余仕發(fā)

（福建優(yōu)蘭發(fā)紙業(yè)公司，福建 晉江 363107）

高透明度蛋糕托紙工藝技術(shù)開發(fā)

余仕發(fā)

（福建優(yōu)蘭發(fā)紙業(yè)公司，福建 晉江 363107）

通過對紙漿處理工藝技術(shù)、紙張表面處理技術(shù)、專用抗菌劑的選擇使用和添加技術(shù)、壓光工藝控制技術(shù)的研究，開發(fā)生產(chǎn)低定量高透明蛋糕托紙。產(chǎn)品在低定量條件下，能保持較高的強度、透明度，并同時具有防油、抗菌性能。

低定量 高透明度 蛋糕托紙 抗菌 防油

1 高透明度蛋糕托紙開發(fā)背景和現(xiàn)狀

1.1 高透明度蛋糕托紙的開發(fā)背景

近10年來，工業(yè)糕點在國內(nèi)市場獲得蓬勃發(fā)展，派類、面包類、蛋糕類等工業(yè)糕點的細分品類相繼獲得爆發(fā)，成就了達利、盼盼、泡吧等一批先入者。目前，在福建企業(yè)的引領(lǐng)及行業(yè)內(nèi)其他企業(yè)的共同推動下，工業(yè)糕點已形成數(shù)百億的市場規(guī)模，并不斷衍生出贏量又盈利的細分品類，吸引了越來越多的淘金者，迎來新的發(fā)展局面。因此，也促進了對高檔食品包裝用紙，特別是高透明度蛋糕托紙的需求。

蛋糕托紙是食品包裝工業(yè)的主要原材料。近些年來，開發(fā)蛋糕托紙已成為食品和包裝行業(yè)的共識。蛋糕托紙食品包裝這一“綠色包裝”方式正以其環(huán)保性成為不可降解的包裝形式的最佳替代品，在食品包裝領(lǐng)域的優(yōu)勢越來越明顯。順應(yīng)這種趨勢，國內(nèi)外市場已逐步禁止使用塑料食品包裝，規(guī)定今后食品必須要用無毒、無害的紙制品進行“綠色包裝”。因此蛋糕托紙已成為國內(nèi)外消費市場上炙手可熱的包裝新寵。與塑料蛋糕包裝相比，紙質(zhì)蛋糕托紙包裝的多種優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：①良好的衛(wèi)生性和原料來源的廣泛性；②易降解和可回收利用性；③ 良好的溫度耐受性；④獨特的多孔結(jié)構(gòu)使紙材料具有優(yōu)異的可再加工性；⑤優(yōu)異的可塑性；⑥由于紙材料對水溶性膠水和水性油墨具有良好的親和性，使紙包裝具有環(huán)保性。另外，紙和紙制品質(zhì)輕，有良好的挺度和易成型性，可制成各種不同功能和用途的食品包裝制品，加之其突出的環(huán)保性，使之在食品包裝上的應(yīng)用越來越廣泛。

1.2 高透明度蛋糕托紙的發(fā)展現(xiàn)狀

高透明度蛋糕托紙是一種制造難度較高的高檔特種紙，在低定量條件下，要同時保持較高的強度、勻度、光澤度、透明度、成型度，并同時具有防油抗菌性能。由于蛋糕托紙與食品是直接接觸的，因此蛋糕托紙必須符合衛(wèi)生、安全這一基本要求。其次，蛋糕托紙作為其他食品包裝材料的替代品，還必須具備相應(yīng)包裝材料所擁有的基本性能，包括機械性能、化學(xué)性能、生物性能等。

1.2.1 技術(shù)要求

蛋糕托紙的技術(shù)要求可以分為以下5大塊。根據(jù)不同的品種，制定相應(yīng)的產(chǎn)品技術(shù)標準。

(1) 基本指標：包括定量、厚度、緊度、交貨水分等。

(2) 強度指標：包括挺度、抗張強度、伸長率、耐折度、耐破度、撕裂度、內(nèi)結(jié)合強度等。

(3) 外觀指標：包括亮度( 白度) 、透明度、平滑度、塵埃度等。

(4) 抗液體滲透指標：包括成型度、表面吸水性、耐脂度等。

(5) 抗菌指標：包括大腸桿菌（個/100g）、致病菌。

1.2.2 安全性問題

蛋糕托紙在食品行業(yè)中被廣泛應(yīng)用 。純凈的紙無害、無毒，但由于生產(chǎn)包裝紙的原材料受到污染，或在加工處理中，紙和紙板中通常會有一些雜質(zhì)、細菌和某些化學(xué)殘留物，如清潔劑、涂料、改良劑等，從而影響到包裝食品的安全性。目前，蛋糕托紙存在的安全性問題主要有這幾個：①原料本身的問題，生產(chǎn)蛋糕托紙的原材料本身不清潔，存在重金屬、農(nóng)藥殘留等污染問題，或采用了霉變的原料，使成品染上大量霉菌，甚至使用社會回收廢紙作為原料，造成化學(xué)物質(zhì)殘留；② 生產(chǎn)過程中添加了熒光增白劑，使蛋糕托紙和原料紙中含有熒光化學(xué)污染物；③含有過高的多環(huán)芳烴化合物；④ 象塑料包裝材料一樣，也存在著油墨印染問題。

