煙草薄皮材料的研制

煙草薄皮材料的研制

0煙草資源回收利用技術(shù)研究據(jù)統(tǒng)計(jì)，在葉片再處理和卷煙生產(chǎn)過程中，約有1.3%的煙霧莖、碎葉和煙末。在收獲葉片的過程中，大約5%的次葉子被收獲。如果這種云量大、高質(zhì)量，可以合理使用，這對(duì)于減少煙草行業(yè)的原材料消耗，降低生產(chǎn)成本，對(duì)于提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量非常重要。多年來,煙草行業(yè)就以上問題進(jìn)行了大量的研究工作,其中,利用煙草下腳料來制造所謂“煙草薄片”,并將之回用于卷煙生產(chǎn)過程,可以說是實(shí)現(xiàn)廢煙料綜合利用的有效途徑。煙草薄片的生產(chǎn)方法目前主要有輥壓法、稠漿法和造紙法。輥壓法和稠漿法是目前較常見的方法,即將卷煙生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢煙料經(jīng)磨碎、混合、粘合、擠壓成型、干燥等過程處理而制得煙草薄片,然后回用到卷煙生產(chǎn)過程中去,工藝過程較為簡單,投資費(fèi)用較低,適合于卷煙廠內(nèi)部使用。但是,采用這種方法生產(chǎn)的薄片,其物理強(qiáng)充性能較差,成片脆性較大,在重新回用過程中尚存在著一定的問題。造紙法煙草薄片的制造是目前煙草行業(yè)中的重要技術(shù),也是實(shí)現(xiàn)廢煙料綜合利用的重要途徑。由于該技術(shù)吸收了制漿造紙工藝及紙加工工藝過程的特點(diǎn),使制得的煙草薄片在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、燃燒性能、焦油釋放量、卷煙填充度以及外觀色澤等方面具有輥壓法和稠漿法薄片無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。本研究結(jié)合國內(nèi)實(shí)際,從原料基本成分的分析入手,探討了造紙法煙草薄片的生產(chǎn)技術(shù),為該技術(shù)在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)提供必要的試驗(yàn)依據(jù)。1原料和試驗(yàn)方法1.1煙梗的大小和來源試驗(yàn)用的煙梗和碎煙葉取自陜西某烤煙復(fù)烤廠,其中,煙梗分為壓扁和未壓扁兩種,碎煙末為3～5mm2見方大小;碎煙末取自于陜西某卷煙廠;曬煙取自于河南某地;骨架漿料為未漂KP針葉木漿,煙稈漿為自制。1.2纖維原料形態(tài)檢測(1)纖維原料化學(xué)成分的分析及薄片物理強(qiáng)度性能的測定按造紙工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分析方法進(jìn)行。(2)纖維原料組織形態(tài)的觀察測定按光學(xué)顯微鏡法進(jìn)行。(3)薄片化學(xué)成分的測定參考煙草化學(xué)成分分析標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行。2結(jié)果與討論2.1廢煙劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)分析2.1.1原料的篩選與凈化表1列出了煙梗、碎煙葉及曬煙的化學(xué)組成。由表中數(shù)據(jù)可看出,煙梗和碎煙葉中均含有較高的熱水抽提物量,這說明在造紙法煙草薄片的生產(chǎn)過程中會(huì)有較多的煙草有效成分溶解于造紙用水中去,回用此部分溶出物對(duì)于保持成品的得率和品質(zhì)都具有重要的意義。煙梗和碎煙葉中有較高的灰分含量,這部分物質(zhì)可能會(huì)在薄片生產(chǎn)過程中產(chǎn)生一定的障礙(如堵塞濾網(wǎng)、引起蒸發(fā)器結(jié)垢等),所以,在備料過程中對(duì)原料進(jìn)行必要的篩選和凈化工作是十分必要的。煙梗中含有較高的氯化物,而煙堿含量較低,所以,在進(jìn)行廢煙料的配料時(shí),煙梗比例不宜過高,否則會(huì)影響到薄片成品的燃燒性能和品質(zhì)。曬煙中一般含有較高的煙堿量、總氮量、蛋白質(zhì)量和較低的施木可值,可作為造紙法煙草薄片生產(chǎn)過程中提高成品品質(zhì)的首選添加料。