一种抑菌卷烟纸的制备方法与流程

本发明涉及烟用香卷烟纸技术领域，尤其涉及一种抑菌卷烟纸的制备方法。

背景技术：

卷烟纸作为卷烟的辅材，在卷烟生产中具有重要地位。目前，卷烟纸的生产还是由天然植物纤维原料（木材、麻类等）为主，还需加入一些特定的添加剂，如caco3、助燃剂等。卷烟纸是香烟的重要组成部分之一，它在香烟的抽吸过程中也发挥了很大的作用。在香烟燃烧时，卷烟纸直接决定了香烟燃烧时的外观，并且对香烟的烟气组分和抽吸口感也有一定的影响。在卷烟纸中加入合适的添加剂，可以改善香烟的各项性能指标，改进香烟抽吸时的口感以及烟气的组分，还可以影响香烟的燃烧速率与包灰效果。

卷烟纸虽然具有良好的包灰效果以及控制香烟的静燃烧速率，但是卷烟纸是直接由植物纤维为抄纸原料，它的抑菌性较差。随着社会的发展，人们对美好生活的需求逐渐提高。与合成抑菌剂相比，天然抑菌剂更加安全环保。天然的抑菌剂主要可以分为大黄蒽醌类、有机酸、多酚类、黄酮类、蛋白质（多肽）类、多糖及一些香料中的醛、酮等。大部分以植物为主要原料的抑菌药物中主要包括酚类化合物、萜类和生物碱类等。

公开号为cn104947505a的专利文件公开了这样一种卷烟纸抗菌剂及其应用。该抑菌剂为从天然植物中提取的多糖复配而成的多糖混合液，所述多糖混合液中各组分的含量为：枸杞多糖含量为5～25％、葡萄多糖含量为8～25％、苦丁茶多糖含量为10～20％、杏鲍菇多糖含量为5～15％、百合多糖含量为4～20％、沙棘多糖含量为5～20％、黑木耳多糖含量为5～15％，其余为溶剂。该申请中，通过复配多种多糖形成抑菌剂加入到卷烟纸中，一方面，这些组分不能够与纸浆均匀地混合，难以牢固地结合在纸浆纤维上，其造就的卷烟纸会出现掉屑、容易破损等问题；另一方面，这些组分的添加会改变卷烟原有的香气，导致抽吸效果不佳。

技术实现要素：

本发明要解决上述问题，提供一种抑菌卷烟纸的制备方法。

本发明解决问题的技术方案是，提供一种抑菌卷烟纸的制备方法，包括以下步骤：

a.选用植物材料为原料，提取植物材料中的木质素-碳水化合物复合体；

b.在造纸打浆过程中，将所述木质素-碳水化合物复合体加入纸浆中，造纸得到抑菌卷烟纸。

本申请中，将木质素-碳水化合物复合体加入到纸浆中造纸得到卷烟纸。

第一，由于木质素-碳水化合物复合体中，木质素与碳水化合物组分之间存有物理和化学作用力，连接牢固。同时由于木质素-碳水化合物复合体中同时具有亲水的多糖段，又有可以提供强度的疏水木质素段，因此木质素-碳水化合物复合体作为填料可以良好地混合在纸浆中、并与纸浆纤维牢固结合，使卷烟纸具有良好的机械强度以及调节吸水性能，可以改善由于传统的加填导致卷烟纸的机械强度下降并且易吸水的问题，而且并不会影响卷烟纸的燃烧速率以及包灰效果，对香烟的抽吸时的口感也不会产生不利影响。

第二，由于木质素中含有大量的不可溶性和复杂的酚类聚合物，使木质部具有细胞壁疏水性，这些结构决定了木质素具有抑菌、抗病虫作用。同时，已有研究表明，木质素代谢与植物抗病性有关，植株在受到病菌侵染或需要产生诱导抗性过程中，木质素含量增加，在与病原菌相互作用中，植物染病处的细胞壁发生木质化是抗病反应的特征之一。因此，将木质素-碳水化合物复合体加入卷烟纸中，能够加固卷烟纸纤维的细胞壁，保护细胞免受病原菌的侵染。此外，木质素-碳水化合物复合体可以在细菌细胞中导致活性氧诱导氧化应激反应，细菌细胞内的ph值降低，消耗细菌细胞内atp，因此将木质素-碳水化合物复合体加入卷烟纸中，可以使得卷烟纸具有良好的抑菌作用。

作为本发明的优选，所述植物材料选用烟梗。由于我国是烟草大国，香烟的销量日益增长。大规模的产业表示每年也会产生大量的烟草废料，如烟梗、烟渣或者一些品质较次的烟叶。将其中的烟梗等废料利用起来一方面减轻了环境压力，降低处理废弃物的成本，另一方面还可以赋予卷烟纸抑菌等特性。

