一种提高食品包装纸张水蒸气和油脂阻隔性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高食品包装纸张水蒸气和油脂阻隔性能的方法，基于微米纤维素（MFC）良好的成膜性能和硫酸盐纳米木质素（KNL）的超疏水性能，通过抽滤沉积或浸渍吸附在纸张表面，形成致密疏水层，从而提高食品包装纸张水蒸气和油脂阻隔性能。本发明专利技术将分散均匀的微米纤维素通过真空抽滤沉积在纸张表面，沉积量为8.0 g/m

A Method for Improving the Steam and Oil Barrier Performance of Food Packaging Paper

【技术实现步骤摘要】
一种提高食品包装纸张水蒸气和油脂阻隔性能的方法
本专利技术属于食品包装材料领域，具体涉及一种提高食品包装纸张水蒸气和油脂阻隔性能的方法。
技术介绍
利用可再生资源生产食品包装材料获得越来越多的关注。纤维素是地球上储量最大的可再生资源。纤维素纸张作为绿色环保材料被广泛应用各大领域，但传统的疏水改性-施胶不能满足纸张作为食品包装材料所需的防潮防油性能。温度、湿度、压力等都能直接或间接地对食品的质量和保质期造成影响。例如,干燥食品的脆性会因水分的增加而丧失,而新鲜的蔬果则会因水分的流失而不再新鲜。目前对纸张的防潮防油处理一般采取纸-塑或纸-金属的复合材料,阻隔水蒸气和油脂的效果明显，但塑料/金属－纸张的绿色环保性能难以保证。壳聚糖、纳米纤维素、淀粉等绿色环保、无毒可再生材料具有良好的成膜性能。章伟伟等曾利用壳聚糖－蜂蜡双层涂布纸张以提高纸张水蒸气阻隔性能，其研究表明，纸张表面形成的均匀致密薄膜在满足低溶解系数和低扩散系数的条件下，能有效抑制水蒸气的扩散。Rodionova等将高压均质处理的纤维素制成纤维素膜，该纤维素膜具有较好的水蒸气阻隔性能，但壳聚糖、纳米纤维素、淀粉等材料都有较强的亲水性能，其水蒸气阻隔性能与纸-塑复合材料还有很大差距。无机纳米材料如蒙脱土、纳米氧化锌、纳米银粒子、纳米二氧化钛等都能有效改善纸张的水蒸气和油脂阻隔性能，但作为食品包装材料仍存在一些安全隐患。本方法基于微米纤维素(MFC)良好的成膜性能，结合来源于天然木材的硫酸盐纳米木质素(KNL)特有的超疏水性能，在纸张表面形成致密疏水膜，以提高食品包装纸张的水蒸气和油脂阻隔性能。
技术实现思路
针对现有问题的不足，本专利技术的目的是提供一种提高食品包装纸张水蒸气和油脂阻隔性能的方法。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：一种提高食品包装纸张水蒸气和油脂阻隔性能的方法，将微米纤维素分散均匀后，抽滤沉积在纸张表面，干燥后浸渍在硫酸盐纳米木质素溶液中，纸张吸附硫酸盐纳米木质素，再加压干燥即得。本专利技术基于微米纤维素良好的成膜性能和硫酸盐纳米木质素的超疏水性能，在纸张表面形成致密疏水层，从而提高纸张水蒸气和油脂阻隔性能。作为本申请的优选技术方案，所述微米纤维素在水中的分散浓度为0.1～1.0wt％，所述硫酸盐纳米木质素溶液的浓度为1.0～10.0wt％。作为本申请的优选技术方案，所述微米纤维素在水中的分散浓度为0.1～0.5wt％，所述硫酸盐纳米木质素溶液的浓度为2.0～5.0wt％。在抽滤沉积前，需将微米纤维素分散均匀；浸渍吸附前，需将硫酸盐纳米木质素溶解完全。作为本申请的优选技术方案，所述微米纤维素是由漂白木浆经超微粒研磨处理制得，研磨处理时间为1h。作为本申请的优选技术方案，所述硫酸盐纳米木质素来源于硫酸盐法制浆，经碱溶酸沉后获得硫酸盐纳米木质素，添加硼砂制得硫酸盐纳米木质素溶液，其中，所述硼砂的质量浓度为2％。作为本申请的优选技术方案，所述硫酸盐纳米木质素制备方法如下：称取硫酸盐木质素分散于水中，缓慢滴加1mol/L的NaOH，至pH为12.0，搅拌1h后，缓慢滴加0.25mol/L的HCl，至pH为2.0，再透析后，得到硫酸盐纳米木质素。作为本申请的优选技术方案，所述微米纤维素采用真空抽滤沉积法沉积在纸张表面。作为本申请的优选技术方案，所述硫酸盐纳米木质素的浸渍时间为8～48h。作为本申请的优选技术方案，所述干燥温度为60±5℃。作为本申请的优选技术方案，微米纤维素在纸张表面沉积量为4.0～8.0g/m2，硫酸盐纳米木质素的吸附量为2.0～4.0g/m2。有益效果(1)将分散均匀的微米纤维素通过真空抽滤沉积在纸张表面，沉积量为8.0g/m2，硫酸盐纳米木质素吸附量为4.0g/m2时，纸张在23℃，50％相对湿度(RH)下水蒸气透过率能降低90％，油脂阻隔率达到100％；(2)本专利技术利用来源于可再生木质纤维素的微米纤维素和硫酸盐纳米木质素，通过真空抽滤沉积或浸渍吸附在纸张表面，该方法安全环保，且能有效提高食品包装纸张水蒸气和油脂阻隔性能。附图说明图1为微米纤维素和硫酸盐纳米木质素的形态图，其中，1A为微米纤维素，1B为硫酸盐纳米木质素。图2为原纸、微米纤维素沉积纸张和硫酸盐纳米木质素浸渍吸附纸张表面形态SEM图，其中，图2A为原始滤纸，图2B为MFC沉积滤纸，图2C为MFC+KNL吸附滤纸。。图3为微米纤维素沉积纸张和硫酸盐纳米木质素浸渍吸附纸张截面形态SEM图。图4为微米纤维素沉积纸张和硫酸盐纳米木质素浸渍吸附纸张表面形态AFM图。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术做进一步详细说明。所用试剂或者仪器设备未注明生产厂商的，均视为可以通过市场购买的常规产品。以下实施例所使用的硫酸盐木质素购自于Sigmal，漂白木浆由山东一浆厂提供。微米纤维素的制备方法：将2.0％的漂白木浆悬浮液经超微粒研磨处理制得，研磨处理时间为1h。硫酸盐纳米木质素的制备方法：称取硫酸盐木质素，称取硫酸盐木质素分散于水中，缓慢滴加1mol/L的NaOH，至pH为12.0，搅拌1h后，缓慢滴加0.25mol/L的HCl，至pH为2.0，添加质量浓度2％的硼砂，再透析后，即得添加硼砂制得硫酸盐纳米木质素溶液。上述微米纤维素(MFC)和硫酸盐纳米木质素(KNL)的形态图分别如图1A和图1B所示。实施例1：微米纤维素复合硫酸盐纳米木质素降低FisherBoard(P4,98g/m2)滤纸水蒸气和油脂透过率。方法：将微米纤维素均匀分散(0.1wt％)，真空抽滤沉积在FisherBoard(P4,98g/m2)滤纸表面，置于蜡纸间加压干燥(60℃)，获得微米纤维素沉积纸张。将干燥后微米纤维素沉积纸张浸渍在硫酸盐纳米木质素溶液(5.0wt％)中8-48h，置于蜡纸间加压干燥(60℃)，获得硫酸盐纳米木质素吸附纸张。根据TAPPIT448om-09标准方法，测定纸张在23℃，50％相对湿度(RH，饱和硝酸镁溶液)下的水蒸气透过率。根据TAPPIT507cm-85标准方法，测定纸张在60℃，400g重压下油脂透过率。实验结果：如表1所示，空白样FisherBoard(P4,98g/m2)滤纸在23℃，50％RH下的水蒸气透过率为538g/m2/d。当MFC在滤纸表面沉积量为4.0g/m2，MFC(4.0g/m2)水蒸气透过率降低至459g/m2/d。继续提高滤纸表面MFC沉积量至8.0g/m2，MFC(8.0g/m2)水蒸气透过率下降至258g/m2/d。将MFC沉积纸张(8.0g/m2)浸渍在硫酸盐纳米木质素溶液中，当硫酸盐纳米木质素在纸张表面吸附量为2.0g/m2，KNL(2.0g/m2)水蒸气透过率为116g/m2/d。继续提高纸张表面硫酸盐纳米木质素吸附量至4.0g/m2，KNL(4.0g/m2)水蒸气透过率为52g/m2/d。对比原始滤纸，经微米纤维素沉积和硫酸盐纳米木质素吸附的纸张水蒸气透过率下降了90％。表1FisherBoard(P4,98g/m2)滤纸水蒸气透过率(g/m2/d)如表2所示，空白样FisherBoard(P4,98g/m2)滤纸在60℃，400g重压下的油脂透过率为91.3％。微米纤维素在滤纸表面沉积量为4.0g/m2和8.0g/m2时，油脂透过率分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高食品包装纸张水蒸气和油脂阻隔性能的方法，其特征在于，将微米纤维素均匀分散在水中后沉积在纸张表面，干燥后浸渍在添加硼砂的硫酸盐纳米木质素溶液中，纸张吸附硫酸盐纳米木质素，再加压干燥即得。

