煙草纖維化學(xué)性能分析

衣志民 肖維毅 堯珍玉 黃海群 孫 軍【云南瑞升煙草技術(shù)（集團(tuán)）有限公司, 云南 昆明 650106】

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煙草纖維化學(xué)性能分析

衣志民 肖維毅 堯珍玉 黃海群 孫 軍
【云南瑞升煙草技術(shù)（集團(tuán)）有限公司, 云南 昆明 650106】

摘 要：煙草纖維具有煙草氣息。其化學(xué)性能分析結(jié)果表明，煙草纖維纖維素含量偏低，為38.4%，木質(zhì)素含量低，僅為8.41%，纖維長寬比較小；頂空分析結(jié)果表明，煙草纖維在常溫狀態(tài)下，能夠揮發(fā)出酮類與呋喃類煙草致香成分，利于煙草纖維在特種紙，尤其是紙質(zhì)濾嘴用紙領(lǐng)域的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煙草纖維 化學(xué)成分 致香成分

0　前 言

煙草纖維包括從煙葉采收到卷煙卷制整個(gè)過程中產(chǎn)生的煙梗、碎煙葉、煙葉碎末等纖維，還包括煙葉采收后存留下的煙桿纖維。目前，煙梗、碎煙葉煙草纖維在再造煙葉領(lǐng)域已得到廣泛的研究及應(yīng)用。研究表明煙葉碎葉中基本不含纖維，煙梗中的纖維含量一般在5%左右[1]。煙桿纖維尚未在再造煙葉領(lǐng)域應(yīng)用，但國內(nèi)已有大量的相關(guān)研究，孫中培、劉清的研究[2]表明，煙桿纖維具有短細(xì)的特點(diǎn)，煙桿纖維應(yīng)用于再造煙葉不能按照傳統(tǒng)造紙行業(yè)的觀點(diǎn)將其疏解為單根纖維，一定量纖維束的存在能夠克服原料形態(tài)短細(xì)的缺陷，使再造煙葉在保持強(qiáng)度的同時(shí)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松，以改善再造煙葉的性能。方文彬[3]從煙桿的韌皮部、木質(zhì)部、髓部進(jìn)行分析，分析了煙桿纖維不同部位纖維的長度、組織比率等性能。崔懂禮等[4]就煙桿纖維的漂白性能進(jìn)行了分析，結(jié)果表明煙桿漿漂白性能較差。煙草纖維作為一種特殊的制漿造紙?jiān)希涮穷惢衔锖枯^高，木素含量較低，一般不采用化學(xué)制漿，而是經(jīng)過蒸煮后，直接采用磨漿處理。

煙草纖維作為一種制漿造紙?jiān)铣吮∑獾钠渌垙堉醒芯肯鄬^少。羅麗莉、楊偉祖等[5]將煙桿纖維、煙末纖維同植物纖維混合抄造形成煙草纖維卷煙紙，其能夠在雜氣、醇和度、香氣濃度、飄逸感等方面對卷煙抽吸品質(zhì)進(jìn)行改善。安瑞、謝益民等[6]用未漂漿與煙桿纖維制備了煙草薄片型卷煙紙，其應(yīng)用效果表明，煙草片基型卷煙紙較雪茄用紙具有較好的吸味及能夠有效降低刺激。單婧等[7]將煙草纖維參與接裝紙?jiān)埖某煨纬蔁煵堇w維接裝紙，其不影響卷煙的感官評價(jià)。煙草纖維作為一種制漿造紙?jiān)希诰哂兄茲{造紙性能的同時(shí)，仍具有一定的煙草氣息，煙草揮發(fā)性致香成分的存在利于煙草纖維在特種紙領(lǐng)域的應(yīng)用。通過對煙草纖維的化學(xué)性能及揮發(fā)性成分分析，進(jìn)一步開拓?zé)煵堇w維的應(yīng)用領(lǐng)域，有利于煙草纖維在紙質(zhì)濾嘴原紙材料中的應(yīng)用。

