過(guò)氧化氫在造紙法薄片中的應(yīng)用初探

李　玲，高　穎，薛長(zhǎng)森，田海龍，吳祥嬌，張家樹(shù)（山東瑞博斯煙草有限公司，山東臨沂276400）

過(guò)氧化氫在造紙法薄片中的應(yīng)用初探

李玲，高穎，薛長(zhǎng)森，田海龍，吳祥嬌，張家樹(shù)
（山東瑞博斯煙草有限公司，山東臨沂276400）

為提升造紙法薄片紙基的感官品質(zhì)，在堿性條件下用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的過(guò)氧化氫溶液處理造紙法薄片漿料，通過(guò)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)室抄片評(píng)吸，結(jié)果表明：用絕干漿料2%添加量的過(guò)氧化氫溶液處理漿料45 min，可以有效提升片基的感官品質(zhì)；在此條件下片基中木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低了0.5%，下降比例達(dá)9.4%，片基的10 min吸水高度增加0.4 cm，抗張強(qiáng)度降低了16.3 kN/m2，其他物理指標(biāo)沒(méi)有明顯差異。

造紙法薄片；過(guò)氧化氫；感官評(píng)價(jià)；木質(zhì)素含量

造紙法薄片是利用卷煙過(guò)程中廢棄的煙梗、煙末和煙碎等作為原料在一定的條件下用水浸泡萃取后固液分離；含有煙草有效成分的液體通過(guò)濃縮蒸去多余的水分，加香調(diào)制成涂布液；固料利用造紙的原理通過(guò)制漿、抄造成形為紙基；涂布液和紙基再通過(guò)涂布重組，干燥、分切制成接近煙葉的薄片，應(yīng)用于卷煙生產(chǎn)[1]。原料萃取后固料的主要成分主要有纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和果膠質(zhì)等物質(zhì)，相對(duì)于固料中的其他成分，木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中富含苯環(huán)，從分子結(jié)構(gòu)的這個(gè)特征可以推測(cè)木質(zhì)素可能是焦油中稠環(huán)芳烴類(lèi)、芳香胺等有害物質(zhì)的主要來(lái)源[2-3]。木質(zhì)素?zé)峤獾漠a(chǎn)物中含有茶酚和烷基兒茶酚，可引起澀口[4-5]，并產(chǎn)生藥味，它通常表現(xiàn)出藥草氣、化學(xué)氣息和粗糙的吸味效果[6-7]。

木質(zhì)素在卷煙加工調(diào)制過(guò)程中基本不發(fā)生變化，是一種相對(duì)較為穩(wěn)定的化合物[8]，但在造紙法薄片生產(chǎn)過(guò)程中可以通過(guò)添加助劑與過(guò)程物料中的木質(zhì)素反應(yīng)，從而起到降解作用。過(guò)氧化氫在造紙工業(yè)上已被廣泛應(yīng)用，并對(duì)其分解動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了深入研究[9-10]，而在造紙法薄片生產(chǎn)中的添加應(yīng)用研究甚少，賴(lài)玉榮等發(fā)現(xiàn)在常規(guī)條件下過(guò)氧化氫可以與木質(zhì)素側(cè)鏈上的羰基和雙鍵反應(yīng)，使其氧化，改變結(jié)構(gòu)或?qū)?cè)鏈碎解；也可與木質(zhì)素結(jié)構(gòu)單元苯環(huán)反應(yīng)，導(dǎo)致苯環(huán)氧化開(kāi)裂成一系列二元羧酸和芳香酸[11]。

本文將通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究在造紙法薄片抄造漿料中加入適量過(guò)氧化氫降解木質(zhì)素，意圖在不影響造紙法薄片物理性能的前提下，提高其感官品質(zhì)。

1　材料與方法

1.1材料、試劑和儀器

RBS-SD-A漿料，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的過(guò)氧化氫溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鉀溶液，碳酸鈣，瓜爾膠，殼聚糖，氫氧化鈉/尿素溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.5%的硫酸溶液，丙酮；纖維疏解機(jī)，抄片器，分析天平，烘箱，取樣器，厚度儀，吸水率測(cè)定儀，抗張強(qiáng)度測(cè)定儀，低溫槽，智能油浴鍋，離心分離機(jī)，紫外分光光度計(jì)。

