CN107090737B - 一种非木材类本色浆食品包装纸及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非木材类本色浆食品包装纸及其制备方法，本发明的一种非木材类本色浆食品包装纸，所述非木材类本色浆食品包装纸的浆料由未漂草浆和未漂竹浆制得，其中所述包装纸的定量为45g/m2‑65g/m2，合成造纸助剂的含量为所述绝干浆的0.5％‑2.5％。本发明安全环保，保持植物纤维的天然本色，无尘无屑，且抄造工艺中不产生有害物质，减少了废水处理的成本，生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及纸张制造技术领域，具体涉及一种非木材类本色浆食品包装纸及其制备方法。
背景技术
近年来，随着人们对“白色污染”等环保问题的日益关注，纸质包装在食品包装领域的需求和优势越来越明显。国际上有些国家，包装食品一律禁用塑料袋，提倡使用纸制品进行绿色包装。有资料预计，我国纸包装制品产量到2015年可达3600万吨。纸制品环保卫生、无害无毒，但生产包装纸的过程中原材料有可能受到污染，或在加工处理中，纸和纸板中通常会有一些杂质、细菌和生产过程中加入的各种功能型助剂：防油剂、荧光增白剂、湿强剂、消泡剂等，许多纸品还含有再生纤维，再生纤维除含上述有害成分外，还含有油墨中的各种化学有害物质，这些残留污染物有可能会迁移到食品中，从而危害消费者的健康。
目前，现有技术中关于食品包装纸的制备更多采用含量较高的木浆或100％木浆为原料，另外，消费者处于心理上对亮度的需要以及对一些物理指标的需求，通常采用以漂白木浆为主的纸浆制造。然而国内外有些造纸厂为节省木材资源，在制备食品包装纸时，也采用草浆替代木浆，以便降低成本，但往往会牺牲纸张性能。而且无论是草浆还是木浆，均采用漂白化学浆作为造纸原料。纸浆经过漂白工艺将产生对环境污染的化学物质，还会造成纸产品中含有对人体健康有害的化学成分。
专利CN101638863A公布了一种本色食品包装纸及其制备方法，为使各项性能和有害物质指标达到实用程度，在未漂草浆中加入未漂木浆。专利CN104452467A公布了一种薄型本色食品包装纸及其制备方法，在未漂草浆中加入木浆，为使各项质量指标达到实用程度，在制备过程中向纸浆中加入了浆内淀粉、浆内分散剂、烷基烯酮二聚物和烘缸剥离剂。专利CN101353873A公布了一种由禾草浆制得的食品包装纸及其制备方法，为节省木材资源，纸浆原料全部采用未经漂白的禾草浆。然而，现有技术着重点单一，其中所述的纸浆有些为漂白浆，另外，所述的未漂草浆仅仅是作为纸浆原料的一部分，与木浆等纸浆结合使用，但是木浆并不能有效提高纸张的各项性能指标。
到目前为止，尚未发现采用未漂竹浆加入到未漂草浆中，并且所述食品包装纸的质量均达到并且超过行业和国家标准，更没有发现在非木材类本色浆制备食品包装纸过程中加入一种特殊的添加剂。
在长期的工作实践中，本发明人发现，未经过打浆的竹浆纤维添加进麦草纤维之后，相同磨浆转速下，其打浆度低，但湿重和保水值均比草浆高；打浆前期，其成纸的抗张指数、撕裂指数、耐破指数和耐折度较草浆高，打浆后期，比草浆低。本发明人进一步发现，以甲壳素为主要原料制备的新型多功能造纸助剂，添加到未漂浆(本色浆)中，能有效提高纸张的各项性能指标。
目前，缺乏一种安全环保的非木材类本色浆食品包装纸及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有安全环保的非木材类本色浆食品包装纸及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本发明的一种非木材类本色浆食品包装纸，所述非木材类本色浆食品包装纸的浆料由未漂草浆和未漂竹浆制得，其中所述包装纸的定量为45g/m2-65g/m2，合成造纸助剂的含量为所述绝干浆的0.5％-2.5％。
进一步地，所述非木材类本色浆食品包装纸的亮度为20％-50％ISO，抗张指数为22-27N·m/g，撕裂指数为10.5-12.5mN·m2/g，耐破指数为1.2-2.0KPa·m2/g，耐折度为20-30次。
进一步地，所述浆料由重量百分比的如下组分组成：
未漂草浆 30％-50％，
未漂竹浆 50％-70％。
