本发明公开了一种水性油墨印刷的抗菌水松纸的制备方法，属于水松纸制备技术领域。
背景技术：
近年来改善卷烟风味和降低危害性的技术引起了中式卷烟烟草行业的关注。水松纸用于包裹在过滤嘴外面的，把滤棒粘接到烟条末端的纸（常为软木色或不透明的白色）。水松纸的印刷油墨和涂层必须要求无毒，符合食品卫生标准，并水松纸具有一定的抗水性和湿强度。
水松纸是把原纸进行印刷加工之后得到的一种装潢纸，其花纹图案以烟叶枝干的横断面为据，色泽采取仿古式、无光泽，使人产生古朴、优雅之感。又名接装纸，是一种卷烟包装材料，专供卷烟用作过滤嘴卷接包装，属特种工业用纸。水松纸是属于印刷型的加工纸，它是利用水松原纸进行涂布印刷加工而成的。水松原纸的质量直接影晌水松纸的质量。水松纸系卷盘纸，涂布印刷加工时，将具有一定特性的稠性涂料，通过印版印在纸面上，连续印刷两次以达到对产品的要求。这种印刷机是由两道印辊、干燥部、机械传动、退纸部、卷取部、涂料色浆盘等组成。
有的水松纸是用醇性油墨或酯溶性油墨印刷而成的，水松纸表面会残留一定量的挥发性有机化合物，用这种纸连接过滤嘴和香烟烟支，经包装被密封在烟盒内，水松纸中残留的挥发性有机化合物难免会扩散到烟丝里去，在卷烟吸食过程中，就会有串味的感觉，影响了烟气的吸味，增加了烟气中的有害成份；还有，使用醇类、酯类溶剂油墨印刷水松纸的过程中，会大量排放含有这些溶剂的有机废气，不但给环境造成了负担，而且也造成了有机溶剂资源的浪费；另外，与水性油墨相比，使用醇类、酯类溶剂油墨印刷水松纸，还会增加生产成本，也影响了企业经济效益。再者，为了防止卷烟在储存、传递、吸食过程中，如在温、湿度较大情况下储存以及用不干净的手抓卷烟过滤嘴情形下，可能会带来的致病细菌、病毒污染水松纸外表面，有必要赋予水松纸的抗菌、抗病毒功能。
因此，发明一种水性油墨印刷的抗菌水松纸对水松纸制备技术领域具有积极意义。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题，针对目前大部分水松纸是用醇性油墨或酯溶性油墨印刷而成的，使水松纸表面会残留一定量的挥发性有机物，而挥发性有机化合物难免会扩散到烟丝里去，在卷烟吸食过程中，就会有串味的感觉，影响了烟气的吸味，另外，卷烟在储存、传递、吸食过程中，如在温、湿度较大情况下储存以及用不干净的手抓卷烟过滤嘴情形下，易滋生细菌的缺陷，提供了一种水性油墨印刷的抗菌水松纸的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种水性油墨印刷的抗菌水松纸的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将烟叶放入粉碎机中粉碎，得到烟叶粉，将200～220g烟叶粉与250～300ml水放入打浆机中打浆处理，得到烟叶木浆，向烟叶木浆中加入40～50ml氢氧化钠溶液，加热升温，保温蒸煮，过滤分离去除滤液，得到脱木质素的木浆；
（2）将上述脱木质素的木浆置于搅拌釜中，向搅拌釜中加入30～40ml氯化铝溶液，启动搅拌器，搅拌混合后，在常温下向木浆中通入丙烯和乙酰氯的混合气体，通气后，密封搅拌釜，搅拌反应，得到香化木浆；
（3）将zncl2溶液和cucl2溶液等体积混合得到活化剂，将40～50g白薯粉浸渍于200～230ml活化剂中浸渍，将浸渍后的白薯粉与蛋清混合，置于坩埚炉中，在氮气保护下，加热升温，保温活化，得到活化产物；
（4）将活化产物盐酸洗涤，再用水洗涤至中性后，放入烘箱中，加热升温，干燥，得到活性粉，按重量份数计，将30～40份活性粉、80～90份香化木浆、20～30份瓜儿胶、20～25份壳聚糖粉末、13～15份氢氧化铝混合放入抄纸设备中干燥压延，得到水松纸；