步骤a中，作为本发明的优选，在提取木质素-碳水化合物复合体之前，采用苯-甲醇溶液对植物材料进行抽提，固液分离后取固体物用于提取木质素-碳水化合物复合体。首先通过苯-甲醇溶液的提取，能够有效除去植物原料中的果胶、单宁等杂质，提高后续提取的木质素-碳水化合物复合体的效率和纯度，同时也避免果胶等杂质加入到卷烟纸后对卷烟纸的强度和抗水性造成影响。

植物材料中的木质素-碳水化合物复合体的分离提取方法有水溶剂提取法、有机溶提取法以及水-有机溶剂联合提取法。作为本发明的优选，选用水-有机溶剂联合提取法，该方法得到的产物纯度和得率都较高，且能得到代表植物材料原始的木质素-碳水化合物复合体。

作为本发明的优选，提取木质素-碳水化合物复合体包括以下步骤：采用1,4-二氧杂环己烷-水溶液提取烟梗，固液分离后取固体物，得到木质素-碳水化合物复合体粗品。

作为本发明的优选，所述1,4-二氧杂环己烷-水溶液中，1,4-二氧杂环己烷和水的体积比为96：4。

作为本发明的优选，还包括纯化步骤：将所述木质素-碳水化合物复合体粗品用醋酸-水溶液抽提，固液分离后取滤液1；除去滤液1中的溶剂后用二甲基亚砜抽提，固液分离后取滤液2；将滤液2加入无水乙醚中，固液分离后取沉淀1并干燥。

作为本发明的优选，还包括二次纯化步骤：将沉淀1加入醋酸-水混合液中溶解得到溶液；将溶液加入丙酮中，固液分离后取沉淀2并干燥。

作为本发明的优选，所述醋酸-水溶液中，醋酸和水的体积比为1：1。

作为本发明的优选，还包括洗涤步骤：依次用醋酸-丙酮混合液、无水乙醚、石油醚对干燥后的沉淀2进行洗涤，然后真空干燥得到木质素-碳水化合物复合体。

步骤b中，作为本发明的优选，所述纸浆是以木材为原料，通过亚硫酸盐法制成。

作为本发明的优选，所述木材选用云杉和阔叶木的混合物。云杉作为原料，具有非常好的白度，可以减轻在之后漂白时的漂白剂的用量，减少纤维的损伤。添加一定量的阔叶木原料，可以增加原料中的半纤维素含量，调节成纸的吸水性能。

作为本发明的优选，所述阔叶木选用杨木。

作为本发明的优选，所述云杉和杨木的混合质量比为6：4。

作为本发明的优选，将所述纸浆漂白至85%-95%后，加入所述木质素-碳水化合物复合体。

作为本发明的优选，用双氧水对所述纸浆进行漂白。

本发明的有益效果：

本申请中，将提取出来的木质素-碳水化合物复合体（lcc）在抄纸过程中作为填料添加到卷烟纸里面，制备出带有抑菌性的含木质素-碳水化合物复合体的卷烟纸。这种材料添加到卷烟纸里面后，首先，改善了卷烟纸的强度性能与抗水性能，还能增加香烟抽吸时的风味，重要的是，还具有良好的抑菌性，可以使香烟具有更长的保质期限。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施方式，并对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

一种抑菌卷烟纸的制备方法，包括以下步骤：

a.选用烟梗为原料，提取烟梗中的木质素-碳水化合物复合体。

（a1）首先将烟梗原料切碎，然后在粉碎机中磨成约200目的粉末，然后用苯-甲醇溶液抽提48小时以除去烟梗原料中的果胶、单宁等杂质，固液分离后取固体物干燥得到木粉。

（a2）将抽提后的木粉，用振动球磨机磨72h后得到约为40目的粉末，将烟梗粉末在400ml1,4-二氧杂环己烷-水溶液（体积比96:4）中在集热式恒温加热磁力搅拌器（df-101s）上反应24h，共三次，然后使用高速离心机（sigma,4-16k）离心，取固体物。

（a3）将离心分离后的固体物用400ml醋酸-水混合液(体积比1:1)抽提24h，共三次，用高速离心机离心分离后取滤液1。将滤液1通过旋转蒸发仪（ika,rv-10）进行旋蒸，旋蒸后的浓缩液在真空干燥箱经过真空干燥后，再使用75ml二甲基亚砜(dmso)抽提，高速离心得到滤液2。将滤液2滴加到1000ml无水乙醚中，再次离心，将离心后得到的沉淀1进行真空干燥。

