CN101708071A

CN101708071A - 一种处理烟叶梗丝的方法

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Publication number: CN101708071A
Application number: CN200910265717A
Authority: CN
Inventors: 沈光林; 陶红; 周瑢; 林翔
Original assignee: China Tobacco Guangdong Industrial Co Ltd
Current assignee: China Tobacco Guangdong Industrial Co Ltd
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2029-12-24
Also published as: CN101708071B

Abstract

本发明涉及烟草领域，具体公开一种处理烟叶梗丝的方法，包括以下步骤：将烟叶梗丝在NH₃·H₂O和H₂O₂的混合溶液中浸泡；过滤取滤渣冲洗；将冲洗后的滤渣烘烤。本发明还提供烟梗处理的最佳工艺条件，即于1.5％NH₃·H₂O和1.0％H₂O₂溶液中60℃下浸泡1h，料液比为1∶10。经本发明所述方法处理的梗丝与未处理梗丝相比，细胞壁物质、木质素和总氮含量分别下降了12.71％、2.14％和1.24％，填充值增大，经感官评吸，其杂气有所减少，说明本发明所述方法既可提高烟叶梗丝的填充值，又可明显降低烟叶梗丝的木质纤维素含量和木质气息，提高烟叶梗丝的使用价值，具有工业应用前景。

Description

一种处理烟叶梗丝的方法

技术领域

本发明涉及烟草领域，具体涉及一种处理烟叶梗丝的方法。

背景技术

烟叶梗丝是烟草工业的副产物。我国烟草行业一般将烟叶梗丝膨胀后添加到卷烟配方中，然而，由于烟叶梗丝的主要成分是细胞壁物质，约占40％以上，包括纤维素、半纤维素、果胶和木质素等。这类物质热裂解会产出较多的低级醛类、儿茶酚、烷基儿茶酚和甲醇等，严重影响卷烟的吸味品质，致使膨胀梗丝在卷烟配方中的掺兑比例一般不大，每年仍有大量烟叶梗丝被废弃，造成自然资源的浪费和环境污染。因此，利用物理、化学及生物技术降解或去除细胞壁物质，改善梗丝质量，对于提高烟叶梗丝的可用性具有重要意义。木质纤维原料的化学法处理方法有稀酸、碱、臭氧、有机溶剂和氧化处理等。

酸处理木质素脱除效果差，能耗大，腐蚀设备；有机溶剂处理存在腐蚀和毒性等问题；臭氧处理成本昂贵等，故生产中应用较多的是碱处理和氧化处理。

张卫华等报道了应用脲和氢氧化钠处理低次烟叶，改善了低次烟的香气特征。中国专利1694628A公开的《减少烟草中含氮化合物和木质素的方法》给出了应用氢氧化钠处理烟叶和烟草纤维原料生产再造烟叶的工艺过程，需要先对烟草纤维原料进行萃取后分离，再对纤维部分进行碱氧处理，再进行分离，工艺较复杂。以上碱处理过程均应用氢氧化钠处理烟草原料，易带来灼烧感。

发明内容

本发明针对现有技术用氢氧化钠处理烟叶梗丝易带来灼烧感的缺陷，提出一种制备方法。该制备方法工艺简单易行，效果理想。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种处理烟叶梗丝的方法，包括以下步骤：

步骤1：将烟叶梗丝在NH₃·H₂O和H₂O₂的混合溶液中浸泡；

步骤2：过滤取滤渣冲洗；

步骤3：将冲洗后的滤渣烘烤。

本发明利用氨水和过氧化氢溶液在高温条件下浸泡处理烟叶梗丝，旨在改变其纤维结构，释放出部分木质素和纤维素，其机理在于OH^-能够削弱纤维素和半纤维素之间的氢键，以及皂化半纤维素和木质素分子之间的酯键。碱液可引起木质纤维原料润胀，并使其内部表面积增加，聚合度降低，结晶度下降，木质素和碳水化合物之间化学键断裂，木质素结构受到破坏。

优选地，步骤1所述混合溶液中氨水浓度为0.1～4质量％。

优选地，步骤1所述混合溶液中H₂O₂的浓度为0.1～3.6体积％。

优选地，步骤1所述溶液的温度为50℃～90℃。

优选地，步骤1所述浸泡时间为0.5～3h。

本发明还提供所述方法的最佳工艺条件，即于1.5质量％NH3·H₂O和1.0体积％H₂O₂溶液中60℃下浸泡1h，在此条件下处理的梗丝与未处理梗丝相比，细胞壁物质、木质素和总氮含量分别下降了12.71％、2.14％和1.24％。

