RU2522612C2

RU2522612C2 - Method of processing paper from surface

Info

Publication number: RU2522612C2
Application number: RU2012142262/05A
Authority: RU
Inventors: Евгений Тимофеевич Тюрин; Александр Александрович Зуйков; Людмила Ивановна Семкина; Нинель Васильевна Сарана; Евгений Михайлович Товстошкуров; Валентина Евгеньевна Белова; Никита Леонидович Горячев; Галина Павловна Зеркалова; Елена Владимировна Лепешкина; Людмила Павловна Березина; Сергей Александрович Ковалев; Ольга Ивановна Смирнова; Юрий Яковлевич Свириденко
Original assignee: Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-07-20
Also published as: RU2012142262A

Abstract

FIELD: textiles, paper.

SUBSTANCE: method comprises processing the paper from surface with aqueous solution of quercetine containing carbonate and sodium tetraborate, trilon B, and glycerin. The paper is treated by coating it with the solution on the sizing press by the impregnation method or spraying.

EFFECT: invention enables to improve stability of the process and to simplify the method.

7 cl, 2 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при производстве антиоксидантных, антибактериальных видов бумаги, дополнительно имеющих заданную окраску.The invention relates to the pulp and paper industry and can be used in the manufacture of antioxidant, antibacterial types of paper, additionally having a given color.

Эти свойства бумага приобретает в результате ее обработки раствором природного вещества - кверцетина.Paper acquires these properties as a result of its processing with a solution of a natural substance - quercetin.

Известны технология приготовления водного раствора, содержащего кверцетин, и состав этого раствора (RU, 2181051, МПК А61К 33/22, опубл. 10.04.2002). Кверцетин растворяют в воде при 75-85°С в присутствии натрия тетрабората и трилона Б, раствор охлаждают, добавляют поливинилпирролидон. Кверцетин, тетраборат натрия, поливинилпирролидон и трилон Б находятся в растворе при следующем их соотношении (мас.%) 1:(0,7-1,0):(5,5-8,0):(0,01-0,015). Раствор предназначен для инъекций труднорастворимого вещества - кверцетина. Использовать его в качестве раствора для обработки бумаги нецелесообразно из-за его высокой стоимости.Known technology for the preparation of an aqueous solution containing quercetin, and the composition of this solution (RU, 2181051, IPC A61K 33/22, publ. 10.04.2002). Quercetin is dissolved in water at 75-85 ° C in the presence of sodium tetraborate and Trilon B, the solution is cooled, polyvinylpyrrolidone is added. Quercetin, sodium tetraborate, polyvinylpyrrolidone and Trilon B are in solution in the following ratio (wt.%) 1: (0.7-1.0) :( 5.5-8.0) :( 0.01-0.015) . The solution is intended for injection of a sparingly soluble substance - quercetin. To use it as a solution for paper processing is impractical because of its high cost.

Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является способ обработки с поверхности обложечной тетрадной бумаги водным раствором кверцетина (RU, 2173368, МПК D21H 21/28, опубл. 10.09.2001). Раствор готовят растворением в воде в присутствии карбоната натрия при температуре 80-90°С кверцетина-сырца, состоящего из 65-75% кверцетина и 35-25% веществ лигноуглеводного комплекса. Концентрация кверцетина-сырца в растворе 4%.The closest analogue of the invention is a method of processing from the surface of cover notebook paper with an aqueous solution of quercetin (RU, 2173368, IPC D21H 21/28, publ. 09/10/2001). The solution is prepared by dissolving in water in the presence of sodium carbonate at a temperature of 80-90 ° C raw quercetin, consisting of 65-75% quercetin and 35-25% of the substances of the ligno-carbohydrate complex. The concentration of raw quercetin in a solution of 4%.

Обработку бумаги проводят путем ее погружения на 15-20 мин в раствор с температурой 100°С. Расход кверцетина-сырца - 0,4% от массы абсолютно сухого волокна.Paper processing is carried out by immersing it for 15-20 minutes in a solution with a temperature of 100 ° C. Raw quercetin consumption is 0.4% by weight of absolutely dry fiber.

