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．湖北工業大學化學與環境工程學院，湖北武漢，430068;2．湖北中煙技術中心重組煙葉應用技術研究湖北省重點實驗室，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．湖北工業大學化學與環境工程學院，湖北武漢，430068;2．湖北中煙技術中心重組煙葉應用技術研究湖北省重點實驗室，湖北武漢，430040)

以煙梗為原料制取的化學機械漿 (CMP)與少量木漿纖維配抄煙草薄片原紙，經煙草萃取液涂布后制備煙草薄片型卷煙紙，并檢測其相關物理性能和感官品質。根據煙草薄片型卷煙紙對抗張強度、透氣度等物理指標的要求，通過優化打漿工藝，確定其最佳打漿度為:煙梗化機漿35°SR;未漂針葉木漿80°SR;漂白闊葉木漿40°SR;漂白麻漿70°SR;煙梗化機漿、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、透氣度和伸長率分別為39．7 N·m/g，10．21 μm/(Pa·s)和1．41%;經評吸實驗感官評價，與普通雪茄煙紙相比，煙草薄片型卷煙紙的木質雜氣減少，刺激性降低，品質得到提升。

煙草薄片;卷煙紙;抗張強度;透氣度;評吸

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和改善薄片各項質量指標方面具有明顯優勢，因此，在卷煙工業中造紙法煙草薄片得到越來越廣泛的應用［1-3］。雪茄煙具有勁頭大，香氣醇厚豐滿，吃味香苦透甜，同時具有焦油和煙堿含量低［1］，對人體危害較普通卷煙小的特點，逐漸為廣大消費者所接受，將成為我國煙草領域的一個新興分支［4-5］。雪茄煙外包皮是雪茄煙的重要組成部分，目前工業上多采用優質曬煙或白肋煙作為雪茄外包皮煙，但其對種植環境、施肥用量、栽培制度以及后期采收與調制方面的要求比較嚴格［6-11］，導致我國雪茄煙外包皮存在諸多問題，如外包皮數量不足、質量不高 (顏色暗、光澤差、葉片厚和支脈粗大等)、燃燒性差和標準化程度低等缺點［12-14］。為彌補這些不足，目前普遍采用普通雪茄煙紙來替代部分雪茄煙外包皮，但傳統雪茄煙紙生產過程中加入的有機顏料等添加劑在燃燒過程中易產生有害成分。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產生的醇厚豐滿香氣，完全可以替代雪茄煙外包皮，應用前景廣闊。

1 實驗

1.1 實驗材料和儀器

實驗材料:煙梗，未漂針葉木漿，漂白闊葉木漿，漂白麻漿，均由湖北中煙工業有限責任公司提供。

儀器:KRK2500-II高濃盤磨 (日本KRK公司);L＆W062抗張強度測試儀 (Lorentzen＆Wettre);RK-3A凱塞法抄片器 (奧地利，PTI-Flank);J-TQY10透氣度測定儀 (四川長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氧化物酶處理，用盤磨制取化學機械漿 (CMP)(處理溫度45℃，時間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(以絕干漿質量計)，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，最后對煙草薄片型卷煙紙進行相關的物理性能檢測和感官質量評價。

1.3 煙草薄片型卷煙紙物理性能檢測

抗張強度按照GB/T 453—2002測定。

透氣度按照GB/T 458—2002測定。

1.4 感官評吸

按照 GB/T 5606．1—2004 抽取實驗室樣品［17］，制備試樣，按照GB/T 16447—2004調節水分［18］，采用GB5606．4—2005中的方法進行卷煙感官評吸，采用暗評計分方法［19］。

2 結果與討論

2.1 外加纖維漿料打漿度的選擇

由于針葉木漿纖維長而粗，細胞壁薄，腔大，柔軟性好，主要影響抗張強度，因此，打漿度宜控制在65～85°SR;闊葉木漿纖維短而細，細胞壁較厚，腔小，剛性好，主要影響透氣度，因此，打漿度宜控制在30～50°SR;麻漿纖維長而細，細胞壁厚，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，測定伸長率、抗張指數和透氣度，所得實驗結果見表1。

表1 外加纖維打漿實驗結果

由圖1可知，未漂針葉木漿的抗張強度隨著打漿度的上升，呈現先上升后下降的趨勢，在80°SR時，其抗張強度最好，可達80．3 N·m/g。由于影響抗張強度的因素主要是纖維結合力和纖維平均長度，隨著打漿度的提高，纖維有較快的潤脹和細纖維化，使纖維的結合力上升;繼續打漿，雖然纖維的結合力繼續提高，但纖維的長度開始下降，導致纖維的抗張強度下降;而其透氣度隨著打漿度上升，一直呈現下降的趨勢，這是由于透氣度主要由纖維網絡中的孔隙產生的，在打漿過程中纖維經切斷、縱裂與細纖維化，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提高煙草薄片的強度，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度隨著打漿度的升高而上升，當超過40°SR時，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，纖維長度下降，因而影響強度。漂白闊葉木漿主要用來提高煙草薄片的透氣度，當打漿度從40°SR上升到45°SR時，抗張強度由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，漂白麻漿的抗張強度隨著打漿度的上升，呈現先上升后下降的趨勢，在70°SR時，其抗張強度最高，可達43．0 N·m/g。由于麻漿主要用來提高煙草薄片的強度和透氣度，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，測定伸長率、抗張指數和透氣度，實驗結果見表2。