1　試 驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料及設(shè)備

回流冷凝管、真空吸濾裝置、蒸餾瓶、控溫電爐、控溫多孔水浴鍋、靜態(tài)頂空儀（7694E,安捷倫，美國）、7890A/5975C氣/質(zhì)聯(lián)用儀（Agilent，美國）、色譜柱：HP-5MS彈性石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm，Agilent，美國）、固相微萃取：萃取頭的固定相為75μm Carboxen-PDMS (黑色，Supelco，美國)、頂空瓶（20 mL，Agilent，美國）。

針葉木漿板（月亮牌）、闊葉木漿板（加拿大進(jìn)口）、煙梗漿料。

1.2 試驗(yàn)方法

（1）纖維素測量方法。纖維素測量方法采用的是直接法中的硝酸法。其測定原理為：在使用濃硝酸與乙醇處理漿料后，漿料中的木素被硝化并部分被氧化，生成硝化木素和氧化木素溶于乙醇溶液。與此同時(shí)，亦有大量的半纖維素被水解、氧化而溶出，所得到的殘?jiān)礊橄跛?乙醇纖維素。

（2）聚戊糖的測定。GB/T 745—1989紙漿聚戊糖含量的測定方法。

（3）木素含量的測定。酸不溶木素（克拉森木素）采用GB/T 2677.8—1994。酸溶木素采用GB/T 10337—1989。

（4）纖維聚合度的測定。聚合度測定采用化學(xué)漿黏度進(jìn)行換算。

纖維原料的聚合度采用測量紙漿黏度的方法進(jìn)行測量，然后根據(jù)式（1）進(jìn)行計(jì)算測量。不同漿料的聚合度不同，一般情況，天然纖維素的平均聚合度以棉、麻、木材較高，約為10 000左右，草類纖維素平均聚合度稍低。

DP0.905 = 0.75η 式（1）

式中 DP——聚合度

η——黏度

化學(xué)漿的黏度測定采用GB/T 1548—1989。

（5）煙草纖維揮發(fā)性成分的測定。頂空揮發(fā)性成分檢測樣品處理：取樣品0.5 g于20 mL頂空瓶中。將頂空瓶放置于30 ℃、50 ℃、80 ℃水浴中，用固相微萃取頭置于頂空瓶中進(jìn)行萃取，萃取時(shí)間為30 min。

固相微萃取條件。萃取溫度：30 ℃、50 ℃，80 ℃；萃取時(shí)間：30 min之后將SPME進(jìn)樣針插入氣相色譜進(jìn)樣口進(jìn)樣，時(shí)間為2 min，經(jīng)氣相色譜分離后用質(zhì)譜鑒定。

（6）VOC檢測。VOC檢測采用面積法頂空分析：取一張樣品，裁面積為22 cm×4 cm，將所裁試樣印刷面朝里卷成筒狀，立即放入頂空瓶中，加入1 mL三醋酸甘油酯，密封后待測。

2　結(jié)果與討論

2.1 煙草纖維化學(xué)成分測定

植物纖維原料主要由纖維素、半纖維素及木質(zhì)素構(gòu)成。此外，還存在著果膠、單寧及灰分等物質(zhì)。針葉木漿與闊葉木漿板經(jīng)過化學(xué)漂白后，大量的木質(zhì)素及部分半纖維素被去除，因此漿板呈現(xiàn)白色。煙梗漿料蒸煮溫度為70 ℃，蒸煮時(shí)間為40 min，然后經(jīng)過高濃磨漿機(jī)處理所得，漿料顏色為棕褐色。

表1為針葉木漿纖維、闊葉木漿纖維及煙草纖維的性能分析數(shù)據(jù)。由表1可以看出，煙草纖維的纖維素含量同禾本科植物纖維素含量（38%~55%）相當(dāng)，略有偏低；木質(zhì)素含量為8.41%，含量較低，禾本科植物木質(zhì)素含量一般為18%~26%，木材類相對更高；纖維素聚合度大小關(guān)系為闊葉木 > 針葉木，由于煙草纖維未經(jīng)過漂白，雜細(xì)胞含量較多，故在測量黏度時(shí)存在不溶物，造成黏度無法測量。但是，由于煙草漿料屬于禾本科類，其纖維素聚合度在一定程度上要低于闊葉木和針葉木。

