技术领域:
本发明涉及一种烟叶再造磨浆提取工艺,特别是利用不能直接用于卷烟制品生产的低、 废次烟草原料,采用预浸泡、磨浆提取、逆流洗浆工艺的造纸法工艺制造再造烟叶及其生产 方法。
背景技术:
造纸法再造烟叶是采用造纸法原理,利用不能直接用于卷烟制品的低、废次烟草原料, 经过提取、制浆、基片抄造、涂布、烘干、分切、加香等工艺而制成。造纸法再造烟叶以其 高附加值、高填充率及其在降焦减害方面的特殊功用,已作为再造烟叶的主流趋势被世界烟 草生产行业所接受和采纳。
再造烟叶起源于20世纪50年代,其发展经历了辊压法-稠浆法-造纸法三个过程。
50年代初美国通用机器公司开发了辊压再造烟叶。
50年代末美国率先根据造纸的原理结合化工技术开发了造纸法再造烟叶,随后造纸法烟 草薄片在欧美国家及世界各国卷烟生产中得到了迅速的推广应用。
国外造纸法再造烟叶的生产、推广使用已经有了较大的发展,世界上大多数烟草公司, 尤其是美国和欧洲的烟草公司,包括菲利浦·莫利斯公司和英美烟草公司都采用造纸法生产 再造烟叶。
奥地利造纸法再造烟叶也称一步造纸法再造烟叶。
目前再造烟叶的生产实际情况是将烟草废弃物(烟梗、烟末的碎片)浸泡提取后,经过 固液分离工序将固形物(纤维、半纤维、木质素等)用于抄造机片,而液体部分则经过浓缩、 调制用于涂布“回填”。最终经过烘烤、分切工序制成再造烟叶产品。对烟草再造烟叶化学成 分的控制,实际上是对涂布液的基本成分的控制。
目前,对烟草薄片及其烟草提取物的调制主要表现在某些不足的成分上进行适当的补充, 而对于烟草本香的组分的调制办法总与天然烟草有差距。因此,再造烟叶产品的质量几乎完 全依赖于原料及其涂布液质量的优劣。
烟草薄片辊压法和稠浆法工艺过程较为简单,投资费用较低,但采用这两种方法生产的 薄片,其物理性能较差,成片脆性较大。造纸法烟草薄片是收集卷烟生产过程中废弃的烟梗、 烟末等原料,经过浸取浓缩、打浆抄造、干燥加香三个步骤,制成性状接近甚至优于天然烟 叶的薄片,回用于卷烟生产,从而使烟叶原料得到最大限度的利用。
造纸法所生产的烟草薄片具有密度小,填充值高、柔韧性和耐加工性好、成丝率高、燃 烧性能好、焦油释放量低以及产品可塑性强等优点,故又被称为再造烟叶。造纸法生产烟草 薄片的传统工艺存在一些问题,如废烟梗、烟末在抄造中留着率低;烟薄片的质地不均匀; 非烟叶成分掺和率高,产品脆硬;烟碱等提取物损失大;水提取物中的焦味物质未去除,且 因高温干燥香气成份损失大;大量的有效成分及原材料流失,难治理废水大量形成等。
我国的烟草工业虽然在本世纪初就已兴起,但是再造烟叶的生产却起步较晚。70年代中 期国内曾建立了一批棍压法再造烟叶的生产厂家或车间。1982年我国完成第一条辊压法再造 烟叶90kg/h生产线的研制和试生产。93年~94年我国引进两条瑞士“TMCI”公司稠浆法再 造烟叶生产线。我国80年代初到80年代中期曾有几家企业试图开发造纸法再造烟叶生产技 术设备。
经过近几十年的发展,造纸法再造烟叶的生产工艺已日趋完善,但由于工艺固有的原因, 对烟草中可溶性组分的提取一直难以以高提取率的工艺回收,一是使烟草原有香气和吸味损 失严重,二是未提取的可溶性组分在后续的工艺中溶解到废水中造成了提取物的流失,并产 生了大量的废水对废水处理造成巨大负荷。而对于造纸法再造烟叶生产产生的大量废水及其 废水处理,一直是困扰着造纸法烟草薄片行业的一大根本性问题。
