造纸法再造烟叶品质提升技术研究进展_张金磊.pdf

安徽农学通报2023年05期农产品质量 检测 加工 销售造纸法再造烟叶品质提升技术研究进展张金磊1，2秦云华1杨柳1虞丽娜2田永峰1尚善斋1洪鎏1龚为民1吕茜1朱东来1*（1云南中烟工业有限责任公司技术中心，云南昆明 650231；2昆明卷烟厂，云南昆明 650231）摘要为了研究造纸法再造烟叶的生产工序对其品质的影响因素，本文对萃取、浓缩、打浆和涂布4大工序提升造纸法再造烟叶感官品质的技术路径进行了综述，并展望了造纸法再造烟叶的发展方向。关键词造纸法再造烟叶；萃取工序；浓缩工序；打浆工序；涂布工序中图分类号TS452文献标识码A文章编号1007-7731（2023）05-0116-06Research Progress on the Technology of Improving the Quality ofPaper-Making Reconstituted TobaccoZHANG Jinlei1，2QIN Yunhua1YANG Liu1YU Lina2TIAN Yongfeng1SHANG Shanzhai1HONG Liu1GONG Weimin1LV Xi1ZHU Donglai1*（1Technology Center of China Tobacco Yunnan Industrial Co.,Ltd.，Kunming Yunnan 650231;2Kunming Cigarette Factory,Kunming Yunnan 650231）AbstractIn order to research the factors affecting the quality of paper-making reconstituted tobacco,this articlesummarized the way to improve the sensory quality of paper-making reconstituted tobacco from the 4 major processes ofextraction,concentration,beating and coating,and looks forward to the development direction of paper-makingreconstituted tobacco.Keywordspaper-making reconstituted tobacco;extraction process;concentration process;beating process;coating process再造烟叶，又称重组薄片或重组烟叶，是指将传统卷烟制造加工过程中产生的烟梗、烟末等烟草物质通过物理、化学、生物等方法制作成片状或丝状的再生产品1。再造烟叶的生产工艺主要有造纸法、干法、稠浆法、辊压法4种2。其中，造纸法再造烟叶的生产主要借鉴传统造纸的技术与设备，将烟梗、烟末等烟草物质用萃取液浸泡提取，将萃取出来的不溶性物质和可溶性物质进行固液分离，然后将不溶性物质打浆，用造纸机抄造成型，同时将可溶性物质以涂布的方式回填到成型的片基上，最后经过干燥分切成再造烟叶3，其生产工艺流程可简化为萃取工序、浓缩工序、打浆工序、涂布工序和烘干工序（图1）。图1造纸法再造烟叶生产工艺相比其他3种工艺方法，造纸法再造烟叶具有柔韧性和填充性优异、质量均匀稳定、外观及抗机械加工性能优异、降焦效果明显、人工调控性强等优点4-5。基于以上优点，目前销量大的卷烟品牌配方中都加入了烟草薄片，且掺配比例已超过20%，包括Marlboro、555、B&H、P-M、Camel、Winston、乐富门、云飞、多拉尔、蒙特卡罗等6。