煙梗和碎煙葉中纖維素含量較低,這在一定程度上反映出其生物結(jié)構(gòu)中纖維細(xì)胞的含量較少,這一點(diǎn)在原料組織結(jié)構(gòu)的觀察與分析中得到了進(jìn)一步的證實(shí)。2.1.2原料配方設(shè)計(jì)經(jīng)顯微鏡觀察幾種廢煙料的組織結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn),碎煙葉幾乎由非纖維細(xì)胞(雜細(xì)胞)組成,煙梗也基本由雜細(xì)胞組成,其中含有少量的短纖維細(xì)胞,這說明,如果僅采用煙梗和碎煙葉來制造煙草薄片,其成品的強(qiáng)度性能一定會(huì)很差,考慮到薄片制造工藝過程的連續(xù)性以及穩(wěn)定性,在原料配料中添加一定量的長纖維原料(如KP針葉木本色漿)作為薄片的“骨架”是很必要的。限于篇幅,煙梗、碎煙葉及KP針葉木漿料的顯微鏡照像圖在文中略去。2.2抽提工藝參數(shù)的確定是確定相關(guān)把控?zé)熎樘崧实那疤峄A(chǔ)對(duì)廢煙料(煙梗、碎煙葉及煙末等)進(jìn)行抽提,目的是提取其中的煙堿等有效成分,以便進(jìn)行回用。抽提廢煙料的方法可有多種,如添加適宜的化學(xué)藥品法或冷、熱水直接法等,為了保證煙草有效成分的品質(zhì)少受破壞以及實(shí)現(xiàn)盡可能多地回收利用,抽提方法的選擇顯得十分重要。提取工藝參數(shù)的選擇應(yīng)符合液比合適、提取率較高以及提取液濃度較高的原則,以便提高煙草有效成分的回用率以及降低在后續(xù)提取液的蒸發(fā)濃縮過程中的熱能消耗。試驗(yàn)結(jié)果表明,在適宜的原料配比及最佳的提取工藝條件下,廢煙料經(jīng)提取后,約有50%的物質(zhì)可溶解于提取液中,所以原料的提取得率一般也在50%左右。提高抽提物的得率,對(duì)于實(shí)現(xiàn)在薄片制造過程中盡可能多地回用抽提液有效成分以保證成品煙片的得率及品質(zhì)具有重要的意義。為了提高抽出物的提取率,除了選擇合適的抽提工藝參數(shù)外,盡量提高抽提后物料的出料干度也是很重要的。試驗(yàn)研究過程中還發(fā)現(xiàn),在進(jìn)行煙梗的抽提處理時(shí),對(duì)其進(jìn)行必要的預(yù)壓扁(最好軋裂)處理對(duì)于強(qiáng)化抽提效果具有積極的意義。廢煙料經(jīng)抽提后,其外觀形狀基本上保持原狀,為了便于進(jìn)行造紙法抄造煙片,對(duì)其進(jìn)行適度的離解處理是很必要的。眾所周知,在造紙生產(chǎn)過程中,紙料纖維的離解一般通過打漿來實(shí)現(xiàn)。打漿的目的是通過機(jī)械處理對(duì)植物纖維進(jìn)行必要的切斷和分絲帚化,以便使成品紙獲得一定的物理強(qiáng)度性能、表面性能以及其它特殊性能等。本研究在實(shí)驗(yàn)室條件下,采用了3種性能不同的打漿設(shè)備,即Valley標(biāo)準(zhǔn)打漿機(jī)、PFI磨漿機(jī)和GNM-300型高濃盤磨機(jī),對(duì)抽提后煙料進(jìn)行了打漿處理。從試驗(yàn)結(jié)果來看,在適宜的操作條件下,采用以上3種設(shè)備均能達(dá)到離解原料的目的,但綜合考慮影響薄片生產(chǎn)過程的諸因素,采用盤磨機(jī)處理便于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的連續(xù)化操作,同時(shí)對(duì)纖維的切斷作用較小,有利于提高成品煙片的強(qiáng)度,因而是較佳的選擇。2.3蒸發(fā)濃縮過程中總糖和總煙堿的含量研究過程中采用直接加熱常壓蒸發(fā)濃縮法、間接加熱常壓蒸發(fā)濃縮法以及間接加熱真空濃縮法對(duì)抽提液進(jìn)行了濃縮處理,表2中列出了幾種在不同的濃縮條件下所得濃縮液及其分餾液的主要化學(xué)成分。從表2中的數(shù)據(jù)可以看出,采用3種方法所得的分餾液中所含的總糖量和總煙堿量很小,這說明在蒸發(fā)濃縮過程中,抽提液中的總糖和總煙堿損失量很少,大部分的總糖和總煙堿有效成分依然保留在蒸發(fā)后的濃縮液中。