更进一步地，所述合成造纸助剂为甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂；所述甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂为增强剂、助留剂或施胶剂。作为增强剂，其含有的分子结构中含有大量的羟基和氨基，能与纤维素发生氢键结合，对纤维起到提高结合力和架桥的作用，一种施胶剂可以内部施胶或表面施胶，从食品包装角度考虑，优选内部施胶剂。
本发明所述的非木材类本色浆食品包装纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)将自制未漂草浆和未漂竹浆在浆槽进行混合，使浆料均匀；
(2)混匀后的浆料依次通过圆网浓缩机、浓缩后浆槽、低浓磨浆机、草浆叩后浆塔和纸机浆槽，得到打浆后的浆料；
(3)将洗净后的甲壳素用浓度为30％-60％的氢氧化钠溶液在120-140℃处理2-3h，水洗至中性后溶解于1％-10％乙酸溶液中，得到甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂，所述甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂中的壳聚糖含量占总量的为1％-10％；
(4)向步骤(2)所得浆料中添加步骤(3)中制得的甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂进入高位箱，使混合均匀；
(5)将步骤(4)所得浆料在纸机上依次经冲浆泵、网部、毯部压榨部、干燥部、卷纸机和高速分切机后加工，制得非木材类本色浆食品包装纸。
进一步地，在步骤(2)中，打浆，在低浓磨浆机中进行打浆，磨浆转速为10000-20000r/min，打浆浓度为10％以下；打浆度为20-40°SR，湿重为7-10g，保水值为110-150％；在步骤(5)中，所述浆料从高位箱流入网部时的上网浓度为0.5％-1.5％，网部为50-200目。
进一步地，在步骤(5)中，所述纸机的速率为200-400m/min；所述浆料从高位箱流入网部时的上网浓度为0.8％-1.2％，网部为50-150目。
更进一步地，在步骤(5)中，所述纸机的速率为250-350m/min；所述浆料从高位箱流入网部时的网部为80-150目。
有益效果：本发明安全环保，保持植物纤维的天然本色，无尘无屑，且抄造工艺中不产生有害物质，减少了废水处理的成本，生产成本低。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)将未漂草浆和未漂竹浆混合均匀后进行打浆，再将造纸助剂添加进去，滤水能力大大增加，浆料的打浆度降低，其成纸的各项物理指标较竹浆的高。在纸机上整个抄造过程未添加任何漂白剂、荧光剂等其它有害物质，保持植物纤维的天然本色，无尘无屑，且抄造工艺中不产生有害物质，减少了废水处理的成本，克服了现有技术采用较高打浆度的木浆与草浆结合的片面见解，同样抄造出符合国家质量标准的食品包装纸。
(2)麦草纤维的细胞壁较薄，在打浆的机械作用下容易破裂，分丝帚化和细纤维化较快，纤维间结合力较高，与纤维间结合力关系紧密的成纸抗张指数和耐破指数都较高，但是由于麦草纤维(草浆)的平均长度较短，成纸的撕裂指数和耐折度均很低；竹浆纤维(竹浆)的平均长度较长，成纸的撕裂指数和耐折度均较高。将未漂草浆和未漂竹浆按一定比例混合均匀后进行打浆，使得竹浆纤维在经过打浆之后更均匀的分丝帚化，分离出微细纤维，再将造纸助剂添加进去，最后得到的浆料滤水能力大大增加，浆料的打浆度降低，在打浆度较低时，其成纸的各项物理指标较竹浆的高。
(3)甲壳素衍生物壳聚糖的生物相容性好，易生物降解，且降解产物无毒害；还具有抗菌性、抗微生物性，对金属离子的螯合性。以甲壳素为原材料制备出的壳聚糖类造纸助剂可作为增强剂、助留剂、施胶剂，并且生产成本低。
具体实施方式
通过以下实施例进一步详细说明本发明，但应注意本发明的范围并不受这些实施例的任何限制。
实施例1
本发明涉及的未漂草浆和未漂竹浆为申请人于2016年3月25日提交的申请号为CN201610179306.7、名称为“非木材类纸浆”的中国专利申请中公开的纸浆，其特征是将收集的麦草和竹子原料分别进行预处理，然后通过输送设备送入一级分离装置，用0.6MPa-3.0MPa的蒸汽蒸煮1min-5min，蒸煮后再进行多级清洗，然后进行固液分离得到半纤维素液以及固形物；向所述固形物加入碱溶液，在90℃-130℃的条件下蒸煮0.5h-1.5h，蒸煮后进行二次固液分离得到未漂浆(未漂草浆和未漂竹浆)。所述的未漂浆K值为5.5以下，叩解度为20-30°SR，湿重为2-3.5g，白度为44.5°以下，pH值为7-9，基于固形物总重量的纤维素含量为90％-97％。
