一種造紙法再造煙葉萃取液中硝酸鹽和亞硝酸鹽的選擇性調(diào)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種造紙法再造煙葉萃取液中硝酸鹽和亞硝酸鹽的選擇性調(diào)控方法, 屬于造紙法再造煙葉生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 造紙法再造煙葉是應(yīng)用造紙基本工藝生產(chǎn)的重組煙草,其具有燃燒速率快、焦油 釋放量低、填充值高以及耐加工性能好等特點。再造煙葉化學(xué)組分與物理參數(shù)的可調(diào)控性 是其最突出優(yōu)勢。當(dāng)前對于再造煙葉組分的調(diào)控主要通過原料的選擇、生化處理、壓力驅(qū)動 膜處理以及外源添加功效組分等方式進(jìn)行,但這些技術(shù)存在著調(diào)控能力有限、生產(chǎn)可操作 性弱或者處理成本高等缺陷,在造紙法再造煙葉生產(chǎn)中的應(yīng)用受到一定的限制。
[0003] 煙梗與煙葉萃取液中的硝酸根和亞硝酸根離子是煙氣中氮氧化物和煙草特有亞 硝胺的重要前體物,其不僅確定了再造煙葉煙氣中氮氧化物和煙草特有亞硝胺的釋放量, 同時也對感官品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響。因此,這些硝酸根和亞硝酸根離子的去除,特別是選擇性 去除是提高造紙法再造煙葉質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0004] 中國專利CN102524934A、CN101606748A均提出了使用壓力驅(qū)動膜,如微濾膜、超 濾膜以及納濾膜,去除生物大分子以及小分子無機鹽,以提升造紙法再造煙葉的質(zhì)量,然而 壓力驅(qū)動膜對于離子化合物的去除尚存在電解質(zhì)去除效率低、選擇性弱以及工業(yè)化成本高 等缺陷。電滲析技術(shù)是一種高效的脫鹽手段,其對煙草水提物中的離子化合物的脫除效率 較高,如 CN103082394A、CN103330277A 以及 US4302308A、US4253929 利用電滲析方法去除 煙草提取液或再造煙葉萃取液中的硝酸鹽、亞硝酸鹽以及氯離子。煙草萃取液中含有非離 子型有效組分(如:果糖、葡萄糖、果膠等)和離子型有效組分(如煙堿),其中煙堿是煙 草最為重要的功效成分。雖然普通的電滲析技術(shù)可實現(xiàn)氯、硝酸根等離子化合物相對于非 離子型化合物的選擇性去除,但通常也導(dǎo)致煙草離子型有效組分(煙堿和有機酸)的大量 流失,這必將導(dǎo)致卷煙吸食品質(zhì)下降。向海英等使用I0NSEP?離子交換膜去除氯離子的 同時,發(fā)現(xiàn)煙堿也降低50%以上(煙梗提取液中氯離子的電滲析法脫除,煙草科技,2015, 1:72-75)。因此,在提高煙草萃取液中硝酸根、亞硝酸根以及氯離子脫除效率的同時,如何 有效保留煙草的有效成分(煙堿和有機酸)是電滲析處理煙草萃取液亟待解決的關(guān)鍵問 題,也是電滲析技術(shù)在造紙法再造煙葉生產(chǎn)中應(yīng)用的技術(shù)關(guān)鍵。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明是針對上述現(xiàn)有電滲析技術(shù)所存在的煙堿大量流失問題而研制的一種生 產(chǎn)工藝簡單、可控性強的硝酸鹽與亞硝酸鹽選擇性調(diào)控方法,可廣泛應(yīng)用于造紙法再造煙 葉萃取液中,使硝酸鹽與亞硝酸鹽含量選擇性降低,并有效避免煙堿和有機酸的流失,在降 低硝酸根和亞硝酸根離子的同時,顯著提高造紙法再造煙葉吸食品質(zhì)。
[0006] 本發(fā)明通過一價陰離子選擇性透過膜的使用高效去除煙草萃取液中硝酸根和亞 硝酸根離子,并有效避免了煙堿和有機酸的流失,實現(xiàn)了硝酸根和亞硝酸根的選擇性去除。
[0007] 本發(fā)明解決技術(shù)問題,采用如下技術(shù)方案:
[0008] 本發(fā)明造紙法再造煙葉萃取液中硝酸鹽和亞硝酸鹽的選擇性調(diào)控方法,其特征 是:
[0009] a、將按照造紙法再造煙葉生產(chǎn)工藝所制備的煙草萃取液引入電滲析裝置的淡化 室,并在濃縮室中加入水或電解質(zhì);所述煙草萃取液的固形物含量為7-10%。
[0010] 所述電滲析裝置的陰離子交換膜為一價陰離子選擇性透過膜,陽離子交換膜優(yōu)選 為一價陽離子選擇性透過膜。