表1　漿料化學(xué)性能及纖維長度性能數(shù)據(jù)

此外，由表1煙草纖維的長寬比可以看出，煙草纖維長度與闊葉木纖維相當(dāng)，但比闊葉木纖維寬，長寬比較小，因此煙草纖維在造紙上不利于紙張強(qiáng)度性能的提高。

2.2 揮發(fā)性成分分析

對針葉木纖維、闊葉木纖維及煙草纖維進(jìn)行頂空分析，結(jié)果見表2、表3、表4與表5。結(jié)果表明，在30 ℃條件下，針葉木與闊葉木漿板只有1種揮發(fā)性成分，而煙草纖維漿片相對較多，且屬于酮類、呋喃類，而酮類與呋喃類均為煙草燃燒的所產(chǎn)生致香成分。隨著溫度的升高，煙草纖維所揮發(fā)出來的物質(zhì)逐漸增多，50 ℃達(dá)到11種，而80 ℃達(dá)到23種，針葉木纖維與闊葉木纖維在相應(yīng)條件下要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于煙草纖維。盡管頂空分析所測量的物質(zhì)成分為相對含量，痕量物質(zhì)有可能被稀釋，但仍可說明，煙草纖維應(yīng)用于要求有嗅香的紙質(zhì)品中具有一定的優(yōu)勢。

表2　針葉木纖維揮發(fā)性成分

表3　闊葉木纖維揮發(fā)性成分

表4　煙草纖維頂空分析

表5　不同溫度下三種纖維揮發(fā)性成分種類

2.3 揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）分析

由表6可知，盡管煙草纖維具有一定的煙草氣息，但其揮發(fā)性成分中不含有VOC類成分，滿足材料的安全使用要求。

表6　VOC揮發(fā)性成分檢測結(jié)果

3　結(jié)束語

煙草纖維隸屬于禾本科，其纖維素含量略低，含量約38.6%，木質(zhì)素含量略低，含量約8.41%，纖維長寬比較小，煙草纖維常溫下具有煙草類揮發(fā)性成分，能夠滿足具有表香要求的特殊紙類產(chǎn)品的需求，例如濾嘴用紙。煙草纖維的揮發(fā)性成分中不含有VOC類揮發(fā)性有機(jī)物，滿足材料的安全使用要求。

參考文獻(xiàn)：

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[3]方文彬.煙草稈的構(gòu)造和纖維形態(tài)分析[J].中南林學(xué)院學(xué)報(bào)，1991,5,1(11)：9-15.

[4]崔懂禮,文智美.煙草莖稈在制漿造紙工業(yè)中的應(yīng)用[J].2014,33(3):20-25.

[5]羅麗莉,楊偉祖,沈靖軒,等.一種采用天然煙草纖維的卷煙紙.中國, 200710065684[P].2007-02-15.

[6]安瑞,謝益民,王磊,等.煙草薄片型卷煙紙的制備及性能研究[J].中國造紙,2012(1):31.

[7]單婧,李基成,謝定海,等.煙草纖維在接裝紙上的應(yīng)用研究[J].中華紙業(yè),2013,34(4):18-21.

The Chemical Analysis of Tobacco FibersYI Zhimin XIAO Weiyi YAO Zhenyu HUANG Haiqun SUN Jun

（Yunnan Reascend Tobacco Technology Co., Ltd., Kunming 650106,China ）

Abstract:Tobacco fiber has the smell of tobacco, the chemical properties of the analysis results show that tobacco fibers have the low content of cellulose, about 38.4%, the low content of lignin, only 8.41%. Fiber length and width of tobacco is relatively small. Headspace analysis results show that, the tobacco fibers in normal temperature can be volatile out ketones and furan tobacco aroma components. These factors will push the application of tobacco fibers in the areas of specialty paper, especially the application in the field of paper filter tip paper.

Keywords:tobacco fiber;chemical property;avoma component