煙草薄片型卷煙紙的制備及性能研究

安 瑞 謝益民 王 磊 王鳳蘭 姚元軍

(1．湖北工業(yè)大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北武漢，430068;2．湖北中煙技術(shù)中心重組煙葉應(yīng)用技術(shù)研究湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢，430040)

煙草薄片型卷煙紙的制備及性能研究

安 瑞1謝益民1王 磊1王鳳蘭2姚元軍2

(1．湖北工業(yè)大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北武漢，430068;2．湖北中煙技術(shù)中心重組煙葉應(yīng)用技術(shù)研究湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢，430040)

以煙梗為原料制取的化學(xué)機(jī)械漿 (CMP)與少量木漿纖維配抄煙草薄片原紙，經(jīng)煙草萃取液涂布后制備煙草薄片型卷煙紙，并檢測(cè)其相關(guān)物理性能和感官品質(zhì)。根據(jù)煙草薄片型卷煙紙對(duì)抗張強(qiáng)度、透氣度等物理指標(biāo)的要求，通過(guò)優(yōu)化打漿工藝，確定其最佳打漿度為:煙?；瘷C(jī)漿35°SR;未漂針葉木漿80°SR;漂白闊葉木漿40°SR;漂白麻漿70°SR;煙?；瘷C(jī)漿、未漂針葉木漿、漂白闊葉木漿、漂白麻漿的最佳配比為:75∶20∶2．5∶2．5，在此條件下，其抗張指數(shù)、透氣度和伸長(zhǎng)率分別為39．7 N·m/g，10．21 μm/(Pa·s)和1．41%;經(jīng)評(píng)吸實(shí)驗(yàn)感官評(píng)價(jià)，與普通雪茄煙紙相比，煙草薄片型卷煙紙的木質(zhì)雜氣減少，刺激性降低，品質(zhì)得到提升。

煙草薄片;卷煙紙;抗張強(qiáng)度;透氣度;評(píng)吸

煙草薄片又名重組煙草，其理化特性與煙草相似，與輥壓法和稠漿法煙草薄片相比，煙草造紙法薄片在降低薄片中有害物質(zhì)和改善薄片各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，因此，在卷煙工業(yè)中造紙法煙草薄片得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用［1-3］。雪茄煙具有勁頭大，香氣醇厚豐滿，吃味香苦透甜，同時(shí)具有焦油和煙堿含量低［1］，對(duì)人體危害較普通卷煙小的特點(diǎn)，逐漸為廣大消費(fèi)者所接受，將成為我國(guó)煙草領(lǐng)域的一個(gè)新興分支［4-5］。雪茄煙外包皮是雪茄煙的重要組成部分，目前工業(yè)上多采用優(yōu)質(zhì)曬煙或白肋煙作為雪茄外包皮煙，但其對(duì)種植環(huán)境、施肥用量、栽培制度以及后期采收與調(diào)制方面的要求比較嚴(yán)格［6-11］，導(dǎo)致我國(guó)雪茄煙外包皮存在諸多問(wèn)題，如外包皮數(shù)量不足、質(zhì)量不高 (顏色暗、光澤差、葉片厚和支脈粗大等)、燃燒性差和標(biāo)準(zhǔn)化程度低等缺點(diǎn)［12-14］。為彌補(bǔ)這些不足，目前普遍采用普通雪茄煙紙來(lái)替代部分雪茄煙外包皮，但傳統(tǒng)雪茄煙紙生產(chǎn)過(guò)程中加入的有機(jī)顏料等添加劑在燃燒過(guò)程中易產(chǎn)生有害成分。本研究利用煙草原料及少量外加纖維采用造紙法抄制成基片，經(jīng)煙草萃取液涂布后制成煙草薄片型卷煙紙，成為新型的雪茄煙紙類型，由于使用的原料主要是煙梗，可以最大限度地保留煙草的自然香味和燃燒時(shí)產(chǎn)生的醇厚豐滿香氣，完全可以替代雪茄煙外包皮，應(yīng)用前景廣闊。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器

實(shí)驗(yàn)材料:煙梗，未漂針葉木漿，漂白闊葉木漿，漂白麻漿，均由湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司提供。

儀器:KRK2500-II高濃盤(pán)磨 (日本KRK公司);L＆W062抗張強(qiáng)度測(cè)試儀 (Lorentzen＆Wettre);RK-3A凱塞法抄片器 (奧地利，PTI-Flank);J-TQY10透氣度測(cè)定儀 (四川長(zhǎng)江造紙儀器有限公司)。

1.2 煙草薄片型卷煙紙的制備

稱取煙梗800 g，加水3．0 L(料液比為 1∶3．75)，在溫度 (65±5)℃的條件下萃取40 min，固液分離。分離得到的煙梗打漿后用仿木素過(guò)氧化物酶處理，用盤(pán)磨制取化學(xué)機(jī)械漿 (CMP)(處理溫度45℃，時(shí)間30 min，仿酶用量為20 mmol/kg，H2O2用量為1%［15-16］)。外加纖維 (未漂針葉木漿、漂白闊葉木漿和漂白麻漿)按照表1和表2進(jìn)行打漿，打漿后外加纖維漿料與煙梗CMP漿按照一定的比例混合，并加入用量為20%的CaCO3(以絕干漿質(zhì)量計(jì))，抄制成定量 (30±1)g/m2的基片，再將濃縮后的萃取液浸涂到基片上，制得煙草薄片型卷煙紙，定量為(40±1)g/m2，最后對(duì)煙草薄片型卷煙紙進(jìn)行相關(guān)的物理性能檢測(cè)和感官質(zhì)量評(píng)價(jià)。

