專利名稱：一種優(yōu)質(zhì)功能性造紙法再造煙葉的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于造紙法再造煙葉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用絮凝劑深度凈化處理煙草萃取液，并用生物酶處理煙草漿料的一種優(yōu)質(zhì)功能性再造煙葉產(chǎn)品的制造方法。
背景技術(shù)：
造紙法再造煙葉是利用卷煙加工過程中產(chǎn)生的煙梗、煙簽、煙末、碎片、低次煙葉等廢料，經(jīng)過萃取工藝提取煙草可溶物質(zhì)，渣料作為造紙原料，經(jīng)打漿、抄造成紙基，然后把濃縮、配方過的煙草提取濃縮液涂布到紙基上，烘干撕碎后獲得。造紙法再造煙葉是卷煙配方中的重要配方之一。造紙法再造煙葉作為一種卷煙減害降焦的有效輔料，在卷煙配方中的摻配使用比例已經(jīng)高達15%左右，可有效降低卷煙的危害指數(shù)。隨著國家局對卷煙減害降焦要求的進一步深入，再造煙葉的減害降焦技術(shù)也被納入國家煙草專賣局確立的行業(yè)科技重大專項之一。煙氣是不斷變化的及其復(fù)雜的化學(xué)體系，它是煙草制品在抽吸過程中煙草不完全燃燒形成的氣溶膠。煙氣中的化學(xué)成分主要來源于煙草原料化學(xué)成分的干餾及燃燒裂解，也就是說，一部分來源于煙草化學(xué)成分的直接轉(zhuǎn)移，一部分來源于熱解合成。煙草細胞的細胞壁是由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等構(gòu)成，細胞之間填充著果膠質(zhì)，大量的原生質(zhì)體包含在細胞壁內(nèi)。植物組織中的木質(zhì)素通常與其他成分以嵌合體的形式存在，包圍纖維素，致使煙草纖維在制漿過程中難以分離，制漿能耗高、漿料均勻度和分絲帚化程度不好。從已有的研究結(jié)果表明:木質(zhì)素裂解的主要產(chǎn)物是苯酚、甲苯酚和其他取代單酚類，均為有毒化合物，在燃燒過程中產(chǎn)生木質(zhì)氣和刺激性；果膠是煙草中含量豐富的碳水化合物，果膠質(zhì)在燃吸過程中可產(chǎn)生甲醇、乙醇，甲(乙)醇再進一步氧化為甲(乙)醛、甲(乙)酸等成分不僅會給煙氣帶來刺激性，而且對人體有害。而且較高的果膠質(zhì)含量還會導(dǎo)致卷煙焦油量升高；含氮化合物約占煙葉干重的12%—25%，折合成氮含量約為2% — 6%，主要的含氮化合物是煙草生物堿類、蛋白質(zhì)和氨基酸。蛋白質(zhì)和氨基酸直接燃燒會產(chǎn)生燒焦羽毛的氣味，多種氨基酸裂解產(chǎn)生刺激性有害成分，是卷煙氣中HCN的主要來源。在再造煙葉的生產(chǎn)工藝中，有在原料中加入酶制劑把煙草大分子降解成小分子來改善再造煙葉抽吸品質(zhì)的方法報導(dǎo)，但是通過在漿料中應(yīng)用酶反應(yīng)降解煙草有害物質(zhì)前體物以及利用生物酶來改善再造煙葉紙基的物理性能的同時在萃取線應(yīng)用絮凝劑分離煙草有害物質(zhì)前體物這2項技術(shù)來減少再造煙葉燃燒時有害成分釋放量的方法尚未有專利報導(dǎo)；并且在原料中加入酶制劑來把煙草大分子降解成小分子，必然會導(dǎo)致酶蛋白在煙草萃取液中無法分離，酶蛋白本身也會造成再造煙葉抽吸品質(zhì)的下降。