高透明度蛋糕托纸工艺技术开发

余仕发

（福建优兰发纸业公司，福建 晋江 363107）

高透明度蛋糕托纸工艺技术开发

余仕发

（福建优兰发纸业公司，福建 晋江 363107）

通过对纸浆处理工艺技术、纸张表面处理技术、专用抗菌剂的选择使用和添加技术、压光工艺控制技术的研究，开发生产低定量高透明蛋糕托纸。产品在低定量条件下，能保持较高的强度、透明度，并同时具有防油、抗菌性能。

低定量 高透明度 蛋糕托纸 抗菌 防油

1 高透明度蛋糕托纸开发背景和现状

1.1 高透明度蛋糕托纸的开发背景

近10年来，工业糕点在国内市场获得蓬勃发展，派类、面包类、蛋糕类等工业糕点的细分品类相继获得爆发，成就了达利、盼盼、泡吧等一批先入者。目前，在福建企业的引领及行业内其他企业的共同推动下，工业糕点已形成数百亿的市场规模，并不断衍生出赢量又盈利的细分品类，吸引了越来越多的淘金者，迎来新的发展局面。因此，也促进了对高档食品包装用纸，特别是高透明度蛋糕托纸的需求。

蛋糕托纸是食品包装工业的主要原材料。近些年来，开发蛋糕托纸已成为食品和包装行业的共识。蛋糕托纸食品包装这一“绿色包装”方式正以其环保性成为不可降解的包装形式的最佳替代品，在食品包装领域的优势越来越明显。顺应这种趋势，国内外市场已逐步禁止使用塑料食品包装，规定今后食品必须要用无毒、无害的纸制品进行“绿色包装”。因此蛋糕托纸已成为国内外消费市场上炙手可热的包装新宠。与塑料蛋糕包装相比，纸质蛋糕托纸包装的多种优势主要体现在：①良好的卫生性和原料来源的广泛性；②易降解和可回收利用性；③ 良好的温度耐受性；④独特的多孔结构使纸材料具有优异的可再加工性；⑤优异的可塑性；⑥由于纸材料对水溶性胶水和水性油墨具有良好的亲和性，使纸包装具有环保性。另外，纸和纸制品质轻，有良好的挺度和易成型性，可制成各种不同功能和用途的食品包装制品，加之其突出的环保性，使之在食品包装上的应用越来越广泛。

1.2 高透明度蛋糕托纸的发展现状

高透明度蛋糕托纸是一种制造难度较高的高档特种纸，在低定量条件下，要同时保持较高的强度、匀度、光泽度、透明度、成型度，并同时具有防油抗菌性能。由于蛋糕托纸与食品是直接接触的，因此蛋糕托纸必须符合卫生、安全这一基本要求。其次，蛋糕托纸作为其他食品包装材料的替代品，还必须具备相应包装材料所拥有的基本性能，包括机械性能、化学性能、生物性能等。

1.2.1 技术要求

蛋糕托纸的技术要求可以分为以下5大块。根据不同的品种，制定相应的产品技术标准。

(1) 基本指标：包括定量、厚度、紧度、交货水分等。

(2) 强度指标：包括挺度、抗张强度、伸长率、耐折度、耐破度、撕裂度、内结合强度等。

(3) 外观指标：包括亮度( 白度) 、透明度、平滑度、尘埃度等。

(4) 抗液体渗透指标：包括成型度、表面吸水性、耐脂度等。

(5) 抗菌指标：包括大肠杆菌（个/100g）、致病菌。

1.2.2 安全性问题

蛋糕托纸在食品行业中被广泛应用 。纯净的纸无害、无毒，但由于生产包装纸的原材料受到污染，或在加工处理中，纸和纸板中通常会有一些杂质、细菌和某些化学残留物，如清洁剂、涂料、改良剂等，从而影响到包装食品的安全性。目前，蛋糕托纸存在的安全性问题主要有这几个：①原料本身的问题，生产蛋糕托纸的原材料本身不清洁，存在重金属、农药残留等污染问题，或采用了霉变的原料，使成品染上大量霉菌，甚至使用社会回收废纸作为原料，造成化学物质残留；② 生产过程中添加了荧光增白剂，使蛋糕托纸和原料纸中含有荧光化学污染物；③含有过高的多环芳烃化合物；④ 象塑料包装材料一样，也存在着油墨印染问题。

