丁曉麗楊斌王磊

1日照職業(yè)技術學院現代汽車學院 山東日照 (276826)

2日照港集團有限公司鐵路運輸公司 山東日照 (276826)

3湖北工業(yè)大學化學與環(huán)境工程學院 湖北 武漢(430068)

煙梗纖維制漿與抄造工藝的研究

丁曉麗1楊斌2王磊3

1日照職業(yè)技術學院現代汽車學院 山東日照 (276826)

2日照港集團有限公司鐵路運輸公司 山東日照 (276826)

3湖北工業(yè)大學化學與環(huán)境工程學院 湖北 武漢(430068)

煙梗原料經過測定其化學組分和煙梗纖維形態(tài)后，進行打漿實驗和SEM觀察表明：煙梗纖維長度較短，需與外加纖維配合才能抄造重組煙葉基片；通過SEM觀察，經優(yōu)化打漿工藝處理后的煙梗纖維表面變得粗糙不平，有明顯分絲帚化現象，纖維比表面積增大，促進了纖維間的氫鍵結合，提高了基片的抗張強度，同時相應地降低了透氣度；打漿工藝優(yōu)化后，煙梗的最佳打漿度為35°SR，在此條件下，基片的抗張強度為0.63kN/m。

煙梗原料；打漿；掃描電鏡；抗張強度；透氣度

煙草薄片又名重組煙草，其理化特性與煙草相似，與輥壓法和稠漿法薄片相比，造紙法薄片在降低薄片中有害物質和改善薄片各項質量指標方面具有優(yōu)勢，因此，在卷煙工業(yè)中得到越來越廣泛的應用。與此同時，我國煙草的種植面積和產量均居世界首位，每年煙葉產量450～500萬噸，其中約25%的煙葉、煙末等下腳料被廢棄，不能用于卷煙生產[1]。煙草廢棄物的利用主要體現在以下幾個方面：如煙草多種有效物質提取后，剩余的纖維殘渣，可用作造紙原料[2-3]；其次，煙草廢棄物中含有大量的果膠、果膠酶和樹脂，可制作涂料和塑料；另外，煙?？梢灾苽淅w維板等。因此，加強對煙草廢料的“資源化”利用，可以使煙梗廢棄物變?yōu)閷氋F的煙草資源[4-8]。

煙梗是屬于原煙在打葉復烤過程中的產物，在原煙中的含量約為25%－30%，它在造紙法重組煙葉原料中的利用率直接影響到卷煙的配方成本。因此，本論文主要針對現有造紙法重組煙葉在外觀色澤、薄片強度、透氣率、伸長率等方面存在的問題，對重組煙葉主要原料的煙梗的打漿工藝進行系統(tǒng)的研究，以最大限度地保留煙草的自然香味和燃燒時產生醇厚豐滿的香氣，市場應用前景廣闊。

1 實驗原料與方法

1.1 實驗原料與儀器

煙碎與煙梗（湖北中煙工業(yè)有限責任公司）提供，CaCO3等。

RK-3A凱塞法抄片器（奧地利，PTI-Flank），KRK2500-II高濃盤磨（日本KRK公司），L&W062抗張強度測試儀（Lorentzen&Wettre公司），J-TQY10透氣度測定儀(四川長江造紙儀器有限公司)，Morfi Compact纖維形態(tài)分析儀 (法國Techpap公司)，Quanta200環(huán)境掃描電子顯微鏡（荷蘭飛利浦公司），恒溫水浴鍋等。

1.2 實驗方法

首先，將煙梗進行解纖處理，然后在溫度為65±5℃，原料液比1:3.75，時間為40min的條件下，萃取一次，隨后進行不同打漿度的磨漿處理實驗。

在此磨漿工藝中，對萃取后的煙梗纖維設定不同的打漿度進行磨漿實驗（25oSR、30oSR、35oSR、40oSR等）。通過測定基片的抗張強度和透氣度物理力學指標，確定最佳的處理工藝條件。

