煙草漿高濃與低濃打漿效果的比較

宋成劍 孫 霞 李新生 劉孫宏 朱林達

(1.上海煙草集團太倉海煙煙草薄片有限公司，江蘇太倉，215433;2.上海煙草集團責任有限公司技術中心，上海，200082)

在造紙法再造煙葉中，再造煙葉的主要原料是由卷煙工業中廢棄的煙梗、煙片和煙末制成的煙草漿。與草漿原料比，煙草漿原料的纖維素含量更低，纖維更短，雜細胞更多。煙草漿纖維的這些特點使煙草漿打漿工藝對成紙性能的影響表現出了特殊性，因此，傳統適合于木漿或草漿的打漿工藝不再適合于煙草漿。由于煙梗與煙片、煙末的形態和打漿特性相差較大，煙梗漿纖維微觀組分呈細長帶狀，壁薄，胞腔徑大，纖維表面易分絲帚化，具有典型的草類原料纖維特征;煙片和煙末漿基本為非纖維細胞組分，微觀形態粗短，壁薄，胞腔徑大，且雜組分含量高，經過輕微的打漿易形成碎片［1］。近年來，國內的再造煙葉生產大都采用高濃打漿工藝，如杭州利群、河南許昌等煙草薄片廠家。由于高濃打漿流程相對較短，若要使煙梗成漿，會導致煙末形成大量碎片;若要減少煙末會導致大量的纖維束留在漿中，這些對紙機運行均有不利的影響。因此為了探索合適的煙草漿打漿工藝，本實驗對煙草漿的低濃打漿工藝進行了研究，并與高濃打漿工藝進行對比，目的是探索適合的煙草漿打漿工藝。

1 煙草漿打漿工藝流程及設備

1.1 打漿工藝流程

高濃打漿工藝流程見圖1，低濃打漿工藝流程見圖2。

圖1 高濃打漿工藝流程

圖2 低濃打漿工藝流程

1.2 打漿設備

高濃打漿采用西安造紙機械廠生產的高濃盤磨機，型號為GM-750，額定功率為400 kW。低濃打漿采用上海矢達機電有限公司生產的雙圓盤磨漿機，串聯使用，型號為ZDPⅡXZ，額定功率為110 kW。精漿采用川佳機械股份有限公司生產的錐形磨漿機，型號為NBR-00，額定功率為110 kW。

2 結果與討論

2.1 煙草漿高濃打漿存在的缺陷

(1)勻度不理想:現有的高濃打漿由于是一次成形，當漿料通過磨盤間隙很小的磨區時，部分漿料在磨區經受各種強有力的作用，但也有一部分漿料受到的作用力非常有限，因此，成漿的均勻性無法保障。同時由于目前高濃工藝流程中是煙梗和煙末混合打漿，煙末比煙梗更容易達到成漿狀態，因此，兩者在成漿形態上不盡理想。

(2)濕重偏低:為了保證漿料的勻度，使所有漿料受到充分的作用，只能采取減小磨盤間隙、降低漿料濃度的措施，這樣會使刀片直接對纖維進行作用，切斷作用過多，導致打漿度偏高，濕重偏低。

2.2 煙草漿低濃打漿“兩級打漿”工藝

煙草漿存在打漿度上升快，煙梗不宜打勻的特點。下輕刀雖然可以控制打漿度的上升速率，但是煙梗不能完全打碎，且濕重比較大，觀察其手抄片，基片厚度不均勻，勻度差;若下重刀，則漿料的打漿度高，濕重小，造成脫水困難。提高基片強度的措施主要有:盡可能提高纖維的細纖維化;盡量保持纖維的固有強度，表現在打漿方面就是纖維的濕重下降少，保持纖維篩分中長纖維的含量［2］。結合現場生產經驗和實驗室研究結果，從煙草漿自身的特點出發，筆者提出了“兩級打漿”的工藝，工藝模型如下:

(1)“粗磨漿”思路及目標

從A漿到B漿的過程定義為粗磨漿過程。粗磨漿的磨漿方式為低濃循環打漿，即利用3臺低濃磨漿機，將漿濃為4%的漿料，通過50%循環量打漿得到B漿。粗磨漿的主要目標是將纖維單根化，得到低打漿度、高濕重、勻度良好的B漿。

(2)“精磨漿”思路及目標

從B漿到C漿的過程定義為精磨漿過程。精磨漿的磨漿方式為一次下刀打漿，即通過下重刀，使B漿的濕重降到合理的范圍，進一步提高勻度，同時還需保證漿料上網的脫水效率。漿濃為3.5%，精磨漿的主要目標是將纖維分絲帚化，得到中等打漿度、具有較好勻度的C漿。

2.3 高濃與低濃打漿纖維特性的比較

按照高濃與低濃打漿工藝流程進行煙草漿打漿實驗 (低濃打漿采用循環2次打漿方式，即相當于經過6臺雙磨盤低濃磨漿機)，實驗結果如表1所示。

表1 高濃與低濃打漿工藝參數對比

從表1中可以看出，高濃與低濃打漿效果差別最明顯的是濕重，低濃制得的漿料 (精磨漿后)的濕重為3.4 g，比高濃制得的漿料 (精漿機后)提高了88.9%，這說明經低濃打漿處理后，煙草漿纖維自身的長度保留得較好。而且經實驗室手抄片外觀觀察(如圖3所示)，低濃打漿手抄片勻度遠遠好于高濃打漿手抄片勻度。對煙草漿來講，既保留了纖維長度，又提高了漿料的勻度。