在我國，蛋糕托紙必須按照GB /T 5009—1978《食品包裝用原紙衛(wèi)生標準的分析方法》 的規(guī)定進行檢測。成品必須符合GB11680—1989《食品包裝用原紙衛(wèi)生標準》中規(guī)定的各項衛(wèi)生指標要求，包括感觀指標。理化指標見表1 ，微生物指標見表2 。

表1 理化指標

表2 微生物指標

2 國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)、產(chǎn)品或行業(yè)發(fā)展趨勢

目前我國食品包裝紙中高透明度蛋糕托紙市場前景良好，但產(chǎn)品質(zhì)量與國外水平還有一定的差距。針對包裝食品的特點及需求差異，國外高透明蛋糕托紙還具備相應(yīng)的特殊性能：包括水蒸氣阻隔性能、抗菌性能、防油防水性能、透氣性能等。為了使蛋糕托紙具備這些特殊的性能，國內(nèi)外學(xué)者進行了大量的相關(guān)研究。

當前，就我國的蛋糕托紙在食品包裝領(lǐng)域的發(fā)展而言，高透明蛋糕托紙還處于初創(chuàng)成長期，尤其在以下兩方面存在明顯的不足：①我國在食品包裝紙的技術(shù)開發(fā)上落后于發(fā)達國家，因而食品包裝紙的種類及成品紙的品質(zhì)都還有待提高；②我國針對食品包裝紙出臺的相應(yīng)的規(guī)章制度還不夠完善，并且相關(guān)部門在實施過程中的監(jiān)測及執(zhí)法力度也還遠遠不夠，導(dǎo)致市場上出現(xiàn)了一些品質(zhì)極其低劣的紙制食品包裝產(chǎn)品。由于以上的不足之處造成了公眾對食品包裝紙存在較低的認知度及認可度的局面。

因此高透明度蛋糕托紙的研究開發(fā)，將為提升整個蛋糕托紙產(chǎn)品的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量水平奠定基礎(chǔ)，對產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、區(qū)域技術(shù)提升、產(chǎn)業(yè)發(fā)展有極大發(fā)展和促進作用。

3 主要研發(fā)內(nèi)容、關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點

3.1 研究與開發(fā)內(nèi)容

3.1.1 紙漿處理工藝與技術(shù)的研究

高透明度蛋糕托紙的關(guān)鍵指標與纖維形態(tài)有著直接聯(lián)系。纖維形態(tài)主要由打漿工藝和纖維原材料本身特性決定。機械打漿和酶水解都可起到改變纖維形態(tài)，及改變紙張抄造性能和成紙性能的目的。另外通過打漿設(shè)備選擇、打漿濃度調(diào)整、打漿操作控制等也可以改變紙漿的處理結(jié)果。紙漿處理工藝與技術(shù)的控制和優(yōu)化是控制和優(yōu)化成紙勻度、表面性能、強度等的最有效手段之一。

3.1.2 抄紙濕部化學(xué)控制的研究

抄紙濕部系統(tǒng)中添加的化學(xué)品種類、添加位置等，影響著紙漿上網(wǎng)成形的濾水性能、勻度、紙機運行性能及成紙的性能。通過優(yōu)化選擇過程中化學(xué)品、功能性化學(xué)品的種類、添加量及添加位置，檢測過程中紙漿狀態(tài)、zeta電位和陽離子需求量，以及成形濾水性能、白水濃度及成紙性能，對抄紙濕部化學(xué)控制進行研究。

3.1.3 成紙均一性控制技術(shù)的研究

原紙均一性的好壞將直接影響高透明度蛋糕托紙的表面施膠及壓光加工過程以及產(chǎn)品的質(zhì)量。均一性差的原紙，會造成表面施膠量不均，干燥不均，變形不一致，壓光效果不一致，最終影響產(chǎn)品的性能和使用。 通過調(diào)整纖維原材料配方、打漿工藝、濕部化學(xué)品及添加位置、纖維在成型網(wǎng)上的分布、表面施膠工藝等來研究成紙的均一性控制技術(shù)。

