煙梗制漿及其抄造特性的研究

王 亮 唐向兵 王 磊 謝益民 瞿 方 梅秦源

(1. 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;2. 湖北工業大學化學與環境工程學院，湖北武漢，430068)

重組煙葉又名煙草薄片，是以煙末、煙梗、碎煙片等煙草物質為原料，采用各種方法制成片狀(基片)再用煙草提取液浸漬或涂布制成的再生產品，其理化特性與煙草相似，一般用作卷煙的填充料。在卷煙工業中越來越廣泛地得到應用［1-3］。與此同時，煙梗作為煙草薄片的重要煙草原料，其制漿與抄造特性(如打漿性能、助留助濾性能等［4-9］)對于提高煙草薄片產品的物理性能和感官質量有著重要的意義。

本實驗中，首先將煙梗進行解纖和磨漿處理，通過纖維形態分析儀分析不同打漿度下煙梗漿的纖維形態，通過動態濾水儀測定助留助濾性能。然后抄造基片并測定其抗張強度、柔軟度、透氣度、填充值和吸水高度等物理指標，為優化煙梗漿的打漿工藝和造紙法制備煙草薄片提供理論基礎。

1 實驗原料與方法

1.1 實驗原料與儀器

煙梗，湖北中煙工業有限責任公司提供;CaCO3等。

RK-3A 凱塞法抄片器 (奧地利，PTI-Flank);KRK2500-II 高濃盤磨機(日本KRK 公司);L＆W 抗張強度測試儀(Lorentzen ＆ Wettre 公司);L＆W 透氣度測定儀(Lorentzen ＆ Wettre 公司);動態濾水儀(DDJ);動態濾水分析儀 (DFR04，BTG 公司);L＆W 纖維形態分析儀(Lorentzen ＆ Wettre 公司);恒溫水浴鍋等。

1.2 實驗方法

將煙梗進行解纖處理(在溫度(40 ±5)℃、料液比1∶6 的條件下浸漬60 min，用KRK 高濃盤磨機在間距為0.5 mm 下磨漿);然后在溫度(65 ±5)℃、料液比1∶3.75、時間40 min 條件下，萃取1 次;進行不同打漿度的磨漿處理(10°SR 、20°SR、30°SR、40°SR);通過L＆W 纖維形態分析儀分析不同打漿度的纖維形態，通過DDJ、抄片器和DFR 測定煙梗漿的助留助濾性能。

抄造成定量為60 g/m2的基片，檢測其抗張強度、柔軟度、透氣度、填充值和吸水高度等物理指標。

1.3 煙梗漿纖維形態分析

按照國家標準GB/T 10336—1989 的方法對煙梗漿進行預處理，采用L＆W 纖維形態分析儀對煙梗漿的纖維長度、寬度和細小纖維含量等指標進行測定與分析。纖維長度用數量平均長度(Ln)、質量平均長度(Lw)和質量加權平均長度(Lww)來表示。

1.4 煙?；锢硇阅軝z測

抗張強度按照GB/T 453—2002 進行測定;透氣度按照YC/T 172—2002 進行測定;柔軟度按照GB/T 8942—2002 進行測定;松厚度按照 GB/T 451.3—2002 進行測定;吸收性按照GB/T 461.1—1989 進行測定;填充值按照YC/T 152—2001 進行測定。

1.5 單程留著率的測定

1.5.1 DDJ 法

取相當于2.5 g 絕干煙梗漿的漿料，用自來水配成漿濃0.5%的漿料，取500 mL 這種漿濃的漿料倒入動態濾水儀，添加助劑后，開動攪拌器在750 r/min 的轉速下攪拌60 s，打開排水閥，取最初的100 mL 濾液，用已恒質量的濾紙過濾，烘干稱量質量。

