膨潤(rùn)土對(duì)再造煙葉（造紙法）助留效果的影響及其產(chǎn)品應(yīng)用

劉 群，杜文杰，王法懿，崔 寧，李 英，劉義峰

（1.山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250014；2.山東瑞博斯煙草有限公司，山東 沂水 276400）

再造煙葉（造紙法）是利用煙梗、煙末和碎片、廢次煙葉等煙草廢料作基本原材料，通過(guò)造紙工藝生產(chǎn)的煙草薄片，是目前公認(rèn)的用于卷煙降焦減害和降低成本的主要原料之一。近20年來(lái)，國(guó)產(chǎn)再造煙葉（造紙法）經(jīng)歷了從無(wú)到有、從有到量產(chǎn)、從量產(chǎn)到質(zhì)量提升的發(fā)展階段，2011年，國(guó)家煙草專賣局（以下簡(jiǎn)稱“國(guó)家局”）啟動(dòng)再造煙葉（造紙法）技術(shù)升級(jí)重大專項(xiàng)，經(jīng)過(guò)3年的努力，3條標(biāo)志性生產(chǎn)線研制成功并通過(guò)國(guó)家局鑒定驗(yàn)收。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)再造煙葉生產(chǎn)企業(yè)將工藝技術(shù)裝備水平以及生產(chǎn)水平的提升作為首要任務(wù)，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低能耗、降低成本作為目標(biāo)，進(jìn)行再造煙葉技術(shù)水平的整體提升。

膨潤(rùn)土是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產(chǎn)，也叫斑脫巖、皂土或膨土巖，根據(jù)其可交換陽(yáng)離子的種類、含量和層間電荷大小，可分為鈉基膨潤(rùn)土、鈣基膨潤(rùn)土和天然漂白土，其中鈣基膨潤(rùn)土又包括鈣鈉基膨潤(rùn)土和鈣鎂基膨潤(rùn)土等。膨潤(rùn)土具有強(qiáng)的吸濕性和膨脹性，可吸附8～15倍于自身體積的水量，體積膨脹可達(dá)數(shù)倍至30倍；在水介質(zhì)中能分散成膠凝狀和懸浮狀，這種介質(zhì)溶液具有一定的黏滯性、觸變性和潤(rùn)滑性；有較強(qiáng)的陽(yáng)離子交換能力；對(duì)各種氣體、液體、有機(jī)物質(zhì)有一定的吸附能力，最大吸附量可達(dá)5倍于自身的質(zhì)量。

趙長(zhǎng)友等在專利《一種提高造紙法再造煙葉中碳酸鈣留著率的方法》中使用膨潤(rùn)土與殼聚糖、瓜爾膠配制成多元復(fù)合助留助濾體系溶液[1]；陳威在《瓜爾膠衍生物的制備及在造紙法再造煙葉中的應(yīng)用研究》中，研究了瓜爾膠（CGG）和膨潤(rùn)土組成的二元微粒助留體系對(duì)煙草漿的助留助濾效果，考察了剪切速率、pH和電解質(zhì)濃度對(duì)CGG-膨潤(rùn)土二元微粒助留體系的影響，結(jié)果表明膨潤(rùn)土與CGG組成的微粒助留助濾體系具有較好的抗剪切能力、較廣的pH使用范圍和較好的抗電解質(zhì)性能[2]。

本文參考李剛等《不同制漿工藝對(duì)造紙法再造煙葉碳酸鈣留著率的影響》[3]25-27，結(jié)合山東瑞博斯煙草有限公司生產(chǎn)線實(shí)際，進(jìn)行了膨潤(rùn)土添加試驗(yàn)，綜合生產(chǎn)成本以及感官質(zhì)量，選取效果較優(yōu)的工藝條件，在再造煙葉產(chǎn)品中應(yīng)用，并將該再造煙葉產(chǎn)品添加至卷煙產(chǎn)品中，進(jìn)行感官質(zhì)量對(duì)比評(píng)價(jià)。