作者简介张金磊（1995），男，云南玉溪人，助理工程师，从事烟草加工工艺和新型烟草制品研究工作。*通信作者收稿日期2022-06-29-116DOI:10.16377/ki.issn1007-7731.2023.05.018然而，在造纸法再造烟叶快速发展的过程中也存在一些缺点，例如烟梗和烟末在抄造的过程中留着率较低，质地较脆硬，产品的杂气较重，灼烧感较强，舒适感较差，致香成分含量较低，湿强度不高等6-8。为了改善造纸法再造烟叶的缺点和提高造纸法再造烟叶的品质，国内外烟草企业开展了相关研究，但从造纸法再造烟叶的各大工序分析其对品质的影响鲜见报道，本文搜集了造纸法再造烟叶品质提升的相关技术，分析、总结了萃取、浓缩、打浆和涂布4大工序提升造纸法再造烟叶感官品质的技术路径，并展望了造纸法再造烟叶的发展方向。1萃取工序造纸法再造烟叶生产工艺中萃取工序主要有2个目的，一是将烟梗、烟末等烟草原料中的有效成分溶解到萃取液中，二是使废烟叶的纤维组织得到充分溶解，从而有利于下一步打浆工序疏解纤维。为了提高烟草有效成分的萃取率，目前采用的途径为选择合适的萃取剂、改进萃取的方法、优化萃取浓缩的时间和温度等。水是造纸法再造烟叶常用的萃取剂，但其难以充分提取再造烟叶的有效成分9。通过优化萃取剂组成成分，可以使烟梗和烟末中的有效成分溶解10，提高烟草成分的有效萃取率，改善造纸法再造烟叶的感官质量。宋光富等11通过改变萃取剂的方法来研究乙醇提取及喷香方式对造纸法再造烟叶品质的影响，结果表明，相比使用水提取的方式，醇提取更能有效地将烟草原料的有效成分和致香成分富集留存下来，同时溶液中的烟碱含量有所提升，钾含量有所下降。采用醇提及喷香方式后，重要致香成分（巨豆三烯酮、茄酮、新植二烯）明显增加，感官抽吸品质有所提升，木质杂气有较大改善，外观颜色质量油润感明显增加，颜色接近天然烟叶。刘志昌等12通过在萃取液中加入尿包助推剂来提高造纸法再造烟叶生产中烟梗、烟末的萃取率；通过正交化试验确定烟梗和烟末在加入尿包助推剂后的最佳萃取条件，包括尿包剂添加量、萃取温度、料液比和萃取时间，烟梗和烟末使用最佳的萃取条件后可以使其萃取率分别达到54.12%和56.36%。吴亦集等13通过在萃取工序的过程中加入果胶酶、半纤维素酶和蛋白酶等制剂来溶解造纸法再造烟叶原料中的果胶、纤维素和蛋白质，从而提高萃取液中的氨基酸和还原糖的含量，改善造纸法再造烟叶的感官质量和抽吸品质。利用纳米级别的过滤膜处理再造烟叶的萃取液，可以使滤液达到无渣的目的，降低烟气中混杂的木质气息，提高造纸法再造烟叶的抽吸品质14。赵东辉等15采用40 nm碳化硅超滤膜过滤处理造纸法再造烟叶萃取液，结果表明，过膜后的萃取浓缩液的含渣量、浓缩液黏度、浓缩液中的蛋白质和淀粉含量都所下降，同时浓缩液大部分中性致香成分有所提升，木质气和纸味有所改善，喉部刺激变小，使得产品的感官吸味有所改善。杜锐等16采用微滤膜和GU超滤膜对造纸法再造烟叶的烟梗和烟末的萃取液进行超精细过滤处理后，溶液中的氮含量有明显下降趋势，果胶物质基本完全去除，香气质和香气量有所提升，造纸法再造烟叶的感官品质有所提高。萃取工序是造纸法再造烟叶生产过程中的第一步工序，其直接影响后续加工工序的烟叶品质。萃取工序的首要目标是将原料中的烟草有效成分尽可能地溶解到萃取液中，萃取工序中烟叶品质提升主要有以下特点：萃取剂提质技术的运用与集成。为提高再造烟叶的香气量，在萃取液中加入乙醇、尿包、果胶酶、半纤维素酶和蛋白酶复合酶等对烟梗、烟末等溶液进行萃取，使烟草原料中的有效成分尽可能地溶解到萃取液中，以充分发挥烟草原料提取物的品质优势。纳米超精细过滤膜的运用与集成。通过化学方法萃取后的溶液中还存在纤维素、果胶、蛋白质和淀粉等大分子物质，利用纳米超精细过滤膜的膜通量特性，可以去除溶液中的细小颗粒和大分子物质，以提高萃取溶液的品质，改善造纸法再造烟叶的感官品质。