表2 煙梗CMP漿打漿實驗結果

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

2.3 漿料配比的優化

根據上述實驗數據，結合企業生產實踐，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加入量為絕干漿質量的20%，具體實驗結果見表3。

從表3可以看出，抗張指數隨著未漂針葉木漿用量的增加，呈現先增加后下降的趨勢，而透氣度隨著未漂針葉木漿用量的增加而下降;同時，結合雪茄煙紙對物理性能指標的要求，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，其抗張強度39．7 N·m/g，透氣度10．21 μm/(Pa·s)，伸長率 1．41% ，達到了雪茄煙紙國家標準 (QB/T 3525—1999)中抗張強度不小于0．95 kN/m(抗張指數 31．7 N·m/g)，透氣度不小于 0．68 μm/(Pa·s)，伸長率不小于 1．40% 的要求。

2.4 煙草薄片型卷煙紙的感官評價

選擇普通雪茄煙紙和實驗制備的煙草薄片型卷煙紙卷制卷煙，然后對卷煙樣品進行評吸，結果見表4。

表4的實驗結果表明，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雜氣和刺激性，增加甜潤感，還具諧調、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產生的醇厚豐滿的香氣。

3 結論

3.1 利用煙梗化學機械漿 (CMP)與少量木漿纖維配抄煙草薄片原紙，經煙草萃取液涂布后制備煙草薄片型卷煙紙。通過優化打漿工藝，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度為39．7 N·m/g，透氣度為10．21 μm/(Pa·s)，伸長率為 1．41%。

表3 不同比例漿料配抄實驗

表4 卷煙感官評吸得分

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價結果表明，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、豐富煙香的作用。

［1］ 陳祖剛，蔡 冰，王建新，等．國內外造紙法薄片工藝與品質比較［J］．煙草科技，2002(2):4．

［2］ 汪華文．造紙法薄片在卷煙中的應用效果分析［J］．煙草科技，2000(8):15．

［3］ 許日鵬，蘇文強，段繼生．煙草薄片的開發與應用［J］．上海造紙，2008，39(5):46．

［4］ Tripathi S N，Bhattacharya B．Physical and chemical quality characteristics of cigar wrapper varieties(N．tabacum L)［J］．Indian Agriculturist，1986，30(3):205．

［5］ 金敖熙．雪茄煙生產技術［M］．北京:輕工業出版社，1982．

［6］ 孫福山，陳江華，劉建利．煙葉收購質量現狀與改善等級結構技術探討［J］．中國煙草學報，2002，8(2):29．

［7］ Singh K D．Studies on soil-versus-foliar application of nitrogen in relation to yield and smoking scores in cigar wrapper tobacco［J］．Annals of Agricultural Research，1987，8(2):194．

［8］ 時向東，汪文杰，王衛武，等．遮蔭下氮肥用量對雪茄外包皮煙葉光合特性的調控效應［J］．植物營養與肥料學報，2007，13(2):299．

［9］ LaMondia J A．The Association of Tobacco mosaic virus with Green Spot of Cured Wrapper Tobacco Leaves［J］．Plant Disease，2008(92):37．

［10］ Co?kun Gülser，Nazl? Kutluk Y?lmaz，Feride Candemir．Accumulation of Tobacco mosaic virus(TMV)at different depths clay and loamy sand textural soils due to tobacco waste application［J］．Environmental Monitoring and Assessment，2008，146(1):235．

［11］ 時向東，劉艷芳，文志強，等．施N水平對雪茄外包皮煙葉片生長發育和內源激素含量的影響［J］．西北植物學報，2007，27(8):1625．

［12］ 汪文杰．氮肥用量對雪茄外包皮煙生長發育光合特性及品質的影響［D］．鄭州:河南農業大學，2006．

［13］ 許建營．煙草工藝與調香技術［M］．北京:中國紡織出版社，2007．

［14］ D Layten Davis，Mark T Nielsen．Tobacco-Production，Chemistry and Technology［M］．北京:化學工業出版社，2002．

［15］ 劉志昌，王學文，唐向兵，等．仿酶體系處理煙草薄片的研究［J］．中國造紙，2011，30(5):26．

［16］ 毛 耀，劉志昌，姚元軍，等．煙草木質素的Fe-CA仿酶降解［J］．煙草科技，2011(6):48．

［17］ GB/T 5606．1—2004 卷煙 抽樣［S］．

［18］ GB/T 16447—2004煙草及煙草制品 調節和測試的大氣環境［S］．

［19］ GB 5606．4—2005卷煙 感官技術要求［S］． CPP

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方面的研究工作。

(*E-mail:ppymxie@scut．edu．cn)

2011-10-08(修改稿)

國家自然科學基金 (30871996，31070521)項目。

(責任編輯:趙旸宇)