1.2方法

1.2.1感官評(píng)價(jià)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以紙基感官評(píng)價(jià)得分為考察指標(biāo)，設(shè)計(jì)了L9（23）二因素三水平正交試驗(yàn)，見(jiàn)表1。

表1　L9（23）正交試驗(yàn)因素水平表

1.2.2木質(zhì)素降解反應(yīng)及實(shí)驗(yàn)室抄片

RBS-SD-A漿料6 500 g，平均分為10份，其中1份作為對(duì)照，解離5 min，待用。根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)表處理待用漿料，處理同時(shí)每份漿料加入與過(guò)氧化氫溶液等物質(zhì)的量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鉀溶液。處理完畢后，以漿料干質(zhì)量的20%、0.2%和0.03%添加量分別加入碳酸鈣、瓜爾膠和殼聚糖，以理論定量為65 g/m2實(shí)驗(yàn)室抄取片基，每份10張。

1.2.3感官評(píng)價(jià)

將每份片基從中隨機(jī)抽取3張切絲，卷制成煙支，分別標(biāo)記為1～9號(hào)，煙支質(zhì)量均控制在（0.90± 0.05）g范圍內(nèi)，置于溫度為（22±1）℃、相對(duì)濕度為（60±2）%的恒溫恒濕箱中平衡48 h，組織10位評(píng)吸人員進(jìn)行評(píng)吸。在相同條件下平衡48 h未用過(guò)氧化氫處理的片基卷煙為對(duì)照，標(biāo)記為0號(hào)。

1.2.4氫氧化鈉/尿素法測(cè)定片基木質(zhì)素的含量

取感官評(píng)價(jià)得分較好，過(guò)氧化氫添加量、反應(yīng)時(shí)間最優(yōu)的一組片基，標(biāo)記為A；未用過(guò)氧化氫處理的片基為對(duì)照，標(biāo)記為B，進(jìn)行木質(zhì)素含量測(cè)定，每組平行測(cè)定3次。

測(cè)定步驟如下。

（1）將待測(cè)片基干燥，磨粉，過(guò)篩，得到片基粉。

（2）將步驟（1）中的片基粉，加入氫氧化鈉/尿素溶液中，在溫度-8～12℃攪拌30 min，離心分離，得到下層固體，即為預(yù)處理后的片基粉。

（3）將步驟（2）中的預(yù)處理后的片基粉加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.5%的硫酸溶液，在溫度100℃攪拌反應(yīng)30 min離心分離，得到上層清液和下層固體，保留濾液上層清液，將下層固體水洗至中性，用丙酮洗滌后干燥，加入氫氧化鈉/尿素溶液中，于溫度-8～12℃攪拌30 min，過(guò)濾，水洗至中性，將濾渣干燥至恒重，即得酸不溶木質(zhì)素，稱(chēng)量后計(jì)算得到酸不溶木質(zhì)素的含量。

（4）取步驟（3）中上層清液，稀釋后測(cè)定紫外325 nm處的吸光度，通過(guò)酸溶木質(zhì)素標(biāo)準(zhǔn)曲線讀取酸溶木質(zhì)素的濃度，按下式計(jì)算酸溶木質(zhì)素的含量：w（酸溶木質(zhì)素）/%=（A325nm-0.000 1）×D×V/0.002 7M式中：A325nm為濾液在紫外325 nm處的吸光度；D為濾液的稀釋倍數(shù)；V為濾液的體積，L；M為片基樣品的質(zhì)量，mg。

（5）片基木質(zhì)素含量即為步驟（3）中酸溶木質(zhì)素的含量和步驟（4）中酸不溶木質(zhì)素的含量之和。

1.2.5片基物理指標(biāo)檢測(cè)