鉴于再造烟叶工艺对烟草中可溶性组分的提取遇到的问题,本发明的再造烟叶磨浆提取 工艺有效地解决了上述问题。本发明拟实现烟草原料的提取、磨浆的一勺烩操作,在浸泡物 料磨成浆的同时,使浸提物料粒度变小,萃取速度加快,从而使萃取更加完全,实现了烟叶 提取物料的浸泡、提取、磨浆、洗涤、分离一勺烩操作,减少了工序、设备、投资,加速了 提取物的传质扩散,提高了萃取率,大大减轻了污染负荷。
再造烟叶磨浆提取的原理基于造纸、传质扩散的原理。
发明内容:
一种再造烟叶的磨浆提取工艺,特别是利用不能直接用于卷烟制品生产的低、废次烟草 原料,采用预浸泡、磨浆提取、逆流洗浆工艺的造纸法工艺制造再造烟叶。其特征在于包括 以下步骤:
第一步,原料组成:按产品工艺要求配伍原料,由烟梗混合料和烟叶碎片混合料组成。 烟梗混合料可以由短梗、烟梗等混和组成;烟叶碎片混合料可以由碎片、烟末等混和组成。 烟梗混合料∶烟叶碎片混合料=3~5∶7~5。原料含水率8~15%。
第二步,洗梗及其洗梗料的预浸泡:按产品工艺要求配伍烟梗混合料,经计量后进行洗 梗、预浸泡,固液比控制在1∶2.5~4,预浸泡温度控制在50~90℃,预浸泡时间20~30min。
洗梗及其洗梗料的预浸泡工艺:可以采用卧式搅拌洗梗及其洗梗料的预浸泡或平转型连 续浸提器洗梗及其洗梗料的预浸泡。
第三步,烟叶碎片预浸泡:按产品工艺要求配伍烟叶碎片混合料,经计量后进行预浸泡, 固液比控制在1∶5~8,预浸泡温度控制在50~65℃,预浸泡时间20~30min。
烟叶碎片预浸泡工艺与设备:可以采用卧式或立式搅拌烟叶碎片预浸泡或平转型连续浸 提烟叶碎片预浸泡工艺及其设备。
第四步,解纤与磨浆提取:
烟梗解纤的目的旨在使被浸泡受热润涨、软化的烟梗分丝帚化、切断、压溃、扭曲,使 烟梗粗纤维化。梗料浸泡完成后,即进行浸泡原料的解纤操作。梗料解纤后的打浆度为:10~ 15°SR。
解纤后的梗料与浸泡好的烟叶碎片混合均匀,进行一级高浓磨磨浆提取,磨浆浓度:16~ 20%,打浆度:20~24%;
经过一级高浓磨磨浆提取后的磨浆料液,串联混合进行第二次磨浆提取,二级高浓磨磨 浆浓度控制在:12~16%,打浆度:25~29%;
二级混合磨浆料液经斜螺旋挤浆机或平螺旋挤浆机或卧螺分离机一次分离出磨浆液和磨 浆料。滤液过100~120目筛网或滤布。
原料浸泡后设计的混合磨浆前浓度为20~25%。混合磨浆后浓度可以控制在25%~12%的 范围内,不足水量可以补充加入后续洗浆工艺水。
原料含水率为8~15%,取原料的含水率12%计算。
解纤采用解纤工艺及其设备;磨浆提取采用高浓磨浆提取工艺及其设备。
第五步,磨浆料的洗浆。
逆流洗浆三次。开始时可以全部用清水洗浆,正常后,清水洗三步洗浆料,三步洗浆液 洗二步洗浆料,二步洗浆液洗头步洗浆料,头步洗浆分离液一并并入磨浆分离液中,作为浸 提液集中浓缩回填再造烟叶基片使用;多余的二、三步洗浆分离液可以作为洗梗料的预浸泡 液和烟叶碎片的预浸泡液及其磨浆提取的不足水量的补充液使用。
磨浆料洗浆工艺参数∶固液比1∶5~8,洗浆温度30~60℃,洗浆时间15~20min/步。 一步洗浆液浓度2~4Be’,二步洗浆液浓度0.5~1.0°Be’,三步洗浆液浓度,0~0.3°Be’。
