CN110886121B - 一种咖啡滤纸及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及造纸技术领域，尤其涉及一种咖啡滤纸及其制备方法。其包括用于贴合于滤杯的外层和用于接触咖啡粉和水的内层；按照质量份，所述内层包括100份纸浆、5‑10份聚丙烯酸酯、8‑18份聚硅氧烷、5‑12份气相二氧化硅以及3‑5份羟甲基纤维素；所述外层包括60‑80份纸浆、20‑40份化纤、5‑12份气相二氧化硅以及10‑20份木质素。本发明通过设置内层和外层，并对内层和外层采用不同的原料制备，使得内层具有疏水性、从而提高滤纸的滤出速度并减少破损可能性，而外层具有亲水性、使得滤纸能够更好地贴合于滤杯。

Description

一种咖啡滤纸及其制备方法
技术领域
本发明涉及造纸技术领域，尤其涉及一种咖啡滤纸及其制备方法。
背景技术
咖啡滤纸是具有很多细孔的纸纤维材料制成的过滤材料，其形状多为方便折叠的圆形，也有特殊咖啡机使用的相应兜状结构的滤纸。除了法压壶这种自带滤网的简单咖啡设备外，绝大部分咖啡设备都会使用咖啡滤纸，其中最为典型的就是滤纸冲泡法制作咖啡。滤纸冲泡法冲泡咖啡有点类似于用茶袋泡茶，这种方法最大的优点就是冲泡方便，可以不需要其他的设备。使用时将通用咖啡滤纸对折两次，叠成一个漏斗状。将滤纸置于漏斗中或者容器上，再将研磨细度合适的咖啡粉倒入滤纸中，用开水缓慢的冲泡咖啡粉便可。咖啡滤纸的优点在于能够有效过滤掉绝大部分的咖啡渣，比起过滤网更能够提升咖啡的口感。且咖啡滤纸都为一次性使用，使用完后再次更换便可，无需清洗，因此大部分咖啡店都使用咖啡滤纸过滤咖啡渣。
优秀的咖啡滤纸应该有较强且速度均一的滤水性、较弱的滤纸本身味道以及不易破等特制，其中，滤水性影响了咖啡浸泡时间，滤纸本身味道直接影响到咖啡香味，不易破更是影响到了咖啡冲泡的成败，所以，一种优异的咖啡滤纸是咖啡冲泡的关键之一。
发明内容
本发明要解决上述问题，提供一种咖啡滤纸及其制备方法。
本发明解决问题的技术方案是，提供一种咖啡滤纸，包括用于贴合于滤杯的外层和用于接触咖啡粉和水的内层；按照质量份，所述内层包括100份纸浆、5-10份聚丙烯酸酯、8-18份聚硅氧烷、5-12份气相二氧化硅以及3-5份羟甲基纤维素；所述外层包括60-80份纸浆、20-40份化纤、5-12份气相二氧化硅以及10-20份木质素。
纸浆是以植物纤维为原料，经不同加工方法制得的纤维状物质。可根据加工方法分为机械纸浆、化学纸浆和化学机械纸浆，也可根据所用纤维原料分为木浆、草浆、麻浆、苇浆、蔗浆、竹浆、破布浆等。纸浆中构成纤维的主要成分为纤维素，另外还有不同程度的半纤维素、木素、树脂、色素、果胶和灰分等物质。本申请中可以采用任意植物纤维的纸浆，优选为杨木浆、麦草浆、马尾松浆、桉木浆中的一种或几种的混合。
气相二氧化硅是通过挥发性氯硅烷在氢氧焰中水解制得的，是由高纯度的无定型二氧化硅构成的，其具有亲水性。
而亲水性气相二氧化硅与活性硅烷发生化学反应能够得到疏水性气相二氧化硅。聚丙烯酸酯、聚硅氧烷、二氧化硅的结合能够形成超疏水涂层。
羟甲基纤维素可用作分散剂和胶合剂。
木质素是由三种醇单体(对香豆醇、松柏醇、芥子醇)形成的一种复杂酚类聚合物。木质素是三种苯丙烷单元通过醚键和碳碳键相互连接形成的具有三维网状结构的生物高分子，存在于木质组织中，主要作用是通过形成交织网来硬化细胞壁，为次生壁主要成分。木质素主要位于纤维素纤维之间， 起抗压作用。在木本植物中，木质素占25%，是世界上第二位最丰富的有机物(纤维素是第一位)。木质素既可以从纸浆蒸煮废液中提取，也可以直接购于市售。
优选地，所述内层还包括5-8份淀粉以及1-1.5FPU/g的淀粉酶。淀粉酶优选为BF7658菌的α-淀粉酶，在α-淀粉酶的作用下，淀粉转化为糊精和低聚糖。