表2 高濃與低濃打漿纖維特性對比

利用纖維分析儀對高濃與低濃打漿后的兩種漿料進行分析，數據如表2和圖2所示。由表2可知，與高濃打漿相比，經過低濃打漿的纖維長度提高了10.8%，寬度下降了17.8%，粗度降低了9.5%，扭曲度和切斷率都明顯降低。這是因為利用“兩級打漿”工藝的低濃打漿，實現了輕刀對煙草漿多級揉打的效果，減少了對纖維的切斷作用，盡可能地保留了纖維的長度，降低了纖維的切斷率，并且從寬度數值的變化可以看出，低濃打漿對纖維的分絲帚化要好于高濃打漿。低濃打漿漿濃較低，單位時間內通過磨盤之間的絕干量降低，纖維之間的作用減少，所以漿料的扭曲度要低于高濃打漿的扭曲度。

圖4為高濃與低濃打漿纖維的長度分布，從圖4可以看到，經過高濃與低濃打漿后，纖維的長度分布完全不同，高濃打漿漿料纖維的55.1%都集中在0.20～0.50 mm這個區間內，纖維長度隨著纖維長度比例的增加在逐漸減少，在1.50 mm以上長度的纖維還有9.2%，這應該是比較難成漿的煙梗皮和沒有受到打漿作用的煙片，也是引起高濃打漿漿料勻度不好的主要原因。而低濃打漿后的漿料有74.8%的纖維在0.20～0.75 mm 之間，1.50 mm 以上的纖維只有1.4%，很好地解決了高濃打漿帶來的“濕重”和“勻度”不能同時兼顧的問題。

2.4 高濃與低濃打漿成紙物理性能的比較

利用高濃與低濃打漿的漿料分別生產同一牌號的再造煙葉，各取10個樣本，分別測定再造煙葉的物理性能，其平均值和方差分析結果如表3所示。

查表得知對應的F0.95=4.45，由表3可知，低濃打漿再造煙葉定量和高濃打漿再造煙葉定量沒有顯著差異，可以認為是同一樣本，這是因為生產同一牌號的再造煙葉，產品和工藝技術標準完全一致，所以定量相差不大。其他四項均存在顯著差異。低濃打漿再造煙葉的松厚度較高濃打漿再造煙葉的松厚度提高了7.92%，松厚度是評價造紙法再造煙葉品質的一項重要技術指標，成品再造煙葉松厚度高，不但可以提高再造煙葉的吸收性，還能夠改善再造煙葉在卷煙時的填充性以及卷煙燃燒時的燃燒性能，有利于降低CO等有害物質的生成［3］?？箯垙姸取⑷彳浂仁窃僭鞜熑~的重要物理指標。低濃打漿的再造煙葉抗張強度提高了9.21%，抗張強度的提高有利于紙機運行，減少外加纖維的用量，進而減少再造煙葉的木質氣，以提高卷煙的感官評吸品質。柔軟度低的再造煙葉其外觀和手感更接近煙草本身，低濃打漿的再造煙葉柔軟度要顯著優于高濃打漿的，由58.5 mN降到了46.5 mN，降低了20.51%，這一變化從外觀上也可以感覺出，低濃打漿再造煙葉的手感更柔、更軟一些。

表3 高濃與低濃打漿再造煙葉物理性能的對比

由于造紙法再造煙葉的原理是利用萃取分離技術將煙草原料中的不可溶物和可溶物分開，其中的不可溶物經過打漿、抄造等工序形成基片，再將可溶物利用涂布的方式回用到基片上，烘干后即為再造煙葉。那么基片對可溶物的吸收能力非常重要，吸收能力越高，可溶物滲透到基片內部的可能性越大，這樣再成品造煙葉就不會出現白芯的情況，可以有效改善其感官評吸品質。基片的吸收速率表示基片吸收液體的能力，單位時間內吸液高度越高，表明基片吸收性越好，也即在同樣條件下，可獲得更高的涂布率和更好的基片滲透能力。選取高濃打漿基片和低濃打漿基片各10個樣品，測定其對水溶液在5 min、10 min和15 min時的吸收速率，結果如圖5所示。

圖5 高濃與低濃打漿所抄造基片吸收速率對比

從圖5可以看出，低濃打漿基片的吸收速率始終要好于高濃打漿基片的吸收速率，在5 min時，低濃打漿基本的吸收速率比高濃打漿的可提高61%，這與松厚度的提高有著直接的關系，從再造煙葉的顏色與涂布率也可以反映出來，低濃打漿生產的再造煙葉在顏色很淺時涂布率就已經達到工藝的要求。

3 結論

分析了目前造紙法再造煙葉生產中煙草漿普遍采用的高濃打漿的缺陷，對煙草漿的低濃打漿工藝進行了研究，并與高濃打漿工藝進行了對比。

3.1 低濃打漿的漿料 (精磨漿后)的濕重為3.4 g，比高濃打漿的漿料 (精漿機后)提高了88.9%，纖維長度提高了10.8%，纖維寬度下降了17.8%，纖維粗度降低了9.5%，扭曲度和切斷率都明顯降低。

3.2 采用“兩級打漿”工藝的低濃打漿漿料有

74.8%的纖維在0.20 ～0.75 mm 之間，1.50 mm 以上的纖維只有1.4%，很好地解決了高濃打漿帶來的“濕重”和“勻度”不能同時兼顧的問題。

3.3 在定量和厚度相差不大時，低濃打漿抄造基片的抗張強度比高濃打漿的提高了9.21%，柔軟度由58.5 mN降到了46.5 mN;基片對水吸收速率，在5 min時可提高61%。

3.4 本實驗只是從幾個基礎指標方面探討了高濃打漿與低濃打漿的優缺點，更進一步的對比還需進行大量細致實驗分析。

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