制备高透气度和高吸收性的造纸法再造烟叶基片的方法与流程

本发明属于造纸法再造烟叶领域，具体涉及一种制备高透气度和高吸收性的造纸法再造烟叶基片的方法。

背景技术：

再造烟叶，又称烟草薄片，是现代烟草制造业中的重要原材料。它是利用卷烟生产过程中产生的烟梗、碎叶、烟末等下脚料通过一定的物理、化学方法所制得的、性能与天然的烟叶相近的片状材料，是现代烟草制造业中的重要原材料。造纸法再造烟叶相对于辊压法与稠浆法相比具有密度较小，强度相对较高、透气性好、松厚度高、燃烧性能好、焦油释放量较小、成丝率高等特点。因此，在卷烟中添加适量的再造烟叶，不仅可提高烟草原料的利用率和卷烟行业的经济效益，还可改善卷烟的物理性能，如填充值、燃烧速度等，还可以减少烟草中的焦油、尼古丁等有害成分，对实现卷烟工业“降焦减害”、这对提高卷烟品质具有重要意义

透气度与吸收性是评价造纸法再造烟叶质量的重要技术指标之一，直接影响再造烟叶有害成分的释放量及再造烟叶基片浸渍涂布时的吸液量。再造烟叶较高的透气度，能够改善卷烟的燃烧性能，可降低一氧化碳、焦油等有害物质的释放量。同时，基片较高的吸收性，能够提高卷烟的抽吸性能，使涂布液中的致香物质得到充分利用。

目前报道提高造纸法再造烟叶性能的方法大多采用传统填料碳酸钙提高再造烟叶物理性能。发明专利cn106235374a，将碳酸钙、氧化铝、滑石粉、膨润土作为混合填料，运用到再造烟叶的制备中。发明专利cn105146719a与发明专利cn103653233a通过提高碳酸钙的留着率、灰分的含量，提高填料在再造烟叶的留着，进而优化再造烟叶性能。但碳酸钙对再造烟叶的性能提升有限，尤其在基片透气度与吸收性方面，如何利用一种简单、有效的方法改善基片的透气度与吸收性是所有再造烟叶企业面临的关键问题。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种添加新型蓬松助剂提高造纸法再造烟叶基片透气度与吸收性的方法，以克服现有技术制造的造纸法再造烟叶基片透气度与吸收性低的缺陷，本发明简单可行、成本低廉，在保证再造烟叶基片一定的抗张强度条件下，提高造纸法再造烟叶基片的透气度与吸收性，进而提高基片对涂布液的利用率，改善燃烧性能、抽吸性能，提升口感，达到降焦减害的效果。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

制备高透气度和高吸收性的造纸法再造烟叶基片的方法，包括以下步骤：

(1)将烟梗原料通过浸渍提取、一段磨浆得到烟梗浆料，打浆度为12～14°sr，将一段磨浆后的烟梗浆料与烟叶按照6：4的质量比混合后，进行二段磨浆，磨浆后得到烟草浆料，打浆度为18～20°sr；

(2)对植物纤维浆板进行碎解、磨浆处理，然后经疏解分散后得到外加植物纤维浆料；

(3)将蓬松助剂配制成质量浓度为10％的溶液，所述蓬松助剂来源于农业生物质废弃物；

(4)将助留助滤剂配制成质量浓度为0.1％的悬浮液；

(5)将步骤(1)～(4)得到的烟草浆料、外加植物纤维浆料、蓬松助剂溶液和助留助滤剂悬浮液混合疏解分散后，制得混合浆料，采用湿法成形技术或泡沫成形技术抄造，经压榨、烘干后得到高透气度与高吸收性的再造烟叶基片。

进一步地，步骤(2)中所述的植物纤维浆板为漂白针叶木浆、漂白阔叶木浆、绒毛浆和龙须草浆中的一种。

进一步地，步骤(3)中蓬松助剂平均粒径为10～30μm，比表面积80～200m²/g，沉降体积为3.0～4.5ml/g。

进一步地，所述蓬松助剂制备过程为：将农业生物质废弃物经生物质电厂发电后所产生的无机废弃物粉体经氢氧化钠浸泡及分离固液相后，将液相与氢氧化钙反应后制备而成。

进一步地，所述蓬松助剂制备过程具体为：

(a)采用生物质电厂产生的无机固废为原料，用naoh溶液与该固废反应，根据其比表面积、粒径要求的不同，反应温度控制为50～90℃，将固废中的无定型sio2溶解出来，对固相和液相进行分离；

