連續式萃取工藝在造紙法煙草提取工段上的應用

孫百華, 肖登松,肖茂華,賈　春（.江蘇華正環?？萍脊煞萦邢薰?江蘇 徐州 000; . 南京農業大學,南京 0000）

連續式萃取工藝在造紙法煙草提取工段上的應用

孫百華1, 肖登松2,肖茂華2,賈春2
（1.江蘇華正環?？萍脊煞萦邢薰?江蘇 徐州 221000; 2. 南京農業大學,南京 210000）

造紙法制煙草薄片更有利于提高卷煙的質量，本文介紹了造紙法煙草提取工段的新工藝——連續萃取工藝，包括不同的浸泡方法、逆流萃取手段、不同劑量的新鮮溶劑的投入、環形鏈條傳動、壓榨擠干技術等，以及實現這些新工藝的設備——環形隧道式萃取器。通過試驗驗證以上新工藝對造紙法煙草薄片的作用，并得出結論。

萃取工藝；煙草提??；造紙法煙草薄片

1　引言

造紙法煙草薄片是運用煙葉再造技術將煙草生產過程中的煙梗、煙末以及部分煙葉按造紙原理經過加工處理，制成接近天然煙葉的薄片，再用于卷煙生產的一種先進的煙草生產工藝。將煙草物料用水浸泡萃取，經壓榨將煙草水溶性物與煙草纖維等不溶物進行固液分離，所得固體再經抄紙制成纖維薄片片基，所得液體再經濃縮制成煙草水溶性物濃縮液，在該濃縮液中加入酶制劑或/和微生物制劑進行生物降解反應，然后將經過生物降解反應的煙草水溶性物濃縮液浸涂或噴涂到薄片片基上，最后經干燥、分切制得煙草薄片。造紙法薄片相比其他工藝生產的煙草薄片更有利于卷煙降焦減害并改善卷煙內在品質。工程的建設不僅能產生經濟效益，還會產生良好的社會效益。

2　傳統工藝方法

目前國內造紙法煙草薄片生產線的備料上料主要采用兩種形式：一種方式是批次人工上料，首先按照產品要求，根據原料的產地、成分（糖、堿）、重量（水份）等進行備料配方，再將配好的煙草原料（麻袋包裝，20kg/包或50kg/包等）分批搬運到上料處，隨著浸提工段對物料的間隙性要求，人工按批次一批一批地向浸泡罐上料。物料的均勻在浸泡罐中完成。

第二種方式是對同一種配方，采用大配方模式。在上料和浸提工段之間設置貯存環節，這種貯存同時具有均勻物料的配方功能。先進行多批次的大配方，然后集中上料，貯存裝置根據浸提段需要一批一批自動計量供料。

3　浸出法工藝

浸出法工藝主要可以按操作方式、接觸方式進行分類。

（1）按操作方式，浸出法工藝可分成間歇式浸出和連續式浸出：

1）間歇式浸出料胚進入浸出器，粕自浸出器中卸出，新鮮溶劑的注入和濃混合液的抽出等工藝操作，都是分批、間斷、周期性進行的浸出過程屬于這種工藝類型。

2）連續式浸出料胚進入浸出器，粕自浸出器中卸出，新鮮溶劑的注入和濃混合液的抽出等工藝操作，都是連續不斷進行的浸出過程屬于這種工藝類型。

（2）按接觸方式，浸出法工藝可分成浸泡式浸出、噴淋式浸出和混合式浸出：

1）浸泡式浸出料胚浸泡在溶劑中完成浸出過程的叫浸泡式浸出。屬浸泡式的浸出設備有罐組式，另外還有弓型、U型和Y型浸出器等。

2）噴淋式浸出溶劑呈噴淋狀態與料胚接觸而完成浸出過程者被稱為噴淋式浸出，屬噴淋式的浸出設備有履帶式浸出器等。

3）混合式浸出這是一種噴淋與浸泡相結合的浸出方式，屬于混合式的浸出設備有平轉式浸出器和環形浸出器等。

（3）目前國內造紙法煙草薄片生產線的浸提工段大多是水對物料的間隙浸泡，物料的均勻性在浸提罐中完成。

1）在上料和浸提工段之間存在工藝環節多、轉運點多、物料配方均勻性差、操作環境差、計量不準確；

2）浸提效率低僅僅在65～80%左右；

3）溶劑比大：水與料的比率達4:1以上；

4）運轉點難以密封等。

4　環形隧道式萃取器的特點

本方法采用環形隧道式萃取器。采用逆流萃取工藝可提高提取物濃度、濃度梯度、萃取效率，有效的減少新鮮溶劑的投入量，減少后道工序的蒸發量達到節能的目的；有效降低固液比，可根據物料性狀在1:1～4間調整。

采用低料層設計，以滲濾式萃取為主，伴以噴、淋、浸、泡、瀝、漉等過程，彎曲段物料有一次翻轉，能夠有效地提高固液接觸面積；可減少浸出死角；

采用條縫壓榨格柵技術，提高萃取液濃度梯度和固體排出物干度；條縫壓榨格柵如圖1所示；

現多采用旋液分離器（如圖2所示）來分離混合液中的粗末，它是利用混合液各組分的重量不同，采用離心旋轉產生離心力大小的差別，使粕末下沉而液體上升，上清液與下濁液的比例為1：1～4進行調節；輔以安全過濾可達萃取液固含量≤0.3%。

