連續(xù)式萃取工藝在造紙法煙草提取工段上的應(yīng)用

孫百華, 肖登松,肖茂華,賈　春（.江蘇華正環(huán)保科技股份有限公司,江蘇 徐州 000; . 南京農(nóng)業(yè)大學(xué),南京 0000）

連續(xù)式萃取工藝在造紙法煙草提取工段上的應(yīng)用

孫百華1, 肖登松2,肖茂華2,賈春2
（1.江蘇華正環(huán)保科技股份有限公司,江蘇 徐州 221000; 2. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué),南京 210000）

造紙法制煙草薄片更有利于提高卷煙的質(zhì)量，本文介紹了造紙法煙草提取工段的新工藝——連續(xù)萃取工藝，包括不同的浸泡方法、逆流萃取手段、不同劑量的新鮮溶劑的投入、環(huán)形鏈條傳動(dòng)、壓榨擠干技術(shù)等，以及實(shí)現(xiàn)這些新工藝的設(shè)備——環(huán)形隧道式萃取器。通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證以上新工藝對(duì)造紙法煙草薄片的作用，并得出結(jié)論。

萃取工藝；煙草提取；造紙法煙草薄片

1　引言

造紙法煙草薄片是運(yùn)用煙葉再造技術(shù)將煙草生產(chǎn)過(guò)程中的煙梗、煙末以及部分煙葉按造紙?jiān)斫?jīng)過(guò)加工處理，制成接近天然煙葉的薄片，再用于卷煙生產(chǎn)的一種先進(jìn)的煙草生產(chǎn)工藝。將煙草物料用水浸泡萃取，經(jīng)壓榨將煙草水溶性物與煙草纖維等不溶物進(jìn)行固液分離，所得固體再經(jīng)抄紙制成纖維薄片片基，所得液體再經(jīng)濃縮制成煙草水溶性物濃縮液，在該濃縮液中加入酶制劑或/和微生物制劑進(jìn)行生物降解反應(yīng)，然后將經(jīng)過(guò)生物降解反應(yīng)的煙草水溶性物濃縮液浸涂或噴涂到薄片片基上，最后經(jīng)干燥、分切制得煙草薄片。造紙法薄片相比其他工藝生產(chǎn)的煙草薄片更有利于卷煙降焦減害并改善卷煙內(nèi)在品質(zhì)。工程的建設(shè)不僅能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，還會(huì)產(chǎn)生良好的社會(huì)效益。

2　傳統(tǒng)工藝方法

目前國(guó)內(nèi)造紙法煙草薄片生產(chǎn)線的備料上料主要采用兩種形式：一種方式是批次人工上料，首先按照產(chǎn)品要求，根據(jù)原料的產(chǎn)地、成分（糖、堿）、重量（水份）等進(jìn)行備料配方，再將配好的煙草原料（麻袋包裝，20kg/包或50kg/包等）分批搬運(yùn)到上料處，隨著浸提工段對(duì)物料的間隙性要求，人工按批次一批一批地向浸泡罐上料。物料的均勻在浸泡罐中完成。

第二種方式是對(duì)同一種配方，采用大配方模式。在上料和浸提工段之間設(shè)置貯存環(huán)節(jié)，這種貯存同時(shí)具有均勻物料的配方功能。先進(jìn)行多批次的大配方，然后集中上料，貯存裝置根據(jù)浸提段需要一批一批自動(dòng)計(jì)量供料。

3　浸出法工藝

浸出法工藝主要可以按操作方式、接觸方式進(jìn)行分類。

（1）按操作方式，浸出法工藝可分成間歇式浸出和連續(xù)式浸出：

1）間歇式浸出料胚進(jìn)入浸出器，粕自浸出器中卸出，新鮮溶劑的注入和濃混合液的抽出等工藝操作，都是分批、間斷、周期性進(jìn)行的浸出過(guò)程屬于這種工藝類型。

2）連續(xù)式浸出料胚進(jìn)入浸出器，粕自浸出器中卸出，新鮮溶劑的注入和濃混合液的抽出等工藝操作，都是連續(xù)不斷進(jìn)行的浸出過(guò)程屬于這種工藝類型。

（2）按接觸方式，浸出法工藝可分成浸泡式浸出、噴淋式浸出和混合式浸出：

1）浸泡式浸出料胚浸泡在溶劑中完成浸出過(guò)程的叫浸泡式浸出。屬浸泡式的浸出設(shè)備有罐組式，另外還有弓型、U型和Y型浸出器等。

2）噴淋式浸出溶劑呈噴淋狀態(tài)與料胚接觸而完成浸出過(guò)程者被稱為噴淋式浸出，屬噴淋式的浸出設(shè)備有履帶式浸出器等。

3）混合式浸出這是一種噴淋與浸泡相結(jié)合的浸出方式，屬于混合式的浸出設(shè)備有平轉(zhuǎn)式浸出器和環(huán)形浸出器等。

（3）目前國(guó)內(nèi)造紙法煙草薄片生產(chǎn)線的浸提工段大多是水對(duì)物料的間隙浸泡，物料的均勻性在浸提罐中完成。

1）在上料和浸提工段之間存在工藝環(huán)節(jié)多、轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)多、物料配方均勻性差、操作環(huán)境差、計(jì)量不準(zhǔn)確；