本发明涉及的制浆方法为申请人于2016年3月25日提交的申请号为CN201610176481.0、名称为“制浆方法”的中国专利申请中公开的方法，其特征是利用三素(半纤维素、纤维素、木质素)分离技术得到的纤维素产品进行制浆。
所述的丙烯酰胺、甲壳素、氢氧化钠、乙酸、过硫酸钾、还原剂、壳寡糖均为市售工业品。
将收集的麦草和竹子原料分别进行预处理，然后通过输送设备送入一级分离装置，用1.5MPa的蒸汽蒸煮4min，蒸煮后再进行多级清洗，然后进行固液分离得到半纤维素液以及固形物；向所述固形物加入碱溶液，在100℃的条件下蒸煮1.2h，蒸煮后进行二次固液分离得到未漂浆(未漂草浆和未漂竹浆)。所述的未漂浆K值为4.5以下，叩解度为25°SR，湿重为2.5g，白度为35°以下，pH值为8.0，基于固形物总重量的纤维素含量为93％。
本发明的非木材类本色浆食品包装纸制备步骤如下：
(1)将重量百分比为30％的未漂草浆和重量百分比为70％的未漂竹浆在浆槽进行混合，使浆料均匀，得到浓度为5％浆料。
(2)向步骤(1)所得浆料依次通过圆网浓缩机、浓缩后浆槽、低浓磨浆机、草浆叩后浆塔、纸机浆槽，磨浆转速为15000r/min，得到打浆后的浆料。
(3)将洗净后的甲壳素用30％的NaOH(氢氧化钠)溶液在125℃处理3h，水洗至中性后溶解于10％乙酸溶液中，得到甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂，所述甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂中的壳聚糖含量占总量的10％。所述甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂为施胶剂。
(4)向步骤(2)所得浆料中添加造纸助剂进入高位箱，造纸助剂的含量为绝干浆料的1.0％，使混合均匀，得到浓度为1.0％浆料；
(5)将步骤(4)所得浆料在转速为200m/min纸机上，依次经冲浆泵、100目网部、毯部压榨部、干燥部、卷纸机、高速分切机、后加工，得到定量为60g/m2的非木材类本色浆食品包装纸。所述浆料从高位箱流入网部时的上网浓度为1.1％。
所述的非木材类本色浆食品包装纸的各项质量指标如下：
本发明所述的打浆结束后，所得浆料的打浆度为30°SR，湿重为8g，保水值为120％。本发明所述的所得非木材类本色浆食品包装纸的亮度为30％ISO，抗张指数24N·m/g，撕裂指数11mN·m2/g，耐破指数1.5KPa·m2/g，耐折度24次。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于：
将收集的麦草和竹子原料分别进行预处理，然后通过输送设备送入一级分离装置，用2.5MPa的蒸汽蒸煮3min，蒸煮后再进行多级清洗，然后进行固液分离得到半纤维素液以及固形物；向所述固形物加入碱溶液，在120℃的条件下蒸煮1h，蒸煮后进行二次固液分离得到未漂浆(未漂草浆和未漂竹浆)。所述的未漂浆K值为5.2以下，叩解度为25°SR，湿重为3.2g，白度为42°以下，pH值为8.5，基于固形物总重量的纤维素含量为96％。
非木材类本色浆食品包装纸制备步骤如下：
在步骤(1)中，将重量百分比为50％的未漂草浆和50％的未漂竹浆在浆槽进行混合，使浆料均匀，得到浓度为9％浆料。
在步骤(2)中，向步骤(1)所得浆料依次通过圆网浓缩机、浓缩后浆槽、低浓磨浆机、草浆叩后浆塔、纸机浆槽，磨浆转速为10000转，得到打浆后的浆料。
在步骤(3)中，将洗净后的甲壳素用50％的NaOH(氢氧化钠)溶液在140℃处理2h，水洗至中性后溶解于8％乙酸溶液中，得到甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂，所述甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂中的壳聚糖含量占总量的为1％。向步骤(2)所得浆料中添加造纸助剂进入高位箱，含量为绝干浆料的1.0％，使混合均匀，得到浓度为0.5％浆料。所述甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂为助留剂。