如何在不造成酶蛋白在再造煙 葉成品中的殘留的同時又降低再造煙葉中蛋白質(zhì)、氨基酸、木質(zhì)素、果膠等煙草原料中有害成分前體物質(zhì)的含量，改善再造煙葉紙基的物理性能，來減少再造煙葉燃燒時有害成分釋放量，是再造煙葉行業(yè)急需解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，在不造成酶蛋白在再造煙葉成品中大量的殘留的同時用酶降解或者用絮凝劑分離煙草大分子物質(zhì)的方法；通過該方法選擇性的降低再造煙葉中蛋白質(zhì)、氨基酸、果膠、木質(zhì)素、纖維素等煙草原料中有害成分前體物質(zhì)的含量，來減少再造煙葉燃燒時有害成分釋放量。本發(fā)明的另一個目的，是通過煙草漿料中部分木質(zhì)素的降解，使煙草纖維素更容易從木質(zhì)素的禁錮中釋放出來，獲得抗張強度、透氣度、厚度、填充值等物理指標(biāo)均有改善的再造煙葉產(chǎn)品，該再造煙葉產(chǎn)品因優(yōu)良的物理填充性能和燃燒狀態(tài)，更加容易充分燃燒，從而有效降低有害物質(zhì)的釋放量。本發(fā)明的目的還在于，提供一種具有良好的機械加工性能的、具有低有害物質(zhì)釋放量的、抽吸品質(zhì)優(yōu)良的優(yōu)質(zhì)功能性再造煙葉產(chǎn)品的制造方法。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種優(yōu)質(zhì)功能性再造煙葉產(chǎn)品的制造方法，其特征在于包括如下步驟:
a.將煙草廢料包括煙梗、煙簽、煙末在熱水中經(jīng)過充分水浸潤后萃取，將各煙草廢料與水的混合物分別進入擠漿機擠漿，進行固液分離；
b.粗提液體部分過直線振篩、臥螺進行固液分離后，進入濃縮系統(tǒng)濃縮；
c.經(jīng)過擠漿機擠漿后的煙草廢料與水的混合物進入煙草漿粗漿池中，在粗漿池或者后續(xù)漿池中添加復(fù)合蛋白酶和木質(zhì)素酶對煙草漿進行生物酶處理。

所述酶處理反應(yīng)的工藝條件為:煙草漿料濃度為2.5—4.9%，溫度為25— 40攝氏度，PH值為5.5—7.0，反應(yīng)時間為2 —10小時。所述復(fù)合蛋白酶的添加比例在0.05—5.0%，所述的木質(zhì)素酶，添加比例在0.01—
3.5%。在步驟b中經(jīng)過直線振篩后的粗提液體進入絮凝工藝模塊進行深度大分子絮凝處理，深度大分子絮凝處理后的液體，再進入一次臥式螺旋卸料沉降離心機分離后，進入濃縮系統(tǒng)濃縮。所述的絮凝工藝模塊包括絮凝反應(yīng)工藝和機械離心分離工藝。絮凝反應(yīng)工藝中絮凝劑的添加順序為先添加液態(tài)絮凝劑，等液態(tài)絮凝劑在煙草萃取液中攪拌分布均勻后再添加固態(tài)絮凝劑。所述煙草萃取液的絮凝反應(yīng)工藝條件為:萃取液溫度為15 — 55度，處理時間為5—50分鐘，靜置時間為IO— 30分鐘。所述的液態(tài)絮凝劑是食用級絮凝劑，為殼聚糖和海藻提取液的復(fù)配物，其中液態(tài)殼聚糖50—80%，液態(tài)海藻提取物20—50%，添加比例在0.1—0.8% ;所述的固態(tài)絮凝劑由硅藻土、沸石和海泡石組成，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%。所述的固態(tài)絮凝劑均為多孔性物質(zhì)，其中硅藻土顆粒直徑為20—100微米，沸石顆粒直徑為10 — 40微米，海泡石顆粒直徑為2 — 20微米。
