[发明专利]一种低能耗、高得率隔氧纸基浆料预处理工艺

说明书

本发明公开了一种低能耗、高得率隔氧纸基浆料预处理工艺。包括以下步骤：将漂白木浆板进行疏解。疏解体系为稀硝酸钾水溶液，浆板疏解浓度为3％(w/w)，疏解时间15‑60min对疏解浆料进行浸润预处理。预处理完成后的浆料经PFI磨盘打浆及平衡水分后，可直接用于隔氧纸基材料的抄造。该预处理方法步骤简单，相比于传统直接打浆获得高打浆度浆料工艺来说，本预处理工艺具有显著降低打浆能耗、浆料得率高的特点，浆料经抄造后得到的纸张紧密，具有优异的隔氧功能，可用于食品包装等领域。疏解溶剂体系及碱醇浸润溶剂均可多次重复使用，有效降低制浆过程的环境污染。

技术领域

本发明属于生物质资源利用领域，具体涉及一种低能耗、高得率隔氧纸基浆料预处理工艺。

背景技术

很长时间以来，聚合物由于其具有质轻、透明等优势，已经应用到各类食品包装领域。然而，此类合成材料大多来源于石油产物，具有不可再生且难降解等问题，给资源和环境带来巨大的挑战。目前，有文献报道，可降解生物质基材料具有比石油类衍生聚合物低数量级以上的氧气透过系数。因此，开发可降解生物质基包装材料代替传统包装材料是目前亟待解决的问题。

对于新鲜食品的包装而言，是否具有良好的氧气阻隔性能对食品的运输及保存起到至关重要的作用，氧气阻隔性能通常用氧气渗透系数(oxygen permeabilitycoefficient,OPC)来描述。良好的氧气阻隔性能使包装容器内的氧分压降至最低，减缓被包装食物的氧化速度，延长产品的保质期。特别是对于脂肪类食物，氧气的进入会导致食物快速腐败恶化，而对于非脂肪类食物而言，氧气也是一种很好的氧化剂，可能会降低食物鲜度、致使香味改变等。植物纤维作为自然界中最丰富的生物质资源，具有易于降解和可快速再生的特点，且纤维结构可修饰性强，人们可以根据自身需求，对纤维素进行功能化改性处理，使其成为具有特定功能的纸基特种材料。近年来，隔氧、隔水、防腐、透明度高的纸基包装材料成为了食品保鲜包装领域的研究热点。隔氧纸基材料运用在食品包装领域既能达到食品保鲜、便于运输的目标，又能对环境起到保护作用。

通常，为使纸基获得某种功能性，表面涂布是最简单直接有效的方式，但涂布方式并不适用于食品包装领域，因为所用涂料多为化学制品，接触到食物可能会带给食用者一定的风险性，这就要求研究者研发出一种无需任何化学添加且具有强阻氧性的植物纤维基食品包装材料。对于纸基包装材料，可以通过提高浆料打浆度的方式，增加纸张中纤维的结合强度，达到改善纸基材料隔氧性及透明度的目的。为获得高打浆度浆料，传统方法多采用分段数次打浆的方式，其存在机械磨损严重、打浆能耗过高等问题。

大量研究表明，采用预处理与打浆相结合的方式，可以有效减少打浆段数，从而降低打浆能耗。预处理主要包括酸处理、碱处理、化学氧化处理和酶处理。其中，酸处理浓度通常为1％-5％，所需温度通常大于60℃，时长1-5h,纸浆得率大于86％，但其具有成纸强度低、纸张易发脆等缺点。酸处理效率较低，后续洗涤至中性需要消耗大量的水资源。碱处理能够有效改善纤维间的润胀程度，碱处理浓度通常在3％-6％，浆料得率通常在85％-94％，但其处理条件需严格控制，否则会造成纤维素大量溶解等问题。酶处理效果好、得率高，如用纤维素酶处理漂白阔叶木浆，当酶用量为8U/g，处理时间为2h时，浆料纤维水解率不超过0.5％，与未经酶预处理相比，节能约50％，但酶价格高昂，且酶活性受环境影响因素较严重，具有难以储存等问题，不适合运用于实际工业化生产中。因此，采用环境友好、降低制浆过程能耗的预处理工艺尤其重要。

发明内容

本发明旨在提供一种工艺简单、绿色无毒、环境友好、功耗低且得率高的功能性隔氧纸基浆料的预处理工艺。本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种低能耗、高得率隔氧纸基浆料制备预处理工艺，包括以下步骤：

a、将漂白木浆板进行疏解，疏解体系为稀硝酸钾水溶液,疏解后备用；

b、疏解后的浆料进一步浸润，对所得浆料进行预处理：取浆料，浸润于水,加入NaOH-乙醇(1-3:5,w/w)混合溶液搅拌0.5-2h进行预处理，破坏纤维素结晶区，使纤维润胀；