1.3 煙梗漿料纖維形態(tài)分析

按照國家標準(GB/T 10336-1989)的方法對煙梗原料樣品預處理，采用L&W纖維形態(tài)分析儀對煙梗原料的纖維長度、寬度和細小纖維含量等指標進行測定與分析。其中，纖維長度可以用三種不同的平均長度的數值來表示，這三種數值分別是：數量平均長度(Ln)、質量平均長度(Lw)和質量加權平均長度(Lww)。

1.4 基片物理力學性能檢測

1）抗張強度的測定?？箯垙姸鹊臏y定按照GB／T12914紙和紙板抗張強度的測定方法檢測。

2）透氣度的測定。透氣度的測定按照GB/T 458-1989紙和紙板透氣度的測定方法進行檢測。

2 實驗結果與討論

2.1 煙梗漿料纖維形態(tài)分析

表1 煙梗漿料纖維形態(tài)分析

從表1可以看出，隨著打漿度的提高，煙梗纖維的長度（Lw）和寬度呈現下降的趨勢，而細小纖維的含量呈現上升的趨勢。這是由于打漿度的提高，纖維分絲帚化和切斷增加，導致纖維長度和寬度的下降，而細小纖維的含量增加；同時，研究發(fā)現，煙梗纖維1.0mm以上占30%，0.5-1 mm占30%，0.5 mm以下占40%，表明煙梗纖維長度較短。因此，煙梗適合制備機械漿或化機漿，同時與外加纖維配合抄造重組煙葉基片。

2.2 煙梗打漿工藝優(yōu)化

表2 煙梗打漿實驗數據

圖1 煙梗打漿度對抗張強度和透氣度的影響

由表2和圖1可以看出，煙梗抄造的基片的抗張強度隨著打漿度的升高，呈現先上升后下降的趨勢，在打漿度35oSR時，抗張強度為最高，達到0.63kN/m，相比25oSR，提高了16.7%；而其透氣度隨著打漿度上升，一直呈現下降的趨勢，這與打漿度的增加，增大了纖維間的結合力，減少了紙頁中氣孔的大小和數量有關。因此煙梗漿的打漿度選擇35oSR為宜。

2.3 煙梗纖維表面的SEM分析

為進一步證明打漿對煙梗纖維的影響，將打漿處理后的纖維樣品切片（規(guī)格：5mm×5mm×2mm），然后冷凍干燥，最后進行噴金處理后，將樣品放在飛利浦Quanta200型環(huán)境掃描電子顯微鏡下觀察纖維表面的形態(tài)，見圖2。

圖2 煙梗纖維表面形態(tài)

根據打漿對植物纖維的作用機理，同時結合煙梗植物纖維的化學結構可知，煙梗纖維受打漿作用細胞壁產生位移和變形，P層和S1層的部分破除以及纖維的吸水潤脹和細纖維化。通過SEM觀察，對比圖2A與2B可以看出，經優(yōu)化打漿工藝處理后的煙梗纖維表面變得粗糙不平，有明顯分絲帚化現象，纖維比表面積增大，促進纖維間的氫鍵結合，使纖維間的結合力增加，提高了基片的抗張強度，同時相應地降低了透氣度。

3 結論

1)煙梗纖維形態(tài)表明：煙梗纖維1.0mm以上占30%，0.5-1 mm占30%，0.5 mm以下占40%，表明煙梗纖維長度較短。因此，煙梗適合制備機械漿或化機漿，同時與外加纖維配合抄造重組煙葉基片。

2)通過打漿實驗，結合SEM觀察，確定了煙梗的最佳打漿度為35oSR，在此條件下，基片的抗張強度為0.63kN/m。

3)通過SEM觀察，經優(yōu)化打漿工藝處理后的煙梗纖維表面變得粗糙不平，有明顯分絲帚化現象，纖維比表面積增大，促進纖維間的氫鍵結合，使纖維間的結合力增加，提高了基片的抗張強度，同時相應地降低了透氣度。

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2013-01-10