[0011] 按照造紙法再造煙葉生產(chǎn)工藝制備煙草萃取液的步驟為:將造紙法再造煙葉原 料(煙梗煙葉、和/或煙末)加入攪拌罐中,加入4-10倍重量的水,攪拌提取1小時,使 用雙螺旋擠漿機進(jìn)行固液分離,所得到的煙草水溶液經(jīng)過80-120目的振篩粗過濾,再在 2500-3500rmb轉(zhuǎn)速條件下離心分離,清液即為電滲析處理所需的煙草萃取液。
[0012] b、在恒定電流條件下對煙草萃取液進(jìn)行電滲析處理脫除硝酸根離子和亞硝酸根 離子,即進(jìn)行脫硝處理;電滲析處理的流量為4-8L/min ;恒定電流密度為10-20mA/cm2。
[0013] c、在脫硝處理過程中通過淡化室內(nèi)電導(dǎo)率的變化或者硝酸根離子和亞硝酸根離 子的實際含量來控制脫硝程度;同時檢測淡化室內(nèi)煙堿含量及有機酸總量(包括梓檬酸、 草酸和蘋果酸)以考察脫硝處理的選擇性;
[0014] d、將脫硝后的煙草萃取液按照造紙法再造煙葉生產(chǎn)工藝?yán)^續(xù)進(jìn)行處理,用于再造 煙葉的加工。
[0015] 通常狀況下,煙草提取液呈酸性,其pH范圍約為4. 5-6. 5,其中的煙堿主要以一價 鹽的形態(tài)存在。從理論上來說,煙堿可通過一價選擇性離子交換膜,但實驗發(fā)現(xiàn):電滲析過 程中煙堿并不通過一價陰離子選擇性透過膜,這主要可能是由于煙堿陰離子的離子水合半 徑大,一價陰離子選擇性透過膜對其有物理選擇性。從而,本發(fā)明可以通過一價陰離子選擇 性透過膜的使用,高效去除煙草萃取液中硝酸根和亞硝酸根離子,并有效避免了煙堿和有 機酸的流失,實現(xiàn)了硝酸根和亞硝酸根的選擇性去除。
[0016] 與已有技術(shù)相比,本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:
[0017] 1、本發(fā)明不僅能有效去除硝酸根和亞硝酸根離子,同時可避免煙堿和煙草主要有 機酸的流失,提升造紙法再造煙葉萃取液的品質(zhì),最大程度地保證了再造煙葉的吸食品質(zhì)。
[0018] 2、本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡單、可控性強、質(zhì)量穩(wěn)定,可廣泛應(yīng)用于造紙法再造煙葉萃取 液中硝酸根和亞硝酸根的選擇性去除。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明
[0020] 實施例1 :
[0021] 以煙葉為原料制備煙草萃取液,將500mL固形物含量為7%的煙草提取液裝 入安裝有10對離子交換膜(其中陰膜為Selemion?-價陰離子選擇性透過膜,陽膜為 Selemion?-價陽離子選擇性透過膜,有效面積為1平方米)的電滲析裝置的淡化室中,并 在濃縮室中加入500mL的自來水;在15A/cm2的恒定電流密度條件下、5L/min的流量下進(jìn)行 電滲析處理40min,
[0022] 在安裝有10對普通離子交換膜(陰離子交換膜為普通均相陰離子交換膜CJA-2, 陽離子交換膜為普通均相陽離子交換膜CJC-2,合肥科佳高分子材料科技有限公司制造) 的電滲析裝置中進(jìn)行相同煙草萃取液的電滲析處理對比試驗,試驗參數(shù)除所用離子交換膜 不同外,其它參數(shù)均相同。
[0023] 經(jīng)兩種膜堆處理后,淡化室內(nèi)煙草萃取液的化學(xué)分析結(jié)果見表1,結(jié)果表明:與普 通的均相離子交換膜相比,一價離子選擇性透過膜在實現(xiàn)N(V和NO ^含量顯著減少的前 提下,可大幅提N(V和NO,相對于煙堿的選擇性,避免了煙堿的大量流失,同時有機酸(主 要包括檸檬酸、草酸和蘋果酸)也得到了較好的保留。
[0024] 由使用兩種電滲析膜堆處理后的煙草萃取液制備的造紙法再造煙葉的評價結(jié)果 表明:與使用普通離子交換膜的非選擇性去除對照相比,經(jīng)一價離子選擇性透過膜選擇性 去除后的造紙法再造煙葉的吸食勁頭和燃燒速率都顯著提升,且感官品質(zhì)整體得到改善。
[0025] 表 1
[0027] 實施例2 :
[0028] 使用兩種電滲析處理的萃取液制備的造紙法再造煙葉評價結(jié)果表明:與NO,和 NO,非選擇性去除對照相比,選擇性去除的吸食勁頭顯著提升且余味和刺激性等感官指標(biāo) 得到提高。