（5）取紫苏叶与水混合，置于研钵中研磨，得到研磨液，将研磨液过滤，去除滤渣得到滤液，将滤液置于分液漏斗中，向分液漏斗中加入二氯乙烷，水洗萃取3～5次，最后分离得到下层液，将下层液放入旋转蒸发仪中，旋转蒸发至恒重，得到紫苏提取物粉末；
（6）按重量份数计，将20～25份双酚a环氧树脂、30～35份水性丙烯酸树脂置于带有搅拌器和滴液漏斗的三口烧瓶中，启动搅拌器搅拌，向三口烧瓶中加入20～25份甲基丙烯酸，加热升温，反应期间取样测酸值，加入3～5ml水终止反应并向三口烧瓶中加入10～15份紫苏提取物粉末，得到水性油墨；
（7）将水松纸预热，接装于印刷机的印刷区中，用上述水性油墨对其进行印刷，最后将印刷好的水松纸移入干燥区，对其进行加热，得到水性油墨印刷的抗菌水松纸。
步骤（1）所述的粉碎时间为3～4h，打浆处理时间为2～3h，氢氧化钠溶液的质量分数为40%，加热升温后温度为100～110℃，保温蒸煮时间为4～5h。
步骤（2）所述的氯化铝溶液的质量分数为5%，搅拌转速为200～250r/min，搅拌混合时间为30～40min，通气速率为30～40ml/min，混合气体中丙烯和乙酰氯体积比为3︰1，通气时间为30～35min，搅拌反应时间为3～4h。
步骤（3）所述的zncl2溶液浓度为4.0mol/l，cucl2溶液浓度为0.3mol/l，浸渍时间为16～18h，白薯粉与蛋清混合的质量比为5︰1，在氮气保护下，加热升温后温度为140～200℃，保温活化时间为2～3h。
步骤（4）所述的盐酸的浓度为0.1mol/l，烘箱加热升温后温度为80～90℃，干燥时间为4～5h，干燥压延时控制压力为0.6～0.8mpa。
步骤（5）所述的紫苏叶与水混合的质量比为1︰10，研磨时间为2～3h，加入的二氯乙烷体积为滤液体积2～4倍，旋转蒸发温度为50～60℃，旋转蒸发转速为70～80r/min。
步骤（6）所述的搅拌转速为160～180r/min，加热升温后温度为110～120℃，反应期间每隔20～25min取样测酸值，直到酸值降至8～10mgkoh/g时加水终止反应。
步骤（7）所述的水松纸预热后温度为70～80℃，控制印刷机的走纸速度为130～170m/min，干燥区加热温度为110～120℃，加热时间为5～10min。
本发明的有益效果是：
（1）本发明将烟叶粉碎后打浆得到烟叶木浆，经过碱煮处理得到脱木质素的木浆，用丙烯与乙酰氯的混合气体通入木浆中，得到香化木浆，以木薯粉作为原料，经氯化锌、氯化铜的混合溶液浸渍活化，将浸渍活化后的木薯粉与蛋清混合，在坩埚炉中加热保温活化，得到活化产物，将活化产物用盐酸洗涤、干燥得到活性粉，将活性粉、香化木浆、及其他填料混合放入抄纸设备中干燥压延，制得水松纸，取紫苏叶与水混合得到研磨液，经过滤、水洗萃取、旋转蒸发得到紫苏提取物粉末，将双酚a环氧树脂、水性丙烯酸树酯混合，加入甲基丙烯酸，加热反应完毕后掺入紫苏提取物粉末，得到水性油墨，用水性油墨对制备的水松纸进行印刷，得到水性油墨印刷的抗菌水松纸，本发明运用以烯烃与酸卤发生傅克反应生成相应的α，β-不饱和酮的原理，将氯化铝溶液分散于木浆中，向木浆中通入丙烯与乙酰氯的混合气体，产生反-3-戊烯-2-酮，反-3-戊烯-2-酮具有果香气味并且不饱和酮类可与木浆纤维中羟基反应，减小纤维与不饱和酮分子间的距离，增强氢键作用力，使烟叶木浆脱除木质素后，卷烟纸燃烧不会产生口感酸涩的木质气，并且会有香味传入口中，使卷烟的口感、气味都得到改善，白薯粉中糖与蛋清中蛋白质在加热条件下会发生美拉德反应，反应过程中还会产生成百上千个有不同气味的中间体分子，包括还原酮、醛和杂环化合物，这些香气分子被吸入白薯炭化粉的孔隙中，从而使制备的水松纸具有焦糖香气，改善了卷烟的风味；