在我国，蛋糕托纸必须按照GB /T 5009—1978《食品包装用原纸卫生标准的分析方法》 的规定进行检测。成品必须符合GB11680—1989《食品包装用原纸卫生标准》中规定的各项卫生指标要求，包括感观指标。理化指标见表1 ，微生物指标见表2 。

表1 理化指标

表2 微生物指标

2 国内外相关技术、产品或行业发展趋势

目前我国食品包装纸中高透明度蛋糕托纸市场前景良好，但产品质量与国外水平还有一定的差距。针对包装食品的特点及需求差异，国外高透明蛋糕托纸还具备相应的特殊性能：包括水蒸气阻隔性能、抗菌性能、防油防水性能、透气性能等。为了使蛋糕托纸具备这些特殊的性能，国内外学者进行了大量的相关研究。

当前，就我国的蛋糕托纸在食品包装领域的发展而言，高透明蛋糕托纸还处于初创成长期，尤其在以下两方面存在明显的不足：①我国在食品包装纸的技术开发上落后于发达国家，因而食品包装纸的种类及成品纸的品质都还有待提高；②我国针对食品包装纸出台的相应的规章制度还不够完善，并且相关部门在实施过程中的监测及执法力度也还远远不够，导致市场上出现了一些品质极其低劣的纸制食品包装产品。由于以上的不足之处造成了公众对食品包装纸存在较低的认知度及认可度的局面。

因此高透明度蛋糕托纸的研究开发，将为提升整个蛋糕托纸产品的技术水平和产品质量水平奠定基础，对产业转型升级、区域技术提升、产业发展有极大发展和促进作用。

3 主要研发内容、关键技术和创新点

3.1 研究与开发内容

3.1.1 纸浆处理工艺与技术的研究

高透明度蛋糕托纸的关键指标与纤维形态有着直接联系。纤维形态主要由打浆工艺和纤维原材料本身特性决定。机械打浆和酶水解都可起到改变纤维形态，及改变纸张抄造性能和成纸性能的目的。另外通过打浆设备选择、打浆浓度调整、打浆操作控制等也可以改变纸浆的处理结果。纸浆处理工艺与技术的控制和优化是控制和优化成纸匀度、表面性能、强度等的最有效手段之一。

3.1.2 抄纸湿部化学控制的研究

抄纸湿部系统中添加的化学品种类、添加位置等，影响着纸浆上网成形的滤水性能、匀度、纸机运行性能及成纸的性能。通过优化选择过程中化学品、功能性化学品的种类、添加量及添加位置，检测过程中纸浆状态、zeta电位和阳离子需求量，以及成形滤水性能、白水浓度及成纸性能，对抄纸湿部化学控制进行研究。

3.1.3 成纸均一性控制技术的研究

原纸均一性的好坏将直接影响高透明度蛋糕托纸的表面施胶及压光加工过程以及产品的质量。均一性差的原纸，会造成表面施胶量不均，干燥不均，变形不一致，压光效果不一致，最终影响产品的性能和使用。 通过调整纤维原材料配方、打浆工艺、湿部化学品及添加位置、纤维在成型网上的分布、表面施胶工艺等来研究成纸的均一性控制技术。