本發(fā)明的制備原理是:在再造煙葉萃取線增加絮凝裝置，煙草萃取液經(jīng)過絮凝劑處理，除掉絕大部分的蛋白質(zhì)、纖維素、果膠等大分子物質(zhì)；在再造煙葉漿料制備階段，進行生物酶處理，降低煙草纖維中的蛋白質(zhì)和木質(zhì)素含量，獲得較低蛋白質(zhì)和較低木質(zhì)素含量的具有良好物理性能的再造煙葉紙基；萃取線不存在酶反應(yīng)系統(tǒng)沒有外加酶蛋白的殘留，而漿料中的酶在漿料進入上網(wǎng)抄造系統(tǒng)時，絕大部分酶在網(wǎng)部和壓榨部與漿料分離進入白水系統(tǒng)。有效降低再造煙葉紙基的蛋白質(zhì)和木質(zhì)素含量，殘留在紙基里的極少數(shù)酶在隨再造煙葉紙基經(jīng)過大缸、平衡缸的烘干過程中被滅活。國內(nèi)造紙法煙草薄片原料身份較差，來源復(fù)雜，其富含的蛋白質(zhì)、淀粉、果膠、纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等大分子成分通過萃取和擠漿工序大量存在于萃取液中；固液分離制備萃取液過程中，一些細小固體顆粒如塵土、細小漿料等不可避免進入或保留于萃取液中。在萃取液中添加一種或者多種有效的絮凝劑，可在可溶性大分子成分之間起架橋作用而絮凝成直徑很大的分子膠團，也可以使固相顆粒直徑變大，進而大大提高機械沉降效率，有效減少分離次數(shù)。在凈化煙草萃取液體的同時，復(fù)配好的絮凝劑可選擇性絮凝除掉不利于薄片生產(chǎn)和品質(zhì)的蛋白質(zhì)、淀粉、果膠、纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等大分子成分。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下優(yōu)點:
1.在再造煙葉漿料制備階段，進行生物酶處理，降低煙草纖維中的蛋白質(zhì)和木質(zhì)素含量，獲得較低蛋白質(zhì)和較低木質(zhì)素含量的具有良好物理性能的再造煙葉紙基；該再造煙葉產(chǎn)品因為有害物質(zhì)前體物含量少、組織疏松具有優(yōu)良的燃燒性能，與常規(guī)產(chǎn)品相比較，可有效降低有害物質(zhì)的釋放量。2.在原料中或者萃取液中加入酶制劑來把煙草大分子降解成小分子，必然會導(dǎo)致酶蛋白在煙草萃取液中無法分離而進入再造煙葉成品中，酶蛋白本身也會造成再造煙葉抽吸品質(zhì)的下降。而漿料中的酶在漿料進入上網(wǎng)抄造系統(tǒng)時，絕大部分酶在網(wǎng)部和壓榨部與漿料分離進入白水系統(tǒng)，產(chǎn)品中基本沒有外加酶蛋白的殘留，也就是說，在漿料中添加的外加酶蛋白不會造成再造煙葉抽吸品質(zhì)的下降。與萃取線外加酶反應(yīng)系統(tǒng)相比，使用絮凝劑絮凝不利于抽吸品質(zhì)的煙草大分子物質(zhì)并使大分子物質(zhì)易于被機械分離，絮凝劑被煙草大分子物質(zhì)抱團分離 出煙草萃取液，也不存在外加酶的殘留。3.使用生物酶尤其是木質(zhì)素酶而不是纖維素酶來改善煙草纖維的物理性能，可以有效保留煙草纖維素不被破壞，提高漿料纖維的勻度、強度和得率。這對提高再造煙葉的投入產(chǎn)出率是有利的。4.工藝靈活簡便:在漿料中添加酶進行降解反應(yīng)，反應(yīng)時間可以隨酶加入不同的漿池來控制，在粗漿池、中間漿池和配漿池中添加酶反應(yīng)時間依次縮短。由于酶在紙基里殘留量少并可隨再造煙葉紙基經(jīng)過大缸、平衡缸的烘干過程中被滅活，也不需要增加滅活裝置。5.漿料中蛋白質(zhì)和木質(zhì)素的降解以及煙草萃取液中蛋白質(zhì)、果膠等大分子物質(zhì)的分離，可以有效降低再造煙葉產(chǎn)品的木質(zhì)氣、刺激性，提升了再造煙葉產(chǎn)品的抽吸品質(zhì)。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，但該說明并不限制本發(fā)明的內(nèi)容。實施例1
煙梗、煙簽、煙末、碎片、低次煙葉等煙草原料按照6:1:1:1:1的比例混合，用7倍水在50攝氏度條件下預(yù)處理I小時，然后煙草混合物和水經(jīng)過擠漿機擠漿后，煙草萃取液進行過篩處理，再分別進入一次臥式螺旋卸料沉降離心機分離后，進入濃縮系統(tǒng)濃縮至比重