Недостатками способа являются большая длительность обработки, высокая температура раствора. При указанных параметрах процесса проводить его на промышленной БДМ практически невозможно. Кроме этого, известно, что в присутствии щелочного компонента кверцетин нестабилен, а продукты его распада не обладают антимикробными и антиоксидантными свойствами. При этом в процессе обработки существенно изменяются цветовые характеристики раствора и окрашенной им бумаги.The disadvantages of the method are the long processing time, high temperature of the solution. With the indicated process parameters, it is practically impossible to carry it out on an industrial PM. In addition, it is known that in the presence of an alkaline component, quercetin is unstable, and its decomposition products do not have antimicrobial and antioxidant properties. In this process, the color characteristics of the solution and the paper dyed by it substantially change.

Новыми результатами от использования предлагаемого изобретения являются повышение стабильности кверцетина в процессах приготовления раствора и обработки им поверхности бумажного полотна, упрощение процесса обработки, обеспечение возможности обрабатывать бумагу разных видов с получением продукции с заданным содержанием в ней кверцетина, обеспечивающего антиоксидантные, антибактериальные свойства и необходимую окраску бумаги.New results from the use of the present invention are to increase the stability of quercetin in the processes of preparing the solution and treating it with the surface of the paper web, simplifying the processing process, providing the ability to process paper of various types to produce products with a given content of quercetin, providing antioxidant, antibacterial properties and the necessary color of the paper .

Указанные результаты достигаются тем, что в способе обработки с поверхности бумаги водным раствором кверцетина с заданной его концентрацией, содержащим вспомогательные вещества из ряда, включающего карбонат натрия, при заданной температуре раствора, согласно изобретению концентрация кверцетина в растворе составляет 0,2-0,9 мас.%, ряд вспомогательных веществ дополнительно включает тетраборат натрия, трилон Б и глицерин при следующем содержании компонентов, мас.%:These results are achieved by the fact that in the method of processing from the surface of the paper with an aqueous solution of quercetin with a given concentration containing auxiliary substances from a series including sodium carbonate at a given temperature of the solution, according to the invention, the concentration of quercetin in the solution is 0.2-0.9 wt. .%, a number of auxiliary substances additionally includes sodium tetraborate, Trilon B and glycerin in the following components, wt.%:

кверцетинquercetin 0,2-0,90.2-0.9 карбонат и тетраборат натрия, в ед. Na₂O sodium carbonate and tetraborate, in units Na ₂ O 0,15-0,400.15-0.40 трилон БTrilon B 0,008-0,0120.008-0.012 глицеринglycerol 2,0-5,02.0-5.0

При этом обрабатывают бумагу обложечную тетрадную, упаковочную оберточную для пищевых продуктов, в том числе пергамент, бумагу для нижних слоев гофро- и коробочного картона, а карбонат и тетраборат натрия находятся в растворе при их соотношении, в мас.ч., от 1:0,2 до 0,2:1. Бумагу обрабатывают раствором на клеильном прессе методами пропитки или спрыска. В раствор можно добавлять загуститель в виде Na-КМЦ в количестве 3,0 мас.%. В результате обработки получают бумагу с содержанием в ней кверцетина 0,1-0,5 г/м².In this case, cover notebook paper, wrapping wrapping paper for food products, including parchment, paper for the lower layers of corrugated and box cardboard, is processed, and sodium carbonate and tetraborate are in solution at a ratio of, in parts by weight, from 1: 0 , 2 to 0.2: 1. The paper is treated with a solution in a size press by impregnation or spraying methods. A thickener in the form of Na-CMC in an amount of 3.0 wt.% Can be added to the solution. As a result of processing, paper is obtained with a content of quercetin of 0.1-0.5 g / m ^{2 in it} .

Растворы для обработки бумаги готовят с использованием чистого кверцетина или кверцетинсодержащего продукта, получаемого в процессе комплексной переработки древесины лиственницы сибирской. На свойства полученной бумаги этот фактор не влияет.Solutions for paper processing are prepared using pure quercetin or a quercetin-containing product obtained in the process of complex processing of Siberian larch wood. This factor does not affect the properties of the resulting paper.

Раствор непосредственно перед использованием специально не подогревают, и его рабочая температура практически равна температуре окружающей среды.The solution immediately before use is not specially heated, and its operating temperature is almost equal to the ambient temperature.