磨浆料洗浆工艺及设备:可以采用搅拌洗浆或螺旋洗浆与斜螺旋挤浆或平螺旋挤浆或卧 螺分离工艺及其设备分离出磨浆洗浆液和磨浆洗浆料。
第六步,磨浆洗浆后的贮浆
贮浆的目的旨在进一步使浆料混配均匀,进而平衡浆料的含水率和打浆度。
湿浆浓度一般在15~25%(干度)。
磨浆洗浆后的贮浆浓度控制约8~12%,取10%为计算值。
附图说明:
图1是本发明实施例的流程图。
具体实施方式:
实施例1:
一种再造烟叶的磨浆提取工艺,特别是利用不能直接用于卷烟制品生产的低、废次烟草 原料,采用预浸泡、磨浆提取、逆流洗浆工艺的造纸法工艺制造再造烟叶。其特征在于包括 以下步骤:
第一步,原料组成:按产品工艺要求配伍原料,由烟梗混合料和烟叶碎片混合料组成。 烟梗混合料可以由短梗、烟梗等混和组成;烟叶碎片混合料可以由碎片、烟末等混和组成。 烟梗混合料∶烟叶碎片混合料=3~5∶7~5。原料含水率8~15%。
第二步,洗梗及其洗梗料的预浸泡:按产品工艺要求配伍烟梗混合料,经计量后进行洗 梗、预浸泡,固液比控制在1∶2.5~4,预浸泡温度控制在50~90℃,预浸泡时间20~30min。
洗梗及其洗梗料的预浸泡工艺:可以采用卧式搅拌洗梗及其洗梗料的预浸泡或平转型连 续浸提器洗梗及其洗梗料的预浸泡。
第三步,烟叶碎片预浸泡:按产品工艺要求配伍烟叶碎片混合料,经计量后进行预浸泡, 固液比控制在1∶5~8,预浸泡温度控制在50~65℃,预浸泡时间20~30min。
烟叶碎片预浸泡工艺与设备:可以采用卧式或立式搅拌烟叶碎片预浸泡或平转型连续浸 提烟叶碎片预浸泡工艺及其设备。
第四步,解纤与磨浆提取:
烟梗解纤的目的旨在使被浸泡受热润涨、软化的烟梗分丝帚化、切断、压溃、扭曲,使 烟梗粗纤维化。梗料浸泡完成后,即进行浸泡原料的解纤操作。梗料解纤后的打浆度为:10~ 15°SR。
解纤后的梗料与浸泡好的烟叶碎片混合均匀,进行一级高浓磨磨浆提取,磨浆浓度:16~ 20%,打浆度:20~24%;
经过一级高浓磨磨浆提取后的磨浆料液,串联混合进行第二次磨浆提取,二级高浓磨磨 浆浓度控制在:12~16%,打浆度:25~29%;
二级混合磨浆料液经斜螺旋挤浆机或平螺旋挤浆机或卧螺分离机一次分离出磨浆液和磨 浆料。滤液过100~120目筛网或滤布。
原料浸泡后设计的混合磨浆前浓度为20~25%。混合磨浆后浓度可以控制在25%~12%的 范围内,不足水量可以补充加入后续洗浆工艺水。
原料含水率为8~15%,取原料的含水率12%计算。
解纤采用解纤工艺及其设备;磨浆提取采用高浓磨浆提取工艺及其设备。
第五步,磨浆料的洗浆。
逆流洗浆三次。开始时可以全部用清水洗浆,正常后,清水洗三步洗浆料,三步洗浆液 洗二步洗浆料,二步洗浆液洗头步洗浆料,头步洗浆分离液一并并入磨浆分离液中,作为浸 提液集中浓缩回填再造烟叶基片使用;多余的二、三步洗浆分离液可以作为洗梗料的预浸泡 液和烟叶碎片的预浸泡液及其磨浆提取的不足水量的补充液使用。
磨浆料洗浆工艺参数∶固液比1∶5~8,洗浆温度30~60℃,洗浆时间15~20min/步。 一步洗浆液浓度2~4°Be’,二步洗浆液浓度0.5~1.0°Be’,三步洗浆液浓度,0~0.3°Be’。