1.250。經(jīng)過擠漿機擠漿后的煙草漿料進入制漿系統(tǒng)，經(jīng)過高、中、低濃磨漿、篩分、和配漿，煙草混合纖維的打漿度為35°SR，濃度3.0%。在制漿和抄造的過程中，在配漿池內(nèi)加入相當(dāng)于煙草混合纖維漿10%的木纖維漿，在成漿池加入相當(dāng)于煙草原料漿8%的填料碳酸鈣。成漿經(jīng)過高位流漿箱進入造紙機的抄造系統(tǒng)，經(jīng)過長網(wǎng)濾水、真空脫水、壓榨和烘干成型紙基。把混合濃縮 液進行浸涂液配方獲得浸涂液，成型的紙基通過浸涂輥和浸涂液相遇，控制浸涂量在38— 40%，再經(jīng)過烘干和撕碎，獲得水分在11-13%的再造煙葉。實施例2
與實施例1不同的地方在于:煙草萃取液過篩后，進入絮凝工段，液態(tài)絮凝添加比例
0.4%，固態(tài)絮凝劑添加比例1%，絮凝劑處理時間為20分鐘，絮凝溫度35度，絮凝后靜置沉降時間20分鐘。絮凝工藝模塊自動控制運行。絮凝處理后的煙草液體，經(jīng)過流量控制器穩(wěn)定控制出液流量后，再進入臥式螺旋卸料沉降離心機分離。在30分鐘內(nèi)分別收集相同數(shù)量的實施例1和2中臥式螺旋卸料沉降離心機渣排出口的渣以及排液出口的煙草萃取液，檢測數(shù)據(jù)見表I。從表I得出實施例2的萃取液渣含量明顯下降，渣蛋白質(zhì)和果膠含量也有明顯增加。這就是說，煙草萃取液絮凝處理后，有更多的蛋白質(zhì)和果膠等大分子與渣一起被分離出來。表1:
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實施例3
與實施例1不同的地方在于:在經(jīng)過擠漿機擠漿后的煙草漿料進入制漿系統(tǒng)時，在煙草漿粗漿池中添加復(fù)合蛋白酶和木質(zhì)素酶，其中復(fù)合蛋白酶的添加比例在1.5%，木質(zhì)素酶的添加比例在1.0%。漿料溫度控制在30— 40度，PH值為6.0,反應(yīng)時間為8小時。分別取實施例1和3的再造煙葉紙基進行原紙透氣度的測定，數(shù)據(jù)見表2。從表2得出，生物酶處理后的再造煙葉紙基透氣度和抗張強度有明顯上升。表2:
權(quán)利要求
1.一種優(yōu)質(zhì)功能性再造煙葉的制造方法，其特征在于包括如下步驟 a.將煙草廢料包括煙梗、煙簽、煙末在熱水中經(jīng)過充分水浸潤后萃取，將各煙草廢料與水的混合物分別進入擠漿機擠漿，進行固液分離； b.粗提液體部分過直線振篩、臥螺進行固液分離后，進入濃縮系統(tǒng)濃縮； c.經(jīng)過擠漿機擠漿后的煙草廢料與水的混合物進入煙草漿粗漿池中，在粗漿池或者后續(xù)漿池中添加復(fù)合蛋白酶和木質(zhì)素酶對煙草漿進行生物酶處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種優(yōu)質(zhì)功能性再造煙葉的制造方法，其特征在于所述酶處理反應(yīng)的工藝條件為煙草漿料濃度為2. 5—4. 9%，溫度為25— 40攝氏度，pH值為5. 5—7.0，反應(yīng)時間為2 —10小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種優(yōu)質(zhì)功能性再造煙葉的制造方法，其特征在于所述復(fù)合蛋白酶的添加比例占煙草漿料重量的O. 05-5. 0%，所述的木質(zhì)素酶的添加比例占漿料重量的 O. 01—3. 5%ο
