CN103251125B - 一种优质功能性造纸法再造烟叶的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种优质功能性再造烟叶产品的制造方法。本发明其特征在于包括如下步骤：a.将烟草废料在热水中经过充分水浸润后萃取，将各烟草废料与水的混合物分别进入挤浆机挤浆，进行固液分离；b.粗提液体部分过直线振筛、卧螺进行固液分离后，进入浓缩系统浓缩；c.经过挤浆机挤浆后的烟草废料与水的混合物进入烟草浆粗浆池中，在粗浆池或者后续浆池中添加复合蛋白酶和木质素酶对烟草浆进行生物酶处理。本发明能选择性的降低再造烟叶中蛋白质、氨基酸、果胶、木质素、纤维素等烟草原料中有害成分前体物质的含量，来减少再造烟叶燃烧时有害成分释放量。不造成酶蛋白在再造烟叶成品中大量的残留的同时用酶降解或者用絮凝剂分离烟草大分子物质。

Description

一种优质功能性造纸法再造烟叶的制造方法

技术领域

本发明属于造纸法再造烟叶技术领域，具体涉及用絮凝剂深度净化处理烟草萃取液，并用生物酶处理烟草浆料的一种优质功能性再造烟叶产品的制造方法。

技术背景

造纸法再造烟叶是利用卷烟加工过程中产生的烟梗、烟签、烟末、碎片、低次烟叶等废料，经过萃取工艺提取烟草可溶物质，渣料作为造纸原料，经打浆、抄造成纸基，然后把浓缩、配方过的烟草提取浓缩液涂布到纸基上，烘干撕碎后获得。

造纸法再造烟叶是卷烟配方中的重要配方之一。造纸法再造烟叶作为一种卷烟减害降焦的有效辅料，在卷烟配方中的掺配使用比例已经高达15%左右，可有效降低卷烟的危害指数。随着国家局对卷烟减害降焦要求的进一步深入，再造烟叶的减害降焦技术也被纳入国家烟草专卖局确立的行业科技重大专项之一。

烟气是不断变化的及其复杂的化学体系，它是烟草制品在抽吸过程中烟草不完全燃烧形成的气溶胶。烟气中的化学成分主要来源于烟草原料化学成分的干馏及燃烧裂解，也就是说，一部分来源于烟草化学成分的直接转移，一部分来源于热解合成。烟草细胞的细胞壁是由纤维素、半纤维素、木质素等构成，细胞之间填充着果胶质，大量的原生质体包含在细胞壁内。植物组织中的木质素通常与其他成分以嵌合体的形式存在，包围纤维素，致使烟草纤维在制浆过程中难以分离，制浆能耗高、浆料均匀度和分丝帚化程度不好。从已有的研究结果表明：木质素裂解的主要产物是苯酚、甲苯酚和其他取代单酚类，均为有毒化合物，在燃烧过程中产生木质气和刺激性；果胶是烟草中含量丰富的碳水化合物，果胶质在燃吸过程中可产生甲醇、乙醇，甲（乙）醇再进一步氧化为甲（乙）醛、甲（乙）酸等成分不仅会给烟气带来刺激性，而且对人体有害。而且较高的果胶质含量还会导致卷烟焦油量升高；含氮化合物约占烟叶干重的12%--25%，折合成氮含量约为2%—6%，主要的含氮化合物是烟草生物碱类、蛋白质和氨基酸。蛋白质和氨基酸直接燃烧会产生烧焦羽毛的气味，多种氨基酸裂解产生刺激性有害成分，是卷烟气中HCN的主要来源。

在再造烟叶的生产工艺中，有在原料中加入酶制剂把烟草大分子降解成小分子来改善再造烟叶抽吸品质的方法报导，但是通过在浆料中应用酶反应降解烟草有害物质前体物以及利用生物酶来改善再造烟叶纸基的物理性能的同时在萃取线应用絮凝剂分离烟草有害物质前体物这2项技术来减少再造烟叶燃烧时有害成分释放量的方法尚未有专利报导；并且在原料中加入酶制剂来把烟草大分子降解成小分子，必然会导致酶蛋白在烟草萃取液中无法分离，酶蛋白本身也会造成再造烟叶抽吸品质的下降。