（2）本发明中白薯粉在氯化锌和氯化铜的复合活化剂作用下水解降解、形成低聚物，反应脱水后，可促进中间产物进行缩合反应，芳构化形成类石墨的微晶结构，并产生多孔体系，在酸性条件下高浓度的锌、铜离子大量残余在芳构化有机物中，形成络合物，吸附在类石墨微晶结构的微孔中，铜、锌离子能够明显抑制细菌对亚硝酸盐的胺化作用，阻止细菌的正常生长，从而减少了细菌的滋生，达到抑菌目的，本发明使用的烟叶纤维具有长、柔软，并且细胞壁薄而胞腔大的特性，在打浆过程中烟叶纤维易帚化即细纤维化，纤维间相互结合紧密，去木质素后纤维间的孔隙率提高，增强水松纸的印刷性能，所制备的紫苏提取物粉末中色素可作为油墨颜料，并且紫苏提取物中富含紫苏醛，紫苏醛是一种强力的抑菌物质，对细菌细胞壁的形成具有一定破坏作用，活性炭浸泡紫苏提取物的丙酮溶液后，遍布活性炭细孔中，对周围的细菌滋生有抑制作用，从而使水松纸具有较好的抑菌性能。
具体实施方式
将烟叶放入粉碎机中粉碎3～4h，得到烟叶粉，将200～220g烟叶粉与250～300ml水放入打浆机中打浆处理2～3h，得到烟叶木浆，向烟叶木浆中加入40～50ml质量分数为40%的氢氧化钠溶液，加热升温至100～110℃，保温蒸煮4～5h，过滤分离去除滤液，得到脱木质素的木浆；将上述脱木质素的木浆置于搅拌釜中，向搅拌釜中加入30～40ml质量分数为5%的氯化铝溶液，启动搅拌器，以200～250r/min的转速搅拌混合30～40min后，在常温下向木浆中以30～40ml/min的通气速率通入丙烯和乙酰氯体积比为3︰1的混合气体，通气30～35min后，密封搅拌釜，搅拌反应3～4h，得到香化木浆；将浓度为4.0mol/l的zncl2溶液和浓度为0.3mol/l的cucl2溶液等体积混合得到活化剂，将40～50g白薯粉浸渍于200～230ml活化剂中，浸渍16～18h，将浸渍后的白薯粉与蛋清按质量比为5︰1混合，置于坩埚炉中，在氮气保护下，加热升温至140～200℃，保温活化2～3h，得到活化产物；将活化产物用0.1mol/l/的盐酸洗涤，再用水洗涤至中性后，放入烘箱中，加热升温至80～90℃，干燥4～5h，得到活性粉，按重量份数计，将30～40份活性粉、80～90份香化木浆、20～30份瓜儿胶、20～25份壳聚糖粉末、13～15份氢氧化铝混合放入抄纸设备中干燥压延，控制压力为0.6～0.8mpa，得到水松纸；取紫苏叶与水按质量比为1︰10混合，置于研钵中研磨2～3h，得到研磨液，将研磨液过滤，去除滤渣得到滤液，将滤液置于分液漏斗中，向分液漏斗中加入滤液体积2～4倍的二氯乙烷，水洗萃取3～5次，最后分离得到下层液，将下层液放入旋转蒸发仪中，在50～60℃下以70～80r/min的转速旋转蒸发至恒重，得到紫苏提取物粉末；按重量份数计，将20～25份双酚a环氧树脂、30～35份水性丙烯酸树脂，置于带有搅拌器和滴液漏斗的三口烧瓶中，启动搅拌器，以160～180r/min的转速搅拌，向三口烧瓶中加入20～25份甲基丙烯酸，加热升温至110～120℃，反应期间每隔20～25min取样测酸值，直到酸值降至8～10mgkoh/g时，加入3～5ml水终止反应并向三口烧瓶中加入10～15份紫苏提取物粉末，得到水性油墨；将水松纸预热至70～80℃，接装于印刷机的印刷区中，用上述水性油墨对其进行印刷，控制印刷机的走纸速度为130～170m/min，最后将印刷好的水松纸移入干燥区，在110～120℃下对其进行加热5～10min，得到水性油墨印刷的抗菌水松纸。