該設備采用射流反清洗技術，有效防止格柵堵塞，及時清除糖類及膠體物質在設備內壁的沉積；新鮮物料與濃混合液采用膜接觸技術，可以確保物料潤濕均勻，減少物料潤漲時間；進料系統根據來料量自動調整主機的轉速，使存料箱中始終保持一定料位，有利于浸出器內部形成微負壓，減少溶劑的泄漏；采用環形設計，減少物料中間轉運環節，可以根據物料特性方便調整萃取時間，實現自動控制；結構新穎、轉速低、配備功率小，運轉平穩無噪音，維修費用極低；選用耐氯離子不銹鋼材料，確保滿足食品行業要求并延長設備壽命；

環形隧道式萃取器的結構如圖3所示，設備具有占地面積小的有點，另外不同生產能力的設備僅在寬度方向上有增減，設備長度、高程可維持不變，亦可以根據廠房條件進行優化設計。

5　試驗驗證

采用低料層、以滲濾式浸出為主，伴以浸泡，能否消除物料漂浮對萃取率的影響；

采用噴淋與浸泡相結合的混合方式能否有效地提高固液接觸面積；物料采用無動力翻轉，可否減少浸出死角。

采用逆流萃取工藝可否提高濃度梯度、萃取效率、提取物濃度；是否有效的減少新鮮溶劑的投入量，減少后道工序的蒸發量能否達到節能的目的；

壓榨擠干技術，能否合理控制固體物干度；實驗驗證相關參數如表1、表2、表3所示；

設備運行的經濟性、可靠性、在線維護方便程度、自控技術的穩定性是否達到設定指標：

表1　環形萃取器提取率檢測結果

表2　環形萃取器設計參數

表3　環形萃取器中試萃取液濃度分析表

6　結論

通過設備運行測試證明：采用低料層設計，以滲濾式浸出為主，伴以浸泡，彎曲段物料有一次翻轉，可減少浸出死角；能夠消除因煙梗和煙末及木屑的潤漲性、比重較小，部分會漂浮在水（溶劑）面以上的影響；采用噴淋與浸泡相結合的混合方式能夠有效地提高固液接觸面積；采用逆流萃取工藝可提高濃度梯度、萃取效率、提取物濃度，有效的減少新鮮溶劑的投入量，減少后道工序的蒸發量達到節能的目的；采用環形鏈條傳動，新穎的環型結構設計，轉速低，根據物料及時調整主機的轉速獲取最佳的萃取時間可實現自動控制；采用壓榨擠干技術，能夠控制固體物干度。通過該工藝大大的提高了煙草的質量，增加了企業的經濟效益。

[1]孫先玉,孫博,李冬玲,張宗和.造紙法再造煙葉加工技術研究進展[J].生物質化學工程,2011(06):49-56.

[2]邱曄.造紙法再造煙葉產品研究與相關檢測技術開發[D].昆明理工大學,2013.

[3]孫德坡,尚善齋,趙偉,劉東輝,陳永寬,劉志華.造紙法再造煙葉萃取和涂布液工藝研究綜述[J].鄭州輕工業學院學報(自然科學版),2014(06):17-21.

[4]戴路,陶豐,袁凱龍,沈凱,夏倩,周強,周國俊,儲國海.造紙法再造煙葉的研究進展[J].中國造紙學報,2013(01):65-69.

[5]吳宇航,李思東.造紙法煙草薄片的研究進展[J].廣東化工,2012(05):90-92.

[6]廖夏林.低定量造紙法煙草薄片抄造工藝的研究[D].華南理工大學,2013.

[7]繆應菊,劉維涓,劉剛,車靖,王亞明.煙草薄片制備工藝的現狀[J].中國造紙,2009(07):55-60.

[8]孫霞,蘇文強.造紙法煙草薄片的研究現狀及應用展望[J].華東紙業,2010(04):34-39.

[9]孫括,唐向陽,楊斌,張國良,陸彥兵.造紙法再造煙葉浸提液處理技術的研究進展[J].新技術新工藝,2013(12):51-55.

[10]柏婷,伊奧爾,湯建國,祝琳華,孟昭宇.生物技術在再造煙葉中的應用[J].安徽農業科學,2013(28):11512-11515.

[11]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(06):46-49.

[12]常紀恒,牛聰陽,張彩云,徐亮.造紙法煙草薄片萃取技術初探[J].煙草科技,2002(01):14-17.

孫百華（1965—），男，江蘇徐州人，本科，學士學位，工程師，主要從事：工業廢氣（污水）污染治理技術開發及設備研制；煙草加工廢棄物回收利用技術研發；煙草加工輸送及儲存設備；造紙法煙草薄片水提工藝設備及控制技術；工業煙氣防火防爆技術和裝置研發應用。