本發(fā)明屬于造紙，具體涉及一種具有高阻隔氧氣和水蒸氣性能的食品包裝紙及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、石油基塑料膜強(qiáng)度和阻隔性能優(yōu)異、低成本等特點(diǎn)，在果蔬、食品包裝中使用最廣泛的材料，但其存在回收困難、不可生物降解，存在嚴(yán)重的環(huán)境污染及生態(tài)威脅等問題。由植物纖維制成的紙包裝材料，資源豐富、綠色環(huán)保、可生物降解或回收利用，在替代高分子聚合物塑料膜的重要發(fā)展方向。然而，纖維素基紙存在一些固有的缺點(diǎn)，如具有多孔結(jié)構(gòu)、對氧氣和水蒸氣阻隔性能差等，且容易使內(nèi)裝物接觸到氧氣等導(dǎo)致變質(zhì)，對內(nèi)裝物起不到保護(hù)的作用。因此，近年來對食品包裝紙能否真正替代高分子聚合物塑料膜包裝材料，其對氧氣和水分子的高阻隔性能突破是關(guān)鍵，提高紙張氣體阻隔性能已成為替代塑料包裝的熱點(diǎn)。

2、目前市場上常見的“降解塑料包裝材料”，大多只是在塑料原料中添加淀粉，填埋后因為淀粉的發(fā)酵、細(xì)菌的分解，大塊塑料會分解成細(xì)小甚至肉眼看不見的碎片，只是一種物理降解，并沒有從根本上改變塑料產(chǎn)品的化學(xué)性質(zhì)。在紙表面pe淋膜、pe覆膜或鋁箔，確實(shí)起到優(yōu)異的阻隔氣體、油脂的功能，但存在與純塑料膜同樣的問題。andrémazega等人將納米纖維素、礦物、pva、普魯蘭酸、藻酸鹽和非離子表面活性劑組合用于多用途涂料制劑，使這些材料在互補(bǔ)缺陷的同時降低了孔隙率，但其不能作為食品接觸層。jinsong?zen等人通過纖維素納米原纖維(cnf)、纖維素納米晶體(cnc)、蒙脫石(mmt)、聚乙烯醇(pva)和烷基烯酮二聚體(akd)自組裝制備了高阻隔復(fù)合薄膜。該薄膜表現(xiàn)出優(yōu)異的阻隔性能，但仍然使用了pva高分子聚合物。

3、因此，需要提供一種具有高阻隔氧氣和水蒸氣性能、且綠色環(huán)保的食品包裝紙迫在眉睫。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明所要解決的第一技術(shù)問題在于提供一種具有高阻隔氧氣和水蒸氣性能的食品包裝紙的制備方法，該方法通過對紙漿纖維細(xì)纖維化，提高了纖維的可塑性，減低了紙張的孔隙結(jié)構(gòu)，提高了了纖維間結(jié)合緊密程度，再通過紙半干壓榨，使纖維扁平化，進(jìn)一步壓縮纖維孔隙，最后通過表面施膠劑對原紙進(jìn)行表面涂覆，填充并堵塞紙張表面孔隙，獲得具有高阻隔氧氣和水蒸氣性能的食品包裝紙，且該方法簡單方便。本發(fā)明所要解決的第二技術(shù)問題在于提供一種具有高阻隔氧氣和水蒸氣性能的食品包裝紙，該食品包裝紙在對氧分子和水分子具有高阻隔性能的同時，還易降解，綠色環(huán)保。本發(fā)明所要解決的第三技術(shù)問題在于提供一種食品包裝紙在食品包裝領(lǐng)域中的應(yīng)用，用于阻隔氧氣和水蒸氣，防止食品產(chǎn)生劣變。

2、為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

3、一種具有高阻隔氧氣和水蒸氣性能的食品包裝紙的制備方法，先將木漿打漿進(jìn)行細(xì)纖維化處理，細(xì)纖維化處理后抄造紙張，干燥平衡后得到原紙，將原紙半干壓榨，干燥平衡后進(jìn)行表面涂覆，再次進(jìn)行半干壓榨，烘干平衡，最終得到食品包裝紙。

4、進(jìn)一步的，所述細(xì)纖維化處理的打漿度為15～75°sr。

5、進(jìn)一步的，所述半干壓榨的線壓力為2mpa以下。

6、進(jìn)一步的，所述表面涂覆所用的表面施膠劑為羧甲基淀粉鈉和tio2的混合。

7、進(jìn)一步的，所述羧甲基淀粉鈉和tio2的質(zhì)量比為4:1。

8、進(jìn)一步的，所述表面施膠劑的固含量為5％。

9、進(jìn)一步的，所述表面涂覆的涂覆量為2～8g/m2。

10、所述方法制備得到的具有高阻隔氧氣和水蒸氣性能的食品包裝紙。

11、進(jìn)一步的，所述食品包裝紙的水蒸氣透過系數(shù)為1.55×10-10g/m·s·pa，氧氣透過系數(shù)為0.192×10-14cm3·cm/cm2·s·pa。