Наличие глицерина в составе раствора повышает сомкнутость и гидрофильность бумаги в результате ее обработки, что повышает сорбцию и удержание кверцетина на целлюлозных волокнах. Кроме того, глицерин снижает хрупкость бумаги, особенно пергаментной, что очень важно при ее использовании в качестве обертки или упаковки пищевых продуктов, например масложировых.The presence of glycerol in the composition of the solution increases the cohesion and hydrophilicity of the paper as a result of its processing, which increases the sorption and retention of quercetin on cellulose fibers. In addition, glycerin reduces the fragility of paper, especially parchment paper, which is very important when it is used as a wrapper or packaging for food products, such as oil and fat.

Используемый в процессе приготовления раствора кверцетина щелочной агент, состоящий из смеси карбоната кальция и тетрабората натрия, в присутствии трилона Б способствует стабилизации значения рН раствора, а также предотвращению автоокисления кверцетина в щелочной среде кислородом воздуха и соответственно увеличивает срок пригодности рабочего раствора.The alkaline agent used in the preparation of the quercetin solution, consisting of a mixture of calcium carbonate and sodium tetraborate, in the presence of Trilon B helps to stabilize the pH of the solution, as well as to prevent autoxidation of quercetin in an alkaline medium with atmospheric oxygen and, accordingly, increases the working life of the working solution.

Этот важный технологический фактор позволяет также значительно сократить частоту приготовления рабочих растворов в условиях производства. Кроме того, гарантируется стабильность антиоксидантных и антибактериальных свойств и однородность окраски конкретного вида обработанной бумаги.This important technological factor can also significantly reduce the frequency of preparation of working solutions in the production environment. In addition, the stability of antioxidant and antibacterial properties and the uniformity of color of a particular type of processed paper are guaranteed.

Во всех вариантах обработки бумаги раствор окрашен в желтый цвет различной интенсивности.In all paper processing options, the solution is colored yellow in various intensities.

Состав готовится следующим образом. В емкость для приготовления раствора кверцетина заданной концентрации вводят определенное количество воды, в нее добавляют трилон Б, Na₂CO₃ и Ha₂B₄O₇·10Н₂О в заданных количествах и подогревают для ускорения растворения компонентов. После их растворения в емкость вводят определенное количество чистого кверцетина или кверцетинсодержащего продукта. После растворения кверцетина нагрев прекращают. В емкость вводят глицерин и доводят объем до заданного добавлением воды. Раствор готов к употреблению.The composition is prepared as follows. A certain amount of water is introduced into a container for preparing a solution of quercetin of a given concentration, Trilon B, Na ₂ CO ₃ and Ha ₂ B ₄ O ₇ · 10H ₂ O in specified quantities are added to it and heated to accelerate the dissolution of the components. After their dissolution, a certain amount of pure quercetin or a quercetin-containing product is introduced into the container. After dissolution of quercetin, heating is stopped. Glycerin is introduced into the container and the volume is adjusted to the value specified by the addition of water. The solution is ready to use.

Пример 1. Бумагу упаковочную (оберточную) обрабатывают методом спрыска свежеприготовленным раствором с температурой 40°С. Раствор содержит, в мас.%, кверцетина 0,2, карбоната и тетрабората натрия, в расчете на Na₂O, 0,15 при соотношении их долей, в мас.ч., 1,0:0,2, трилона Б 0,01 и глицерина 2,0 мас.% (остальное вода). Получают бумагу, содержащую кверцетин в количестве 0,16 г/м².Example 1. Packaging paper (wrapping) is treated by spraying with a freshly prepared solution with a temperature of 40 ° C. The solution contains, in wt.%, Quercetin 0.2, sodium carbonate and tetraborate, calculated on Na ₂ O, 0.15 with a ratio of their shares, in parts by weight, 1.0: 0.2, Trilon B 0 01 and glycerol 2.0 wt.% (The rest is water). Get paper containing quercetin in an amount of 0.16 g / m ² .

Пример 2. Бумагу обложечную тетрадную обрабатывают путем нанесения на обе ее стороны покрытия на клеильном прессе. Покровный состав содержит, в мас.%, кверцетина 0,55, карбоната и тетрабората натрия, в расчете на Na₂O, 0,25 при соотношении их долей, в мас.ч., 1:1, трилона Б 0,008, глицерина 3,5 и Na-КМЦ 3,0 мас.%. Получают бумагу желтого цвета с суммарным содержанием кверцетина 0,14 г/м. Температура состава при нанесении его на бумагу 18°С.Example 2. Cover notebook paper is treated by applying a coating on both sides of it on a size press. The coating composition contains, in wt.%, Quercetin 0.55, sodium carbonate and tetraborate, calculated on Na ₂ O, 0.25 with a ratio of their shares, in parts by weight, 1: 1, Trilon B 0.008, glycerol 3 5 and Na-CMC 3.0 wt.%. A yellow paper with a total content of quercetin of 0.14 g / m is obtained. The temperature of the composition when applied to paper is 18 ° C.

