再造煙葉片基加香涂布技術(shù)在卷煙包裝中的應(yīng)用

王佳珺，文 俊，曾 健，饒國(guó)華，姚平章，方細(xì)玲

廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，廣州市荔灣區(qū)東沙環(huán)翠南路88 號(hào) 510385

煙梗和煙末作為再造煙葉的重要組成部分，也是再造煙葉的主要原料。再造煙葉在理化調(diào)控能力方面有很強(qiáng)的可塑性，賦予再造煙葉產(chǎn)品更多的功能，使其在卷煙生產(chǎn)領(lǐng)域的使用范圍不斷得到拓寬[1-2]，也使得煙梗和煙末的使用范圍越來(lái)越廣。目前，關(guān)于不同定量對(duì)再造煙葉的物理性能、煙氣性能和滲透性能方面有一定的研究[3-5]，但再造煙葉片基定量對(duì)片基相關(guān)性能的影響研究，以及片基作為加香載體在卷煙包裝中的應(yīng)用研究鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，探討再造煙葉片基在不同定量條件下的物理性能、滲透性能和微觀結(jié)構(gòu)，掌握不同定量對(duì)片基性能的影響情況，優(yōu)選出適宜的加香涂布量，經(jīng)激光雕刻后應(yīng)用于卷煙包裝中，旨在為提高再造煙葉原料的利用率，拓寬煙梗和煙末的使用途徑，提高卷煙的包裝品質(zhì)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

煙梗、煙末、木漿、植物纖維等再造煙葉原料（廣東省金葉科技開(kāi)發(fā)有限公司提供）。

ZT1-00 型電熱蒸煮鍋（興平市中通恒泰裝備有限公司）；KRK-2500Ⅱ高濃磨漿機(jī)（日本KRK 株式會(huì)社）；PFI 磨漿機(jī)、PTI 快速抄片器、S81502 臥式拉力機(jī)、S16502 多功能厚度儀（德國(guó)Frank-PTI 公司）；EST12 滲透動(dòng)態(tài)分析儀（德國(guó)Emtec 公司）；LDA02 高精度纖維質(zhì)量分析儀（北京丹貝爾儀器有限公司）；Quintix124-1CN 分析天平[感量：0.000 1 g，賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司]。

1.2 方法

單段浸漬提?。禾崛?shí)驗(yàn)在電熱蒸煮鍋中進(jìn)行，具體的實(shí)驗(yàn)條件為：①煙梗：固液比為1∶7，溫度60 ℃，時(shí)間100 min；②煙末：固液比為1∶10，溫度70 ℃，時(shí)間60 min。

磨漿：在高濃磨漿機(jī)中對(duì)浸漬提取后的煙梗、煙末進(jìn)行磨漿，磨漿濃度為20%。煙梗采用三段磨漿，磨盤間隙分別為0.40、0.20 和0.15；煙末采用兩段磨漿，磨漿間隙分別為0.20 和0.15 mm。磨漿之后煙梗和煙末的打漿度分別為24和47 °SR；木漿和植物纖維采用PFI 磨漿機(jī)進(jìn)行磨漿，磨漿濃度為10%，磨漿之后木漿和植物纖維的打漿度分別為34 和39 °SR。

抄片：磨漿后的漿料按照煙梗、煙末、木漿和植物纖維的比例40∶40∶7∶13 進(jìn)行配漿，采用PTI快速抄片器抄造再造煙葉片基。

按照文獻(xiàn)[6-7]中的方法采用滲透動(dòng)態(tài)分析儀PDA 檢測(cè)片基的動(dòng)態(tài)滲透特性。再造煙葉漿料纖維質(zhì)量的分析檢測(cè)以及片基的物理性能（定量、厚度、抗張指數(shù)、抗張強(qiáng)度、松厚度、緊度、挺度）檢測(cè)根據(jù)文獻(xiàn)[8]中的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 再造煙葉漿料纖維質(zhì)量分析

漿料按照煙梗、煙末、木漿和植物纖維的比例40∶40∶7∶13 進(jìn)行配漿后的再造煙葉紙漿的纖維質(zhì)量分析結(jié)果如表1 所示。由表1 可見(jiàn)，再造煙葉紙漿的纖維重均長(zhǎng)度（Lw）為0.63 mm，打漿度為39 °SR，濕質(zhì)量為3.0 g。