如何在不造成酶蛋白在再造烟叶成品中的残留的同时又降低再造烟叶中蛋白质、氨基酸、木质素、果胶等烟草原料中有害成分前体物质的含量，改善再造烟叶纸基的物理性能，来减少再造烟叶燃烧时有害成分释放量，是再造烟叶行业急需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的，是针对现有技术中存在的问题，在不造成酶蛋白在再造烟叶成品中大量的残留的同时用酶降解或者用絮凝剂分离烟草大分子物质的方法；通过该方法选择性的降低再造烟叶中蛋白质、氨基酸、果胶、木质素、纤维素等烟草原料中有害成分前体物质的含量，来减少再造烟叶燃烧时有害成分释放量。

本发明的另一个目的，是通过烟草浆料中部分木质素的降解，使烟草纤维素更容易从木质素的禁锢中释放出来，获得抗张强度、透气度、厚度、填充值等物理指标均有改善的再造烟叶产品，该再造烟叶产品因优良的物理填充性能和燃烧状态，更加容易充分燃烧，从而有效降低有害物质的释放量。

本发明的目的还在于，提供一种具有良好的机械加工性能的、具有低有害物质释放量的、抽吸品质优良的优质功能性再造烟叶产品的制造方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种优质功能性再造烟叶产品的制造方法，其特征在于包括如下步骤：

a.将烟草废料包括烟梗、烟签、烟末在热水中经过充分水浸润后萃取，将各烟草废料与水的混合物分别进入挤浆机挤浆，进行固液分离；

b.粗提液体部分过直线振筛、卧螺进行固液分离后，进入浓缩系统浓缩；

c.经过挤浆机挤浆后的烟草废料与水的混合物进入烟草浆粗浆池中，在粗浆池或者后续浆池中添加复合蛋白酶和木质素酶对烟草浆进行生物酶处理。

所述酶处理反应的工艺条件为：烟草浆料浓度为2.5—4.9%，温度为25—40摄氏度，pH值为5.5—7.0，反应时间为2—10小时。

所述复合蛋白酶的添加比例在0.05—5.0%，所述的木质素酶，添加比例在0.01—3.5%。

在步骤b中经过直线振筛后的粗提液体进入絮凝工艺模块进行深度大分子絮凝处理，深度大分子絮凝处理后的液体，再进入一次卧式螺旋卸料沉降离心机分离后，进入浓缩系统浓缩。

所述的絮凝工艺模块包括絮凝反应工艺和机械离心分离工艺。

絮凝反应工艺中絮凝剂的添加顺序为先添加液态絮凝剂，等液态絮凝剂在烟草萃取液中搅拌分布均匀后再添加固态絮凝剂。

所述烟草萃取液的絮凝反应工艺条件为：萃取液温度为15—55度，处理时间为5—50分钟，静置时间为10—30分钟。

所述的液态絮凝剂是食用级絮凝剂，为壳聚糖和海藻提取液的复配物，其中液态壳聚糖50—80%，液态海藻提取物20—50%，添加比例在0.1—0.8%；所述的固态絮凝剂由硅藻土、沸石和海泡石组成，其中硅藻土比例在20—50%，沸石比例在10—40，海泡石比例在10—70%，添加比例在0.5—5.0%。

所述的固态絮凝剂均为多孔性物质，其中硅藻土颗粒直径为20—100微米，沸石颗粒直径为10—40微米，海泡石颗粒直径为2—20微米。

本发明的制备原理是：在再造烟叶萃取线增加絮凝装置，烟草萃取液经过絮凝剂处理，除掉绝大部分的蛋白质、纤维素、果胶等大分子物质；在再造烟叶浆料制备阶段，进行生物酶处理，降低烟草纤维中的蛋白质和木质素含量，获得较低蛋白质和较低木质素含量的具有良好物理性能的再造烟叶纸基；萃取线不存在酶反应系统没有外加酶蛋白的残留，而浆料中的酶在浆料进入上网抄造系统时，绝大部分酶在网部和压榨部与浆料分离进入白水系统。有效降低再造烟叶纸基的蛋白质和木质素含量，残留在纸基里的极少数酶在随再造烟叶纸基经过大缸、平衡缸的烘干过程中被灭活。

国内造纸法烟草薄片原料身份较差，来源复杂，其富含的蛋白质、淀粉、果胶、纤维素、半纤维素、木质素等大分子成分通过萃取和挤浆工序大量存在于萃取液中；固液分离制备萃取液过程中，一些细小固体颗粒如尘土、细小浆料等不可避免进入或保留于萃取液中。在萃取液中添加一种或者多种有效的絮凝剂，可在可溶性大分子成分之间起架桥作用而絮凝成直径很大的分子胶团，也可以使固相颗粒直径变大，进而大大提高机械沉降效率,有效减少分离次数。在净化烟草萃取液体的同时，复配好的絮凝剂可选择性絮凝除掉不利于薄片生产和品质的蛋白质、淀粉、果胶、纤维素、半纤维素、木质素等大分子成分。