1.3 煙草薄片型卷煙紙物理性能檢測(cè)

抗張強(qiáng)度按照GB/T 453—2002測(cè)定。

透氣度按照GB/T 458—2002測(cè)定。

1.4 感官評(píng)吸

按照 GB/T 5606．1—2004 抽取實(shí)驗(yàn)室樣品［17］，制備試樣，按照GB/T 16447—2004調(diào)節(jié)水分［18］，采用GB5606．4—2005中的方法進(jìn)行卷煙感官評(píng)吸，采用暗評(píng)計(jì)分方法［19］。

2 結(jié)果與討論

2.1 外加纖維漿料打漿度的選擇

由于針葉木漿纖維長(zhǎng)而粗，細(xì)胞壁薄，腔大，柔軟性好，主要影響抗張強(qiáng)度，因此，打漿度宜控制在65～85°SR;闊葉木漿纖維短而細(xì)，細(xì)胞壁較厚，腔小，剛性好，主要影響透氣度，因此，打漿度宜控制在30～50°SR;麻漿纖維長(zhǎng)而細(xì)，細(xì)胞壁厚，腔小，柔軟性好，主要影響透氣度和吸味，因此，打漿度宜控制在60～80°SR。

將不同打漿度的未漂針葉木漿、漂白闊葉木漿和漂白麻漿分別抄成基片，測(cè)定伸長(zhǎng)率、抗張指數(shù)和透氣度，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 外加纖維打漿實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由圖1可知，未漂針葉木漿的抗張強(qiáng)度隨著打漿度的上升，呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在80°SR時(shí)，其抗張強(qiáng)度最好，可達(dá)80．3 N·m/g。由于影響抗張強(qiáng)度的因素主要是纖維結(jié)合力和纖維平均長(zhǎng)度，隨著打漿度的提高，纖維有較快的潤(rùn)脹和細(xì)纖維化，使纖維的結(jié)合力上升;繼續(xù)打漿，雖然纖維的結(jié)合力繼續(xù)提高，但纖維的長(zhǎng)度開(kāi)始下降，導(dǎo)致纖維的抗張強(qiáng)度下降;而其透氣度隨著打漿度上升，一直呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，這是由于透氣度主要由纖維網(wǎng)絡(luò)中的孔隙產(chǎn)生的，在打漿過(guò)程中纖維經(jīng)切斷、縱裂與細(xì)纖維化，纖維表面積增加，并逐漸膨脹與水化，使得成紙緊度提高，而纖維間孔隙度減小，透氣度也隨著減小。由于未漂針葉木漿主要用來(lái)提高煙草薄片的強(qiáng)度，因此，未漂針葉木漿打漿度選擇80°SR。

由表1可知，漂白闊葉木漿的抗張強(qiáng)度隨著打漿度的升高而上升，當(dāng)超過(guò)40°SR時(shí)，其上升的幅度比較小，主要是由于闊葉木纖維較短，隨打漿度的提高，纖維長(zhǎng)度下降，因而影響強(qiáng)度。漂白闊葉木漿主要用來(lái)提高煙草薄片的透氣度，當(dāng)打漿度從40°SR上升到45°SR時(shí)，抗張強(qiáng)度由46．0 N·m/g上升到46．3 N·m/g，但是透氣度卻由 42．9 μm/(Pa·s)下降到30．7 μm/(Pa·s)，因此，綜合考慮，漂白闊葉木漿打漿度選擇40°SR。

由表1可知，漂白麻漿的抗張強(qiáng)度隨著打漿度的上升，呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在70°SR時(shí)，其抗張強(qiáng)度最高，可達(dá)43．0 N·m/g。由于麻漿主要用來(lái)提高煙草薄片的強(qiáng)度和透氣度，因此，綜合考慮，漂白麻漿打漿度選擇70°SR。

2.2 煙梗CMP漿打漿度的選擇

將不同打漿度的煙梗CMP漿抄成基片，測(cè)定伸長(zhǎng)率、抗張指數(shù)和透氣度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 煙梗CMP漿打漿實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表2可以看出，煙梗CMP漿的抗張強(qiáng)度隨著打漿度的升高，呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在35°SR時(shí)，抗張強(qiáng)度最高，達(dá)到21．0 N·m/g;其透氣度隨著打漿度上升，一直呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，這與打漿度的增加，增大了纖維間的結(jié)合力，使得成紙的緊度提高，減少了紙張中氣孔的大小和數(shù)量有關(guān)。因此煙梗CMP漿的打漿度選擇35°SR 為佳。