表1 再造煙葉漿料纖維分析結(jié)果Tab.1 Analysis results of reconstituted tobacco pulp fiber

2.2 定量對(duì)再造煙葉片基物理性能的影響

不同定量再造煙葉片基的物理性能如表2 所示。由表2 可知，定量為60 g/m2時(shí)再造煙葉片基的抗張強(qiáng)度和抗張指數(shù)分別為1.17 kN/m 和19.57 N·m/g，定量為240 g/m2時(shí)再造煙葉片基的抗張強(qiáng)度和抗張指數(shù)分別為6.22 kN/m 和25.92 N·m/g，片基的抗張強(qiáng)度和抗張指數(shù)均隨著再造煙葉片基定量的增加而快速增加。

只要能增強(qiáng)原紙中纖維間的交織強(qiáng)度，就可以提高原紙的彈性模量，增強(qiáng)抗應(yīng)變、抗變形和抗彎曲的能力，紙板的挺度就越好[9]；對(duì)紙和紙板而言，影響挺度的主要因素是厚度和彈性模量[10]。由表2 可知，再造煙葉片基定量的增加使得片基的厚度相應(yīng)增加，片基的挺度也隨之上升。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，當(dāng)定量增加至180 g/m2，再造煙葉片基的挺度為92.00 mN·m，能滿足片基后續(xù)加香、雕刻、包裝的強(qiáng)度要求。

2.3 定量對(duì)再造煙葉片基滲透性能的影響

定量對(duì)再造煙葉片基滲透性能的影響如表3所示。特征值t95是紙樣被液體滲透且信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到95%時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間，它是以水溶液作為測(cè)試液體，此時(shí)紙樣的滲透性只受紙面孔隙結(jié)構(gòu)的影響，孔隙越大或越開(kāi)放時(shí)，水溶液滲透越快。因此t95值越大，表示片基的表面孔隙度越小，則抗?jié)B透性能越好。由表3 可見(jiàn)，定量為60 g/m2的t95值最大（0.144 s）；定量為240 g/m2的t95值較小（0.024 s），說(shuō)明此時(shí)再造煙葉片基表面的孔隙率較高，有利于液體滲透至片基內(nèi)部。隨著片基定量的逐漸增大，片基的t95值呈下降趨勢(shì)，表明片基定量增大，纖維在片基表面的交織會(huì)形成更多的孔隙，從而有利于液體從片基表面到片基內(nèi)部的吸收。

表2 不同定量對(duì)再造煙葉片基物理性能的影響Tab.2 Effects of grammage on physical properties of base-sheet of reconstituted tobacco

潤(rùn)濕性WMax是指片基被完全潤(rùn)濕且信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到最高之后的時(shí)間，它隨著液體在紙張表面停留時(shí)間的增加而增加。本實(shí)驗(yàn)中以水為測(cè)試液體，WMax值越大，表示片基的抗水性能越好。由表3可見(jiàn)，隨著片基定量的增大，WMax值逐漸變小，WMax值與t95值的變化規(guī)律基本一致。定量為60 g/m2的片基WMax值最大（0.129 s），片基的表面滲透性能最差；當(dāng)片基定量為240 g/m2時(shí)，WMax值最?。?.028 s）。片基定量的增加使得纖維與纖維之間能形成較多的疏松孔隙，有利于液體在片基表面的吸收，進(jìn)而使片基的滲透性能得到改善。

表3 定量對(duì)再造煙葉片基滲透性能的影響Tab.3 Effect of grammage on permeability of base-sheet of reconstituted tobacco

從表3 可以看出，片基的定量為60 g/m2，此時(shí)Cobb30值與Cobb60值最小，分別為27.1 g/m2和29.0 g/m2，片基吸液性能最差。隨著定量的增加，Cobb30值與Cobb60值都呈大幅增加的趨勢(shì)，當(dāng)定量為240 g/m2時(shí)，片基的Cobb30值與Cobb60值分別升至98.7 g/m2和103.6 g/m2。

綜上可知，隨著片基定量的增加，由于片基中纖維與纖維之間的交織會(huì)更多，使片基表面和片基內(nèi)部形成更多孔，從而有利于改善片基對(duì)液體的吸收與滲透。

2.4 不同定量再造煙葉片基的掃描電鏡分析

圖1 不同定量片基的表面SEM 圖（100 倍）Fig.1 SEM of surface of base-sheet at different grammages（×100）

圖1 為不同定量的再造煙葉片基表面SEM圖。由圖1a～g 可見(jiàn)，定量為60 g/m2的片基表面表現(xiàn)出比較封閉的狀態(tài)，片基表面纖維交織所形成的孔隙相對(duì)較少；隨著片基定量的逐漸增加，相互交錯(cuò)的纖維在片基表面營(yíng)造出更多的孔隙，表面孔隙的增加有利于液體對(duì)片基的滲透。