(b)将分离出的液相与ca(oh)2进行反应，其中控制si/ca＝1.0～1.05，最终获得的固相物质为蓬松助剂。

进一步地，步骤(2)中外加植物纤维浆料打浆度为11～14°sr，纤维质均长度为0.66mm-1.99mm。

进一步地，步骤(5)混合浆料中，所述助留助滤剂为瓜尔胶、壳聚糖和羧甲基纤维素钠中的一种，助留助滤剂的用量为烟草浆料和外加植物纤维浆料的绝干质量的0.1％。

进一步地，步骤(5)混合浆料中，外加植物纤维的加入量为烟草浆料的绝干质量的10％～25％。

进一步地，步骤(5)混合浆料中，蓬松助剂的加入量为烟草浆料的绝干质量的5％～20％。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明通过一种简单的操作方法制备出高透气度与吸收性造纸法再造烟叶基片。通过将经过浸取、固液分离、解纤的烟梗、烟末与外加植物纤维和填料进行配浆，最后上网成形，经压榨、烘干、涂布等工艺制备出高透气度与吸收性再造烟叶。

本发明方法简单可行、易实现工业化生产，可有效提高再造烟叶片基的透气度和吸收性，经过优选尺寸后还有助于改善基片柔软度和松厚度，提高再造烟叶的填充性，改善其燃烧性能，降低co释放量，最终提高再造烟叶产品的品质。同时，由于采用的蓬松助剂来源于农业废弃物，具有轻质、疏松、多孔的特点。加入该蓬松助剂后，多孔性赋予该膨松剂高的吸附性，与烟草组分相互作用，可吸附烟草燃烧过程中产生的一氧化碳、尼古丁等有害物质，改善烟草燃烧质量，提高卷烟的环保性，降低烟草对人体的危害。该蓬松助剂由秸秆、稻壳、树皮等农业生物质废弃物经生物质电厂发电后所产生的无机废弃物粉体，经氢氧化钠浸泡，分离固液相后，液相与氢氧化钙反应后制备而成。相对于再造烟叶生产过程中添加的碳酸钙等传统填料来说具有绿色、环保的特点，保护了环境，避免资源的浪费。

具体实施方式

下面对本发明的实施方式做进一步详细描述：

本发明通过对造纸法再造烟叶基片中添加不同目数的梗颗粒，提高造纸法再造烟叶的透气度与吸收性为目标。先将经过浸取、固液分离、解纤的烟梗、烟末与外加植物纤维和新型硅酸钙填料进行配浆，最后抄造成基片。

具体包括以下步骤：

(1)将烟梗原料通过浸渍提取、一段磨浆得到烟梗浆料，打浆度为12～14°sr，将一段磨浆后的烟梗浆料与烟叶按照6：4的质量比混合后，进行二段磨浆，磨浆后得到烟草浆料，打浆度为18～20°sr；

(2)对植物纤维浆板进行碎解、磨浆处理，然后经疏解分散后得到外加植物纤维浆料；外加植物纤维浆料打浆度为11～14°sr，纤维质均长度为0.66mm-1.99mm；

(3)将蓬松助剂配制成质量浓度为10％的浓度，所述蓬松助剂来源于农业废弃物；

(4)将助留助滤剂配置成质量浓度为0.1％的悬浮液；

(5)将骤(1)～(4)得到的烟草浆料、外加植物纤维浆料、蓬松助剂溶液和助留助滤剂悬浮液混合疏解分散后，制得混合浆料，采用湿法成形技术或泡沫成形技术抄造，经压榨、烘干后得到高透气度与高吸收性的再造烟叶基片。

所述的植物纤维浆板为漂白针叶木浆、漂白阔叶木浆、绒毛浆和龙须草浆中的一种。漂白针叶木浆优选为加拿大“虹鱼”牌和俄罗斯“乌针”牌漂白针叶木浆。漂白阔叶木浆优选为加拿大“乔治王子”牌和智利“明星”牌漂白阔叶木浆。所述蓬松助剂，平均粒径10～30μm，沉降体积为3.0～4.5ml/g，比表面积在80～200m²/g。助留助滤剂为：瓜尔胶、壳聚糖、羧甲基纤维素钠中的一种，助留助滤剂的用量相当于纤维浆料(包括烟草纤维和外加植物纤维)的绝干质量为0.1％。混合浆料中，外加植物纤维的加入量为烟草浆料的绝干质量的10％～25％，蓬松助剂的加入量相对于烟草纤维浆料的绝干质量为5％～20％。