将烟叶放入粉碎机中粉碎3h，得到烟叶粉，将200g烟叶粉与250ml水放入打浆机中打浆处理2h，得到烟叶木浆，向烟叶木浆中加入40ml质量分数为40%的氢氧化钠溶液，加热升温至100℃，保温蒸煮4h，过滤分离去除滤液，得到脱木质素的木浆；将上述脱木质素的木浆置于搅拌釜中，向搅拌釜中加入30ml质量分数为5%的氯化铝溶液，启动搅拌器，以200r/min的转速搅拌混合30min后，在常温下向木浆中以30ml/min的通气速率通入丙烯和乙酰氯体积比为3︰1的混合气体，通气30min后，密封搅拌釜，搅拌反应3h，得到香化木浆；将浓度为4.0mol/l的zncl2溶液和浓度为0.3mol/l的cucl2溶液等体积混合得到活化剂，将40g白薯粉浸渍于200ml活化剂中，浸渍16h，将浸渍后的白薯粉与蛋清按质量比为5︰1混合，置于坩埚炉中，在氮气保护下，加热升温至140℃，保温活化2h，得到活化产物；将活化产物用0.1mol/l/的盐酸洗涤，再用水洗涤至中性后，放入烘箱中，加热升温至80℃，干燥4h，得到活性粉，按重量份数计，将30份活性粉、80份香化木浆、20份瓜儿胶、20份壳聚糖粉末、13份氢氧化铝混合放入抄纸设备中干燥压延，控制压力为0.6mpa，得到水松纸；取紫苏叶与水按质量比为1︰10混合，置于研钵中研磨2h，得到研磨液，将研磨液过滤，去除滤渣得到滤液，将滤液置于分液漏斗中，向分液漏斗中加入滤液体积2倍的二氯乙烷，水洗萃取3次，最后分离得到下层液，将下层液放入旋转蒸发仪中，在50℃下以70r/min的转速旋转蒸发至恒重，得到紫苏提取物粉末；按重量份数计，将20份双酚a环氧树脂、30份水性丙烯酸树脂，置于带有搅拌器和滴液漏斗的三口烧瓶中，启动搅拌器，以160r/min的转速搅拌，向三口烧瓶中加入20份甲基丙烯酸，加热升温至110℃，反应期间每隔20min取样测酸值，直到酸值降至8mgkoh/g时，加入3ml水终止反应并向三口烧瓶中加入10份紫苏提取物粉末，得到水性油墨；将水松纸预热至70℃，接装于印刷机的印刷区中，用上述水性油墨对其进行印刷，控制印刷机的走纸速度为130m/min，最后将印刷好的水松纸移入干燥区，在110℃下对其进行加热5min，得到水性油墨印刷的抗菌水松纸。
将烟叶放入粉碎机中粉碎3.5h，得到烟叶粉，将210g烟叶粉与270ml水放入打浆机中打浆处理2.5h，得到烟叶木浆，向烟叶木浆中加入45ml质量分数为40%的氢氧化钠溶液，加热升温至105℃，保温蒸煮4.5h，过滤分离去除滤液，得到脱木质素的木浆；将上述脱木质素的木浆置于搅拌釜中，向搅拌釜中加入35ml质量分数为5%的氯化铝溶液，启动搅拌器，以220r/min的转速搅拌混合35min后，在常温下向木浆中以35ml/min的通气速率通入丙烯和乙酰氯体积比为3︰1的混合气体，通气32min后，密封搅拌釜，搅拌反应3.5h，得到香化木浆；将浓度为4.0mol/l的zncl2溶液和浓度为0.3mol/l的cucl2溶液等体积混合得到活化剂，将45g白薯粉浸渍于215ml活化剂中，浸渍17h，将浸渍后的白薯粉与蛋清按质量比为5︰1混合，置于坩埚炉中，在氮气保护下，加热升温至160℃，保温活化2.5h，得到活化产物；将活化产物用0.1mol/l/的盐酸洗涤，再用水洗涤至中性后，放入烘箱中，加热升温至85℃，干燥4.5h，得到活性粉，按重量份数计，将35份活性粉、85份香化木浆、25份瓜儿胶、22份壳聚糖粉末、14份氢氧化铝混合放入抄纸设备中干燥压延，控制压力为0.7mpa，得到水松纸；取紫苏叶与水按质量比为1︰10混合，置于研钵中研磨2.5h，得到研磨液，将研磨液过滤，去除滤渣得到滤液，将滤液置于分液漏斗中，向分液漏斗中加入滤液体积3倍的二氯乙烷，水洗萃取4次，最后分离得到下层液，将下层液放入旋转蒸发仪中，在55℃下以75r/min的转速旋转蒸发至恒重，得到紫苏提取物粉末；按重量份数计，将22份双酚a环氧树脂、32份水