2.3 漿料配比的優(yōu)化

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，考慮到漂白麻漿成本比較高，因此選擇煙梗CMP漿、未漂針葉木漿、漂白闊葉木漿、漂白麻漿的配比為 75∶20∶2．5∶2．5，CaCO3加入量為絕干漿質(zhì)量的20%，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

從表3可以看出，抗張指數(shù)隨著未漂針葉木漿用量的增加，呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，而透氣度隨著未漂針葉木漿用量的增加而下降;同時(shí)，結(jié)合雪茄煙紙對(duì)物理性能指標(biāo)的要求，確定煙梗CMP漿、未漂針葉木漿、漂白闊葉木漿、漂白麻漿的配比為 75∶20∶2．5∶2．5，在此條件下，其抗張強(qiáng)度39．7 N·m/g，透氣度10．21 μm/(Pa·s)，伸長(zhǎng)率 1．41% ，達(dá)到了雪茄煙紙國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) (QB/T 3525—1999)中抗張強(qiáng)度不小于0．95 kN/m(抗張指數(shù) 31．7 N·m/g)，透氣度不小于 0．68 μm/(Pa·s)，伸長(zhǎng)率不小于 1．40% 的要求。

2.4 煙草薄片型卷煙紙的感官評(píng)價(jià)

選擇普通雪茄煙紙和實(shí)驗(yàn)制備的煙草薄片型卷煙紙卷制卷煙，然后對(duì)卷煙樣品進(jìn)行評(píng)吸，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與普通雪茄煙紙相比，煙草薄片型卷煙紙能有效地減輕卷煙紙的紙質(zhì)雜氣和刺激性，增加甜潤(rùn)感，還具諧調(diào)、豐富煙香的作用。這是由于薄片型卷煙紙主要成分是天然的煙草原料，可以保留煙草的自然香味和燃燒時(shí)產(chǎn)生的醇厚豐滿的香氣。

3 結(jié)論

3.1 利用煙梗化學(xué)機(jī)械漿 (CMP)與少量木漿纖維配抄煙草薄片原紙，經(jīng)煙草萃取液涂布后制備煙草薄片型卷煙紙。通過(guò)優(yōu)化打漿工藝，確定最佳打漿度為煙梗CMP漿35°SR;未漂針葉木漿80°SR;漂白闊葉木漿40°SR;漂白麻漿70°SR。煙梗 CMP漿、未漂針葉木漿、漂白闊葉木漿、漂白麻漿的最佳配比為 75∶20∶2．5∶2．5。在最佳條件下制備的煙草薄片型卷煙紙的抗張強(qiáng)度為39．7 N·m/g，透氣度為10．21 μm/(Pa·s)，伸長(zhǎng)率為 1．41%。

表3 不同比例漿料配抄實(shí)驗(yàn)

表4 卷煙感官評(píng)吸得分

3.2 煙草薄片型卷煙紙和普通雪茄煙紙卷制卷煙的感官評(píng)價(jià)結(jié)果表明，煙草薄片型卷煙紙能有效減輕卷煙紙雜氣和刺激性，有諧調(diào)、豐富煙香的作用。

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Cigarette Paper Based on Tobacco Sheet:Its Preparation and Properties

AN Rui1XIE Yi-min1，*WANG Lei1WANG Feng-lan2YAO Yuan-jun2
(1．School of Chemical and Environmental Engineering，Hubei University of Technology，Wuhan，Hubei Province，430068;
2．Hubei Key Lab of Applied Research Institute of Reconstituted Tobacco，Technology Center of Hubei Tobacco，Wuhan，Hubei Province，430040)

Tobacco stem was used to make pulp with chemimechanical pulping(CMP)process．The pulp was mixed with small amount of lignocellulosic fiber and used to make cigarette paper based on tobacco sheet．The obtained base paper was converted to be a cigarette paper by further coating with the extractives from tobacco stem．The physical properties and smoking quality of the paper were tested．According to the physics indexes(tensile strength，air permeability，etc．)requirement of cigarette paper and the optimization of beating experiment，the ratio of the materials and the optimal beating degree of the materials were as following:tobacco stem pulp 75%，35°SR;unbleached softwood 20%，80°SR;bleached hardwood 2．5%，40°SR;bleached cannabis 2．5%，70°SR．Under the condition，the tensile strength，air permeability and elongation of the cigarette paper were about 39．67 N·m/g，10．21 μm/(Pa·s)and 1．41%respectively．Moreover，the results of smoking test of the cigarette paper based on tobacco sheet indicated that the woody odor and stimulation reduced，the quality was improved obviously compared with the normal cigarette paper．

tobacco sheet;cigar wrapper tobacco;tensile strength;air permeability;smoking

TS761．2

A

0254-508X(2012)01-0045-04

安 瑞先生，在讀碩士研究生;主要從事植物纖維資源化學(xué)方面的研究工作。

(*E-mail:ppymxie@scut．edu．cn)

2011-10-08(修改稿)

國(guó)家自然科學(xué)基金 (30871996，31070521)項(xiàng)目。

(責(zé)任編輯:趙旸宇)