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1、造纸法制备小茴香秸秆薄片的产业化研究齐亚楠王闯指导老师：陈务平摘要“降焦减害”是卷烟行业热门的话题，人们不断探索新原料和新工艺来满足这需求。本文以小茴香秸秆为原料，利用机械法磨浆,再通过长网纸机抄造制得小茴香秸秆薄片，经喷香、切片和切丝处理后用以部分取代卷烟中的烟丝，以达到“降焦减害”的目的。研窕结果表明,通过此方法制得的小茴香秸秆薄片,可以部分或完全取代烟草薄片用于制作卷烟制品。造纸法制备小茴香秸秆薄片生产工艺的成功研发，不仅可以降低烟草中焦油含量，而且能够节约资源和保护环境。关键词造纸：小茴香秸秆：降焦减害：烟草薄片：工艺流程StudyontheIndustrializedProducti
2、onofFennelStalkSheetbyPaper-makingMethodQiYa-nan,WangChuang,ChenWu-ping1Abstract：,Tarharmreductionisahottopicinthecigaretteindustry,peopleconstantlyexplorenewmaterialsandnewtechnologytomeettheordertoachievethispurpose,bytakingfennelstalksasrawmaterial,weusethemethodofmechanicalgrindingpulpingandfour
3、drinierpapermakingtoobtainthefennelstalksheets,thentreatthesheetswithfragrant,slicingandshreddingtopartlyreplace(hecigaretteresearchresultshowsthatfennelstalksheetobtainedbythismethodcanpartlyorcompletelyreplacethetobaccosheetusedincigarettesuccessfulresearchanddevelopmentofthefennelstalksheetproduc
4、ingprocess,notonlycanreducethetarcontentintobacco,butalsocansaveresourcesandprotecttheenvironment.Keywords：Thepaper；Fennelstalk；Reducingtarandharm；Tobaccosheet；Processflow一、引言近年来，通过制作烟草薄片的方法降低烟草中焦油和尼古丁含量的例子屡见不鲜，出现了馄压法、稠浆法和造纸法等行之有效的方法，其中造纸法以其产品密度小、填充能力强等特点越来越受欢迎国。造纸法烟草薄片是以烟叶复烤和卷烟生产过程中产生的烟梗、碎烟、烟末等“废弃物
5、”为原料，通过萃取浓缩、制浆、抄造和浸涂干燥的工艺流程制得，抄造过程中需添加570%的针叶木浆配比，用以部分或全部替代烟草烟丝，降低成品卷烟中焦油和尼古丁的含量，从而减少对吸烟者的危害。小茴香，是一种伞形科多年生草木植物，果实具有特殊香味，常作为香料使用，且因其温身暖肝、和胃的特殊药理功效阂倍受厨师们喜爱。小茴香原产于地中海地区，在我国南方和北方均有种植。但一直以来，人们一般只利用其叶和籽儿，其秸秆都会被农民丢弃或焚烧。小茴香秸杆因其独特的香味和不含尼古丁的优点被推崇为烟草薄片的替代品：熊锦元的专利“小茴香茎叶取代烟叶在香烟中的应用”指出可以利用小茴香茎叶替代烟叶或与烟叶混合用于制造卷烟，而且
6、产品具有无有害物质、燃烧性能好且保持传统香烟烟味的特性。用100%小茴香秸秆为原料生产出的小茴香薄片部分或完全替代以烟梗、碎烟、烟末和纸浆等为原料生产的烟草薄片,可以进一步降低卷烟产品中烟焦油等有害物质的的含量,获得“绿色”烟草替代品。二、小茴香与秸秆原料性能分析2.1 小茴香与秸秆原料小茴香与秸秆原料产自甘肃民勤，由浙江泽源植物科技有限公司提供。2. 2小茴香秸秆纤维原料的成份检测与分析小茴香秸秆原料化学成份分析结果如表1所示:表1小茴香秸秆原料化学成份序号成份含量(%)备注1水份11.42GB/T2677.2-19932灰分9.83GB/T2677.3-19933热水抽出物25.33GB/