优选地，还包括中间层，所述中间层包括2-8份木质素-碳水化合物复合体以及100份胶黏剂。木质素-碳水化合物复合体是木质素-碳水化合物复合体是木质素和聚糖（聚半乳糖、木聚糖和聚葡萄糖甘露糖等）之间通过牢固的共价键结合形成不均一的高分子，不仅含有木质素刚性段，又含有多糖的柔性段，而且具有良好的两亲性，因此可以提高内层和外层的结合度。植物原料中木质素-碳水化合物复合体的分离提取方法有水溶剂提取法、有机溶剂提取法以及水-有机溶剂联合提取法等。
优选地，所述胶黏剂为聚氨酯树脂、聚烯烃树脂中的一种或几种，均为耐高温、无毒胶黏剂。
优选地，所述化纤为聚丙烯纤维、聚乙烯纤维中的一种或几种。
本发明的另一个目的是提供一种咖啡滤纸的制备方法，包括以下步骤：
（1）内层制备：a. 将聚硅氧烷和气相二氧化硅 混合并于60-75℃、pH为6-7下搅拌30-60min，然后降温至20-25℃后加入聚丙烯酸酯，超声分散45-65min，得到混合液；b.对纸浆进行蒸汽爆破处理后，将加热至80-100℃的混合液喷洒于纸浆表面，静置20-50min；c.将得到的纸浆和羟甲基纤维素加入到水中，疏解15-20min，得到浆料；d.将浆料抄纸制得内层；
（2）外层制备：对纸浆进行蒸汽爆破处理后，与化纤、气相二氧化硅和木质素一起加入到水中，疏解15-20min，得到浆料，将浆料抄纸制得外层。
（3）将内层和外层压辊复合定型，得到咖啡滤纸。
优选地，其中蒸汽爆破参数为：纸浆预浸水分含量为5-10%，蒸汽压强为1.0-2.0MPa，处理时间为60-80s。
优选地，步骤c中，将步骤b得到的纸浆、羟甲基纤维素、淀粉以及淀粉酶一起加入到水中，于85-90℃、pH6-7条件下疏解15-20min，得到浆料。
优选地，还包括以下步骤：中间层制备：将木质素-碳水化合物加入到胶黏剂中，并超速分散10-15min；将中间层涂覆于内层和外层之间，再进行压辊、加热复合定型。
优选地，步骤（3）中，复合定型的温度为130-150℃，压力0.28- 0.35MPa。
优选地，辊压复合定型后，将复合纸在10-20s内冷却至20-25℃得到咖啡滤纸。
本发明的有益效果：
1.设置内层和外层，并对内层和外层采用不同的原料制备，使得内层具有疏水性、从而提高滤纸的滤出速度，而外层具有亲水性、使得滤纸能够更好地贴合于滤杯。此外，在内层制备过程中，将纸浆蒸汽爆破后与疏水剂混合，能够提高纸浆和疏水剂的混合深度和均匀度，进一步提高滤水均匀性。同时，纸遇水之所以容易破是因为纸中的一些组分遇水溶解，使得纸张强度降低，因此，疏水性还能降低滤纸破损可能性。
2.外层加入了木质素，木质素一般情况下，不溶于水，将木质素结合于蒸汽膨胀处理的木浆空隙中，能够有效提高纸张强度。
3.内层中还添加淀粉以及少量淀粉酶，淀粉酶将淀粉初步降解为聚合度较小的糊精和低聚糖，使得内层和外层在热压结合时，外层木质素上的酚羟基和淀粉低聚糖上的醛基缩聚结合，提高内外层结合度。
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
一种咖啡滤纸，包括用于贴合于滤杯的外层和用于接触咖啡粉和水的内层。其制备方法如下：
（1）内层制备：按照质量份，准备100份杨木浆、8份聚丙烯酸酯、15份聚硅氧烷、10份气相二氧化硅、4份羟甲基纤维素、6份淀粉以及1.25FPU/g BF7658菌的α-淀粉酶。
首先将聚硅氧烷和气相二氧化硅混合并于70℃、pH为6.5下搅拌45min，然后降温至22℃后加入聚丙烯酸酯，超声分散55min，得到混合液。然后对杨木浆进行蒸汽爆破处理后，将加热至90℃的混合液喷洒于杨木浆表面，静置30min。然后将得到的纸浆与羟甲基纤维素、淀粉以及淀粉酶一起加入到水中，于87℃、pH 6.5条件下疏解18min，得到浆料。将浆料抄纸制得内层。