3.1.4 抗菌剂制备、添加技术及成纸抗菌性能的研究

抗菌性能是高透明度蛋糕托纸最重要的一项指标之一，抗菌效果能否达到指定标准至关重要，抗菌剂的添加可能会对成纸的均一性和强度造成影响。因此，在控制抗菌性能的同时，还应考虑到其可能带来的负面影响。所开发的专用抗菌剂必须是绿色的、安全的，符合国家相关卫生标准和要求，而且要经济和具有持久抗菌性能。然后研究适当的添加方式。采用细菌培养法检验成纸的抗菌性能。进而调整、优化抗菌剂制备、添加技术。

3.1.5 防油剂、透明化剂与表面施胶剂的复配及纸张表面处理工艺和技术的研究

表面施胶剂的种类很多，本项目必须根据企业生产经验及高透明度蛋糕托纸的特殊要求，优化选择合适的表面施胶剂，并制定出合适的表面施胶工艺。同时，表面施胶剂与防油剂、透明化剂等助剂进行复配，以满足产品对强度、防油性能、透明度、表面光泽度、食品包装等的特殊要求。

3.1.6 纸张压光工艺控制技术的研究

纸张的光泽度是由纸张表面的平整程度决定的，与纤维的种类、打浆、表面施胶及压光的程度、胶料种类、胶料的含量比例及施胶方法有关。纸张本身光泽度的优劣也决定了印刷品的光泽度大小。提高纸张光泽度的重要手段是压光。通过改变压光工艺条件，调节成纸的光泽度，优化并确定适宜压光工艺控制技术。

3.2 项目的关键技术和创新点

3.2.1 关键技术

根据以上的研究内容本项目的关键技术如下：(1) 打浆技术。高透明度蛋糕托纸的关键指标与纤维形态有着直接联系，纤维形态主要由打浆工艺和纤维原材料本身特性决定。本项目拟采用针叶木桨与阔叶木浆搭配及采用组合打浆控制纤维的长度及形态。该打浆工艺的目的是在实现浆料暴露出较多氢键的同时，尽可能减少细小纤维的数量。打浆工艺的优化对于原纸性能(强度和透明度等)的提高有着直接的关系。

(2) 纸张表面处理技术。 采用表面施胶技术对纸张表面进行处理，表面施胶液被均匀吸收到高透明度蛋糕托纸表面，纸页通过施胶压榨区域时部分表面施胶剂渗透到纸页纤维网络中，干燥后纸页在表面及厚度方向组分间的结合强度得到提高，采用低黏度的氧化淀粉表面施胶，既经济实用，又起到改善纸张的表面强度和平滑度的作用。但是单纯采用淀粉作为表面施胶剂，其表面强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胶剂不仅明显地改善纸的表面强度和表面吸水值，而且具有良好的成膜性，且形成的膜塑性好。同时，通过在表面施胶剂中添加防油剂、透明化剂等助剂，使纸张获得防油性能，并提高纸张的透明度。