磨浆料洗浆工艺及设备:可以采用搅拌洗浆或螺旋洗浆与斜螺旋挤浆或平螺旋挤浆或卧 螺分离工艺及其设备分离出磨浆洗浆液和磨浆洗浆料。
第六步,磨浆洗浆后的贮浆
贮浆的目的旨在进一步使浆料混配均匀,进而平衡浆料的含水率和打浆度。
湿浆浓度一般在15~25%(干度)。
磨浆洗浆后的贮浆浓度控制约8~12%,取10%为计算值。
实施例2:
一种水预浸泡、磨浆提取、逆流洗浆工艺:
取总原料量200g。其中烟梗100g,A短梗、B烟梗各50g;烟叶碎片100g,C碎片40g, D碎片40g,E烟末20g。原料水分平均为12%。
洗梗并浸泡:将100G烟梗混合后洗涤1次,以1∶2.5的液比加入250g水,在55~65℃ 的温度下保温浸泡20min。
烟叶碎末浸泡:将100g烟叶碎末混合后以1∶6的液比加入600g水,在55~65℃的温 度下保温浸泡20min。
解纤与磨浆:原料浸泡后设计的磨浆后的浓度为10%;原料水分12%;磨浆时加水710g。 加入710g水后,先对梗进行解纤,然后与碎片混合磨浆。
解纤后的混合浆共磨两遍。磨完浆后,用100~120目滤布把浆料挤干,得滤液 1040g,24℃,3.1°Be’,湿浆481.6g。
测湿浆浓度24%(干度)。
逆流洗浆:称取约1/4的浆料119.5g湿浆进行洗浆,浓度控制约10%。
一次洗浆:在120.4g浆料中加入热水110g至240g,搅匀后温度48℃;挤出液145g, 27℃,1°Be’;湿渣浆重90g。测湿渣浆浓度为23%(干度)。
二次洗浆:在90g一次洗浆渣料中加入热水100g至190g,搅匀后温度46℃;挤出液109g, 26℃,0°Be’;湿渣浆重76g。测湿渣浆浓度为20%(干度)。
三次洗浆:在76g二次洗浆渣料中加入热水100g至176g,搅匀后温度46℃;挤出液102g, 28℃,0°Be’;湿渣浆重69g。
四次洗浆:在69g三次洗浆渣料中加入水100g至180g,搅匀后温度29℃;挤出液110g。 湿渣浆重69.5g。
五次洗浆:在69.5g四次洗浆渣料中加入热水130g至200g,搅匀后温度47℃;挤出液 165g,湿渣浆重61.9g。
检测磨浆后挤干浆的浆料扣解度结果:扣解度:55°SR(洗浆9次)(生产标准浆料扣解 度控制为:40±2°SR)。
实施例3:
一种水预浸泡、磨浆提取、逆流洗浆工艺:
取总原料量400g。其中烟梗200g,A短梗、B烟梗各100g;烟叶碎片200g,C碎片80g, D碎片80g,E烟末40g。原料水分平均为12%。
洗梗并浸泡:将200G烟梗混合后洗涤1次,以1∶2.5的液比加入500g水,在55~65℃ 的温度下保温浸泡20min。
烟叶碎末浸泡:将200g烟叶碎末混合后以1∶6的液比加入1200g水,在55~65℃的温 度下保温浸泡20min。
解纤与磨浆:原料浸泡后设计的磨浆后的浓度为10%;原料水分12%;磨浆时加水1420g。 加入1420g水后,先对梗进行解纤,然后与碎片混合磨浆。
解纤后的混合浆共磨两遍。磨完浆后,用100~120目滤布把浆料挤干,得滤液 2096g,23℃,3.0°Be’,湿浆947.2g。
测湿浆浓度24.6%(干度)。
热水逆流洗浆:称取约1/4的浆料239g湿浆进行洗浆,浓度控制约10%。
一次洗浆:在239g浆料中加入热水240g至478g,搅匀后温度48℃;挤出液282g,28℃,1° Be’;湿渣浆重182.4g。测湿渣浆浓度为22%(干度)。