取感官評(píng)價(jià)得分較好，過(guò)氧化氫添加量、反應(yīng)時(shí)間最優(yōu)的一組片基，標(biāo)記為A；未用過(guò)氧化氫處理的片基為對(duì)照，標(biāo)記為B，進(jìn)行物理指標(biāo)檢測(cè)：定量的檢測(cè)按照《造紙法再造煙葉片基和成品定量的測(cè)定方法》（RBSW.08-70—2015）；厚度的檢測(cè)按照《造紙法再造煙葉片基和成品厚度的測(cè)定方法》（RBSW. 08-66—2015）；疏松度是指一定質(zhì)量的紙的體積,在數(shù)值上是緊度的倒數(shù)，單位為cm3/g，即（厚度/定量）× 1 000；10 min吸水高度的檢測(cè)參照《紙和紙板毛細(xì)吸液高度的測(cè)定（克列姆法）》（GB/T 461.1—2002）；抗張強(qiáng)度的檢測(cè)按照《造紙法再造煙葉片基和成品抗張度測(cè)定方法》（RBSW.08-67—2015）。單個(gè)指標(biāo)平行檢測(cè)5次。

2　結(jié)果與討論

2.1感官評(píng)價(jià)結(jié)果及分析

過(guò)氧化氫溶液的添加量及其在漿料中的反應(yīng)時(shí)間均對(duì)片基感官品質(zhì)有影響，感官評(píng)價(jià)正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，試驗(yàn)結(jié)果因素指標(biāo)分析效應(yīng)曲線圖見(jiàn)圖1。

從表2可知，對(duì)于因素A（添加量），通過(guò)比較k1A、k2A和k3A，k3A最大，因此確定因素A的最優(yōu)水平為A2；對(duì)于因素B（反應(yīng)時(shí)間），k3B最大，可以確定因素B的最優(yōu)水平為B3。從圖1可知，隨過(guò)氧化氫溶液添加量的增大，片基感官評(píng)價(jià)得分先增大后減小，在添加量2%時(shí)評(píng)價(jià)得分最高；過(guò)氧化氫在漿料中的反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，片基感官評(píng)價(jià)得分越高，反應(yīng)時(shí)間在30～45 min時(shí)，感官品質(zhì)提升幅度較大，反應(yīng)時(shí)間在45～60 min時(shí)，感官品質(zhì)提升幅度減緩。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)效率，可確定最優(yōu)水平組合為A2B2，即過(guò)氧化氫溶液添加量為絕干漿料的2%，反應(yīng)時(shí)間45 min，此時(shí)片基的感官品質(zhì)較好，吸味純凈，雜氣減弱。

2.2片基木質(zhì)素含量測(cè)定結(jié)果及分析

用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的過(guò)氧化氫溶液（添加量2%、反應(yīng)時(shí)間45 min）處理的漿料，片基的木質(zhì)素含量比未處理的片基降低了0.5%，下降比例達(dá)9.4%，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3說(shuō)明，過(guò)氧化氫可以與造紙法薄片漿料中的木質(zhì)素反應(yīng)，起到較好的降解作用。

2.3物理指標(biāo)測(cè)定結(jié)果及分析

表2　感官評(píng)價(jià)正交試驗(yàn)結(jié)果

圖1　試驗(yàn)結(jié)果因素指標(biāo)分析效應(yīng)曲線圖

表3　片基木質(zhì)素含量測(cè)定結(jié)果

用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的過(guò)氧化氫溶液（添加量2%、反應(yīng)時(shí)間45 min）處理的漿料，片基的定量、厚度、疏松度沒(méi)有明顯變化，10 min吸水高度增加0.4 cm，抗張強(qiáng)度降低了16.3 kN/m2，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。

表4說(shuō)明，過(guò)氧化氫在堿性條件下可以降解造紙法薄片漿料中的木質(zhì)素，但同時(shí)破壞了部分利于紙基抄造成形的纖維素、半纖維素結(jié)構(gòu)。

表4　片基物理指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

3　小結(jié)