（2）外层制备：按照质量份，准备70份杨木浆、30份聚丙烯纤维和聚乙烯纤维的等质量比混合物、10份气相二氧化硅以及15份木质素。
对杨木浆进行蒸汽爆破处理后，与聚丙烯纤维、气相二氧化硅和木质素一起加入到水中，疏解18min，得到浆料，将浆料抄纸制得外层。
其中，内层和外层制备过程中进行蒸汽爆破时，杨木浆的含水量均为8%，蒸汽爆破压强为1.5 MPa，处理时间为70s。
（3）中间层制备：按照质量份，准备5份木质素-碳水化合物复合体以及100份聚氨酯树脂。将木质素-碳水化合物加入到聚氨酯树脂中，并超速分散13min。
（4）辊压复合，将中间层涂覆于内层和外层之间，再进行压辊、加热复合定型。复合定型的温度为140℃，压力0.30MPa，得到复合纸，将复合纸在15s内冷却至22℃得到咖啡滤纸。
将这种咖啡滤纸进行滤水性检测，并通过GB/T 454-2002标准测定耐破度，检测结果如下表1。
实施例2
一种咖啡滤纸，其制备方法如下：
（1）内层制备：按照质量份，准备100份杨木浆、5份聚丙烯酸酯、8份聚硅氧烷、5份气相二氧化硅、3份羟甲基纤维素、5份淀粉以及1.0 FPU/g BF7658菌的α-淀粉酶。
首先将聚硅氧烷和气相二氧化硅混合并于60℃、pH为6下搅拌30min，然后降温至20℃后加入聚丙烯酸酯，超声分散45min，得到混合液。然后对杨木浆进行蒸汽爆破处理后，将加热至80℃的混合液喷洒于杨木浆表面，静置20min。然后将得到的纸浆与羟甲基纤维素、淀粉以及淀粉酶一起加入到水中，于85℃、pH 为6条件下疏解15min，得到浆料。将浆料抄纸制得内层。
（2）外层制备：按照质量份，准备60份杨木浆、20份聚丙烯纤维、5份气相二氧化硅以及10份木质素。
对杨木浆进行蒸汽爆破处理后，与聚丙烯纤维、气相二氧化硅和木质素一起加入到水中，疏解15min，得到浆料，将浆料抄纸制得外层。
其中，内层和外层制备过程中进行蒸汽爆破时，杨木浆的含水量均为5%，蒸汽爆破压强为1MPa，处理时间为60s。
（3）中间层制备：按照质量份，准备2份木质素-碳水化合物复合体以及100份聚烯烃树脂。将木质素-碳水化合物加入到聚烯烃树脂中，并超速分散10min。
（4）辊压复合，将中间层涂覆于内层和外层之间，再进行压辊、加热复合定型。复合定型的温度为130℃，压力0.28MPa，得到复合纸，将复合纸在10s内冷却至25℃得到咖啡滤纸。
将这种咖啡滤纸进行滤水性检测，并通过GB/T 454-2002标准测定耐破度，检测结果如下表1。
实施例3
一种咖啡滤纸，其制备方法如下：
（1）内层制备：按照质量份，准备100份麦草浆、10份聚丙烯酸酯、18份聚硅氧烷、12份气相二氧化硅、5份羟甲基纤维素、8份淀粉以及1.5 FPU/g BF7658菌的α-淀粉酶。
首先将聚硅氧烷和气相二氧化硅混合并于75℃、pH为7下搅拌60min，然后降温至25℃后加入聚丙烯酸酯，超声分散65min，得到混合液。然后对麦草浆进行蒸汽爆破处理后，将加热至100℃的混合液喷洒于麦草浆表面，静置50min。然后将得到的纸浆与羟甲基纤维素、淀粉以及淀粉酶一起加入到水中，疏解20min，得到浆料。将浆料抄纸制得内层。
（2）外层制备：按照质量份，准备80份杨木浆、40份聚乙烯纤维、12气相二氧化硅以及20份木质素。
对杨木浆进行蒸汽爆破处理后，与聚乙烯纤维、气相二氧化硅和木质素一起加入到水中，疏解20min，得到浆料，将浆料抄纸制得外层。
其中，内层和外层制备过程中进行蒸汽爆破时，麦草浆和杨木浆的含水量均为10%，蒸汽爆破压强为2MPa，处理时间为80s。
（3）中间层制备：按照质量份，准备8份木质素-碳水化合物复合体以及100份聚氨酯树脂和聚烯烃树脂的等质量比混合物。将木质素-碳水化合物加入到混合物中，并超速分散15min。