1 再造煙葉添加膨潤(rùn)土的試驗(yàn)

1.1 材料和儀器

1.1.1 材料

殼聚糖（泰安市鑫泉造紙助劑廠），瓜爾膠（上海錦乘工貿(mào)有限公司），碳酸鈣（都江堰云藝鈣業(yè)有限公司），針葉木漿（加拿大虹魚），鈉基膨潤(rùn)土（朝陽(yáng)亞細(xì)亞膨潤(rùn)土有限公司），山東瑞博斯煙草有限公司生產(chǎn)線提取后煙梗，煙末。

1.1.2 儀器

ZQS2型打漿機(jī)（陜西科技大學(xué)機(jī)械廠），ZQJ1-B型紙樣抄取器（陜西科技大學(xué)機(jī)械廠），ZQS12-100型打漿度測(cè)定儀（陜西科技大學(xué)機(jī)械廠），90-1B磁力攪拌器（上海梅穎浦儀儀器儀表制造有限公司），數(shù)顯恒速電動(dòng)攪拌器（濟(jì)南安尼麥特儀器有限公司），切絲機(jī)（濟(jì)南同力科技開發(fā)有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 漿料制備

漿料制備參照煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 31《煙草及煙草制品試樣的制備和水分測(cè)定烘箱法》，檢測(cè)提取后煙梗、煙末和碎解后針葉木漿的水分。按照煙梗∶煙末∶外加纖維=4∶6∶1的絕干質(zhì)量比分別計(jì)量煙梗、煙末和外加纖維，使用ZQS2型打漿機(jī)分別進(jìn)行打漿，完成打漿的漿料混配后攪拌均勻，制備為漿料樣品。使用ZQS12-100型打漿度測(cè)定儀對(duì)混合前后的漿料樣品檢測(cè)打漿度及濃度。檢測(cè)結(jié)果見表1。

表1 各漿料打漿數(shù)據(jù)

1.2.2 基片制備

依據(jù)均勻設(shè)計(jì)法，對(duì)4變量進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中碳酸鈣、殼聚糖和瓜爾膠的添加量參考《不同制漿工藝對(duì)造紙法再造煙葉碳酸鈣留著率的影響》[3]25-27，添加各助劑的設(shè)計(jì)方案見表2（添加的各助劑以絕干漿料的質(zhì)量為基數(shù)）。

表2 配方設(shè)計(jì)表 w/%

取絕干漿料2 g的漿料，加入定量清水并持續(xù)攪拌，按照表2中的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，依次加入助劑碳酸鈣、殼聚糖溶液、瓜爾膠溶液和膨潤(rùn)土，制備得到6個(gè)漿料樣品并檢測(cè)其打漿度及濕重，結(jié)果見表3。

使用ZQJ1-B型紙樣抄取器抄取對(duì)應(yīng)漿料的基片樣品，經(jīng)干燥后得到再造煙葉基片，分別標(biāo)記為基片試樣001～006，每個(gè)試驗(yàn)樣品6片，重復(fù)4次，計(jì)量每個(gè)樣品的質(zhì)量，取平均值，計(jì)算漿料留著率（因漿料計(jì)量存在誤差，且誤差對(duì)于漿料留著率的影響較大，因此該計(jì)算為近似值）。漿料留著率按照以下公式計(jì)算。計(jì)算結(jié)果見表4。

表3 漿料樣品的打漿度及濕重

表4 漿料留著率近似值

式中：R為漿料留著率，%；A為基片樣品質(zhì)量平均值，g；B為漿料絕干質(zhì)量及各助劑添加量，g。

1.2.3感官評(píng)價(jià)樣品制備及評(píng)價(jià)