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的一種優(yōu)質(zhì)功能性再造煙葉的制造方法，其特征在于在步驟b中經(jīng)過直線振篩后的粗提液體進入絮凝工藝模塊進行深度大分子絮凝處理，深度大分子絮凝處理后的液體，再進入一次臥式螺旋卸料沉降離心機分離后，進入濃縮系統(tǒng)濃縮。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種優(yōu)質(zhì)功能性再造煙葉的制造方法，其特征在于所述的絮凝工藝模塊包括絮凝反應(yīng)工藝和機械離心分離工藝。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種優(yōu)質(zhì)功能性再造煙葉的制造方法，其特征在于絮凝反應(yīng)工藝中絮凝劑的添加順序為先添加液態(tài)絮凝劑，等液態(tài)絮凝劑在煙草萃取液中攪拌分布均勻后再添加固態(tài)絮凝劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種優(yōu)質(zhì)功能性再造煙葉的制造方法，其特征在于所述煙草萃取液的絮凝反應(yīng)工藝條件為萃取液溫度為15 — 55攝氏度，處理時間為5 — 50分鐘，靜置時間為10 — 30分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種優(yōu)質(zhì)功能性再造煙葉的制造方法，其特征在于所述的液態(tài)絮凝劑是食用級絮凝劑，為殼聚糖和海藻提取液的復(fù)配物，其中液態(tài)殼聚糖50— 80%，液態(tài)海藻提取物20— 50%，液態(tài)絮凝劑的添加比例占萃取液重量的O. 1—0. 8% ;所述的固態(tài)絮凝劑由硅藻土、沸石和海泡石組成，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%，固態(tài)絮凝劑的添加比例占萃取液重量的O. 5—5. 0%。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種優(yōu)質(zhì)功能性再造煙葉的制造方法，其特征在于所述的固態(tài)絮凝劑均為多孔性物質(zhì)，其中硅藻土顆粒直徑為20—100微米，沸石顆粒直徑為10 — 40微米，海泡石顆粒直徑為2 — 20微米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種優(yōu)質(zhì)功能性再造煙葉產(chǎn)品的制造方法。本發(fā)明其特征在于包括如下步驟a.將煙草廢料在熱水中經(jīng)過充分水浸潤后萃取，將各煙草廢料與水的混合物分別進入擠漿機擠漿，進行固液分離；b.粗提液體部分過直線振篩、臥螺進行固液分離后，進入濃縮系統(tǒng)濃縮；c.經(jīng)過擠漿機擠漿后的煙草廢料與水的混合物進入煙草漿粗漿池中，在粗漿池或者后續(xù)漿池中添加復(fù)合蛋白酶和木質(zhì)素酶對煙草漿進行生物酶處理。本發(fā)明能選擇性的降低再造煙葉中蛋白質(zhì)、氨基酸、果膠、木質(zhì)素、纖維素等煙草原料中有害成分前體物質(zhì)的含量，來減少再造煙葉燃燒時有害成分釋放量。不造成酶蛋白在再造煙葉成品中大量的殘留的同時用酶降解或者用絮凝劑分離煙草大分子物質(zhì)。
文檔編號A24B3/14GK103251125SQ20131016227
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月6日
發(fā)明者鄭勤安, 周強, 黃健 申請人:杭州利群環(huán)保紙業(yè)有限公司