其中湿法成形技术指的是以水为分散介质，将造纸原料(含烟草原料)均匀分散后经脱水成形、干燥等工艺制成的再造烟叶基片；而泡沫成形技术指的是采用少量水，向其中加入表面活性剂，通过鼓泡、机械搅拌等方式，产生55％～70％的空气含量，通过气泡分散浆料组分，然后通过真空脱水、消泡、烘干等工艺制成的再造烟叶基片。

下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：

实施例1

(1)将烟梗原料通过浸渍提取、一段磨浆得到烟梗浆料，打浆度为12°sr，将一段磨浆后的烟梗原料与烟叶按照6：4比例混合后，进行二段磨浆，磨浆后烟梗与烟叶混合浆料的打浆度为18°sr。

(2)以俄罗斯“乌针”牌漂白针叶木浆作为外加植物纤维，采用碎浆机对其进行碎解，经疏解机分散后得到外加植物纤维浆料，浆料打浆度为12°sr。

(3)采用由农业废弃物制备的蓬松助剂，平均粒径10μm，沉降体积为3.0ml/g，比表面积200m²/g，将蓬松助剂配制成质量浓度为10％的浓度。

(4)将瓜尔胶配置成质量浓度为0.1％的悬浮液，助留助滤剂的用量相当于纤维浆料(包括烟草纤维和外加植物纤维)的绝干质量为0.1％。

(5)外加植物纤维的加入量为烟草浆料的绝干质量的25％，蓬松助剂的加入量为烟草浆料的绝干质量的5％。将各组分混合疏解分散后，得到混合浆料，采用湿法成形技术抄造，定量为60g/m²，经烘干后得到高透气度与吸收性的再造烟叶基片。检测结果见表1。

实施例2

(1)将烟梗原料通过浸渍提取、一段磨浆得到烟梗浆料，打浆度为14°sr，将一段磨浆后的烟梗原料与烟叶按照6：4比例混合后，进行二段磨浆，磨浆后烟梗与烟叶混合浆料的打浆度为19°sr。

(2)以加拿大“乔治王子”牌漂白阔叶木浆作为外加植物纤维，采用碎浆机对其进行碎解，经疏解机分散后得到外加植物纤维浆料，浆料打浆度为14°sr。

(3)采用由农业废弃物制备的蓬松助剂，平均粒径18μm，沉降体积为4.5ml/g，比表面积132m²/g，将蓬松助剂配制成质量浓度为10％的浓度。

(4)将壳聚糖配置成质量浓度为0.1％的悬浮液，助留助滤剂的用量相当于纤维浆料(包括烟草纤维和外加植物纤维)的绝干质量为0.1％。

(5)外加植物纤维的加入量为烟草浆料的绝干质量的20％，蓬松助剂的加入量为烟草浆料的绝干质量的10％。将各组分混合疏解分散后，得到混合浆料，采用湿法成形技术抄造，定量为60g/m²，经烘干后得到高透气度与吸收性的再造烟叶基片。检测结果见表1。

实施例3

(1)将烟梗原料通过浸渍提取、一段磨浆得到烟梗浆料，打浆度为13°sr，将一段磨浆后的烟梗原料与烟叶按照6：4比例混合后，进行二段磨浆，磨浆后烟梗与烟叶混合浆料的打浆度为20°sr。

(2)以智利“明星”牌漂白阔叶木浆作为外加植物纤维，采用碎浆机对其进行碎解，经疏解机分散后得到外加植物纤维浆料，浆料打浆度为13°sr。

(3)采用由农业废弃物制备的蓬松助剂，平均粒径25μm，沉降体积为4.1ml/g，比表面积116m²/g，将蓬松助剂配制成质量浓度为10％的浓度。

(4)将羧甲基纤维素钠配置成质量浓度为0.1％的悬浮液，助留助滤剂的用量相当于纤维浆料(包括烟草纤维和外加植物纤维)的绝干质量为0.1％。

(5)外加植物纤维的加入量为烟草浆料的绝干质量的15％，蓬松助剂的加入量为烟草浆料的绝干质量的15％。将各组分混合疏解分散后，得到混合浆料，采用湿法成形技术抄造，定量为60g/m²，经烘干后得到高透气度与吸收性的再造烟叶基片。检测结果见表1。

实施例4

(1)将烟梗原料通过浸渍提取、一段磨浆得到烟梗浆料，打浆度为12°sr，将一段磨浆后的烟梗原料与烟叶按照6：4比例混合后，进行二段磨浆，磨浆后烟梗与烟叶混合浆料的打浆度为20°sr。

