋白肠衣主要应用于低温肉制品中的香肠中。低温肉制品是相对于高温肉制品而言的，指采用较低的杀菌温度进行巴氏杀菌的肉制品，即将肉制品中心第 3 页 温度达到 6872保持 30min，西式肉制品多数属于低温肉制品。胶原蛋白肠衣加工工艺一般如下：猪/牛皮清洗，切割真皮层石灰浸泡处理化学处理 +研磨胶原纤维混合酸化胶原凝胶均质、过滤熟化挤出喷淋干燥绕卷印刷已印刷的平整肠衣套缩成品肠衣胶原蛋白肠衣加工过程中，胶原蛋白挤出后呈管状凝胶状态，表面还残留一些胶原蛋白颗粒，因此使用喷淋水洗去表面的胶原颗粒，使肠衣表面光滑。喷淋水从水箱中由泵打到胶原蛋白挤出的生产线，对刚挤出成型的胶原蛋白肠衣进行喷淋，而后夹杂着胶原蛋白颗粒的喷淋水经过管道回流到水箱中。水箱中安置了过滤器，喷淋水经过过滤器过滤掉胶原蛋白颗粒，形成水帘状回到水箱。而喷淋水从过滤器流出落到水箱时，喷淋水接触空气，且水中溶解了部分胶原蛋白，胶原蛋白具有起泡性，因此产生气泡，并随着循环次数的增加，水箱中泡沫量不断增加。泡沫量过多会溢出水箱，污染设备外表面以及附近车间地面，不符合卫生规范，增加了产品被污染物污染的风险；同时泡沫覆盖在水箱液体表面，导致无法观察到水箱中的情况，不利于监控水箱中喷淋水的状况。因此当泡沫量过多时，必须停机清理，导致生产连续性降低，人力成本和时间成本增加。3.3 在拟添加的食品中添加与否的效果对比 为了验证聚二甲基硅氧烷的实际使用效果，企业在胶原蛋白肠衣加工过程中通过分别使用聚二甲基硅氧烷与不使用聚二甲基硅氧烷，对喷淋水水箱的影响进行了比对。下图是在工厂同一水箱监测到的使用聚二甲基硅氧烷的实际效果图。从图 1 和图 2 的对比中可以看出，如果在胶原蛋白肠衣加工过程中不使用聚二甲基硅氧烷作为消泡剂进行处理，会在产生泡沫影响胶原蛋白肠衣品质。而使用了聚二甲基硅氧烷的水箱，泡沫明显减少。聚二甲基硅氧烷及其乳液纤维素+酸第 4 页 图 1-喷淋水水箱- 未使用消泡剂 图 2-喷淋水水箱-使用消泡剂-PDMS若不在胶原蛋白肠衣加工过程中不使用消泡剂，一旦泡沫积累到一定量便影响水箱中喷淋水状况的监控，若泡沫溢出则影响车间卫生，间接影响产品品质。因此当泡沫量过多时，必须停机清理，导致生产连续性降低，人力成本和时间成本增加。若使用聚二甲基硅氧烷及时消除泡沫以及抑制泡沫产生，则在生产过程中，有效减少停机清理的次数，增加生产连续性，降低生产成本的支出也保障车间卫生的保持。3.4 与同一功能类别的食品添加剂使用效果的对比资料 根据 GB2760-2014食品安全国家标准 食品添加剂使用标准，允许在胶原蛋白肠衣中使用的加工助剂-消泡剂只有一种：白油。白油，又名液体石蜡white mineral oi，食品用加工助剂的功能为消泡剂、脱模剂、被膜剂。试验对比了使用白油和使用聚二甲基硅氧烷（PDMS ）的水箱状况，从图 3 和图 4 的对比中可以看出，聚二甲基硅氧烷的消泡效果比白油好。并且因白油属于矿物油，使用后水箱表面出现黄色黏附物，不易清洗，且未消的泡沫呈黄色，液体也变得浑浊。而使用聚二甲基硅氧烷则泡沫少，且水箱内干净，未有黏附物。图 3 喷淋水水箱-使用白油 图 4 喷淋水水箱-使用 PDMS聚二甲基硅氧烷的优势还在于：a) 表面张力低：聚二甲基硅氧烷的表面张力比水、一般油类都要低，因而很适宜作消泡剂；第 5 页 b) 溶解度低且活性高：聚二甲基硅氧烷分子结构特殊，主链为硅氧键，为非极性分子，与极性溶剂水不亲和，与水、一般油类亲和性也很小；c) 挥发性低并具有化学惰性：聚二甲基硅氧烷挥发性极低，又具有表面张力低，使消泡剂可以在广泛的温度范围内起消泡作用。聚二甲基硅氧烷优良的应用性能，作为食品用加工助剂的消泡剂、脱模剂作用，已较广泛地使用于各类产品的加工工艺中。我国允许的使用范围为豆制品工艺、肉制品、啤酒加工工艺、焙烤食品工艺、油脂、果冻、果汁、浓缩果汁粉、饮料、速溶食品、冰淇淋、果酱、调味品和蔬菜加工工艺、发酵工艺、薯片加工工艺、薯类加工工艺、畜禽血制品加工工艺。3.5 结论聚二甲基硅氧烷可以有效地消除胶原蛋白肠衣加工过程中产生的泡沫，使得加工工艺得以顺利进行，同时保障终产品品质。与 GB2760 已批准的白油相比，所申请的加工助剂（消泡剂）聚二甲基硅氧烷在胶原蛋白肠衣加工过程中的使用效果更符合生产加工工艺的要求。由于聚二甲基硅氧烷混合于喷淋水中，在喷淋过程中接触凝胶状态胶原蛋白的表面，终产品胶原蛋白肠衣中残留的聚二甲基硅氧烷量非常有限。因加工工艺具有自我限制，因此建议使用量：“根据生产需要适量使用”。