[0029] 以煙梗為原料制備煙草萃取液,將500mL固形物含量為7%的煙草萃取液裝入安 裝有10對離子交換膜(其中陰膜為Selemion?-價陰離子選擇性透過膜;陽離子交換膜 為CJC-2均相陽離子交換膜,合肥科佳高分子材料科技有限公司制造)的電滲析器淡化室 中;濃縮室中加入500mL的1.0 mol/L的硫酸鈉作為起始電解質(zhì);在20mA/cm2的恒定電流密 度條件下進(jìn)行電滲析處理35min。經(jīng)測試,處理后淡化室中煙草萃取液的電導(dǎo)率由初始的 17. 30mS/cm 降低至 5. 2mS/cm。
[0030] 在安裝有10對普通離子交換膜(陰離子交換膜為均相陰離子交換膜CJA-2,陽離 子交換膜為均相陽離子交換膜CJC-2,合肥科佳高分子材料科技有限公司制造)的電滲析 器中進(jìn)行相同煙草萃取液的電滲析處理對比試驗,試驗參數(shù)除離子交換膜外,其它參數(shù)均 相同。
[0031] 經(jīng)兩種膜堆處理后,淡化室內(nèi)煙草萃取液的化學(xué)分析結(jié)果見表2,結(jié)果表明:與普 通的均相陰離子交換膜相比,一價陰離子選擇性透過膜在實現(xiàn)NO,和NO ^含量顯著減少 的前提下,可大幅提高N(V和NO ^含量相對于煙堿的選擇性,避免了煙堿的大量流失,同 時有機酸也得到了較好的保留。
[0032] 由使用兩種電滲析膜堆處理后的煙草萃取液制備的造紙法再造煙葉的評價結(jié)果 表明:與使用普通均相陰離子交換膜的N(V和NO,非選擇性去除對照相比,經(jīng)一價陰離子 選擇性透過膜選擇性去除后的造紙法再造煙葉的吸食勁頭顯著提升,且余味和刺激性等感 官指標(biāo)得到提1? D
[0033]表 2
【主權(quán)項】
1. 一種造紙法再造煙葉萃取液中硝酸鹽和亞硝酸鹽的選擇性調(diào)控方法,其特征是: a、 將按照造紙法再造煙葉生產(chǎn)工藝所制備的煙草萃取液引入電滲析裝置的淡化室,并 在濃縮室中加入水或電解質(zhì);所述電滲析裝置的陰離子交換膜為一價陰離子選擇性透過 膜; b、 在恒定電流密度條件下對煙草萃取液進(jìn)行電滲析處理脫除硝酸根離子和亞硝酸根 離子,即進(jìn)行脫硝處理; c、 在脫硝處理過程中通過淡化室內(nèi)電導(dǎo)率的變化或者硝酸根離子和亞硝酸根離子的 實際含量來控制脫硝程度;同時檢測淡化室內(nèi)煙堿含量及有機酸總量以考察脫硝處理的選 擇性; d、 將脫硝后的煙草萃取液按照造紙法再造煙葉生產(chǎn)工藝?yán)^續(xù)進(jìn)行處理,用于再造煙葉 的加工。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙法再造煙葉萃取液中硝酸鹽和亞硝酸鹽的選擇性調(diào)控 方法,其特征是:所述煙草萃取液的固形物含量為7-10%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的造紙法再造煙葉萃取液中硝酸鹽和亞硝酸鹽的選擇性調(diào) 控方法,其特征是:所述電滲析裝置的陽離子交換膜為一價陽離子選擇性透過膜。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的造紙法再造煙葉萃取液中硝酸鹽和亞硝酸鹽的選擇 性調(diào)控方法,其特征是:步驟b中所述電滲析處理的流量為4-8L/min ;恒定電流密度為 10_20mA/cm2。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種造紙法再造煙葉萃取液中硝酸鹽和亞硝酸鹽的選擇性調(diào)控方法,其特征是:將按照造紙法再造煙葉生產(chǎn)工藝所制備的煙草萃取液引入電滲析裝置的淡化室,進(jìn)行電滲析處理脫除硝酸根和亞硝酸根,在脫硝處理過程中通過淡化室內(nèi)電導(dǎo)率的變化或者硝酸根和亞硝酸根離子的實際含量來控制脫硝程度;同時檢測淡化室內(nèi)煙堿含量及有機酸總量以考察脫硝處理的選擇性。本發(fā)明不僅能有效去除硝酸根和亞硝酸根離子,同時可避免煙堿和煙草主要有機酸的流失,最大程度地保證了再造煙葉的吸食品質(zhì)。
【IPC分類】A24B3/14, B01D61/44
【公開號】CN105148735
【申請?zhí)枴緾N201510560543
【發(fā)明人】葛少林, 佘世科, 張朝, 黃蘭, 徐迎波, 田振峰, 陳開波, 王戍華
【申請人】安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月28日