試驗(yàn)過程中還發(fā)現(xiàn),采用真空濃縮法時(shí),濃縮液中總糖和總煙堿的濃度較其它兩種方法高,而且達(dá)到規(guī)定濃度時(shí)所需要的時(shí)間較短,同時(shí),采用真空濃縮時(shí),可適當(dāng)降低濃縮溫度,進(jìn)行低溫蒸發(fā)對(duì)于保持煙草有效成分的芳香品質(zhì)具有積極的意義。所以,本試驗(yàn)選擇真空濃縮法為較理想的濃縮方法。2.4成品煙片得率的影響煙草薄片原片的抄造采用ZBT型抄片器進(jìn)行,抄得的濕片在溫度100～105℃、真空度0.6～0.8MPa的條件下進(jìn)行真空干燥,成片定量控制在56～65g/m2的范圍內(nèi)。原片抄造所采用的相關(guān)原料的配料比如表3所示。從色澤、有效成分等方面對(duì)濃縮后的煙草抽提液進(jìn)行科學(xué)調(diào)制,制成薄片浸涂液,將薄片浸涂液均勻涂布于抄制的煙草原片上,經(jīng)干燥等處理后即得成品煙草薄片。成品煙草薄片的得率將影響到成品煙片制造過程的經(jīng)濟(jì)性,所以,對(duì)于造紙法煙草薄片生產(chǎn)過程來說是一個(gè)較為重要的參數(shù)。本研究所測的成片煙片的得率是指成品煙片的產(chǎn)量(絕干或風(fēng)干)占原料投入量(絕干或風(fēng)干)的百分比,在本試驗(yàn)條件下投入的原料也包括加入的骨架漿料部分。在生產(chǎn)過程中為了保證較高的成品煙片得率,可將在原料抽提過程中的有效抽提物最大限度地回用于煙片中,同時(shí)在原片抄造過程中采用白水循環(huán)以回用部分白水。本試驗(yàn)條件下,測得的成片煙片得率在80%以上。2.5成型型后的檢測將造紙法煙片與輥壓法薄片、中三煙葉分別經(jīng)一定配比卷制成型后,進(jìn)行分析檢測,結(jié)果如表4所示。從表4的數(shù)據(jù)可以看出,造紙法煙草薄片制作的卷煙其總粒相物和焦油含量最低,這對(duì)于生產(chǎn)保健型、環(huán)保型的卷煙是十分重要的。3生產(chǎn)過程節(jié)水措施的確定目前國內(nèi)制漿造紙行業(yè)尚普遍存在著耗水量較大的問題,造紙法煙草薄片制造廠也難免存在這一問題,這也是制約造紙法煙草薄片實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的一個(gè)重要問題,充分考慮造紙法煙草薄片生產(chǎn)過程中的節(jié)水問題是十分必要的。廢水問題是一直困擾制漿造紙行業(yè)特別是國內(nèi)以草漿為主要原料的造紙企業(yè)發(fā)展的重要原因之一,設(shè)計(jì)造紙法煙草薄片生產(chǎn)線一定要考慮由于水污染產(chǎn)生的環(huán)境問題。近年來,造紙工作者在解決造紙行業(yè)的廢水污染方面進(jìn)行了大量的卓有成效的研究工作,借鑒國外發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),目前一些較大規(guī)模的造紙企業(yè)其環(huán)境污染問題已經(jīng)得到基本控制,尤其是一些非化學(xué)法制漿的企業(yè)其廢水污染問題已經(jīng)妥善解決,基本實(shí)現(xiàn)了廢水污染物的零排放。據(jù)悉,目前國內(nèi)以廢紙為主要原料進(jìn)行造紙生產(chǎn)的過程用水已經(jīng)降至約7m3/t產(chǎn)品的水平,國外ARL造紙法薄片的耗水量已經(jīng)降得很低(只有3m3/t產(chǎn)品),接近輥壓法的水平,甚至可能更低一些。因此,只要在造紙法煙草薄片生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)過程中將其節(jié)水問題放在首要的問題去考慮,結(jié)合造紙法煙草薄片的生產(chǎn)特點(diǎn),選擇采用當(dāng)今造紙行業(yè)先進(jìn)的生產(chǎn)過程節(jié)水措施,解決生產(chǎn)過程中耗水量大的問題還是能夠做到的。在進(jìn)行造紙法煙草薄片生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)時(shí),只要方法得當(dāng),盡量減少耗水量,采取經(jīng)濟(jì)有效的方法處理已經(jīng)產(chǎn)生的數(shù)量不多的廢水污染物,實(shí)現(xiàn)回收水的全部回用,水污染問題也就會(huì)迎刃而