單程留著率R (%)按公式(1)進行計算。

式中，S0為500 mL 漿料中固形物質量，g;S 為100 mL 濾液中固形物質量，g;c0為漿料濃度，%;c為濾液濃度，%。

1.5.2 抄片法

按照30 g/m2的基片定量來抄造，通過檢測其干燥后的基片與加入質量的比值，即為靜態留著率。

按公式(2)來計算單程留著率R0(%)。

式中，A 為抄造單張基片所取漿料的絕干質量，g;B 為單張基片絕干質量，g。

1.6 DFR 動態濾水量測定

量取相當于2 g 絕干煙梗漿的漿料，用自來水配成0.5% 漿濃，取1000 mL 這種漿料，添加助劑后倒入DFR-04 型動態濾水分析儀中，開動攪拌器攪拌30 s 后打開閥門，測定20 s 時間內的濾液量。

2 結果與討論

2.1 煙梗漿纖維形態分析

表1 所示為不同打漿度下煙梗漿纖維形態測試結果。

從表1 可以看出，隨著打漿度的提高，煙梗漿纖維的長度(Lw)和寬度呈現下降的趨勢，而細小纖維的含量呈現上升的趨勢。這是由于隨著打漿度的提高，纖維分絲帚化和切斷增加，導致纖維長度和寬度下降，細小纖維含量增加;同時，實驗發現，煙梗漿纖維長度為1.0 mm 以上的占30%，長度為0.5 ～1 mm 的占30%，長度為0. 5 mm 以下占40%，說明煙梗漿纖維長度較短。

2.2 煙梗漿打漿工藝優化

根據煙梗漿的纖維形態分析，制定合理的打漿工藝進行打漿并抄造基片、進行物理性能的測試，測試結果如表2 所示。

2.2.1 打漿對基片松厚度的影響

由表2 可知，隨著煙梗漿打漿度的提高，基片的松厚度總體呈現下降的趨勢，這是由于隨著打漿度的提高，纖維間的結合力增加，緊度增加，但打漿度的進一步提高(＞30°SR)，纖維切斷也急劇增加(由纖維形態分析可知)，纖維間結合力相應地降低，導致基片的松厚度整體變化不大。

2.2.2 打漿對基片抗張指數的影響

由表2 可知，隨著煙梗漿打漿度的提高，基片的抗張指數呈現先上升后下降的趨勢，在30°SR 時，基片的抗張指數最高，達到23.3 N·m/g，這是由于打漿度的提高，纖維間的結合力增加，同時，隨著打漿度的進一步提高，纖維切斷也相應增加，而抗張強度是纖維長度與纖維間結合力共同影響的結果。

表2 不同打漿度下基片物理性能測試結果

2.2.3 打漿對基片柔軟度的影響

由表2 可知，隨著煙梗漿打漿度的提高，基片的柔軟度數值呈現上升的趨勢，這是由于隨著打漿度的提高，基片的柔軟度受纖維間結合力、松厚度和纖維長度等綜合因素的影響。

2.2.4 打漿對基片填充值的影響

由表2 可知，隨著煙梗漿打漿度的提高，基片的填充值呈現先下降后略微上升的趨勢，這是由于隨著打漿度的提高，基片填充值主要受松厚度和彈性系數(抗張強度、柔軟度)的共同影響。

