CN109021671A - 一种水性抗菌油墨及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种水性抗菌油墨及其制备工艺，所述水性抗菌油墨包括连接料、抗菌微胶囊、溶剂、填料、颜料和助剂，所述连接料、抗菌微胶囊、溶剂、填料、颜料和助剂的质量比为：45：30：7：13：3：2；所述抗菌微胶囊为β‑环糊精包裹肉桂精油的微胶囊，所述连接料为水性聚氨酯丙烯酸酯。所述制备工艺包括了抗菌微胶囊的制备及水性抗菌油墨的制备。本发明将天然抗菌物质制成抗菌微胶囊，不仅解决了油水不溶的难题，同时也能延缓抗菌物质的释放速率，延长了抗菌油墨的产品使用期，进而降低出现食品包装安全性问题的风险。本发明的制备工艺，制备出包埋率高的抗菌微胶囊，进一步提升油墨的抗菌效果。
Description
技术领域
本发明涉及食品包装油墨，尤其涉及一种水性抗菌油墨及其制备工艺。
背景技术
近年来，“食品安全事件”频频发生，不仅对公众的身体健康造成极大的危害，同时也引发了社会的诚信危机，成为一项社会焦点问题。油墨是重要的食品包装材料，因其VOC排放大、环境污染严重等问题饱受诟病。尤其对于食品包装，当油墨印刷在包装材料上后，油墨层为微生物的生长繁殖提供了栖息地，当人们接触食品包装时，就容易感染细菌或微生物，从而影响人们的身体健康。因此，需要研制一种既能满足包装装潢印刷要求，又能够有效抑制微生物生长的抗菌油墨成为当下的重要任务。
传统抗菌油墨的制备一般通过添加抗菌剂来实现，将抗菌剂按照一定的配方比例加入到油墨中，从而实现油墨的抗菌功能。常用的抗菌剂主要分为三大类：无机抗菌剂，有机抗菌剂和天然抗菌剂。无机抗菌剂一般为Cu、Ag、Ti等金属、金属离子或其金属氧化物，具有稳定性高、抗菌性优良的优点，但是也存在制备工艺复杂、影响油墨呈色等缺点。有机抗菌剂通常为醇类、酚类、季胺盐类、卤化物类、噻吩类、双胍类、二苯醚类等物质，这类抗菌剂尽管成本低、杀菌效率高，但是耐热性较差，易在溶剂环境中析出，且容易产生耐药性。天然抗菌剂主要为壳聚糖、细菌素、溶菌酶、植物精油及其提取物等物质，具有来源广、无毒无害、环保特性高等优点，缺点是耐热性较差。
随着经济社会的发展，人们对环保安全的要求越来越高，水性油墨的应用越来越广泛，而在水性油墨中加入抗菌剂则存在相容性差、导致抗菌效果不明显等问题。
发明内容
为解决现有技术中抗菌剂制备工艺复杂、与油墨相容性差、抗菌效果不明显等问题，本发明提出一种水性抗菌油墨，将天然抗菌物质制成抗菌微胶囊，不仅解决了油水不溶的难题，同时也能延缓抗菌物质的释放速率，延长了抗菌油墨的产品使用期，进而降低出现食品包装安全性问题的风险。本发明还提出一种该水性抗菌油墨的制备工艺，制备出包埋率高的抗菌微胶囊，以提升油墨的抗菌效果。
本发明提出一种水性抗菌油墨，包括连接料、抗菌微胶囊、溶剂、填料、颜料和助剂，所述连接料、抗菌微胶囊、溶剂、填料、颜料和助剂的质量比为：45：30：7：13：3：2；所述抗菌微胶囊为β-环糊精包裹肉桂精油的微胶囊，所述连接料为水性聚氨酯丙烯酸酯。
进一步地，所述抗菌微胶囊为包埋率32～34％的肉桂精油微胶囊。
进一步地，所述肉桂精油微胶囊为肉桂精油-乙醇溶液与β-环糊精包合水溶液按质量比为1:5包合制得。
进一步地，所述溶剂为摩尔浓度为60％的乙醇水溶液，所述填料为碳酸钙，所述颜料为钛白粉。
进一步地，所述助剂包括分散剂、润湿剂、增稠剂、pH调节剂和消泡剂。
本发明还提出一种上述的水性抗菌油墨的制备工艺，包括以下步骤：
S1、抗菌微胶囊的制备
S1.1、将β-环糊精与蒸馏水按质量比为1:8混合，搅拌成β-环糊精饱和溶液；
S1.2、将肉桂精油与无水乙醇按质量比为1:15，混合制成肉桂精油-乙醇混合溶液；