优选的，步骤1所述烟叶梗丝与混合溶液的质量体积比以g/mL计为1∶10。。

优选地，步骤3所述烘烤温度为75℃-80℃。

优选地，步骤3所述烘烤时间为4-6小时。

本发明还提供根据上述方法制备的烟叶梗丝，其含水率以重量百分比表示为11％～13％。

烟叶梗丝经本发明所述方法处理后，木质素含量降低，体积膨胀，填充值增加，其香气、杂气和协调性得到了较大的改善，木质杂气明显减少，刺激性较小，无灼喉感觉，品质得到明显提高。

扫描电镜显示，未经处理的烟叶梗丝结构致密、上面覆盖有一个由草本植物蜡质形成的薄层(见图1)；经过本发明所述方法处理后，烟叶梗丝表面的蜡质层消失，整体结构仍然较完整，同时原料表面的纹路更薄(见图2)，表明木质素被溶解，纤维素暴露出来。

本发明所述方法既可提高烟叶梗丝的填充值，又可明显降低烟叶梗丝的木质纤维素含量和木质气、刺激性，改善烟叶梗丝的香气特征，提高烟叶梗丝的使用价值，具有工业应用前景。

附图说明

图1是对照烟叶梗丝的SEM图(1000×)；

图2是实施例1处理的烟叶梗丝的SEM图(1000×)。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步阐述本发明。应当指出，以下仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

实施例1：本发明所述方法处理烟叶梗丝

将若干份(10g/份)梗丝在含有4％(质量百分比)氨水溶液和3.6％(体积百分比)H₂O₂混合溶液中，90℃下浸泡3h，过滤，滤渣用自来水冲洗2次后，于80℃下烘6h，经检测其含水率为13％。

实施例2：本发明所述方法处理烟叶梗丝

将若干份(10g/份)梗丝在含有0.5％(质量百分比)氨水溶液和0.5％(体积百分比)H₂O₂混合溶液中，50℃下浸泡0.5h，过滤，滤渣用自来水冲洗2次后，于80℃下烘4h，经检测含水率为11％。

实施例3：本发明所述方法处理烟叶梗丝

将若干份(10g/份)梗丝在含有4％(质量百分比)氨水溶液和0.5％(体积百分比)H₂O₂混合溶液中，60℃下浸泡1h，过滤，滤渣用自来水冲洗2次后，于80℃下烘4h，经检测含水率为11.5％。

实施例4：成分分析与结构观察方法

采用YC/T 159-2002、161-2002、249-2008和160-2002规定的方法检测实施例1和实施例2制备的烟叶梗丝中的总糖、总氮、总蛋白质和烟碱，采用文献1(张槐苓，葛翠英，穆怀静，等.烟草分析与检验.郑州：河南科学技术出版社，1994：103-111)、文献2(赵利剑.复配酶在烤烟陈化中重的作用研究[D].昆明理工大学硕士研究生论文，2006：31-34)介绍的方法测定总细胞壁物质、纤维素和木质素。

将实施例1、实施例2、实施例3制备的烟叶梗丝粉碎，过40目筛。取少量烟叶梗丝粉，用双面胶固定于扫描电镜的样品台上，用离子溅射仪在样品表面镀上可导电的金膜，用场发射扫描电镜进行观察拍照。拍照条件为：加速电压：15kV；放大倍数：×1000。

实施例5：本发明所述方法处理烟叶梗丝评吸

将将实施例1、实施例2、实施例3制备的烟叶梗丝以及未处理烟叶梗丝于恒温(25℃)恒湿(55％)箱平衡48h，按18％(质量分数)比例均匀掺入叶丝中，手工卷制成试验卷烟。评吸前，试验卷烟仍需在恒温恒湿箱中平衡48小时。由15名男性和15名女性组成评吸小组对试验卷烟进行评吸，结果如表1所示。对照为未处理梗丝制备的卷烟；其中1号为实施例1处理样制备的卷烟，2号为按实施例2处理样制备的卷烟，3号为按实施例3处理样制备的卷烟。