性丙烯酸树脂，置于带有搅拌器和滴液漏斗的三口烧瓶中，启动搅拌器，以170r/min的转速搅拌，向三口烧瓶中加入22份甲基丙烯酸，加热升温至115℃，反应期间每隔22min取样测酸值，直到酸值降至9mgkoh/g时，加入4ml水终止反应并向三口烧瓶中加入12份紫苏提取物粉末，得到水性油墨；将水松纸预热至75℃，接装于印刷机的印刷区中，用上述水性油墨对其进行印刷，控制印刷机的走纸速度为150m/min，最后将印刷好的水松纸移入干燥区，在115℃下对其进行加热7min，得到水性油墨印刷的抗菌水松纸。
将烟叶放入粉碎机中粉碎4h，得到烟叶粉，将220g烟叶粉与300ml水放入打浆机中打浆处理3h，得到烟叶木浆，向烟叶木浆中加入50ml质量分数为40%的氢氧化钠溶液，加热升温至110℃，保温蒸煮5h，过滤分离去除滤液，得到脱木质素的木浆；将上述脱木质素的木浆置于搅拌釜中，向搅拌釜中加入40ml质量分数为5%的氯化铝溶液，启动搅拌器，以250r/min的转速搅拌混合40min后，在常温下向木浆中以40ml/min的通气速率通入丙烯和乙酰氯体积比为3︰1的混合气体，通气35min后，密封搅拌釜，搅拌反应4h，得到香化木浆；将浓度为4.0mol/l的zncl2溶液和浓度为0.3mol/l的cucl2溶液等体积混合得到活化剂，将50g白薯粉浸渍于230ml活化剂中，浸渍18h，将浸渍后的白薯粉与蛋清按质量比为5︰1混合，置于坩埚炉中，在氮气保护下，加热升温至200℃，保温活化3h，得到活化产物；将活化产物用0.1mol/l/的盐酸洗涤，再用水洗涤至中性后，放入烘箱中，加热升温至90℃，干燥5h，得到活性粉，按重量份数计，将40份活性粉、90份香化木浆、30份瓜儿胶、25份壳聚糖粉末、15份氢氧化铝混合放入抄纸设备中干燥压延，控制压力为0.8mpa，得到水松纸；取紫苏叶与水按质量比为1︰10混合，置于研钵中研磨3h，得到研磨液，将研磨液过滤，去除滤渣得到滤液，将滤液置于分液漏斗中，向分液漏斗中加入滤液体积4倍的二氯乙烷，水洗萃取5次，最后分离得到下层液，将下层液放入旋转蒸发仪中，在60℃下以80r/min的转速旋转蒸发至恒重，得到紫苏提取物粉末；按重量份数计，将25份双酚a环氧树脂、35份水性丙烯酸树脂，置于带有搅拌器和滴液漏斗的三口烧瓶中，启动搅拌器，以180r/min的转速搅拌，向三口烧瓶中加入25份甲基丙烯酸，加热升温至120℃，反应期间每隔25min取样测酸值，直到酸值降至10mgkoh/g时，加入5ml水终止反应并向三口烧瓶中加入15份紫苏提取物粉末，得到水性油墨；将水松纸预热至80℃，接装于印刷机的印刷区中，用上述水性油墨对其进行印刷，控制印刷机的走纸速度为170m/min，最后将印刷好的水松纸移入干燥区，在120℃下对其进行加热10min，得到水性油墨印刷的抗菌水松纸。
以无锡某公司生产的水性油墨印刷的抗菌水松纸作为对比例对本发明制得的水性油墨印刷的抗菌水松纸和对比例中的水性油墨印刷的抗菌水松纸进行性能检测，检测结果如表1所示：
1.测试方法：
烟气的吸味测试方法：将实例1～3和对比例中的水松纸制成烟卷，经过5人小组进行感官评价；
大肠杆菌抑菌率的测试按gb/t20944.2-2007抗菌性能的评价规定进行性能检测；
金黄色葡萄球菌的测试按gb/t20944.2-2007抗菌性能的评价规定进行性能检测；
白色念球菌的测试按gb/t20944.2-2007抗菌性能的评价规定进行性能检测；
细菌菌落总数测试采用细菌菌落总数测试片进行检测；
真菌菌落总数测试采用真菌菌落总数测试片进行检测。
表1水松纸性能测定结果
根据上述中数据可知本发明制得的水性油墨印刷的抗菌水松纸烟气吸味好，抗菌性能好，具有广阔的应用前景。