萃取高新技术的运用。随着科学技术的快速发展，目前造纸法再造烟叶的萃取工序开始运用超声波萃取技术、超临界流体萃取技术、液膜萃取分离技术等17-18，不但可以提高造纸法再造烟叶的萃取率，还可以节约能源、保护环境。2浓缩工序浓缩工艺的目的是提高萃取液的浓度或者改善张金磊等：造纸法再造烟叶品质提升技术研究进展-117安徽农学通报2023年05期农产品质量 检测 加工 销售萃取液的配方以达到后续涂布加工工序的要求。浓缩液经过微生物和化学途径处理后，浓缩液中的蛋白质、果胶等大分子物质会变成溶于水的还原糖、氨基酸等小分子物质，有利于改善传统造纸法再造烟叶刺激性大、木质气息重等问题，提升再造烟叶的品质。目前浓缩工序主要采用的是微生物处理浓缩液、优化浓缩的时间温度和采用分子蒸馏技术3种方法。微生物处理可以使浓缩液中的大分子物质变成溶于水的小分子物质，从而提升再造烟叶的品质，是浓缩工序流程中首选的方法。王充等19在造纸法再造烟叶浓缩液中加入微生物，经过微生物发酵后浓缩液中的还原糖和总糖含量下降严重，烟叶的香气量、协调性和舒适性提高。郑勤安20利用增香菌、活性干酵母和蛋白酶配制成的烟草发酵增质剂对浓缩液进行处理后，浓缩液的pH下降，含糖量和蛋白质含量下降，烟草主流烟气指标提升。程昌合等21研究发现经醇化处理的烟草浓缩液的主要致香成分和挥发性组分增多，烟草薄片的香气量、协调性、木质杂气和余味均有较明显改善。优化浓缩的温度和时间有利于将浓缩液中的香味成分充分释放出来，其是提高造纸法再造烟叶品质的重要途径。李华雨等22研究不同浓缩温度对造纸法再造烟叶的中性香味成分的影响，结果发现，低端品牌在浓缩温度为93 时，浓缩液的中性香味成分的相对含量最高，高端品牌在浓缩温度为52，浓缩液的中性香味成分的相对含量最高；许春平等23研究发现在加热醇化温度相同条件下，浓缩液的最佳醇化时间为48 h，浓缩液的香味成分种类和含量显著增加，提升了造纸法再造烟叶的抽吸品质。分子蒸馏技术是目前国际上用于液体-液体分离的新型高科技术，其主要依靠不同物质的分子运动自由行程的差别来达到目的，可保持烟草原料的原有品质。宋红平等24采用分子蒸馏技术处理造纸法再造烟叶的浓缩液，将其内部的致香物质更好地富集起来，感官评价发现香气量和烟草特征香明显，协调性和舒适性大大提高。以上研究表明，浓缩工序的主要目的是改善浓缩液的配方和提高浓缩液的浓度。浓缩工序中烟叶品质提升主要有以下特点：微生物技术的运用与集成。通过微生物处理的浓缩液中的蛋白质、果胶等大分子物质会变成溶于水的还原糖、氨基酸等小分子物质，造纸法再造烟叶的浓缩液黏度和pH均有降低，刺激性减少，再造烟叶的香气量和协调性提高。微生物技术是浓缩工序中最经济和最有效的处理方法。浓缩工序温度和时间的正交试验最优解。不同的浓缩温度和时间对烟草浓缩液中的香味成分种类和质量影响不同，通过正交试验寻求最适的浓缩温度和浓缩时间，从而充分释放浓缩液的香味，提高造纸法再造烟叶的品质。分子蒸馏工艺技术的运用与集成。与萃取工序一样，浓缩工序可采用新型高科技术处理浓缩液，寻求分子蒸馏技术、膜技术等技术工艺的最佳浓缩条件。3打浆工序打浆工序是通过机械作用使悬浮于水中的纤维原料受到剪切力、离心力、摩擦力等作用力，使纤维原料达到生产所需要的形态特征25。打浆工序主要影响造纸法再造烟叶的抗张强度、松厚度、造碎率等物理性能26。目前打浆工序主要采用合适的打浆度和单独打浆的方式来提升浆料的质量和品质。打浆度的大小影响造纸法再造烟叶的物理微观结构，选择合适的打浆度有利于改善造纸法再造烟叶生产过程中的吸收性能，提高造纸法再造烟叶的感官质量27。