（a4）然后将沉淀1用醋酸-水混合液(体积比1:1)溶解，将溶解液滴加到400ml丙酮中；离心分离得到沉淀2并进行真空干燥。

（a5）将干燥后的沉淀2用含有1%醋酸的丙酮洗1次，然后用无水乙醚洗2次，最后用低沸点的石油醚洗1次，最后进行真空干燥，得到烟梗的木质素-碳水化合物复合体（lcc）。

b.在造纸打浆过程中，将上述制备的木质素-碳水化合物复合体加入纸浆中，造纸得到抑菌卷烟纸。

选用云杉和杨木的质量比为6:4的混合物作为原料，把原料与亚硫酸盐蒸煮液加入蒸煮锅中，进行第一段升温，此时采用间接加热避免稀释药液，为了避免超压，应连续小放气，升温至临界温度时进行小保温；然后进行第二段升温，在最高的温度下保温2h；在接近蒸煮终点时，进行大放气，最后洗涤浆料。得到的浆料用h2o2漂白，使得浆料的白度达到90%。通过亚硫酸盐法制得的浆，在打浆时加入上述制备好的烟梗木质素-碳水化合物复合体，然后进行抄纸，得到具有抑菌功能的卷烟纸。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：本实施例中，步骤a2中，采用400ml去离子水对木粉进行提取。

实施例3

本实施例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：本实施例中，步骤a2中，采用400ml二甲基亚砜对木粉进行提取。

实施例4

本实施例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：本实施例中，不进行步骤a1，直接将烟梗球磨为40目的粉末后，用1,4-二氧杂环己烷-水溶液（体积比96:4）提取。

实施例5

本实施例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：本实施例中，不进行步骤a4，直接将干燥后的沉淀1进行洗涤。

实施例6

本实施例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：本实施例中，不进行步骤a3，直接将a2中得到的固体物用醋酸-水混合液(体积比1:1)溶解后滴加到400ml丙酮。

实施例7

本实施例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：本实施例中，不进行步骤a1、a3、a4。

实施例8

一种抑菌卷烟纸的制备方法，包括以下步骤：

a.选用杨木为原料，提取杨木中的木质素-碳水化合物复合体。

（a1）首先将杨木切碎，然后在粉碎机中磨成约200目的粉末，然后用苯-甲醇溶液抽提48小时以除去杨木原料中的果胶、单宁等杂质，固液分离后取固体物干燥得到木粉。

（a2）将抽提后的木粉，用振动球磨机磨72h后得到约为40目的粉末，将粉末在400ml1,4-二氧杂环己烷-水溶液（体积比90:10）中在集热式恒温加热磁力搅拌器（df-101s）上反应12h，共三次，然后使用高速离心机（sigma,4-16k）离心，取固体物。

（a3）将离心分离后的固体物用400ml醋酸-水混合液(体积比2:1)抽提12h，共三次，用高速离心机离心分离后取滤液1。将滤液1通过旋转蒸发仪（ika,rv-10）进行旋蒸，旋蒸后的浓缩液在真空干燥箱经过真空干燥后，再使用75ml二甲基亚砜(dmso)抽提，高速离心得到滤液2。将滤液2滴加到1000ml无水乙醚中，再次离心，将离心后得到的沉淀1进行真空干燥。

（a4）然后将沉淀1用醋酸-水混合液(体积比2:1)溶解，将溶解液滴加到400ml丙酮中；离心分离得到沉淀2并进行真空干燥。

（a5）将干燥后的沉淀2用含有19%醋酸的丙酮洗1次，然后用无水乙醚洗1次，最后用低沸点的石油醚洗1次，最后进行真空干燥，得到木质素-碳水化合物复合体（lcc）。

b.在造纸打浆过程中，将上述制备的木质素-碳水化合物复合体加入纸浆中，造纸得到抑菌卷烟纸。

选用云杉和杨木的质量比为7:3的混合物作为原料，把原料与亚硫酸盐蒸煮液加入蒸煮锅中，进行第一段升温，此时采用间接加热避免稀释药液，为了避免超压，应连续小放气，升温至临界温度时进行小保温；然后进行第二段升温，在最高的温度下保温3h；在接近蒸煮终点时，进行大放气，最后洗涤浆料。得到的浆料用h2o2漂白，使得浆料的白度达到95%。通过亚硫酸盐法制得的浆，在打浆时加入上述制备好的木质素-碳水化合物复合体，然后进行抄纸，得到具有抑菌功能的卷烟纸。

实施例9

一种抑菌卷烟纸的制备方法，包括以下步骤：

b.选用烟梗为原料，提取烟梗中的木质素-碳水化合物复合体。

（a1）首先将烟梗原料切碎，然后在粉碎机中磨成约200目的粉末，然后用苯-甲醇溶液抽提48小时以除去烟梗原料中的果胶、单宁等杂质，固液分离后取固体物干燥得到木粉。