表1本发明所述方法处理烟叶梗丝的评吸结果

评吸结果表明：烟叶梗丝经本发明所述方法处理后，其香气、杂气和协调性得到了较大的改善，木质杂气明显减少，刺激性较小，无灼喉感觉，品质得到明显提高。

实施例6：料液比对本发明所述方法处理烟叶梗丝的影响

本发明采用氨水和H₂O₂的混合溶液，所述料液比为烟叶梗丝质量(g)/混合液体积(ml)。参照实施例1所述的方法，取5份梗丝，在H₂O₂浓度为1％和氨水浓度为1.5％的混合溶液中，处理温度60℃，处理时间1h的条件下，分别考察料液比为(1∶8、1∶9、1∶10、1∶12、1∶15)对细胞壁物质含量的影响。结果发现，各料液比处理后的细胞壁物质含量分别为37.13％、35.42％、30.85％、30.03％、29.42％。由此可以看出，随着料液比从1∶8增加至1∶15，细胞壁物质的含量相应地降低近8百分点，说明氨水和H₂O₂能够在一定程度上降低烟叶梗丝细胞壁物质；在料液比为1∶10时，细胞壁物质含量下降幅度最大，而后随着料液比的增大，细胞壁物质含量的下降幅度变缓。可能是料液比较小时，烟叶梗丝与碱液不能充分接触，影响氨水和H₂O₂对纤维素类物质的作用效果。料液比为1∶10时，纤维素、半纤维素与木质素之间的酯键大多已被碱氧破坏，继续增大料液比，烟叶梗丝可提供的酯键有限，使碱氧作用趋缓，同时碱液回收及废液处理成本增大，因此，料液比为1∶10较为合理。

实施例7：浸泡时间对本发明所述方法处理烟叶梗丝的影响

参照实施例1所述的方法，在料液比为1∶10和其他条件不变的情况下，考察了不同浸泡时间0.5、1、1.5、2、3h对烟叶梗丝细胞壁物质含量的影响。结果发现，不同时间浸泡后的细胞壁物质含量分别为34.25％、31.13％、29.41％、28.75％、27.46％。由此可以看出，随着浸泡时间的延长，细胞壁物质含量降低，当浸泡1h时，细胞壁物质含量降幅(3.09百分点)最大，而后随着浸泡时间的延长降幅逐渐减小，因此选择处理时间为1h。

实施例8：浸泡温度对本发明所述方法处理烟叶梗丝的影响

参照实施例1所述的方法，在浸泡时间1h及其他条件不变的情况下，考察了浸泡温度50、60、70、80、90℃对细胞壁物质的影响。结果发现，不同温度下浸泡的细胞壁物质含量分别为36.42％、30.96％、29.41％、30.10％、29.28％。由此可见，随着浸泡温度的升高，细胞壁物质含量减少。当浸泡温度由50℃升为60℃时，细胞壁物质含量急剧下降，其后下降幅度相对平缓。因此，选择60℃进行碱处理是一个较佳的方案。

实施例9：氨水溶液浓度对本发明所述方法处理烟叶梗丝的影响

参照实施例1所述的方法，在H₂O₂浓度为1％和料液比为1∶10、处理温度60℃及其他条件不变的情况下，考察了氨水浓度为0.5％、1％、1.5％、2％、3％、4％对烟叶梗丝总细胞壁物质含量的影响。结果发现，对照(未处理烟叶梗丝)、不同浓度的氨水溶液浸泡烟叶梗丝的细胞壁物质含量分别为42.86％、39.45％、36.17％、32.75％、31.46％、30.79％、28.68％。由此可以看出，与对照相比，氨水浓度为0.5％时，细胞壁物质含量的降低3.41百分点，而后随着氨水溶液浓度的提高，细胞壁物质含量的降低幅度逐渐变小，而当氨水浓度由1％变为1.5％时，细胞壁物质含量的降幅(3.42百分点)最大。由于碱液浓度太高，后续处理过程中消耗的水和能源较大，同时废液中的高浓度碱对环境的污染严重，因此，选用氨水浓度为1.5％。

实施例10：H₂O₂浓度对本发明所述方法处理烟叶梗丝的影响

参照实施例1所述的方法，在氨水浓度1.5％和料液比为1∶10、浸泡温度60℃和浸泡时间1h条件下，分别考察了H₂O₂浓度为0.3％、0.6％、1.0％、1.6％、2.6％、3.6％对烟叶梗丝总细胞壁物质含量的影响。结果发现，对照、不同浓度的H₂O₂溶液浸泡烟叶梗丝的细胞壁物质含量分别为42.86％(对照)、36.48％、33.68％、31.87％、30.49％、29.89％、28.27％。由此可以看出，当H₂O₂浓度为1.0％时，细胞壁物质含量降为31.87％，其后下降缓慢。同时，H₂O₂浓度过高，会带给烟叶梗丝较强的刺激性气味，并由于H₂O₂具有漂白的作用，使烟叶梗丝的颜色过浅。因此选择H₂O₂浓度为1.0％。