2.2.5 打漿對基片吸水性的影響

由表2 可知，隨著煙梗漿打漿度的提高，基片吸水高度值呈現下降的趨勢，這是由于隨著打漿度的提高，基片的細小纖維增多、長纖維減少、緊度增加使得纖維間毛細作用減弱。

2.2.6 打漿對基片透氣度的影響

由表2 可知，隨著煙梗漿打漿度的提高，基片的透氣度值呈現下降的趨勢，這是由于隨著打漿度的提高，基片的纖維被切斷、細小纖維增多、長纖維減少，纖維間孔隙變小。

2.3 煙梗漿助留分析

2.3.1 DDJ 法助留分析

表3 所示為不同打漿度下采用DDJ 法測試的煙梗漿單程留著率。

表3 不同打漿度下煙梗漿DDJ 法留著率測試結果

由表3 可知，隨著煙梗漿打漿度的提高，其留著率呈現上升的趨勢，可能是由于纖維經過打漿處理后，纖維細纖維化和細小纖維含量增加，同時在機械力的攪拌作用下，形成比較穩定的共絮體所致;與空白樣品相比，分別添加0.06%的瓜爾膠和殼聚糖助劑后，留著率有一定程度的提高，且殼聚糖比瓜爾膠的助留效果略有提高，在打漿度30°SR 時，與空白樣和瓜爾膠相比，添加殼聚糖的單程留著率分別提高了1.78%和0.33%。

2.3.2 抄片法助留分析

表4 所示為不同打漿度下采用抄片法測試的煙梗漿的單程留著率。

表4 不同打漿度下煙梗漿抄片法留著率測試結果

由表4 可知，采用靜態抄片法，隨著煙梗漿打漿度的提高，煙梗漿的留著率一直呈現下降的趨勢;與空白樣品相比，分別添加0.06%的瓜爾膠和殼聚糖助劑后，靜態留著率有一定程度的提高，且殼聚糖比瓜爾膠的助留效果要好，在打漿度30°SR 時，殼聚糖與空白樣和瓜爾膠相比，單程留著率分別提高了5.32%和1.18%。

另外，實驗發現靜態留著與動態留著的變化規律是不一致的，可能是由于靜態抄片法存在較強烈的抽真空作用，使細小纖維流失嚴重造成的(隨著打漿度的提高，細小纖維含量增加，由纖維形態分析數據可知)。

2.4 助濾分析(DFR 動態濾水分析法)

表5 和圖1 所示為不同打漿度下采用DFR 動態濾水分析法測得的10 s 內的濾水量。

從表5 和圖1 可以看出，殼聚糖和瓜爾膠對煙梗漿的助濾效果比空白樣略有提高，且殼聚糖助濾體系比瓜爾膠的助濾效果要好;同時隨著打漿度的升高，漿料的濾水性能呈下降趨勢，主要是由于打漿度的提高，煙梗漿細纖維化程度增加，細小纖維含量增加，濾水困難造成的。

圖1 不同打漿度下煙梗漿的濾水性能

3 結 論

3.1 煙梗漿纖維形態觀察結果表明，煙梗漿纖維長度為1.0 mm 以上的占30%，長度為0.5 ～1.0 mm 的占30%，長度為0.5 mm 以下的占40%，表明煙梗漿纖維長度較短。

3.2 隨著煙梗漿打漿度的提高:煙梗漿基片的抗張指數呈現先上升后下降的趨勢;煙梗漿基片的松厚度、吸水性、透氣度呈現下降的趨勢;煙梗漿基片的填充值呈現先下降后上升的趨勢;煙梗漿基片的柔軟度值呈現上升的趨勢。

3.3 煙梗漿助留助濾的實驗結果表明:①DDJ 法測試的留著性能，隨著打漿度的提高，煙梗漿的留著率呈現上升的趨勢，在打漿度30°SR 時，殼聚糖作為助留劑與空白樣和瓜爾膠相比，單程留著率分別提高了1.78%和0.33%;②抄片法測試的留著性能，隨著打漿度的提高，煙梗漿的留著率一直呈現下降的趨勢，在打漿度30°SR 時，殼聚糖作為助留劑與空白樣品和瓜爾膠作為助留劑相比，單程留著率分別提高了5.32%和1.18%;③DFR 動態濾水分析法測試的濾水性能，隨著打漿度的升高，漿料的濾水性能呈下降趨勢，殼聚糖和瓜爾膠對煙梗漿的助濾效果比空白樣略有提高，且殼聚糖助留助濾體系比瓜爾膠的助留助濾效果要好。

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