(3) 抗菌剂选择使用及添加技术。本项目的另外一项关键技术是专用抗菌剂的选择使用和添加技术。在纸张生产过程中，通过湿部添加、表面施胶、喷淋、浸渍、涂布等方式制得抗菌纸，或者以其他方式将抗菌基团引入到材料中，使其获得抗菌性。生产抗菌纸时，需根据杀菌剂的性质和所用纸张特性制定相应的生产工艺。①湿部添加。如抗菌剂是液体抗菌剂，且在湿部留着率高，就可以直接添加在上网浆料中。如抗菌剂为固体，可采用加填的方法加入到上网浆料中。湿部添加时，需要注意抗菌剂的留着及其与湿部其他化学品应互不干扰。②表面施胶。可以采用表面施胶方式生产抗菌纸。如果抗菌剂与表面施胶剂相容性好，则可以将抗菌剂加入到表面施胶剂中，若表面施胶剂与抗菌剂相容性不好，可以采取浆内施胶加表面施胶的方法，此时表面施胶仅施涂抗菌剂。③喷淋。把抗菌剂通过喷淋的方法留着在纸张上。抗菌剂可以为液体，也可以为固体。如抗菌剂为固体，可以先把抗菌剂固体粉末均匀地喷洒在纸张表面，然后再喷洒胶黏剂，依靠胶黏剂把固体抗菌剂和纸张结合在一起。如抗菌剂为液体，可直接把抗菌液喷洒在纸张表面。喷淋后直接包装，即得湿消毒抗菌纸；也可以进一步干燥，制得干抗菌纸。④浸渍。用于抗菌纸的抗菌剂以液体居多，且纸张为多孔性结构，吸液性能好，能把液体抗菌剂保存在纸张中。把抗菌剂配成一定浓度的抗菌液，让纸张浸渍在装有抗菌液的液槽中，抗菌液被纸张吸收，在一定温度下烘干或者风干浸渍纸张，制得抗菌纸。也可不把湿纸张烘干或风干，制得湿抗菌纸( 湿消毒毛巾、湿餐巾纸巾、医用消毒抗菌纸)。这种生产加工方法要求纸张有足够的湿强度，以免加工困难。⑤涂布。把抗菌剂加入到涂料中进行涂布，也是生产抗菌纸的一种方法。但要求抗菌剂不能对涂料的分散性能和流变性能产生负面影响。

3.2.2 创新点

(1) 纸张低定量化，减少植物纤维的消耗，保护森林资源。

(2) 纸张高透明化，满足蛋糕包装的特殊视觉要求。

(3) 化学助剂绿色化，在使蛋糕托纸同时具有抗菌、防油和高透光等性能时，满足社会对环保、公众对安全的高要求。

3.3 主要技术路线

3.3.1 试验研究方案

首先研究纸浆打浆或酶预处理工艺和技术，接着研究抄纸湿部化学，制造出未表面施胶原纸，检测各种纸张性能指标，开发出表面施胶剂制备技术及施胶工艺，开发出抗菌剂制备技术及添加工艺，进行纸张表面处理用化学品的复配技术、表面处理技术和抗菌处理技术研究，最后研究压光控制技术，制备出符合要求的高透明度蛋糕托纸。优化、集成出高透明度蛋糕托纸工艺技术。准备工厂中试。

（1） 试验技术路线，见图1。

图1 试验研究技术路线

（2）工厂生产技术路线，见图2。

图2 高透明度蛋糕托纸工厂生产技术路线图

4 预期技术

4.1 目标指标

4.1.1 生产出25±1 g/m2高透明度蛋糕托纸，技术指标达到以下要求：

（1）定量25.0 g/m2，定量偏差：±1.0 g/m2；

（2） 抗张指数(纵横平均)≥30 N·m/g，比标准提高20%；

（3）耐破指数≥2.5 kPa·m2/g，比标准提高20%；

（4）吸水性(cobb 60 s)≤20 g/ m2，比标准降低20%；

（5）透明度≥72%，比标准提高30%；

（6）大肠菌群≤30 MPN/100 g；

（7） 尘埃度、外观质量、重金属及细菌含量将严于国家标准生产；

（8）抗油等级达到5～8级。

按上述的工艺技术研究开发出实际生产的高透明蛋糕托纸，经国家浆纸产品监督检验中心2016年2月抽检，产品质量指标达到预期目标指标，远远超过国家标准，且符合厂家加工要求，见表3。

表3 质量检测报告

5 结束语

通过纸浆处理工艺技术开发、纸张原材料选择优化使用、专用抗菌剂的选择使用和添加技术，实际生产的高透明蛋糕托纸产品质量指标达到预期目标指标，远远超过国家标准。在低定量条件下，能保持较高的强度、匀度、光泽度、透明度、成型度，并同时具有防油抗菌性能,符合卫生、安全这一基本要求。其次作为其他食品包装材料的替代品，经部分客户加工使用，具备了相应包装材料所拥有的基本性能，包括机械性能、化学性能、生物性能等。