二次洗浆:在162.4g一次洗浆渣料中加入热水222g至384g,搅匀后温度47℃;挤出液 218g,28℃,0°Be’;湿渣浆重151.8g。测湿渣浆浓度为19%(干度)。
三次洗浆:在131.8g二次洗浆渣料中加入热水220g至352g,搅匀后温度45℃;挤出液201g, 28℃,0°Be’;湿渣浆重140.8g。
四次洗浆:在140.8g三次洗浆渣料中加入水220g至360.8g,搅匀后温度28℃;挤出液 212.6g。湿渣浆重141g。
五次洗浆:在141g四次洗浆渣料中加入热水320g至461g,搅匀后温度47℃;挤出液320g, 湿渣浆重125.6g。
检测磨浆后挤干浆的浆料扣解度结果:扣解度:38°SR(洗浆5次)(生产标准浆料扣解 度控制为:40±2°SR)。
实施例4:
一种工艺水(洗浆液)预浸泡、磨浆提取、逆流洗浆工艺:
取总原料量200g。其中烟梗100g,A短梗、B烟梗各50g;烟叶碎片100g,C碎片40g, D碎片40g,E烟末20g。原料水分平均为12%。
洗梗并浸泡:将100G烟梗混合后洗涤1次,以1∶2.5的液比加入250g前次试验得到的 洗浆液,在55~65℃的温度下保温浸泡20min。
烟叶碎末浸泡:将100g烟叶碎末混合后以1∶6的液比加入600g洗浆液,在55~65℃ 的温度下保温浸泡20min。
解纤与磨浆:原料浸泡后设计的磨浆后的浓度为10%;原料水分12%;磨浆时加洗浆液 710g。加入170g剩下的洗浆液后,再补充加入540g水。先对梗进行解纤,然后与碎片混合 磨浆提取。
解纤后的混合浆料共磨浆提取两遍。解纤后的混合浆料磨浆提取后,用100~120目滤布 把浆料挤干,得滤液1051g,24℃,5.4°Be’,湿浆410g。
测湿浆浓度24.3%(干度)。
逆流洗浆:称取约1/4的浆料103g湿浆进行洗浆,浓度控制约10%。
一次洗浆:在103g浆料中加入二步洗浆液140g(全部),搅匀后温度55℃;挤出液155g, 33℃,2.2°Be’;湿渣浆重76g。测湿渣浆浓度为26%(干度)。
二次洗浆:在76g浆料中加入三步洗浆液110g(全部),搅匀后温度54℃;挤出液106g, 39℃,0.6°Be’;湿渣浆重69g。测湿渣浆浓度为25%(干度)。
三次洗浆:在69g浆料中加入四步洗浆液96g(全部),搅匀后温度58℃;挤出液90g, 42℃,0°Be’;湿渣浆重57g。
四次洗浆:在57g浆料中加入五步洗浆液126g,搅匀后温度54℃;挤出液110g;湿渣 浆重68g。
五次洗浆:在68g浆料中加入水200g再洗一次,到这一步停止进一步洗浆;湿渣浆重 77g。测湿渣浆浓度为18%(干度)。
检测磨浆后挤干浆的浆料扣解度结果:扣解度:38°SR(洗浆5次)(生产标准浆料扣解 度控制为:40±2°SR)。
实施例5:
一种工艺水(洗浆液)预浸泡、磨浆提取、逆流洗浆工艺:
取总原料量400g。其中烟梗200g,A短梗、B烟梗各100g;烟叶碎片200g,C碎片80g, D碎片80g,E烟末40g。原料水分平均为12%。
洗梗并浸泡:将200G烟梗混合后洗涤1次,以1∶2.5的液比加入500g前次试验得到的 洗浆液,在55~65℃的温度下保温浸泡20min。