圖2 不同定量片基的橫切面SEM 圖（500 倍）Fig.2 SEM of cross section of base-sheet at different grammages（×500）

定量不同的片基橫切面SEM 圖如圖2 所示。由圖2a 可見(jiàn)，定量為60 g/m2的片基的厚度較小，纖維與纖維交織所形成的孔隙數(shù)量較少；逐漸增加片基的定量，片基的厚度也相應(yīng)增加，同時(shí)，由于纖維的彈性和柔韌性，片基內(nèi)部會(huì)形成更多的孔隙，從而使片基的滲透性能得到提高。

2.5 加香涂布對(duì)再造煙葉片基的影響

由于涂布的是香精（密度0.980 9 g/cm3，相對(duì)密度0.982 7，折光指數(shù)1.391 3，揮發(fā)性成分總量84.11%，酸值2.9 mg KOH/g），為確保涂布后香精最大程度地保留在片基中，采用風(fēng)干的形式進(jìn)行干燥，同時(shí)涂布之后片基的表面不能出現(xiàn)形變，以免影響后續(xù)的雕刻加工與包裝。因此，采用180 g/m2的再造煙葉片基對(duì)香精涂布量進(jìn)行梯度篩選實(shí)驗(yàn)，涂布量分別為20、30、40、50、60 g/m2，涂布后香精在再造煙葉片基中的涂布效果和香韻表現(xiàn)如表4 所示。由表4 可見(jiàn)，涂布量為40 g/m2時(shí)，香精的涂布量適中，涂布均勻，且香氣豐滿細(xì)膩、自然透發(fā)。因此選定香精的涂布量為40 g/m2。

2.6 再造煙葉片基激光雕刻及在卷煙包裝中的應(yīng)用

將涂布好香精的再造煙葉片基采用激光雕刻成圖3 中的圖案，通過(guò)插入的方式，置于罐裝卷煙的蓋板紙上（如圖4 所示）。在打開(kāi)包裝罐后，片基細(xì)膩、透發(fā)的自然香韻會(huì)第一時(shí)間被消費(fèi)者捕捉到，實(shí)現(xiàn)對(duì)卷煙特征香韻的有效補(bǔ)充；另一方面，通過(guò)植物纖維和雕刻的圖案帶來(lái)的視覺(jué)沖擊，可以提升包裝的檔次，使卷煙包裝具有自然、純樸的包裝理念，迎合消費(fèi)者的口味。

表4 加香涂布對(duì)再造煙葉片基的影響Tab.4 Effect of flavoring coating on base-sheet of reconstituted tobacco

圖3 雕刻后的再造煙葉片基圖案Fig.3 Pattern of engraved reconstituted tobacco base-sheet

圖4 再造煙片基在蓋板紙上的展現(xiàn)效果Fig.4 The visualization effect of reconstituted tobacco base-sheet to cover liner

3 結(jié)論

（1）不同定量再造煙葉片基的物理性能分析結(jié)果表明，片基的定量從60 g/m2增加到240 g/m2，由于纖維與纖維之間的交織與結(jié)合增加，片基的抗張指數(shù)、抗張強(qiáng)度、挺度得到明顯改善，定量為180 g/m2的再造煙葉片基能滿足片基后續(xù)加香涂布、雕刻、包裝的強(qiáng)度要求。

（2）不同定量再造煙葉片基的滲透性能分析結(jié)果表明，隨著片基定量的增加，由于片基中纖維與纖維之間的交織更多，會(huì)使片基表面和內(nèi)部存在更多孔隙，從而提升片基的滲透性能和吸液性能。

（3）片基表面和橫切面的SEM 分析結(jié)果表明，隨著片基定量的逐漸增加，片基表面和內(nèi)部由于纖維的交織且在纖維的彈性和柔韌性作用下會(huì)形成更多的孔隙，改善了片基的表面性能，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也變得疏松，從而使片基的吸液性能和滲透性能得到提高。

（4）片基的加香涂布分析結(jié)果表明，涂布量為40 g/m2時(shí)，香精的涂布量適中，涂布均勻，且香氣豐滿細(xì)膩、自然透發(fā)。加香涂布的片基應(yīng)用于罐裝卷煙時(shí)能顯著增加卷煙的開(kāi)包香韻，提升卷煙的包裝檔次。