【技术特征摘要】
1.一种提高食品包装纸张水蒸气和油脂阻隔性能的方法，其特征在于，将微米纤维素均匀分散在水中后沉积在纸张表面，干燥后浸渍在添加硼砂的硫酸盐纳米木质素溶液中，纸张吸附硫酸盐纳米木质素，再加压干燥即得。2.根据权利要求1所述的提高食品包装纸张水蒸气和油脂阻隔性能的方法，其特征在于，所述微米纤维素在水中的分散浓度为0.1~1.0wt%，所述硫酸盐纳米木质素溶液的浓度为1.0~10wt%。3.根据权利要求2所述的提高食品包装纸张水蒸气和油脂阻隔性能的方法，其特征在于，所述微米纤维素在水中的分散浓度为0.1~0.5wt%，所述硫酸盐纳米木质素溶液的浓度为2.0~5.0wt%。4.根据权利要求3所述的提高食品包装纸张水蒸气和油脂阻隔性能的方法，其特征在于，所述微米纤维素是由漂白木浆经超微粒研磨处理制得，研磨处理时间为1h。5.根据权利要求3所述的提高食品包装纸张水蒸气和油脂阻隔性能的方法，其特征在于，硫酸盐木质素是来源于硫酸盐法制浆，经碱溶酸沉后获得硫酸盐纳米木质素，添加硼砂制得硫酸盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷峰，王旺霞，丁正青，蔡照胜，董继红，邵景玲，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32