张文军等28研究不同打浆度对造纸法再造烟叶中浆料纤维形态、片基物理性能和片基微观结构的影响，结果表明，随着打浆度提升，浆料的纤维均质长度下降，片基的切丝造碎率、松厚程度和抗张强度呈正相关线性增大，片基的透气度呈指数增大，造纸法再造烟叶的纤维孔隙减小，纤维之间更加紧密，提高了再造烟叶片基的吸收性能。余红涛等29研究造纸法再造烟叶打浆度的配比对其片基吸收性能的影响，结果表明，随着烟梗浆在烟草总浆料中含量占比的增加，造纸法再造烟叶的吸收性能先增大后减小，其中烟梗浆含量占比为50%60%时，造纸法再造烟叶的片基吸收性能最大，此时浆料中富集的烟草有效成分最高。造纸法再造烟叶的打浆方式主要有单独打浆和混合打浆2种方式，打浆方式的不同直接影响浆-118料的质量和再造烟叶的物理性能。造纸法再造烟叶生产中通过将烟梗和烟末分开打浆，可以提高浆料的质量和烟草薄片的吸收性能。李文昱等30研究造纸法再造烟叶生产过程中原料混合打浆和分开打浆对其品质的影响，结果表明，与混合打浆相比，烟梗、烟末和烟叶分开打浆更有利于纤维皂化，纤维易切断加工，再造烟叶的填料留着率增加；同时，分开打浆提高了造纸法再造烟叶的抗张强度，使烟草薄片的强度增强，有利于提高其在线加工性能，减少生产成本。罗冲等31研究造纸法再造烟叶的烟梗和烟末的打浆方式对其物理性能的影响，结果表明，烟梗和烟末分别采用低浓度和高浓度的打浆方式后，再造烟叶的片基抗张强度有所下降，其松厚度得到明显优化，造纸法再造烟叶的感官品质有所提升。以上研究表明，打浆工序主要的目的是提高浆料的质量和吸收性能。打浆工序中烟叶品质提升主要有以下特点：打浆度工艺技术参数的研发与运用。打浆度的大小直接影响烟梗、烟末的纤维状态和片基物理性能。在合适的打浆度范围，随着打浆度的提升，浆料的纤维分丝皂化以及片基的抗张强度、透气度均提升，增加了片基的吸收性，改善了造纸法再造烟叶的品质。打浆方式工艺的研发与集成。造纸法再造烟叶所用的烟草原料是烟梗和烟末，传统造纸法再造烟叶的生产工艺是将烟梗和烟末混合在一起进行打浆，导致烟梗和烟末皂化程度不同而影响浆料的质量。为了提高造纸法再造烟叶的质量，目前打浆方式的研究趋势是分开打浆，同时分别研究烟梗和烟末的高低浓磨浆方式。4涂布工序涂布工序是将萃取工艺制得的浓缩物涂布到片基上的过程。涂布工序是整个造纸法再造烟叶工艺过程中质量调控的关键一步，其影响着再造烟叶的物理性能、主流烟气指标和感官质量32-33。在涂布液中添加特定物质可以优化造纸法再造烟叶的物理性能，降低不良烟气成分的产生。黄明等34在造纸法再造烟叶的涂布液中加入 0.12%的90%脱乙酰度的壳聚糖，造纸法再造烟叶片基的抗张强度和填充值分别提高了142.9%和8.6%，改善了再造烟叶的感官品质。贺磊等35使用含碳酸钙的涂布液涂布在造纸法再造烟叶的基片上，当涂布液中碳酸钙的含量为10%时，其总钙含量与普通再造烟叶中含量相当，同时其焦油含量和一氧化碳含量下降明显，分别下降了9.1%和17.5%，主流烟气指标得到明显改善，为造纸法再造烟叶的降焦减害提供了技术支持。张林霄等36在造纸法再造烟叶的生产中加入碳酸氢盐溶液，处理后的再造烟叶的涂布率提高了33.1%，提高了再造烟叶的物理性能。刘雄利等37在造纸法再造烟叶的涂布过程中加入纳米纤维素，添加了纤维素纳米晶体的造纸法再造烟叶的抗张强度和表面强度均有增加，增幅分别为32.6%和28.9%，且其对造纸法再造烟叶的黏度无明显的负面影响。张克娟等38在造纸法再造烟叶的生产涂布工序加入硅藻土，结果表明当硅藻土的含量增大时，再造烟叶的涂布率和厚度有所增加，改善了再造烟叶的产品品质。涂布率的大小直接影响着造纸法再造烟叶感官品质。涂布率是指涂到片基上的有效烟草物质占片基总重量的百分比39。涂料的形式、基片的性质、压榨压力、涂布温度、涂布浓度和涂布车速影响涂布率的大小。