（4）辊压复合，将中间层涂覆于内层和外层之间，再进行压辊、加热复合定型。复合定型的温度为150℃，压力0.35MPa，得到复合纸，将复合纸在20s内冷却至20℃得到咖啡滤纸。
将这种咖啡滤纸进行滤水性检测，并通过GB/T 454-2002标准测定耐破度，检测结果如下表1。
实施例4
一种咖啡滤纸，其制备方法如下：
（1）内层制备：按照质量份，准备100份桉木浆、7份聚丙烯酸酯、16份聚硅氧烷、8份气相二氧化硅、4份羟甲基纤维素。
首先将聚硅氧烷和气相二氧化硅混合并于68℃、pH为6.5下搅拌45min，然后降温至23℃后加入聚丙烯酸酯，超声分散50min，得到混合液。然后对桉木浆进行蒸汽爆破处理后，将加热至85℃的混合液喷洒于桉木浆表面，静置25min。然后将得到的纸浆和羟甲基纤维素一起加入到水中，疏解16min，得到浆料。将浆料抄纸制得内层。
（2）外层制备：按照质量份，准65份桉木浆、35份聚丙烯纤维和聚乙烯纤维的等质量比混合物、8份气相二氧化硅以及18份木质素。
对桉木浆进行蒸汽爆破处理后，与聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、气相二氧化硅和木质素一起加入到水中，疏解15min，得到浆料，将浆料抄纸制得外层。
其中，内层和外层制备过程中进行蒸汽爆破时，桉木浆的含水量均为7%，蒸汽爆破压强为1.5 MPa，处理时间为65s。
（3）辊压复合，对内层和外层压辊、加热复合定型。复合定型的温度为140℃，压力0.30MPa，得到复合纸，将复合纸在15s内冷却至22℃得到咖啡滤纸。
将这种咖啡滤纸进行滤水性检测，并通过GB/T 454-2002标准测定耐破度，检测结果如下表1。
表1.
Figure DEST_PATH_IMAGE002
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。

Claims (4)

1.一种咖啡滤纸的制备方法，其特征在于：咖啡滤纸包括用于贴合于滤杯的外层和用于接触咖啡粉和水的内层；按照质量份，所述内层包括100份纸浆、5-10份聚丙烯酸酯、8-18份聚硅氧烷、5-12份气相二氧化硅以及3-5份羟甲基纤维素；所述外层包括60-80份纸浆、20-40份化纤、5-12份气相二氧化硅以及10-20份木质素；
所述制备方法包括以下步骤：
内层制备：a. 将聚硅氧烷和气相二氧化硅混合并于60-75℃、pH为6-7下搅拌30-60min，然后降温至20-25℃后加入聚丙烯酸酯，超声分散45-65min，得到混合液；b.对纸浆进行蒸汽爆破处理后，将加热至80-100℃的混合液喷洒于纸浆表面，静置20-50min；c.将得到的纸浆和羟甲基纤维素加入到水中，疏解15-20min，得到浆料；d.将浆料抄纸制得内层；
外层制备：对纸浆进行蒸汽爆破处理后，与化纤、气相二氧化硅和木质素一起加入到水中，疏解15-20min，得到浆料，将浆料抄纸制得外层；
将内层和外层压辊复合定型，得到咖啡滤纸。
2.根据权利要求1所述的一种咖啡滤纸的制备方法，其特征在于：步骤c中，将步骤b得到的纸浆、羟甲基纤维素、淀粉以及淀粉酶一起加入到水中，于85-90℃、pH 6-7条件下疏解15-20min，得到浆料。
3.根据权利要求1所述的一种咖啡滤纸的制备方法，其特征在于：压辊复合定型的温度为130-150℃，压力0.28-0.35MPa。
4.根据权利要求1所述的一种咖啡滤纸的制备方法，其特征在于：压辊复合定型后，将复合纸在10-20s内冷却至20-25℃得到咖啡滤纸。
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