12、所述的食品包裝紙在食品包裝領(lǐng)域中的應(yīng)用。

13、有益效果：相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為：

14、(1)本發(fā)明通過紙漿細(xì)纖維化，提高纖維的可塑性，降低紙的孔隙結(jié)構(gòu)，提高纖維間結(jié)合緊密程度，接著通過紙張半干壓榨，使纖維扁平化，進(jìn)一步壓縮纖維孔隙，然后通過配有一定比例鈦白粉的羧甲基淀粉鈉高分子對原紙進(jìn)行表面涂覆，鈦白粉具有一定的抗菌功能，可以填充并堵塞紙張表面孔隙，羧甲基淀粉鈉既作為鈦白粉顆粒的粘結(jié)劑，也為紙張表面成膜劑；最終制備得到的食品包裝紙具有高阻隔氧氣和水蒸氣性能。

15、(2)本發(fā)明制備得到的食品包裝紙對水蒸氣透過系數(shù)由5.59×10-10g/m·s·pa降到1.55×10-10g/m·s·pa，比原紙降低72.27％，氧氣透過系數(shù)由98.3×10-14cm3·cm/cm2·s·pa降低0.192×10-14cm3·cm/cm2·s·pa，比原紙降低99.8％。

16、(3)本發(fā)明使用紙漿細(xì)纖維化、紙半干壓榨、紙表面tio2顆粒填充和羧甲基淀粉表面涂覆成膜的技術(shù)，完全不使用合成高分子聚合物表面成膜劑，在使紙張達(dá)到對水分子和氧分子高阻隔的食品包裝紙要求的同時，還易降解，綠色環(huán)保。

技術(shù)特征：

1.一種具有高阻隔氧氣和水蒸氣性能的食品包裝紙的制備方法，其特征在于，先將木漿打漿進(jìn)行細(xì)纖維化處理，細(xì)纖維化處理后抄造紙張，干燥平衡后得到原紙，將原紙半干壓榨，干燥平衡后進(jìn)行表面涂覆，再次進(jìn)行半干壓榨，烘干平衡，最終得到食品包裝紙。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高阻隔氧氣和水蒸氣性能的食品包裝紙的制備方法，其特征在于，所述細(xì)纖維化處理的打漿度為15～75°sr。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高阻隔氧氣和水蒸氣性能的食品包裝紙的制備方法，其特征在于，所述半干壓榨的線壓力為2mpa以下。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高阻隔氧氣和水蒸氣性能的食品包裝紙的制備方法，其特征在于，所述表面涂覆所用的表面施膠劑為羧甲基淀粉鈉和tio2的混合。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有高阻隔氧氣和水蒸氣性能的食品包裝紙的制備方法，其特征在于，所述羧甲基淀粉鈉和tio2的質(zhì)量比為4:1。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有高阻隔氧氣和水蒸氣性能的食品包裝紙的制備方法，其特征在于，所述表面施膠劑的固含量為5％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高阻隔氧氣和水蒸氣性能的食品包裝紙的制備方法，其特征在于，所述表面涂覆的涂覆量為2～8g/m2。

8.權(quán)利要求1～7任一項所述方法制備得到的具有高阻隔氧氣和水蒸氣性能的食品包裝紙。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有高阻隔氧氣和水蒸氣性能的食品包裝紙，其特征在于，所述食品包裝紙的水蒸氣透過系數(shù)為1.55×10-10g/m·s·pa，氧氣透過系數(shù)為0.192×10-14cm3·cm/cm2·s·pa。

10.權(quán)利要求8或9所述的食品包裝紙在食品包裝領(lǐng)域中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種具有高阻隔氧氣和水蒸氣性能的食品包裝紙及其制備方法和應(yīng)用，屬于造紙技術(shù)領(lǐng)域。該方法先將木漿打漿進(jìn)行細(xì)纖維化處理，細(xì)纖維化處理后抄造紙張，干燥平衡后得到原紙，將原紙半干壓榨，干燥平衡后進(jìn)行表面涂覆，再次進(jìn)行半干壓榨，烘干平衡，最終得到食品包裝紙。本發(fā)明通過紙漿細(xì)纖維化、紙半干壓榨和紙表面TiO<subgt;2</subgt;顆粒填充和羧甲基淀粉鈉表面涂覆成膜的技術(shù)制備得到的生物質(zhì)紙張，完全不使用合成高分子聚合物表面成膜劑，制備出的包裝紙對水分子和氧分子具有高阻隔性能，滿足了食品包裝紙高阻隔氧氣和水蒸氣性能的要求，且本發(fā)明包裝紙易降解，綠色環(huán)保。

技術(shù)研發(fā)人員：戴紅旗,段玉晴
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京林業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9