(2)以绒毛浆作为外加植物纤维，采用碎浆机对其进行碎解，经疏解机分散后得到外加植物纤维浆料，浆料打浆度为12°sr。

(3)采用由农业废弃物制备的蓬松助剂，平均粒径30μm，沉降体积为3.6ml/g，比表面积80m²/g，将蓬松助剂配制成质量浓度为10％的浓度。

(4)将瓜尔胶配置成质量浓度为0.1％的悬浮液，助留助滤剂的用量相当于纤维浆料(包括烟草纤维和外加植物纤维)的绝干质量为0.1％。

(5)外加植物纤维的加入量为烟草浆料的绝干质量的10％，蓬松助剂的加入量为烟草浆料的绝干质量的20％。将各组分混合疏解分散后，得到混合浆料，采用湿法成形技术抄造，定量为60g/m²，经烘干后得到高透气度与吸收性的再造烟叶基片。检测结果见表1。

以添加轻质碳酸钙再造烟叶作为空白样，其实施方式为：

(1)将烟梗原料通过浸渍提取、一段磨浆得到烟梗浆料，打浆度为12°sr，将一段磨浆后的烟梗原料与烟叶按照6：4比例混合后，进行二段磨浆，磨浆后烟梗与烟叶混合浆料的打浆度为19°sr。

(2)以加拿大“乌针”牌漂白针叶木浆作为外加植物纤维，采用碎浆机对其进行碎解，经疏解机分散后得到外加植物纤维浆料，打浆度为12°sr。

(3)采用轻质碳酸钙作为填料，其形貌为偏三角面体，粒径为8μm；将填料配置成质量浓度为10％的填料液。

(4)将羧甲基纤维素钠配置成质量浓度为0.1％的悬浮液，助留助滤剂的用量相当于纤维浆料(包括烟草纤维和外加植物纤维)的绝干质量为0.1％。

(5)外加植物纤维的加入量为烟草浆料的绝干质量的15％，轻质碳酸钙的加填量相对于烟草纤维浆料的绝干质量分别为5％、10％、15％、20％(分别形成对比例1至对比例4)。将各组分混合疏解分散后，得到混合浆料，采用湿法成形技术抄造，定量为60g/m²，经压榨、烘干后得到高透气度与吸收性的再造烟叶基片。

以添加轻质碳酸钙的再造烟叶作为对比样，与添加蓬松助剂的再造烟叶进行对比，检测结果见表1和表2。

表1实施例1-4制备基片的性能对比

表2对比例1-4制备基片的性能对比

由表1和表2可知，采用蓬松助剂可使基片透气度相对于轻质碳酸钙填料提高85.22％～103.41％。同时，采用蓬松助剂可使基片吸收性相对于轻质碳酸钙填料提高26.71％～33.26％。

实施例5

(1)将烟梗原料通过浸渍提取、一段磨浆得到烟梗浆料，打浆度12°sr，将一段磨浆后的烟梗原料与烟叶按照6：4比例混合后，进行二段磨浆，磨浆后烟梗与烟叶混合浆料的打浆度为19°sr。

(2)将加拿大“虹鱼”牌漂白针叶木浆板作为外加纤维，采用碎浆机进行碎解，经疏解机分散后得到外加植物纤维浆料，打浆度为13°sr。

(3)采用由农业废弃物制备的蓬松助剂，平均粒径12μm，沉降体积为3.3g/ml，将蓬松助剂配制成质量浓度为10％的浓度。

(4)将瓜尔胶配置成质量浓度为0.1％的悬浮液，助留助滤剂的用量相当于纤维浆料(包括烟草纤维和外加植物纤维)的绝干质量为0.1％。

(5)外加植物纤维的加入量为烟草浆料的绝干质量的25％，蓬松助剂的加入量为烟草浆料的绝干质量的15％。将各组分混合疏解分散后，得到混合浆料，采用湿法成形技术抄造，定量为60g/m²，经烘干后得到高透气度与吸收性的再造烟叶基片。

(6)向浆料中添加十二烷基硫酸钠，用量为0.4g/l，采用机械搅拌方式发泡，使空气含量达到60％～65％后，通过真空抽滤消泡，定量为60g/m²，经烘干后得到高松厚度的再造烟叶基片。

以湿法成形制备的再造烟叶作为空白样，与泡沫成形制备的再造烟叶进行对比，空白样透气度为22.5μm/pa·s，吸收性为112.3g/m²本实施例样品透气度为100μm/pa·s，吸收性为266.4g/m²。

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