烟叶碎末浸泡:将100g烟叶碎末混合后以1∶6的液比加入1200g洗浆液,在55~65℃ 的温度下保温浸泡20min。
解纤与磨浆:原料浸泡后设计的磨浆后的浓度为10%;原料水分12%;磨浆时加洗浆液 1420g。加入340g剩下的洗浆液后,再补充加入1080g水。先对梗进行解纤,然后与碎片混 合磨浆提取。
解纤后的混合浆料共磨浆提取两遍。解纤后的混合浆料磨浆提取后,用100~120目滤布 把浆料挤干,得滤液2092g,23℃,5.5°Be’,湿浆830g。
测湿浆浓度24.1%(干度)。
逆流洗浆:称取约1/4的浆料208g湿浆进行洗浆,浓度控制约10%。
一次洗浆:在208g浆料中加入前次二步洗浆液266g(全部),搅匀后温度55℃;挤出液 301g,35℃,2°Be’;湿渣浆重156.4g。测湿渣浆浓度为27%(干度)。
二次洗浆:在156.4g浆料中加入前次三步洗浆液212.2g(全部),搅匀后温度53℃;挤 出液204.2g,40℃,0.5°Be’;湿渣浆重135.2g。测湿渣浆浓度为24.6%(干度)。
三次洗浆:在115.2g浆料中加入前次四步洗浆液186.4g(全部),搅匀后温度57℃;挤 出液176.8g,40℃,0°Be’;湿渣浆重111.2g。
四次洗浆:在111.2g浆料中加入前次五步洗浆液240.2g,搅匀后温度52℃;挤出液 216.4g;湿渣浆重135g。
五次洗浆:在135g浆料中加入冷水390g再洗一次,到这一步停止进一步洗浆;湿渣浆 重148.9g。测湿渣浆浓度为17.7%(干度)。
检测磨浆后挤干浆的浆料扣解度结果:扣解度:37°SR(洗浆5次)(生产标准浆料扣解 度控制为:40±2°SR)。
工艺过程数据控制与结果如下:
对磨浆后挤干浆的浆料取样作扣解度检测,结果为:实施例2浆料扣解度:60°SR;实 施例4浆料扣解度:37°SR。生产标准浆料扣解度控制为:40±2°SR。
洗浆试验扣解度的变化为(60-37)/(9-5)=5.75°SR/次
实施例2四、五步洗浆混合液:色度1500倍,悬浮物2794mg/L,水溶物0.912g/L。
实施例4四步洗浆液:色度1500倍,悬浮物3709mg/L,水溶物3084mg/L。
原料量176/352g(绝干),即200/400g(气干)。
实施例3,萃取液:2096g,3Be’/23℃;磨浆后绝干浆189.44g,得率53.80%(干基); 洗浆后绝干浆124.64g,得率35.41%(干基);洗浆浓度10%,洗浆温度45-48℃,洗浆次数 9次。挤浆干度19-22%;清水总用量4342g,洗浆用清水1222g;一步洗浆液282g,28℃,1° Be’,二步洗浆液218g,28℃,0°Be’,三步洗浆液201g,28℃,0°Be’。
实施例4,萃取液:2092g,5.5Be’/23℃;磨浆后绝干浆204g,得率57.95%(干基); 洗浆后绝干浆141.5g,得率40.19%(干基);洗浆浓度10%,洗浆温度52-57℃,洗浆次数5 次,挤浆干度24.6-27%;清水总用量1470g,洗浆用清水390g;一步洗浆液301g,35℃,2° Be’,二步洗浆液204.2g,40℃,0.5°Be’,三步洗浆液176.8g,40℃,0°Be’。