在步骤(4)中，将步骤(3)所得浆料在纸机的转速为200m/min上，依次经冲浆泵、50目网部、毯部压榨部、干燥部、卷纸机、高速分切机、后加工，得到定量为45g/m2的非木材类本色浆食品包装纸。
在步骤(5)中，将步骤(4)所得浆料在转速为400m/min纸机上，依次经冲浆泵、90目网部、毯部压榨部、干燥部、卷纸机、高速分切机、后加工，得到定量为45g/m2的非木材类本色浆食品包装纸。所述浆料从高位箱流入网部时的上网浓度为0.8％。
所述的非木材类本色浆食品包装纸的各项质量指标如下：
本发明所述的打浆结束后，所得浆料的打浆度为20°SR，湿重为10g，保水值为150％。
本发明非木材类本色浆食品包装纸的亮度为20％ISO，抗张指数22N·m/g，撕裂指数12.5mN·m2/g，耐破指数1.2KPa·m2/g，耐折度20次。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于：
本发明的一种非木材类本色浆食品包装纸，所述非木材类本色浆食品包装纸的浆料由未漂草浆和未漂竹浆制得，其中所述包装纸的定量为65g/m2，合成造纸助剂的含量为所述绝干浆的2.5％。
所述浆料由重量百分比的如下组分组成：
未漂草浆 40％，
未漂竹浆 60％。
本发明所述的非木材类本色浆食品包装纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)将重量百分比为40％的未漂草浆和60％的未漂竹浆在浆槽进行混合，使浆料均匀，得到浓度为9％浆料。
在步骤(2)中，打浆，在低浓磨浆机中进行打浆，磨浆转速为20000转，打浆浓度为10％以下；打浆度为40°SR，湿重为7g，保水值为110％；
在步骤(3)中，将洗净后的甲壳素用浓度为60％的氢氧化钠溶液在120℃处理2h，水洗至中性后溶解于1％乙酸溶液中，得到甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂，所述甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂中的壳聚糖含量占总量的为8％；向步骤(2)所得浆料中添加造纸助剂进入高位箱，含量为绝干浆料的1.0％，使混合均匀，得到浓度为0.5％浆料。所述甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂为增强剂。
在步骤(4)中，向步骤(2)所得浆料中添加步骤(3)中制得的甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂进入高位箱，使混合均匀；
在步骤(5)中，将步骤(4)所得浆料在转速为200m/min纸机上，依次经冲浆泵、150目网部、毯部压榨部、干燥部、卷纸机、高速分切机、后加工，得到定量为65g/m2的非木材类本色浆食品包装纸。所述浆料从高位箱流入网部时的上网浓度为1.2％。
所述的非木材类本色浆食品包装纸的各项质量指标如下：
所述非木材类本色浆食品包装纸的亮度为50％ISO，抗张指数为27N·m/g，撕裂指数为10.5mN·m2/g，耐破指数为2.0KPa·m2/g，耐折度为30次。
对比例1
对比例1与实施例2的区别在于：
使用商购麦草和竹子制得的纸浆作为原料，并且使用漂白剂对纸浆进行漂白处理
非木材类漂白浆食品包装纸制备步骤如下：
在步骤(1)中，将重量百分比为50％的漂白草浆和50％的漂白竹浆在浆槽进行混合，使浆料均匀，得到浓度为9％浆料。
在步骤(2)中，向步骤(1)所得浆料依次通过圆网浓缩机、浓缩后浆槽、低浓磨浆机、草浆叩后浆塔、纸机浆槽，磨浆转速为10000转，得到打浆后的浆料。
在步骤(3)中，将洗净后的甲壳素用50％的NaOH(氢氧化钠)溶液在140℃处理2h，水洗至中性后溶解于8％乙酸溶液中，得到甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂，所述甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂中的壳聚糖含量占总量的为1％。向步骤(2)所得浆料中添加造纸助剂进入高位箱，含量为绝干浆料的1.0％，使混合均匀，得到浓度为0.5％浆料。所述甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂为助留剂。