正交試驗(yàn)表明，在堿性條件下，用絕干漿料2%添加量的過(guò)氧化氫溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%），處理造紙法薄片漿料45 min，可以有效提升片基的感官品質(zhì)，吸味較純凈，雜氣減弱；在此條件下片基中木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低了0.5%，下降比例達(dá)9.4%，說(shuō)明過(guò)氧化氫可以與漿料木質(zhì)素苯環(huán)以及側(cè)鏈上的羰基、雙鍵反應(yīng)，起到降解作用；在此條件下片基的定量、厚度、疏松度沒(méi)有明顯變化，10 min吸水高度增加0.4 cm，抗張強(qiáng)度降低了16.3 kN/m2，說(shuō)明過(guò)氧化氫在降解木質(zhì)素的同時(shí)破壞了部分利于紙基抄造成形的纖維素、半纖維素結(jié)構(gòu)，為繼續(xù)探究造紙法薄片紙基中纖維素、半纖維的保護(hù)及木質(zhì)素的去除打下了基礎(chǔ)。

［1］孫德平，姚元軍，劉志昌，等.Fe-CA仿酶體系處理抄造煙草薄片的研究［J］.中華紙業(yè)，2011，32（12）：46-50.

［2］胡惠仁，徐立新，董榮業(yè).造紙化學(xué)品［M］.2版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

［3］紀(jì)楷濱.煙梗木質(zhì)素的含量測(cè)定方法研究及結(jié)構(gòu)表征［D］.廣州：華南理工大學(xué)，2013.

［4］閆洪洋.我國(guó)六省烤煙樣品細(xì)胞壁物質(zhì)對(duì)比分析［C］//北京：2003年煙草學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集，2004：353-362.

［5］閆克玉，閆洪洋，李興波，等.烤煙煙葉細(xì)胞壁物質(zhì)的對(duì)比分析［J］.煙草科技，2005（10）：6-11.

［6］毛多斌，馬宇平.卷煙配方和香精香料［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

［7］王曄，王維生，劉百戰(zhàn).卷煙紙熱失重和熱裂解行為探索［C］//北京：中國(guó)煙草學(xué)會(huì)2005年論文集，2005：33-39.

［8］王瑞新.煙草化學(xué)［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2003.

［9］莫淑歡.過(guò)氧化氫分解動(dòng)力學(xué)研究［D］.南寧：廣西大學(xué)，2008.

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［11］賴(lài)玉榮，張?jiān)?，黃干強(qiáng).木素在過(guò)氧化氫漂白條件下的反應(yīng)［J］.中國(guó)造紙學(xué)報(bào)，2005，20（2）：203-206.

本文文獻(xiàn)格式：李玲，高穎，薛長(zhǎng)森，等．過(guò)氧化氫在造紙法薄片中的應(yīng)用初探[J]．造紙化學(xué)品，2016，28（2）∶21-24．

國(guó)家政策刺激“三大需求”助力鈦白粉行業(yè)發(fā)展

近期，國(guó)家層面上穩(wěn)增長(zhǎng)的各項(xiàng)政策頻頻出臺(tái)，正在采取各種措施刺激“三大需求”，即投資、消費(fèi)、凈出口。政策的出臺(tái)將有利于鈦白粉企業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展。

國(guó)家“穩(wěn)增長(zhǎng)”政策的落地實(shí)施，有望帶動(dòng)房地產(chǎn)、涂料、塑料等下游需求回暖。鈦白粉行業(yè)“十三五規(guī)劃”經(jīng)行業(yè)共同討論近期將落定，有消息稱(chēng)，為促進(jìn)節(jié)能減排，減少環(huán)境污染，政府將鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生的廢棄物（硫酸亞鐵、廢酸、酸性廢水，簡(jiǎn)稱(chēng)鈦白硫酸渣）的開(kāi)發(fā)利用納入資源綜合利用范圍，這將促使鈦白粉企業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展。