实施例11：本发明所述方法的最优处理条件

烟梗处理的最佳工艺条件，即于1.5％NH3·H₂O和1.0％H₂O₂溶液中60℃下浸泡1h，料液比为1∶10，在此条件下处理的烟叶梗丝细胞壁物质含量及部分常规化学成分含量见表2，从表中细胞壁物质含量数据看，在此条件下，与未处理梗丝相比，细胞壁物质、木质素和总氮含量分别下降了12.71％、2.14％和1.24％。因此，应用本发明所述方法处理烟叶梗丝可以有效地去除烟叶梗丝中的蛋白质和木质素类物质，减轻烟叶梗丝的木质杂气。另一方面，经本发明所述方法处理后，烟叶梗丝中的糖含量降低，总碱含量未检出，造成的原因是可溶性糖和烟碱溶解于碱液中脱除。

表2烟叶梗丝处理前后组成成分含量变化

烟叶梗丝	水分(％)	总糖(％)	总氮(％)	总碱(％)	细胞壁物质(％)	木质素(％)
烟叶梗丝	水分(％)	总糖(％)	总氮(％)	总碱(％)	细胞壁物质(％)	木质素(％)	实施例11	7.52	6.52	0.83	未检出	26.35	6.29
对照	3.46	16.80	2.07	0.52	39.06	8.43	实施例11	7.52	6.52	0.83	未检出	26.35	6.29

实施例12：本发明所述方法处理后烟叶梗丝微观结构和填充值的变化

为了考察梗丝经过本发明所述方法处理后的微观结构和物理性能的变化，对实施例1、实施例2、实施例3处理的梗丝做了扫描电镜分析和填充值测定，具体方法如实施例4所述。

本发明所述方法处理前后烟叶梗丝的扫描电镜照片见图1。从图1看出，未经处理的烟叶梗丝(见图1)结构致密、上面覆盖有一个由草本植物蜡质形成的薄层；经过本发明所述方法处理后(见图2)，烟叶梗丝表面的蜡质层消失，整体结构仍然较完整，同时原料表面的纹路更薄，表明木质素被溶解，纤维素暴露出来。

填充值是衡量梗丝质量的一项重要指标。在一定程度上提高梗丝的填充力对卷烟工业来说是有利的，因为填充力的提高不但可以降低原料的消耗，还可改善卷烟的燃烧性、安全性、外观，甚至吸味。膨胀梗丝由于细胞体积增大，加料时与料液的接触面积增大，而且膨胀后的梗丝组织疏松，容易吸收料液，因此可提高梗丝加料效果，进而减少梗丝自身的杂味和刺激性，改善梗丝吸味，同时还充分提高梗丝的填充值。

测试了本发明所述方法处理后的梗丝、未处理梗丝和膨胀梗丝的填充值。结果显示实施例1处理后的梗丝、未处理梗丝和膨胀梗丝其填充值分别为5.87(SD0.42)、5.32(SD0.51)和5.68(SD0.55)cm³/g。测试实施例2、实施例3处理的梗丝也有相似结果，说明本发明所述方法处理烟叶梗丝具有膨胀作用，其效果达到或略高于膨胀梗丝。

从以上结果可以看出，经过本发明所述方法处理后梗丝中木质素降低，体积膨胀，填充值增加，对卷烟加工是有利的。本发明所述方法既可提高烟叶梗丝的填充值，又可明显降低烟叶梗丝的木质纤维素含量和木质气、刺激性，改善烟叶梗丝的香气特征，提高烟叶梗丝的使用价值。

Claims

1.一种处理烟叶梗丝的方法，包括以下步骤：

步骤1：将烟叶梗丝在NH₃·H₂O和H₂O₂的混合溶液中浸泡；

步骤2：过滤取滤渣冲洗；

步骤3：将冲洗后的滤渣烘烤。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1所述混合溶液中NH₃·H₂O的浓度为0.1～4质量％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1所述混合溶液中H₂O₂的浓度为0.1～3.6体积％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1所述混合溶液的温度为50℃～90℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1所述浸泡时间为0.5～3h。

6.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤1为在60℃的1.5质量％NH₃·H₂O和1.0体积％H₂O₂的混合溶液中浸泡1h。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1所述烟叶梗丝与混合溶液的质量体积比以g/ml计为1∶10。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3所述烘烤温度为75℃-80℃。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3所述烘烤时间为4-6小时。

10.根据权利要求1-9任一项所述方法制备的烟叶梗丝，其特征在于，其含水率以重量百分比表示为11％～13％。