3.1.4 抗菌劑制備、添加技術(shù)及成紙抗菌性能的研究

抗菌性能是高透明度蛋糕托紙最重要的一項指標之一，抗菌效果能否達到指定標準至關(guān)重要，抗菌劑的添加可能會對成紙的均一性和強度造成影響。因此，在控制抗菌性能的同時，還應(yīng)考慮到其可能帶來的負面影響。所開發(fā)的專用抗菌劑必須是綠色的、安全的，符合國家相關(guān)衛(wèi)生標準和要求，而且要經(jīng)濟和具有持久抗菌性能。然后研究適當?shù)奶砑臃绞?。采用細菌培養(yǎng)法檢驗成紙的抗菌性能。進而調(diào)整、優(yōu)化抗菌劑制備、添加技術(shù)。

3.1.5 防油劑、透明化劑與表面施膠劑的復(fù)配及紙張表面處理工藝和技術(shù)的研究

表面施膠劑的種類很多，本項目必須根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗及高透明度蛋糕托紙的特殊要求，優(yōu)化選擇合適的表面施膠劑，并制定出合適的表面施膠工藝。同時，表面施膠劑與防油劑、透明化劑等助劑進行復(fù)配，以滿足產(chǎn)品對強度、防油性能、透明度、表面光澤度、食品包裝等的特殊要求。

3.1.6 紙張壓光工藝控制技術(shù)的研究

紙張的光澤度是由紙張表面的平整程度決定的，與纖維的種類、打漿、表面施膠及壓光的程度、膠料種類、膠料的含量比例及施膠方法有關(guān)。紙張本身光澤度的優(yōu)劣也決定了印刷品的光澤度大小。提高紙張光澤度的重要手段是壓光。通過改變壓光工藝條件，調(diào)節(jié)成紙的光澤度，優(yōu)化并確定適宜壓光工藝控制技術(shù)。

3.2 項目的關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點

3.2.1 關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)以上的研究內(nèi)容本項目的關(guān)鍵技術(shù)如下：(1) 打漿技術(shù)。高透明度蛋糕托紙的關(guān)鍵指標與纖維形態(tài)有著直接聯(lián)系，纖維形態(tài)主要由打漿工藝和纖維原材料本身特性決定。本項目擬采用針葉木槳與闊葉木漿搭配及采用組合打漿控制纖維的長度及形態(tài)。該打漿工藝的目的是在實現(xiàn)漿料暴露出較多氫鍵的同時，盡可能減少細小纖維的數(shù)量。打漿工藝的優(yōu)化對于原紙性能(強度和透明度等)的提高有著直接的關(guān)系。

(2) 紙張表面處理技術(shù)。 采用表面施膠技術(shù)對紙張表面進行處理，表面施膠液被均勻吸收到高透明度蛋糕托紙表面，紙頁通過施膠壓榨區(qū)域時部分表面施膠劑滲透到紙頁纖維網(wǎng)絡(luò)中，干燥后紙頁在表面及厚度方向組分間的結(jié)合強度得到提高，采用低黏度的氧化淀粉表面施膠，既經(jīng)濟實用，又起到改善紙張的表面強度和平滑度的作用。但是單純采用淀粉作為表面施膠劑，其表面強度提高有一定的局限性，所以在改性淀粉中配入一定量的合成表面施膠劑不僅明顯地改善紙的表面強度和表面吸水值，而且具有良好的成膜性，且形成的膜塑性好。同時，通過在表面施膠劑中添加防油劑、透明化劑等助劑，使紙張獲得防油性能，并提高紙張的透明度。