（a2）将抽提后的木粉，用振动球磨机磨72h后得到约为40目的粉末，将烟梗粉末在400ml1,4-二氧杂环己烷-水溶液（体积比85:15）中在集热式恒温加热磁力搅拌器（df-101s）上反应36h，共三次，然后使用高速离心机（sigma,4-16k）离心，取固体物。

（a3）将离心分离后的固体物用400ml醋酸-水混合液(体积比1:2)抽提36h，共三次，用高速离心机离心分离后取滤液1。将滤液1通过旋转蒸发仪（ika,rv-10）进行旋蒸，旋蒸后的浓缩液在真空干燥箱经过真空干燥后，再使用75ml二甲基亚砜(dmso)抽提，高速离心得到滤液2。将滤液2滴加到1000ml无水乙醚中，再次离心，将离心后得到的沉淀1进行真空干燥。

（a4）然后将沉淀1用醋酸-水混合液(体积比1:2)溶解，将溶解液滴加到400ml丙酮中；离心分离得到沉淀2并进行真空干燥。

（a5）将干燥后的沉淀2用含有10%醋酸的丙酮洗1次，然后用无水乙醚洗3次，最后用低沸点的石油醚洗1次，最后进行真空干燥，得到烟梗的木质素-碳水化合物复合体（lcc）。

b.在造纸打浆过程中，将上述制备的木质素-碳水化合物复合体加入纸浆中，造纸得到抑菌卷烟纸。

选用云杉和杨木的质量比为5：5的混合物作为原料，把原料与亚硫酸盐蒸煮液加入蒸煮锅中，进行第一段升温，此时采用间接加热避免稀释药液，为了避免超压，应连续小放气，升温至临界温度时进行小保温；然后进行第二段升温，在最高的温度下保温1h；在接近蒸煮终点时，进行大放气，最后洗涤浆料。得到的浆料用h2o2漂白，使得浆料的白度达到85%。通过亚硫酸盐法制得的浆，在打浆时加入上述制备好的烟梗木质素-碳水化合物复合体，然后进行抄纸，得到具有抑菌功能的卷烟纸。

对比例1

本对比例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：不进行步骤a，直接选用云杉和杨木的质量比为6:4的混合物作为原料，采用亚硫酸盐法造纸。

对比例2

本对比例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：不进行步骤a，直接选用云杉和杨木的质量比为6:4的混合物作为原料，采用亚硫酸盐法造纸；同时在打浆时加入与实施例1中等量的无机抗菌剂（日本绿洲公司生产的7600-ag-25纯银离子抗菌剂），然后进行抄纸，得到具有抑菌功能的卷烟纸。

对比例3

本对比例与对比例2基本相同，其不同之处仅在于：加入等量的有机抗菌剂（美国道康宁公司生产的季铵盐抗菌剂dc-5700）。

对比例4

本对比例与对比例2基本相同，其不同之处仅在于：加入等量的天然抗菌剂（壳聚糖）。

对实施例1-9以及对比例1-4中所得到的卷烟纸分别进行以下检测：

【卷烟纸的抑菌性能检测】

采用琼脂平皿扩散法（平皿内注入两层琼脂培养基，下层为无菌培养基，上层为接种培养基。试样放在两层培养基上，培养一段时间后，根据培养基和试样接触处细菌繁殖的程度，定性评定试样的抗菌性能）进行抗菌性能检测：将卷烟纸裁剪为直径为25mm±5mm的试样。准备下层无菌培养基：向无菌平皿中倾注10ml琼脂培养基，并使其凝结。准备上层接种培养基：取45℃±2℃的琼脂培养基150ml放入烧瓶，加入1ml试验菌液，震荡烧瓶使细菌分布均匀，向下层的无菌平皿中倾注5ml，并使其凝结。接种过的琼脂培养皿在1h内使用。用无菌镊子将试样放于平皿中央，均匀地按压在琼脂培养基上，直到试样和琼脂培养基之间很好地接触。将试样放在琼脂培养基上后，立即放入37℃±2℃的培养箱中培养18h-24h，确保整个培养其中试样和琼脂培养基保持接。通过（抑菌带外径-试样直径）/2计算试样的抑菌带宽度h（mm）。测定抑菌带后，用镊子将试样从琼脂培养基上移取，用显微镜检测试样下面接触区域的细菌繁殖情况，结果如下表1。

【卷烟纸的机械强度检测】

根据《gb-t12914-2008纸和纸板抗张强度的测定》测定卷烟纸的抗张强度s（kn/m），检测结果如下表1。

【卷烟纸的抗水性能检测】

根据《gbt1540-2002纸和纸板吸水性的测定可勃法》测定卷烟纸的可勃值c（g/m²），检测结果如下表1。

表1.

通过表1可知，本申请中，采用木质素-碳水化合物复合体作为卷烟纸的抗菌剂，不仅能够有效抗菌，而且能够提高卷烟纸的抗张强度和抗水性。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。