2）浸提效率低僅僅在65～80%左右；

3）溶劑比大：水與料的比率達(dá)4:1以上；

4）運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)難以密封等。

4　環(huán)形隧道式萃取器的特點(diǎn)

本方法采用環(huán)形隧道式萃取器。采用逆流萃取工藝可提高提取物濃度、濃度梯度、萃取效率，有效的減少新鮮溶劑的投入量，減少后道工序的蒸發(fā)量達(dá)到節(jié)能的目的；有效降低固液比，可根據(jù)物料性狀在1:1～4間調(diào)整。

采用低料層設(shè)計(jì)，以滲濾式萃取為主，伴以噴、淋、浸、泡、瀝、漉等過(guò)程，彎曲段物料有一次翻轉(zhuǎn)，能夠有效地提高固液接觸面積；可減少浸出死角；

采用條縫壓榨格柵技術(shù)，提高萃取液濃度梯度和固體排出物干度；條縫壓榨格柵如圖1所示；

現(xiàn)多采用旋液分離器（如圖2所示）來(lái)分離混合液中的粗末，它是利用混合液各組分的重量不同，采用離心旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力大小的差別，使粕末下沉而液體上升，上清液與下濁液的比例為1：1～4進(jìn)行調(diào)節(jié)；輔以安全過(guò)濾可達(dá)萃取液固含量≤0.3%。

該設(shè)備采用射流反清洗技術(shù)，有效防止格柵堵塞，及時(shí)清除糖類及膠體物質(zhì)在設(shè)備內(nèi)壁的沉積；新鮮物料與濃混合液采用膜接觸技術(shù)，可以確保物料潤(rùn)濕均勻，減少物料潤(rùn)漲時(shí)間；進(jìn)料系統(tǒng)根據(jù)來(lái)料量自動(dòng)調(diào)整主機(jī)的轉(zhuǎn)速，使存料箱中始終保持一定料位，有利于浸出器內(nèi)部形成微負(fù)壓，減少溶劑的泄漏；采用環(huán)形設(shè)計(jì)，減少物料中間轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)，可以根據(jù)物料特性方便調(diào)整萃取時(shí)間，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；結(jié)構(gòu)新穎、轉(zhuǎn)速低、配備功率小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)無(wú)噪音，維修費(fèi)用極低；選用耐氯離子不銹鋼材料，確保滿足食品行業(yè)要求并延長(zhǎng)設(shè)備壽命；

環(huán)形隧道式萃取器的結(jié)構(gòu)如圖3所示，設(shè)備具有占地面積小的有點(diǎn)，另外不同生產(chǎn)能力的設(shè)備僅在寬度方向上有增減，設(shè)備長(zhǎng)度、高程可維持不變，亦可以根據(jù)廠房條件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

5　試驗(yàn)驗(yàn)證

采用低料層、以滲濾式浸出為主，伴以浸泡，能否消除物料漂浮對(duì)萃取率的影響；

采用噴淋與浸泡相結(jié)合的混合方式能否有效地提高固液接觸面積；物料采用無(wú)動(dòng)力翻轉(zhuǎn)，可否減少浸出死角。

采用逆流萃取工藝可否提高濃度梯度、萃取效率、提取物濃度；是否有效的減少新鮮溶劑的投入量，減少后道工序的蒸發(fā)量能否達(dá)到節(jié)能的目的；

壓榨擠干技術(shù)，能否合理控制固體物干度；實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相關(guān)參數(shù)如表1、表2、表3所示；

設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、在線維護(hù)方便程度、自控技術(shù)的穩(wěn)定性是否達(dá)到設(shè)定指標(biāo)：

表1　環(huán)形萃取器提取率檢測(cè)結(jié)果

表2　環(huán)形萃取器設(shè)計(jì)參數(shù)

表3　環(huán)形萃取器中試萃取液濃度分析表

6　結(jié)論

通過(guò)設(shè)備運(yùn)行測(cè)試證明：采用低料層設(shè)計(jì)，以滲濾式浸出為主，伴以浸泡，彎曲段物料有一次翻轉(zhuǎn)，可減少浸出死角；能夠消除因煙梗和煙末及木屑的潤(rùn)漲性、比重較小，部分會(huì)漂浮在水（溶劑）面以上的影響；采用噴淋與浸泡相結(jié)合的混合方式能夠有效地提高固液接觸面積；采用逆流萃取工藝可提高濃度梯度、萃取效率、提取物濃度，有效的減少新鮮溶劑的投入量，減少后道工序的蒸發(fā)量達(dá)到節(jié)能的目的；采用環(huán)形鏈條傳動(dòng)，新穎的環(huán)型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)速低，根據(jù)物料及時(shí)調(diào)整主機(jī)的轉(zhuǎn)速獲取最佳的萃取時(shí)間可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；采用壓榨擠干技術(shù)，能夠控制固體物干度。通過(guò)該工藝大大的提高了煙草的質(zhì)量，增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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孫百華（1965—），男，江蘇徐州人，本科，學(xué)士學(xué)位，工程師，主要從事：工業(yè)廢氣（污水）污染治理技術(shù)開(kāi)發(fā)及設(shè)備研制；煙草加工廢棄物回收利用技術(shù)研發(fā)；煙草加工輸送及儲(chǔ)存設(shè)備；造紙法煙草薄片水提工藝設(shè)備及控制技術(shù)；工業(yè)煙氣防火防爆技術(shù)和裝置研發(fā)應(yīng)用。