Пример 3. Бумагу-пергамент обрабатывают раствором методом пропитки с содержанием в нем, в мас.%, кверцетина 0,9, карбоната и тетрабората натрия, в расчете на Na₂O 0,22 при их соотношении, в мас.ч. 0,2:1,0, трилона Б 0,012, глицерина 5,0 мас.%. Получают бумагу с содержанием кверцетина 0,29 г/м².Example 3. Parchment paper is treated with a solution by the method of impregnation with the content in it, in wt.%, Quercetin 0.9, sodium carbonate and tetraborate, calculated on Na ₂ O 0.22 at their ratio, in parts by weight 0.2: 1.0, trilon B 0.012, glycerol 5.0 wt.%. Get paper with a content of quercetin 0.29 g / m ² .

Пример 4. В условиях по примеру 1 обрабатывают бумагу для нижнего слоя упаковочного картона. Получают бумагу с содержанием кверцетина 0,16 г/м.Example 4. Under the conditions of example 1, paper is processed for the lower layer of the packaging board. Get paper with a content of quercetin 0.16 g / m

Пример 5. В условиях по примеру 2 на клеильном прессе обрабатывают бумагу для плоских слоев гофрокартона с нанесением покрытия на одну сторону. Получают бумагу с содержанием кверцетина 0,20 г/м².Example 5. In the conditions of example 2 on the size press process paper for flat layers of corrugated cardboard with coating on one side. Get paper with a content of quercetin 0.20 g / m ² .

Данные по примерам сведены в таблицы.The examples are summarized in tables.

Антиоксидантные свойства бумаги характеризуются по устойчивости масложировой продукции к окислению жира. Определяющим показателем устойчивости к окислению является индукционный период.The antioxidant properties of paper are characterized by the stability of oil and fat products to fat oxidation. The determining indicator of oxidation stability is the induction period.

Устойчивость раствора кверцетина определяют по уменьшению оптической плотности (D) раствора и его рН при хранении, а также по изменению параметров цвета окрашенной этими растворами бумаги в координатах L,a,b по системе CIELAB.The stability of a quercetin solution is determined by reducing the optical density (D) of the solution and its pH during storage, as well as by changing the color parameters of the paper dyed with these solutions in coordinates L, a, b according to the CIELAB system.

Данные таблицы показывают преимущества предлагаемого технического решения по сравнению с известными.These tables show the advantages of the proposed technical solutions in comparison with the known.

Таблица 1Table 1 № примеровNo. of examples Содержание компонентов в составах для обработки бумаги, мас.%The content of components in the compositions for paper processing, wt.% Содержание кверцетина в бумаге, г/м² Quercetin content in paper, g / m ² КверцетинQuercetin Na₂CO₃Na₂B₄O₇(по Na₂O)Na ₂ CO ₃ Na ₂ B ₄ O ₇ (Na ₂ O each) Трилон БTrilon B ГлицеринGlycerol Na-КМЦNa-CMC 1one 0,200.20 0,150.15 0,010.01 2,02.0 -- 0,160.16 22 0,550.55 0,250.25 0,0080.008 3,53,5 3,03.0 0,140.14 33 0,900.90 0,400.40 0,0120.012 5,05,0 -- 0,300.30 4four 0,200.20 0,150.15 0,010.01 2,02.0 -- 0,160.16 55 0,550.55 0,250.25 0,0080.008 3,53,5 3,03.0 0,200.20 По ближайшему аналогуAccording to the closest analogue 4,04.0 0,400.40 0,200.20