7、T2677.4-19934苯醇抽出物5.42GB/T2677.6-19945综纤维素58.66GB/T2677.10-19956克拉森木素12.15NREL/TP-510-426187总糖40.80NREL/TP-510-426188总植物碱3.15HPLC9总碳水化合物67.49差减法由表1分析结果可知：秸杆中含有丰富的综纤维素(含量为58.66%),为薄片抄造创造条件并保证了薄片具有一定的抗张强度。秸杆中灰分含有较高，会影响薄片的燃烧性能和吸食口感，因此，抄造薄片前应加强浆料的洗涤和筛选。秸杆中木素含量较高，但不会对薄片性能造成较大影响，因此通过机械磨浆的方法尽可能保留木素提高得率并节约原
8、料资源，避免了化学药品的使用降低杂气。但为了保证浆料的柔软度，需要对高浓磨浆后的浆料进行一定时间的“消潜”处理。3. 3小茴香籽的化学组成检测与分析小茴香籽样品的化学组成检测结果如表2所示。表2茴香籽的化学成分检测结果序号样品名称样品编号检验指标单位实测数据1茴香籽F-2蛋白质g/100ml0.112茴香酮Pg/ml48.953茴香脑Mg/ml2398.104茴香醛Pg/ml82.34105硝酸盐mg/kg19.33由表2检测结果显示，小茴香籽萃取液中含有丰富的茴香酮、茴香脑、茴香醛等物质，这些物质在燃烧后具有一定的香味。将它和其他香料混合，通过“浸胶”的方法浸在抄片机抄成的基片上，使得茴香薄
9、片具有与传统卷烟相似的香味。三、小茴香秸秆薄片生产工艺流程小茴香秸秆薄片的生产包含秸秆制浆和薄片的抄造两个工序,秸秆制浆采用机械法磨浆的方式进行，薄片抄造采用长网多缸纸机进行抄造。生产工艺过程简述如下：3.1 磨浆系统生产工艺流程以100%小茴香秸秆为原料，采用机械磨浆的方法解离纤维，生产小茴香薄片所需要的合格浆料。工艺过程分三个步骤完成，如图1所示。4. 1.1汽蒸、洗涤预处理段小茴香秸杆原料经切料机切断成3-4Cln后送至I号汽蒸仓（温度：80,时间：Ih）汽蒸使原料软化，汽蒸后送至洗梗机洗涤以去除原料表面随带的泥沙等杂质。洗涤后经斜螺旋脱水机脱去水份，再进入II号汽蒸仓进一步软化纤维（时
10、间：1.5h）。时间过长导致有效成分溶出多、流失大，降低产品品吸质量；时间过短纤维软化不充分，抄出的薄片发硬发脆,结合强度低。3.1.2挤压、高浓磨浆段充分软化的原料送至螺旋挤压机挤压成丝状，再经高浓磨浆机磨浆（浓度：30%）磨后的浆料送入消潜池进行消潜，以恢复纤维的常态。在消潜池用回收白水稀释浆料（浓度：3.5-4%左右），高浓磨浆后叩解度测定值约为18SRo3.1.3低浓磨浆、筛选浓缩段消潜后的浆料经低浓磨浆机进一步匀整和分丝帚化，提高浆料叩解度以满足抄造要求,低浓磨浆后的浆料叩解度值为28。SR。经I段离心筛筛选出未蒸解开的节子、纤维束等，再磨后经II段离心筛筛选出尾渣。筛选后良浆料与I
11、段良浆一起经圆网浓缩机浓缩，以保图1磨浆系统生产工艺流程图3.2抄片系统生产工艺流程由磨浆系统送来的100%小茴香秸秆合格浆料，经过冲浆稀释后至长网抄纸机进行脱水成形、压榨、烘干等过程使其干度和匀度均达要求，之后经浸胶机浸胶处理，再经烘干碎片后包装外售.与传统造纸法烟草薄片相比，无需通过加入针叶木浆纤维来改善纸张物理强度【闻。整个过程包含两个阶段，如图2所示。3.2.1配浆、冲浆段制浆车间来的合格浆料先贮存于配浆池中，与抄片系统回收的损纸浆混合，经浓度调节后与浓白水混合,经低脉冲的冲浆泵均匀混合后送至稳浆箱,为保证浆料的压力和流量稳定，稳浆箱应保持一定的溢流，浆料再经稳浆箱送至抄片机的流浆箱进
12、浆总管。3.2.2上网成形、压榨、干燥、包装段浆料进入流浆箱的进浆总管后经流浆箱匀浆辑匀浆，由流浆箱的唇口喷至网面上，经网部的案板和案辐脱水，再经低真空箱、高真空箱，真空伏辐等强制脱水后干度达18-20船经真空吸移、真空压榨等后纸页干度达到40-42%。再由前烘箱烘干至85%千度后，经浸胶系统（胶液由小茴香籽提取液及其它香料混合组成，可根据不同成品烟的香型要求配制）浸胶后，再由后烘箱烘干至成品干度，由碎片机破碎成4T0cm小碎片，经自动打包系统打包后贮存外售。图2抄片系统生产工艺流程图四、小茴香秸秆薄片改良卷烟质量评估4.1 改良卷烟的有害成分检测为了检验小茴香秸秆薄片降焦减害的实际效果,将纯