S1.3、将肉桂精油-乙醇混合溶液在超声波细胞粉碎机的处理下逐滴滴入到高速分散机内的β-环糊精饱和溶液中下进行包合反应，所述的肉桂精油-乙醇混合溶液与所述的β-环糊精饱和溶液的质量比为1:5，转速为2000r/min，反应时间为5～7min，反应结束后，在80℃条件下保温1h得半成品；
S1.4、待半成品冷却至室温后，放入冰箱中保持温度为-4℃冷却静置24h，随后对其进行真空抽滤，用少量去离子水和乙醇溶液清洗滤渣，最后将滤渣置于烘箱中干燥，设定温度为45～55℃，待质量不再发生变化，即得肉桂精油微胶囊；
S2、水性抗菌油墨的制备
将连接料、抗菌微胶囊、溶剂、填料、颜料和助剂按质量比为：45：30：7：13：3：2称量备料后，置于洁净烧杯中，用高速分散机在3000r/min条件下分散1h，随后用砂磨机研磨，即可制得水性抗菌油墨。
进一步地，所述水性抗菌油墨的粘度为31～33mPa·s，细度仅为9～11μm。
本发明的配方原理为：
肉桂精油，具有沸点低、易挥发的特点，将其应用到抗菌油墨中，不仅可以降低生产成本，还能提高抗菌效率。由于肉桂精油易挥发，如果直接加入到油墨中，不仅难以溶解，还会降低抗菌性。β-环糊精具有“外亲水，内疏水”的特殊结构，而且无毒环保，可对多种芯材进行包合。因而使用分子包埋技术将抗菌物质包裹在微胶囊中，不仅可以溶于水，而且还能隔绝与氧气的接触，并提高缓释性能。通过大量复配对比实验，对水性抗菌油墨的原料进行了筛选、优化，研究了不同种类的抗菌剂和油墨组分对抗菌油墨体系各性能的影响，最终确定了最佳的水性抗菌油墨配方比例。
本发明的有益效果为：
1、本发明将连接料、抗菌微胶囊、溶剂、填料、颜料和助剂按质量比为：45：30：7：13：3：2进行复配，依据该优选的最佳配方比例制备水性抗菌油墨，将其应用于食品包装印刷领域，其印刷适性强、抗菌性效果好：
该水性抗菌油墨的初干性较高，有利于获得好的印刷效果；油墨的细度低、光泽度高、抗水性优良、耐磨性较好，满足水性油墨的要求。
该水性抗菌油墨的对大肠杆菌和和青霉菌均有较好的抑菌作用，抑菌圈直径分别为24mm和17mm，具有较好的抗菌性。
2、本发明率先将肉桂精油微胶囊应用到水性油墨中，解决了天然抗菌物质在油墨中应用困难的问题，且通过正交试验，确定最佳的肉桂精油微胶囊的制备工艺，得到包埋率高达32～34％的肉桂精油微胶囊。
3、本发明不含挥发性有机溶剂，无刺激性气味，无污染，是一种新型的环境友好型功能油墨。
具体实施方式
如下，结合具体实施方式对本申请方案做进一步描述：
一种水性抗菌油墨，包括连接料、抗菌微胶囊、溶剂、填料、颜料和助剂，所述连接料、抗菌微胶囊、溶剂、填料、颜料和助剂的质量比为：45：30：7：13：3：2；所述抗菌微胶囊为β-环糊精包裹肉桂精油的微胶囊，所述连接料为水性聚氨酯丙烯酸酯。所述溶剂为摩尔浓度为60％的乙醇水溶液，所述填料为碳酸钙，所述颜料为钛白粉。所述助剂包括分散剂、润湿剂、增稠剂、pH调节剂和消泡剂。具体实施配方如下表1所示：
表1
其中水性聚氨酯丙烯酸酯，具有粘度低，反应活性高等优点，是水性油墨的成膜物质，主要用于连接料；以碳酸钙为填料，可以适当降低油墨成本，同时调节油墨的粘度；采用十二烷基硫酸钠作为分散剂，促使水性油墨分散均匀；以烷基酚聚氧乙烯醚为润湿剂，增加水性油墨对基材的润湿能力；乙醇胺也是起到助溶的效果；以硅油作为消泡剂，降低研磨中产生的气泡，促使油墨固体成份充分分散；以羧甲基纤维素为增稠剂，改善粘度；添加适当的氨水，调节油墨pH值，从而确保油墨的粘度变化较小，增加产品稳定性。
一种上述的水性抗菌油墨的制备工艺，包括以下步骤：
S1、抗菌微胶囊的制备
S1.1、将β-环糊精与蒸馏水按质量比为1:8混合，搅拌成β-环糊精饱和溶液；
S1.2、将肉桂精油与无水乙醇按质量比为1:15混合制成肉桂精油-乙醇混合溶液；