与现有技术相比，本发明有以下优点：

1.在再造烟叶浆料制备阶段，进行生物酶处理，降低烟草纤维中的蛋白质和木质素含量，获得较低蛋白质和较低木质素含量的具有良好物理性能的再造烟叶纸基；该再造烟叶产品因为有害物质前体物含量少、组织疏松具有优良的燃烧性能，与常规产品相比较，可有效降低有害物质的释放量。

2.在原料中或者萃取液中加入酶制剂来把烟草大分子降解成小分子，必然会导致酶蛋白在烟草萃取液中无法分离而进入再造烟叶成品中，酶蛋白本身也会造成再造烟叶抽吸品质的下降。而浆料中的酶在浆料进入上网抄造系统时，绝大部分酶在网部和压榨部与浆料分离进入白水系统，产品中基本没有外加酶蛋白的残留，也就是说，在浆料中添加的外加酶蛋白不会造成再造烟叶抽吸品质的下降。与萃取线外加酶反应系统相比，使用絮凝剂絮凝不利于抽吸品质的烟草大分子物质并使大分子物质易于被机械分离，絮凝剂被烟草大分子物质抱团分离出烟草萃取液，也不存在外加酶的残留。

3.使用生物酶尤其是木质素酶而不是纤维素酶来改善烟草纤维的物理性能，可以有效保留烟草纤维素不被破坏，提高浆料纤维的匀度、强度和得率。这对提高再造烟叶的投入产出率是有利的。

4.工艺灵活简便：在浆料中添加酶进行降解反应，反应时间可以随酶加入不同的浆池来控制，在粗浆池、中间浆池和配浆池中添加酶反应时间依次缩短。由于酶在纸基里残留量少并可随再造烟叶纸基经过大缸、平衡缸的烘干过程中被灭活，也不需要增加灭活装置。

5.浆料中蛋白质和木质素的降解以及烟草萃取液中蛋白质、果胶等大分子物质的分离，可以有效降低再造烟叶产品的木质气、刺激性，提升了再造烟叶产品的抽吸品质。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，但该说明并不限制本发明的内容。

实施例1

烟梗、烟签、烟末、碎片、低次烟叶等烟草原料按照6：1：1：1：1的比例混合，用7倍水在50摄氏度条件下预处理1小时，然后烟草混合物和水经过挤浆机挤浆后，烟草萃取液进行过筛处理，再分别进入一次卧式螺旋卸料沉降离心机分离后，进入浓缩系统浓缩至比重1.250。

经过挤浆机挤浆后的烟草浆料进入制浆系统，经过高、中、低浓磨浆、筛分、和配浆，烟草混合纤维的打浆度为35⁰SR，浓度3.0%。在制浆和抄造的过程中，在配浆池内加入相当于烟草混合纤维浆10%的木纤维浆，在成浆池加入相当于烟草原料浆8%的填料碳酸钙。成浆经过高位流浆箱进入造纸机的抄造系统，经过长网滤水、真空脱水、压榨和烘干成型纸基。

把混合浓缩液进行浸涂液配方获得浸涂液，成型的纸基通过浸涂辊和浸涂液相遇，控制浸涂量在38—40%，再经过烘干和撕碎，获得水分在11--13%的再造烟叶。

实施例2

与实施例1不同的地方在于：烟草萃取液过筛后，进入絮凝工段，液态絮凝添加比例0.4%，固态絮凝剂添加比例1%，絮凝剂处理时间为20分钟，絮凝温度35度，絮凝后静置沉降时间20分钟。絮凝工艺模块自动控制运行。絮凝处理后的烟草液体，经过流量控制器稳定控制出液流量后，再进入卧式螺旋卸料沉降离心机分离。

在30分钟内分别收集相同数量的实施例1和2中卧式螺旋卸料沉降离心机渣排出口的渣以及排液出口的烟草萃取液，检测数据见表1。从表1得出实施例2的萃取液渣含量明显下降，渣蛋白质和果胶含量也有明显增加。这就是说，烟草萃取液絮凝处理后，有更多的蛋白质和果胶等大分子与渣一起被分离出来。