在步骤(4)中，将步骤(3)所得浆料在纸机的转速为200m/min上，依次经冲浆泵、100目网部、毯部压榨部、干燥部、卷纸机、高速分切机、后加工，得到定量为45g/m2的非木材类本色浆食品包装纸。
在步骤(5)中，将步骤(4)所得浆料在转速为350m/min纸机上，依次经冲浆泵、50目网部、毯部压榨部、干燥部、卷纸机、高速分切机、后加工，得到定量为45g/m2的非木材类本色浆食品包装纸。所述浆料从高位箱流入网部时的上网浓度为0.5％。
所述的非木材类本色浆食品包装纸的各项质量指标如下：
本发明所述的打浆结束后，所得浆料的打浆度为30°SR，湿重为8g，保水值为135％。
本发明非木材类本色浆食品包装纸的亮度为65％ISO，抗张指数17N·m/g，撕裂指数9.2mN·m2/g，耐破指数1.0KPa·m2/g，耐折度18次。
对比例2
使用市场上购买的以木质材料制备的食品包装用白色淋膜纸作为比较例2。
经过以上实施例与对比例得到的食品包装纸产品进行理化指标、微生物指标和尘埃度测试，检测机构青岛东标检测服务有限公司，测试方法采用国家规定的北京四环卫生药械厂有限公司生产的121℃压力蒸汽灭菌化学指示卡进行理化指标检测，微生物指标采用GB-4789-84方法，尘埃度指标按国家标准QB/T 4509—2013进行检测，检测结果如表1所示。
表1
由表1所示，利用实施例2制备的非木材类本色浆食品包装纸各项质量和性能指标都符合标准，与市场上购买的食品包装纸对比相当，优于对比例1漂白浆制备的食品包装纸各项质量和性能指标。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种非木材类本色浆食品包装纸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将浆料在浆槽进行混合，使浆料均匀，其所述浆料由重量百分比的如下组分组成：未漂草浆30％-50％，未漂竹浆50％-70％；
(2)混匀后的浆料依次通过圆网浓缩机、浓缩后浆槽、低浓磨浆机、草浆叩后浆塔和纸机浆槽，得到打浆后的浆料；
(3)将洗净后的甲壳素用浓度为30％-60％的氢氧化钠溶液在120-140℃处理2-3h，水洗至中性后溶解于1％-10％乙酸溶液中，得到甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂，所述甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂中的壳聚糖含量占总量的为1％-10％；
(4)向步骤(2)所得浆料中添加步骤(3)中制得的甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂进入高位箱，使混合均匀；
(5)将步骤(4)所得浆料在纸机上依次经冲浆泵、网部、毯部压榨部、干燥部、卷纸机和高速分切机后加工，制得非木材类本色浆食品包装纸；
其中所述非木材类本色浆食品包装纸的定量为45g/m2-65g/m2，甲壳素衍生物壳聚糖类造纸助剂的含量为绝干浆的0.5％-2.5％，所述包装纸的亮度为20％-50％ISO，抗张指数为22-27N·m/g，撕裂指数为10.5-12.5mN·m2/g，耐破指数为1.2-2.0k Pa·m2/g，耐折度为20-30次。
2.根据权利要求1所述的非木材类本色浆食品包装纸的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，打浆，在低浓磨浆机中进行打浆，磨浆转速为10000-20000r/min，打浆浓度为10％以下；打浆度为20-40°SR，湿重为7-10g，保水值为110-150％；
在步骤(5)中，所述浆料从高位箱流入网部时的上网浓度为0.5％-1.5％，网部为50-200目。
3.根据权利要求2所述的非木材类本色浆食品包装纸的制备方法，其特征在于：在步骤(5)中，所述纸机的速率为200-400m/min；所述浆料从高位箱流入网部时的上网浓度为0.8％-1.2％，网部为50-150目。
4.根据权利要求2所述的非木材类本色浆食品包装纸的制备方法，其特征在于：在步骤(5)中，所述纸机的速率为250-350m/min；所述浆料从高位箱流入网部时的网部为80-150目。
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