13、小茴香秸秆制得的卷烟与不同比例（0、5%、10%、15%、20%）小茴香薄片细丝与成品烟丝混合后卷接成卷烟，进行燃烧测试。测试结果表明：纯茴香薄片成品丝制成卷烟的烟气烟碱为零，烟气焦油含量仅为纯烟丝卷烟的15%左右，CO含量仅为10%左右。在传统烟丝中添加成品丝的比例越高，卷烟烟气上述三项指标的检测值越低。4.2 改良卷烟的试吸评价笔者又以不同烟龄的烟民作为调查对象，将与4.1中相同的卷烟样品进行品吸试验，并从口感舒适度、香味、异味、浓度、烟气流畅度等5项指标进行对比评价。评价结果显示：随着小茴香薄片细丝的比例不断加大，口感舒适度提高，卷烟的香味增加，烟气浓度降低，异味减少，烟气流畅度提高。表
14、3小茴香秸秆薄片产品试吸评价表对比项目1号烟2号烟3号烟4号烟5号烟茴香薄片配比05%10%15%20%口感舒适度呛呛略呛略呛良好香味淡淡较浓较浓浓异味有有稍微稍微无浓度低低略低略低一般烟气流畅度较差较差一般一般较好图3碎片后的小茴香秸秆薄片图4不同小茴香薄片细丝配比的卷烟据资料显示，完全由传统造纸法烟草薄片生产的香烟，焦油释放量仅为IOmg,比普通烟草产品低60%o1111以上结果显示，小茴香秸秆薄片的产品指标远低于此水平。小茴香也具有特殊香味和促进食欲的特殊功效，使得其具备与烟草相似的成瘾性，这是作为烟草替代品必须的特征之一。综上所述，造纸法小茴香秸秆薄片部分或全部取代烟草薄片添加制作卷烟
15、以降低卷烟中焦油含量的方案行之有效。五、小茴香秸秆薄片产品发展前景预测小茴香秸秆薄片不仅能够部分或完全取代传统烟草薄片达到“降焦减害”的目的，而且能够促进工业与农业、经济与环境协调发展，其未来的发展前景十分广阔。5.1利国利民，促进烟民和非烟民共同健康开发烟草替代品是减少对烟民危害十分可行的办法，小茴香秸秆薄片产品具有的“100%纯净”成分和成瘾性的优势可以使高瘾烟民更容易接受，不仅帮助顺利戒烟，也可以摆脱“二手烟”带来的危害。5.2利工利农，促进环境和经济协调发展从“零化学品投入”的磨浆过程到“纯秸秆纤维”抄片过程，小茴香秸秆薄片生产工艺既简单又环保。它的产业化不仅为企业带来丰厚的利润，而且
16、对原料需求急剧增加，作为废弃物的小茴香秸秆可以资源化利用。既减少了资源的浪费，也为农民增加了经济收入，促进工业和农业、环境和经济的协调发展。结语：通过小茴香秸秆主要纤维原料成份分析，其综纤维素含量为58.66%,满足薄片的抄造要求，不需要添加纸浆，而且抄成的薄片具有一定的抗张强度，为后续加工切丝提供有利条件；通过对茴香籽的化学成分检测分析表明，小茴香籽萃取液中含有丰富的茴香雨、茴香脑、茴香醛等物质，具有一定的香味，与其他香料混合，通过“浸胶”的方法浸在薄片上,使制得的小茴香薄片具有与传统卷烟相似的香味。通过洗涤、高浓磨浆、低浓打浆、筛选、配浆等工序，再经喷香、碎片处理等工艺方法抄成的薄片，经后
17、加工切丝取代卷烟中的烟丝制成的卷烟，焦油含量低，香味浓，烟气流畅度高，烟气中不含焦油和尼古丁等有害成份，“降焦减害”效果明显。因此，造纸法制备小茴香秸秆薄片生产工艺的成功研发，不仅可以降低烟草中焦油含量达到“降焦减害”的目的，而且能够节约资源和保护环境。参考文献韩卿，张美云，吴养育，何福望.造纸法烟草薄片制造工艺的研究J.西北轻工业学院学报,2002,Ol:19-22+34.2孙德平,徐建峰,刘良才,胡惠仁,石淑兰,唐向兵.造纸法烟草薄片打浆工艺和助留助滤剂的研究J.中华纸业,2010,22:43-47.3缪应菊,刘维泪,文IJ刚,车靖,王亚明.烟草薄片制备工艺的现状J.中国造纸,2009,0
18、7:55-60.4LiangWang,YangbingWen.DepingSunetal.StudyontheDecreaseofHarmfulSubstanceinPaper-ProcessReconstitutedTobaccoSheetC/AdvancedManufacturingTechnology.Part3.2011:2338-2343.5黄宝康,梁姨.小茴香J.林业与生态,2011,12:40.6熊锦元,小茴香茎叶取代烟叶在香烟中的应用，中国一4P.20017马娜,小茴香秆造纸法烟草薄片的研究与开发D,硕士论文，8角怀字主编.制浆原理与工程M.中国轻工业出版社，20089何北海主编.造纸原理与工程M.中国轻工业出版社，201010殷艳飞,马迅,王保兴,刘晶，向海英,王建,熊伟，林樱楠,王浩雅.烟梗、碎片及木浆比例对造纸法烟草薄片物理性能的影响J.中国造纸,2014,03:35-38.11许日鹏,苏文强,段继生.烟草薄片的开发与应用J.上海造纸,2008,06:46-49.12黄宝康,梁婕,郑汉臣.家庭百草园系列之十六小茴香J.园林,2010,10:72-73.