表1：

实施例3

与实施例1不同的地方在于：在经过挤浆机挤浆后的烟草浆料进入制浆系统时，在烟草浆粗浆池中添加复合蛋白酶和木质素酶，其中复合蛋白酶的添加比例在1.5%，木质素酶的添加比例在1.0%。浆料温度控制在30—40度，PH值为6.0，反应时间为8小时。

分别取实施例1和3的再造烟叶纸基进行原纸透气度的测定，数据见表2。从表2得出，生物酶处理后的再造烟叶纸基透气度和抗张强度有明显上升。

表2：

分别取实施例1和3的再造烟叶纸基进行蛋白质和纤维素的测定，数据见表3。从表3得出，生物酶处理后的再造烟叶纸基蛋白质和木质素含量明显下降。

表3：

样品	纸基蛋白质含量（%）	纸基木质素含量（%）
			实施例1	4.5	4.2
实施例3	3.8	3.5

实施例4

与实施例2不同的地方是，在经过挤浆机挤浆后的烟草浆料进入制浆系统时，在烟草浆粗浆池中添加复合蛋白酶和木质素酶，其中复合蛋白酶的添加比例在3.0%，木质素酶的添加比例在2.0%。浆料温度控制在30—40度，PH值为6.0，反应时间为8小时。

分别取实施例1、3和4的再造烟叶成品进行填充值、透气度、燃烧速度的测定，数据见表4。从表4得出，生物酶处理后的再造烟叶成品填充值、透气度、燃烧速度均有所上升。

表4：

分别取实施例1、2、3和4的再造烟叶成品，切丝后卷制成纯再造烟叶卷烟。对样品进行有害成分分析，分析数据见表5。从表5得出，实施例2、3、4的再造烟叶和实施例1比较，烟气指标中的有害成分（总粒相物、苯酚、甲醛、HCN、焦油、CO等）数据有明显下降。

表5：

分别取实施例1、2、3和4的再造烟叶成品，切丝后卷制成纯再造烟叶卷烟。评吸结果见表6。表6数据显示，实施例2、实施例3实施例4和实施例1比较，香气质和香气量均有所增加，杂气和刺激性明显减少。

表6：

Claims (4)

1.一种优质功能性再造烟叶的制造方法，其特征在于包括如下步骤：

a.将烟草废料包括烟梗、烟签、烟末在热水中经过充分水浸润后萃取，将各烟草废料与水的混合物分别进入挤浆机挤浆，进行固液分离；

b.粗提液经过直线振筛后的粗提液体进入絮凝工艺模块进行深度大分子絮凝处理，深度大分子絮凝处理后的液体，再进入一次卧式螺旋卸料沉降离心机分离后，进入浓缩系统浓缩；絮凝反应工艺中絮凝剂的添加顺序为先添加液态絮凝剂，等液态絮凝剂在烟草萃取液中搅拌分布均匀后再添加固态絮凝剂；

c.经过挤浆机挤浆后的烟草废料与水的混合物进入烟草浆粗浆池中，在粗浆池中添加复合蛋白酶和木质素酶对烟草浆进行生物酶处理，所述复合蛋白酶的添加比例占烟草浆料重量的0.05—5.0％，所述的木质素酶的添加比例占浆料重量的0.01—3.5％；

所述的液态絮凝剂是食用级絮凝剂，为壳聚糖和海藻提取液的复配物，其中液态壳聚糖50—80％，液态海藻提取物20—50％，液态絮凝剂的添加比例占萃取液重量的0.1—0.8％；所述的固态絮凝剂由硅藻土、沸石和海泡石组成，其中硅藻土比例在20—50％，沸石比例在10—40％，海泡石比例在10—70％，固态絮凝剂的添加比例占萃取液重量的0.5—5.0％；

所述酶处理反应的工艺条件为：烟草浆料浓度为2.5—4.9％，温度为25—40摄氏度，pH值为5.5—7.0，反应时间为2—10小时。

2.根据权利要求1所述的一种优质功能性再造烟叶的制造方法，其特征在于所述的絮凝工艺模块包括絮凝反应工艺和机械离心分离工艺。

3.根据权利要求2所述的一种优质功能性再造烟叶的制造方法，其特征在于所述烟草萃取液的絮凝反应工艺条件为：萃取液温度为15—55摄氏度，处理时间为5—50分钟，静置时间为10—30分钟。

4.根据权利要求3所述的一种优质功能性再造烟叶的制造方法，其特征在于所述的固态絮凝剂均为多孔性物质，其中硅藻土颗粒直径为20—100微米，沸石颗粒直径为10—40微米，海泡石颗粒直径为2—20微米。