S1.3、将肉桂精油-乙醇混合溶液在超声波细胞粉碎机的处理下逐滴滴入到高速分散机内的β-环糊精饱和溶液中下进行包合反应，所述的肉桂精油-乙醇混合溶液与所述的β-环糊精饱和溶液的质量比为1:5，转速为2000r/min，反应时间为6min，反应结束后，在80℃条件下保温1h得半成品；
S1.4、待半成品冷却至室温后，放入冰箱中保持温度为-4℃冷却静置24h，随后对其进行真空抽滤，用少量去离子水和乙醇溶液清洗滤渣，最后将滤渣置于烘箱中干燥，设定温度为50℃，待质量不再发生变化，得到的肉桂精油微胶囊。通过该优化工艺制得的肉桂精油微胶囊包埋率为33.88％。
S2、水性抗菌油墨的制备
将连接料、抗菌微胶囊、溶剂、填料、颜料和助剂按表1质量百分比进行称量备料后，置于洁净烧杯中，用高速分散机在3000r/min条件下分散1h，随后用砂磨机研磨，即可制得水性抗菌油墨。
将本实施例制得的水性抗菌油墨进行检测，测试结果如下表2所示：
表2
由上表2的测试结果可知，将本实施例应用于食品包装印刷领域，初干性较高，有利于获得好的印刷效果；油墨的细度低、光泽度高、抗水性优良、耐磨性较好，满足水性油墨的要求，具有较强的印刷适用性。且该水性抗菌油墨的对大肠杆菌和和青霉菌均有较好的抑菌作用，抗菌效果好。
上述优选实施方式应视为本申请方案实施方式的举例说明，凡与本申请方案雷同、近似或以此为基础作出的技术推演、替换、改进等，均应视为本专利的保护范围。
Claims (7)
1.一种水性抗菌油墨，其特征在于，包括连接料、抗菌微胶囊、溶剂、填料、颜料和助剂，所述连接料、抗菌微胶囊、溶剂、填料、颜料和助剂的质量比为：45∶30∶7∶13∶3∶2；所述抗菌微胶囊为β-环糊精包裹肉桂精油的微胶囊，所述连接料为水性聚氨酯丙烯酸酯。
2.根据权利要求1所述的水性抗菌油墨，其特征在于，所述抗菌微胶囊为包埋率32～34％的肉桂精油微胶囊。
3.根据权利要求2所述的水性抗菌油墨，其特征在于，所述肉桂精油微胶囊为肉桂精油-乙醇溶液与β-环糊精包合水溶液按质量比为1∶5包合制得。
4.根据权利要求1所述的水性抗菌油墨，其特征在于，所述溶剂为摩尔浓度为60％的乙醇水溶液，所述填料为碳酸钙，所述颜料为钛白粉。
5.根据权利要求1所述的水性抗菌油墨，其特征在于，所述助剂包括分散剂、润湿剂、增稠剂、pH调节剂和消泡剂。
6.一种权利要求1-5任意一项所述的水性抗菌油墨的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、抗菌微胶囊的制备
S1.1、将β-环糊精与蒸馏水按质量比为1∶8混合，搅拌成β-环糊精饱和溶液；
S1.2、将肉桂精油与无水乙醇按质量比为1∶15，混合制成肉桂精油-乙醇混合溶液；
S1.3、将肉桂精油-乙醇混合溶液在超声波细胞粉碎机的处理下逐滴滴入到高速分散机内的β-环糊精饱和溶液中下进行包合反应，所述的肉桂精油-乙醇混合溶液与所述的β-环糊精饱和溶液的质量比为1∶5，转速为2000r/min，反应时间为5～7min，反应结束后，在80℃条件下保温1h得半成品；
S1.4、待半成品冷却至室温后，放入冰箱中保持温度为-4℃冷却静置24h，随后对其进行真空抽滤，用少量去离子水和乙醇溶液清洗滤渣，最后将滤渣置于烘箱中干燥，设定温度为45～55℃，待质量不再发生变化，即得肉桂精油微胶囊；
S2、水性抗菌油墨的制备
将连接料、抗菌微胶囊、溶剂、填料、颜料和助剂按质量比为：45∶30∶7∶13∶3∶2称量备料后，置于洁净烧杯中，用高速分散机在3000r/min条件下分散1h，随后用砂磨机研磨，即可制得水性抗菌油墨。
7.根据权利要求6所述的水性抗菌油墨的制备工艺，其特征在于，所述水性抗菌油墨的粘度为31～33mPa·s，细度仅为9～11μm。
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