使用生產(chǎn)線某產(chǎn)品煙梗、煙末濃縮液，按照煙梗、煙末的絕干質(zhì)量比40%∶60%混合配成涂布液，再按照（37.0±1.0）%的涂布率，將濃縮液噴涂至基片試樣001～006上，經(jīng)干燥后分別制備為感官評(píng)價(jià)樣品。表5為具有煙草及煙草制品感官質(zhì)量評(píng)價(jià)資質(zhì)的7位評(píng)委給出的再造煙葉感官質(zhì)量評(píng)價(jià)。

1.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析

打漿度是衡量漿料濾水性能的指標(biāo)，相對(duì)而言，打漿度越低，漿料的濾水性能越好。表3顯示了各漿料內(nèi)添加助劑后打漿度的變化，漿料試樣的打漿度自小到大排序?yàn)?06、004、002、003、001和005。由表4可見，基片試樣的漿料留著率近似值由大到小排序?yàn)?04、006、002、001、005和003。由表5可見，基片試樣的評(píng)價(jià)總分由大到小排序?yàn)?04、001、006、002、005和003。綜合上述3項(xiàng)指標(biāo)，選取效果較優(yōu)的004號(hào)樣品工藝條件，在生產(chǎn)線產(chǎn)品中試用，產(chǎn)品編號(hào)XCS，并將產(chǎn)品按比例添加至山東中煙A卷煙中，檢測(cè)A卷煙各指標(biāo)及感官質(zhì)量評(píng)價(jià)。

表5 再造煙葉感官質(zhì)量評(píng)價(jià)表

2 添加膨潤(rùn)土的再造煙葉應(yīng)用于卷煙產(chǎn)品

2.1 膨潤(rùn)土作為助留填料的再造煙葉（造紙法）對(duì)卷煙煙氣指標(biāo)的影響

依據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，選取效果較優(yōu)的004號(hào)樣品工藝條件，將添加膨潤(rùn)土的再造煙葉應(yīng)用于卷煙產(chǎn)品。表6顯示了該再造煙葉（造紙法）對(duì)每支A卷煙的煙氣指標(biāo)的影響（表6中：“A1號(hào)”為未添加再造煙葉的A卷煙樣品；“A2號(hào)”為添加了質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.8%XCS再造煙葉的A卷煙樣品）。

表6 煙氣指標(biāo)對(duì)比表

由表6可見，添加XCS再造煙葉的卷煙質(zhì)量及抽吸口數(shù)相仿，無(wú)差異，一氧化碳及總粒相物有小幅降低，煙堿稍有上升，但幅度不大，水分方面有較大提升，較顯著，同時(shí)焦油降低，結(jié)果表明，添加XCS再造煙葉對(duì)降低產(chǎn)品焦油以及提高煙氣水分顯著性較高。

2.2 感官質(zhì)量評(píng)價(jià)

表7為具有煙草及煙草制品感官質(zhì)量評(píng)價(jià)資質(zhì)的7位評(píng)委對(duì)卷煙感官質(zhì)量的評(píng)價(jià)結(jié)果（表7中：“A1號(hào)”為未添加XCS再造煙葉的A卷煙樣品；“A2號(hào)”1至7為添加了質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.8%XCS再造煙葉的A卷煙樣品）。

由表7可見：香氣方面略有提升，幅度不大；在刺激性及余味2方面，添加XCS再造煙葉的卷煙樣品有較明顯改善。

3 結(jié)論

表7 卷煙感官質(zhì)量評(píng)價(jià)表

（1）使用膨潤(rùn)土并按照一定比例添加至再造煙葉（造紙法）所生產(chǎn)的產(chǎn)品，助留助濾效果明顯，打漿度的降低及留著率的提高較顯著，同時(shí)在感官質(zhì)量方面也有較大的提升，生產(chǎn)線實(shí)施時(shí)，需注意控制系統(tǒng)的精確度。

（2）卷煙產(chǎn)品添加該再造煙葉后，在對(duì)香氣無(wú)干擾的前提下，刺激性及余味2方面有較顯著的提升，同時(shí)煙氣指標(biāo)中煙氣水分提高，焦油含量降低。