Таблица 2table 2 № примеровNo. of examples Показатели качества раствораSolution quality indicators Показатели качества бумагиPaper Quality Indicators Оптическая плотность, D, при λ=490 нмOptical density, D, at λ = 490 nm рНpH Координаты цветаColor coordinates Индукционный период приInduction period with СвежеприготовленногоFreshly cooked После 6 час храненияAfter 6 hours of storage СвежеприготовленногоFreshly cooked После 6 час храненияAfter 6 hours of storage Обработка свежеприготовленным растворомProcessing with freshly prepared solution Обработка р-ром после 6 час храненияProcessing r-rum after 6 hours of storage испытании брикетов масла, завернутых в пергамент (при ускоренной порче)testing briquettes of butter wrapped in parchment (with accelerated spoilage) 1one L 83,9L 83.9 L 83,6L 83.6 0,640.64 0,610.61 9,29.2 9,29.2 а -11,8
b +61,6a -11.8
b +61.6 а -10,9
b +60,8a-10.9
b +60.8 -- 22 L 84,5L 84.5 L 84,3L 84.3 1,41.4 1,391.39 8,98.9 8,98.9 а -12,9
b +77,3a-12.9
b +77.3 а -12,7
b +77,3a-12.7
b +77.3 -- 33 L 87,4L 87,4 L 87,6L 87.6 1,61,6 1,61,6 8,78.7 8,78.7 а -12,8
b +78,6a-12.8
b +78.6 а -12,7
b +78,5a-12.7
b +78.5 22 ч 30 мин22 h 30 min 4four L 55,2L 55.2 L 55,1L 55.1 0,630.63 0,620.62 9,19.1 9,19.1 а -4,3
b +12,3a -4.3
b +12.3 a -4,2
b +12,3a -4,2
b +12.3 -- 55 L 51,8L 51.8 L 51,7L 51.7 1,41.4 1,391.39 8,98.9 8,98.9 а-6,2
b+15,5a-6.2
b + 15,5 a -6,2
b +15,4a -6.2
b +15.4 -- По ближайшему аналогуAccording to the closest analogue 1,61,6 0,80.8 8.78.7 8,38.3 L 87,1
а -12,5
b +79,6L 87.1
a-12.5
b +79.6 L 85,7
a -8,5
b +58,8L 85.7
a -8.5
b +58.8 20 ч 25 мин20 h 25 min Пергамент без обработкиUnprocessed parchment -- -- -- -- -- -- 20 ч 20 мин20 h 20 min

Claims

1. Способ обработки бумаги с поверхности включает использование водного раствора кверцетина, карбоната и тетрабората натрия, трилона Б и глицерина, при этом раствор содержит компоненты в следующих количествах, мас.%: кверцетин 0,2-0,9, карбонат и тетраборат натрия, в пересчете на Na₂O, 0,15-0,40, трилон Б 0,008-0,012, глицерин 2,0-5,0, вода - остальное, карбонат и тетраборат натрия берут в их массовом отношении (1:0,2):(0,2:1), а обработку бумаги проводят при температуре раствора 18-40°C.1. The method of processing paper from the surface involves the use of an aqueous solution of quercetin, sodium carbonate and tetraborate, Trilon B and glycerol, the solution containing components in the following amounts, wt.%: Quercetin 0.2-0.9, sodium carbonate and tetraborate, in terms of Na ₂ O, 0.15-0.40, Trilon B 0.008-0.012, glycerol 2.0-5.0, water - the rest, sodium carbonate and tetraborate are taken in their mass ratio (1: 0.2) : (0.2: 1), and paper processing is carried out at a solution temperature of 18-40 ° C.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обрабатывают бумагу обложечную тетрадную, упаковочную оберточную для пищевых продуктов, в том числе пергамент, бумагу для нижних слоев гофро- и коробочного картона.2. The method according to claim 1, characterized in that they process notebook cover paper, wrapping paper for food products, including parchment, paper for the lower layers of corrugated and cardboard boxes.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что бумагу обрабатывают раствором на клеильном прессе.3. The method according to claim 1, characterized in that the paper is treated with a solution in a size press.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что бумагу обрабатывают методом пропитки.4. The method according to claim 1, characterized in that the paper is treated by impregnation.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что бумагу обрабатывают методом спрыска.5. The method according to claim 1, characterized in that the paper is treated with a spray method.

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что в раствор добавляют загуститель в виде натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы в количестве 3,0 мас.%.6. The method according to claim 3, characterized in that the thickener is added to the solution in the form of sodium salt of carboxymethyl cellulose in an amount of 3.0 wt.%.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в результате обработки получают бумагу с содержанием в ней кверцетина 0,1-0,5 г/м². 7. The method according to claim 1, characterized in that as a result of the processing, paper is obtained with a content of quercetin of 0.1-0.5 g / m ^{2 in it} .