鈦白粉行業(yè)協(xié)會(huì)清潔生產(chǎn)教育與監(jiān)管、循環(huán)經(jīng)濟(jì)等實(shí)實(shí)在在舉措的實(shí)施，在目前價(jià)格和盈利處于歷史底部，在行業(yè)虧損和環(huán)保高壓下“僵尸”企業(yè)面臨退出。行業(yè)在不斷整合中走向集中，優(yōu)秀企業(yè)憑借成本、資源等優(yōu)勢(shì)、品牌及市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)維持高開(kāi)工率，在國(guó)外巨頭提價(jià)、企業(yè)庫(kù)存、社會(huì)庫(kù)存逐步去庫(kù)存化得到明顯改善的背景下，國(guó)家供給側(cè)改革對(duì)鈦白粉產(chǎn)業(yè)鏈利于健康持續(xù)發(fā)展，國(guó)內(nèi)鈦白粉價(jià)格有望“慢牛”上揚(yáng)，趨向合理的市場(chǎng)價(jià)格。

（文心）

巴斯夫生物技術(shù)研發(fā)部門(mén)實(shí)施裁員

巴斯夫計(jì)劃對(duì)其生物技術(shù)研發(fā)部門(mén)實(shí)施裁員350人左右，其中北美地區(qū)約140人，歐洲地區(qū)約180人。目前生物技術(shù)研發(fā)部門(mén)約有700人左右，基于公司新的重組計(jì)劃，人員將減半。重組計(jì)劃有望于今年年底完成。

巴斯夫董事會(huì)執(zhí)行理事表示：“生物技術(shù)部門(mén)的重組將促進(jìn)巴斯夫研究項(xiàng)目的成功，我們很有信心。我們將終止極具挑戰(zhàn)的技術(shù)項(xiàng)目，避免浪費(fèi)時(shí)間和財(cái)力”。

（雕龍）

理文造紙擬擴(kuò)展衛(wèi)生紙業(yè)務(wù)

理文造紙2015年第四季度開(kāi)始生產(chǎn)及推出自家品牌“亨奇”系列生活用紙，集團(tuán)的4臺(tái)共13.5萬(wàn)t衛(wèi)生紙生產(chǎn)線已在2015年全面投入生產(chǎn)。據(jù)悉，為配合市場(chǎng)需求，集團(tuán)計(jì)劃于2016年第四季度前再增加22萬(wàn)t產(chǎn)能，同時(shí)為解決衛(wèi)生紙銷(xiāo)售渠道不足的問(wèn)題，明年將視越南的經(jīng)濟(jì)情況，準(zhǔn)備把衛(wèi)生紙巾推銷(xiāo)到當(dāng)?shù)亍?/p>

另?yè)?jù)悉，除衛(wèi)生紙業(yè)務(wù)外，集團(tuán)將進(jìn)軍海外包裝紙市場(chǎng)，于國(guó)外投資興建造紙廠以配合拓展東南亞市場(chǎng)，預(yù)期啟動(dòng)越南后江省之造紙機(jī)項(xiàng)目，即相當(dāng)于40萬(wàn)t產(chǎn)能，計(jì)劃于2016年下半年投產(chǎn)。同時(shí)，集團(tuán)不排除對(duì)此項(xiàng)業(yè)務(wù)投入更多資源。

（雕龍）

Preliminary Application of Hydrogen Peroxide in Paper-making Reconstituted Tobacco

LI Ling，GAO Ying，XUE Chang-sen，TIAN Hai-long，WU Xiang-jiao，ZHANG Jia-shu
（Shandong Rebirth Tobacco Co.，Ltd.，Linyi 276400，China）

In order to improve the sensory quality of paper-base of paper-making reconstituted tobacco，the pulp of paper-base were treated by 3%hydrogen peroxide solution under alkaline condition using orthogonal experimental design and sensory evaluation.The sensory quality of paper-base could be improved obviously under the treating conditions that 2%hydrogen peroxide solution were added to the pulp（dry basis）and treating time was 45 min.The content of lignin in the paper-base decreased 0.5%，decreased by 9.4%and tensile strength of paper-base decreased 16.3 kN/m2.The height of paper-base increased 0.4cm after absorbing water 10 min.There was no significant difference in other physical indicators.

paper-making reconstituted tobacco；hydrogen peroxide；sensory evaluation；lignin content

TS75

A

1007-2225（2016）02-0021-04

2016-01-11（修回）

李玲女士（1985-），本科，助理工程師；研究方向：造紙法薄片；E-mail：sdrbsll@163.com。