(3) 抗菌劑選擇使用及添加技術(shù)。本項目的另外一項關(guān)鍵技術(shù)是專用抗菌劑的選擇使用和添加技術(shù)。在紙張生產(chǎn)過程中，通過濕部添加、表面施膠、噴淋、浸漬、涂布等方式制得抗菌紙，或者以其他方式將抗菌基團引入到材料中，使其獲得抗菌性。生產(chǎn)抗菌紙時，需根據(jù)殺菌劑的性質(zhì)和所用紙張?zhí)匦灾贫ㄏ鄳?yīng)的生產(chǎn)工藝。①濕部添加。如抗菌劑是液體抗菌劑，且在濕部留著率高，就可以直接添加在上網(wǎng)漿料中。如抗菌劑為固體，可采用加填的方法加入到上網(wǎng)漿料中。濕部添加時，需要注意抗菌劑的留著及其與濕部其他化學(xué)品應(yīng)互不干擾。②表面施膠。可以采用表面施膠方式生產(chǎn)抗菌紙。如果抗菌劑與表面施膠劑相容性好，則可以將抗菌劑加入到表面施膠劑中，若表面施膠劑與抗菌劑相容性不好，可以采取漿內(nèi)施膠加表面施膠的方法，此時表面施膠僅施涂抗菌劑。③噴淋。把抗菌劑通過噴淋的方法留著在紙張上?？咕鷦┛梢詾橐后w，也可以為固體。如抗菌劑為固體，可以先把抗菌劑固體粉末均勻地噴灑在紙張表面，然后再噴灑膠黏劑，依靠膠黏劑把固體抗菌劑和紙張結(jié)合在一起。如抗菌劑為液體，可直接把抗菌液噴灑在紙張表面。噴淋后直接包裝，即得濕消毒抗菌紙；也可以進一步干燥，制得干抗菌紙。④浸漬。用于抗菌紙的抗菌劑以液體居多，且紙張為多孔性結(jié)構(gòu)，吸液性能好，能把液體抗菌劑保存在紙張中。把抗菌劑配成一定濃度的抗菌液，讓紙張浸漬在裝有抗菌液的液槽中，抗菌液被紙張吸收，在一定溫度下烘干或者風(fēng)干浸漬紙張，制得抗菌紙。也可不把濕紙張烘干或風(fēng)干，制得濕抗菌紙( 濕消毒毛巾、濕餐巾紙巾、醫(yī)用消毒抗菌紙)。這種生產(chǎn)加工方法要求紙張有足夠的濕強度，以免加工困難。⑤涂布。把抗菌劑加入到涂料中進行涂布，也是生產(chǎn)抗菌紙的一種方法。但要求抗菌劑不能對涂料的分散性能和流變性能產(chǎn)生負面影響。

3.2.2 創(chuàng)新點

(1) 紙張低定量化，減少植物纖維的消耗，保護森林資源。

(2) 紙張高透明化，滿足蛋糕包裝的特殊視覺要求。

(3) 化學(xué)助劑綠色化，在使蛋糕托紙同時具有抗菌、防油和高透光等性能時，滿足社會對環(huán)保、公眾對安全的高要求。

3.3 主要技術(shù)路線

3.3.1 試驗研究方案

首先研究紙漿打漿或酶預(yù)處理工藝和技術(shù)，接著研究抄紙濕部化學(xué)，制造出未表面施膠原紙，檢測各種紙張性能指標，開發(fā)出表面施膠劑制備技術(shù)及施膠工藝，開發(fā)出抗菌劑制備技術(shù)及添加工藝，進行紙張表面處理用化學(xué)品的復(fù)配技術(shù)、表面處理技術(shù)和抗菌處理技術(shù)研究，最后研究壓光控制技術(shù)，制備出符合要求的高透明度蛋糕托紙。優(yōu)化、集成出高透明度蛋糕托紙工藝技術(shù)。準備工廠中試。

（1） 試驗技術(shù)路線，見圖1。

圖1 試驗研究技術(shù)路線

（2）工廠生產(chǎn)技術(shù)路線，見圖2。

圖2 高透明度蛋糕托紙工廠生產(chǎn)技術(shù)路線圖

4 預(yù)期技術(shù)

4.1 目標指標

4.1.1 生產(chǎn)出25±1 g/m2高透明度蛋糕托紙，技術(shù)指標達到以下要求：

（1）定量25.0 g/m2，定量偏差：±1.0 g/m2；

（2） 抗張指數(shù)(縱橫平均)≥30 N·m/g，比標準提高20%；

（3）耐破指數(shù)≥2.5 kPa·m2/g，比標準提高20%；

（4）吸水性(cobb 60 s)≤20 g/ m2，比標準降低20%；

（5）透明度≥72%，比標準提高30%；

（6）大腸菌群≤30 MPN/100 g；

（7） 塵埃度、外觀質(zhì)量、重金屬及細菌含量將嚴于國家標準生產(chǎn)；

（8）抗油等級達到5～8級。

按上述的工藝技術(shù)研究開發(fā)出實際生產(chǎn)的高透明蛋糕托紙，經(jīng)國家漿紙產(chǎn)品監(jiān)督檢驗中心2016年2月抽檢，產(chǎn)品質(zhì)量指標達到預(yù)期目標指標，遠遠超過國家標準，且符合廠家加工要求，見表3。

表3 質(zhì)量檢測報告

5 結(jié)束語

通過紙漿處理工藝技術(shù)開發(fā)、紙張原材料選擇優(yōu)化使用、專用抗菌劑的選擇使用和添加技術(shù)，實際生產(chǎn)的高透明蛋糕托紙產(chǎn)品質(zhì)量指標達到預(yù)期目標指標，遠遠超過國家標準。在低定量條件下，能保持較高的強度、勻度、光澤度、透明度、成型度，并同時具有防油抗菌性能,符合衛(wèi)生、安全這一基本要求。其次作為其他食品包裝材料的替代品，經(jīng)部分客戶加工使用，具備了相應(yīng)包裝材料所擁有的基本性能，包括機械性能、化學(xué)性能、生物性能等。