黄新民等40研究发现通过对涂布液的浓度和黏度进行调控，并选取适当的抄造工艺，可以增大造纸法再造烟叶的涂布率大小；同时，通过改变涂布液在设备中的料液高度和设备涂布辊之间的压力来稳定造纸法再造烟叶的涂布率，保证产品的均匀性。廖夏林等41研究设备涂布辊之间的压力对造纸法再造烟叶涂布率的影响，随着涂布辊压力的增大，涂布率的前半段下降迅速，后半段趋于平稳，同时基片的松厚度和表面粗糙度也随之下降，薄片的片基表面的孔洞愈来愈少，孔径愈来愈小，提高了造纸法再造烟叶的感官品质。以上研究表明，涂布工序的主要目的是提高涂布液在片基上的涂布率，改善造纸法再造烟叶的感官品质。涂布工序中烟叶品质提升主要有以下特点：涂布液提质技术的运用与集成。在涂布液中加入合适的助剂以改善涂布液的组成成分，包括壳聚糖、碳酸钙、碳酸氢盐、纳米纤维素、硅藻土等物质，提升造纸法再造烟叶的物理性能、主流烟气指标和感官质量。涂布率工艺技术的研发与运用。涂布率张金磊等：造纸法再造烟叶品质提升技术研究进展-119安徽农学通报2023年05期农产品质量 检测 加工 销售的大小直接影响单位面积基片上留存的烟草有效成分，通过优化压榨压力、涂布温度、涂布浓度和涂布车速等来提高涂布率，提高烟草成分的释放率。5结论与展望随着全国控烟力度加强，在一系列控烟法律和政策的影响下，烟草环境发生了深刻的变化。再造烟叶在降焦减害、赋味增香、提高烟草利用率、降低生产能耗发挥着重要的作用。为了提高国内造纸法再造烟叶的质量，提出以下建议：充分运用造纸法再造烟叶调控性能优异的特点，同时对涂布液进行调控和对片基进行改造，通过双向改造的方式来提高造纸法再造烟叶的品质。在进行提升再造烟叶品质的研究时，需要同时考虑萃取、浓缩、打浆、涂布及烤片几大生产工序，不能顾此失彼。开发低有害成分、高烟草成分含量造纸法再造烟叶，重点研究造纸法再造烟叶焦油、一氧化碳等主流烟气在燃烧或者加热状态下的释放规律，同时运用新技术、新辅材、新工艺等方法，使更多的烟草有效成分富集起来。结合几大生产工序，系统性地研究造纸法再造烟叶的生产工艺技术，提升其在线加工能力和在线加工水平，从烟草装备方向提升造纸法再造烟叶的机械加工性能。充分发挥其他3种再造烟叶生产工艺的优点，将造纸法再造烟叶与其他3种工艺融合在一起。例如，将造纸法分离重组、片基强度高和稠浆法成分高的优势共同利用起来开发新的生产工艺涂布法再造烟叶。6参考文献1 戴路，陶丰，袁凯龙.造纸法再造烟叶的研究进展J.中国造纸学报，2013，28（1）：65-69.2 董高峰，田永峰，尚善斋，等.用于加热不燃烧（HnB）卷烟的再造烟叶生产工艺研究进展J.中国烟草学报，2020，26（1）：109-117.3 张文军，周桂园，秦瑜，等.造纸法再造烟叶原料提升品质技术研究进展J.工业技术创新，2017，4（1）：174-178.4 王娜，王定伟.造纸法再造烟叶工业可用性研究J.安徽农业科学，2012，40（32）：15900-15902.5 邓志斌，刘刚，靖德军，等.干法再造烟叶与造纸法再造烟叶产品对比分析J.云南农业大学学报，2015，30（6）：880-885.6 况志敏，刘建平，王茜茜.造纸法再造烟叶发展综述J.纸和造纸，2018，37（6）：26-31.7 黄晶，郑彬，施建在.造纸法再造烟叶的研究进展J.黑龙江造纸，2019（1）：30-31.8 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武文卿，贺娟，宋怀磊，等.苜蓿花期喷施阿维菌素对蜜蜂及野生传粉昆虫的影响J.中国植保导刊，2021，41（12）：11-15.8 沈宇涛，胡福良.环境污染迫使蜜蜂承受多重压力J.蜜蜂杂志，2022，41（1）：25-27.（责编：王慧晴）张金磊等：造纸法再造烟叶品质提升技术研究进展-121