国产与进口烟草薄片的对比分析

贺 磊 欧阳春 刘 攀 吴立群

(中国海诚工程科技股份有限公司，上海，201702)

国产与进口烟草薄片的对比分析

贺 磊 欧阳春 刘 攀 吴立群

(中国海诚工程科技股份有限公司，上海，201702)

利用热重分析仪 (TGA)及差示热扫描仪 (DSC)对进口烟草薄片和国产烟草薄片的热性能进行了分析，找出了国产烟草薄片与进口烟草薄片之间的差异。

烟草薄片;热重分析仪 (TG);差示热扫描仪 (DSC);表面能谱;热性能分析

在卷烟生产过程中，打叶复烤及烟叶切丝阶段会产生大量的烟梗、碎叶、碎末等废料，目前这些废料主要用于生产烟草薄片，并将其回用到卷烟生产中，以降低生产成本，实现废弃烟料的综合利用，而造纸法是应用最广泛的方法［1-3］。我国造纸法烟草薄片虽然已有较大发展，但受装备及工艺水平的限制，国产薄片质量与国外同类产品仍有差距，难以实现在高档卷烟中的添加。

本实验从烟草薄片的薄片表面元素含量以及热性能等方面对国产烟草薄片与进口烟草薄片进行对比分析，找出国产薄片与进口薄片的差距，为国产薄片质量的提高提供可能的发展方向。

1 实验

1.1 材料与仪器

材料：进口薄片;国产薄片。

仪器：GENESIS能谱仪，EDAX公司;Q500热重分析仪 (TGA)，美国TA公司;差示热扫描仪(DSC)。

1.2 实验方法

扫描电镜分析 利用SNE-1500M Desktop Mini-SEM扫描电镜对薄片表面进行不同倍数扫描。

表面元素含量测定 利用能谱仪对薄片进行表面扫描。

热失重分析 采用Q500 TGA测定薄片热失重变化曲线，升温速率10℃/min。

DSC分析 采用差示热扫描仪测定薄片DSC曲线。

2 结果与分析

2.1 薄片热失重 (TG)分析对比

对进口薄片和国产薄片进行TG分析，结果如图1所示。对比发现二者几乎在相同的温度下开始分解，且分解趋势十分类似。分解后进口薄片剩余物质接近30%，而国产薄片剩余物质只有20%，说明国产薄片比进口薄片分解的更彻底，这与薄片的加填率有较大关系，进口薄片由于在涂布液中也加入了填料，其加填率要高于国产薄片，而填料CaCO3分解较困难，因此升温完成后进口薄片的剩余物质比例要高。CaCO3添加量高能改善薄片燃烧过程中的包灰性能且对吸味影响不大，但是在相同定量的条件下可以减少纤维原料及涂布液的消耗，大大降低生产成本，同时为卷烟减焦降害做出贡献。

图1 进口薄片与国产薄片TG图谱

图2是两种薄片的微分热失重 (DTG)图谱，从图2可以发现，在100℃以前，两种薄片均出现了分解峰，进口薄片出现在32℃，国产薄片出现在41℃，这是薄片中的水分以及一些挥发性物质受热引起的。在200℃前，进口薄片和国产薄片均出现一个拐角，不同的是进口薄片出现在182℃，国产薄片出现在161℃。这个温度段主要是薄片中的单糖和一些小分子物质发生热裂解，而单糖的分解速度与加入的香料及一些小分子盐有关，国产薄片中的单糖分解较快，说明国产薄片的添加剂对单糖的分解影响较大。

图2 进口薄片与国产薄片DTG图谱

随着温度的进一步升高，两种薄片均在250℃出现较明显的分解峰，这是薄片中半纤维素热分解造成的。这两种薄片都是由烟梗等纤维素含量较高的烟草废弃物通过造纸法制成的，所以半纤维素含量相对较高。图2结果表明，进口薄片的半纤维素含量更低。两种薄片在300℃出现最明显的热失重峰，此处两种薄片均失去超过39%的质量，这是由薄片中纤维素的分解引起的。这个阶段进口薄片失重39%，国产薄片失重45%，说明国产薄片的纤维素含量要高于进口薄片。纤维素含量对薄片的吸味有较大影响，纤维素含量越高的薄片在抽吸过程中产生的杂味和木质气就越多，影响卷烟品质。因此国产薄片在控制纤维素含量方面有待进一步加强。在450℃左右薄片仍有少量失重，且两种薄片在这一阶段高度重合，变化规律完全一致，这一阶段主要是薄片中的其他多糖物质和木素等高分子物质的热分解。在600℃左右，两种薄片均出现热分解峰，据文献报道，这主要是CaCO3的热分解。进口薄片分解温度出现在630℃，国产薄片出现在594℃，进口薄片的CaCO3分解温度稍高，这可能与薄片中CaCO3含量有关。进口薄片的CaCO3含量高于国产薄片，因此表现出分解温度稍高［4］。

2.2 差示热扫描 (DSC)分析对比

进口薄片与国产薄片DSC图谱对比见图3。

图3 进口薄片与国产薄片DSC图谱

由图3可以看出，国产和进口薄片的热行为比较相似，在140℃左右均有一个较大的吸热峰，进口薄片出现在145℃，国产薄片出现在132℃，这是由样品中一些挥发性物质引起的;在220℃左右出现一个较小的吸热峰，这是纤维素晶体熔融峰，进口薄片出现在232℃，国产薄片出现在215℃，温度相差较大，表明两种薄片中的纤维素晶体晶型不同;随着温度的升高，在262℃附近两种薄片均出现放热峰，这是由于薄片中半纤维素的吸热降解造成的;在325℃附近两个样品均出现一个明显的放热峰，这是由纤维素分解造成的［4］。

2.3 薄片表面能谱分析对比

图4、图5为进口薄片与国产薄片的表面能谱分析图，对薄片表面一些主要的化学元素进行定量测定，对比发现国产薄片与进口薄片大部分元素的含量是非常相近的，只有Ca和Ti两种元素相差较大，进口薄片的Ca含量为10.95%，是国产薄片的2.3倍，Ti含量为0.29%，是国产薄片的3.6倍。薄片中Ca和Ti元素主要来自于薄片的填料碳酸钙和二氧化钛，说明进口薄片的加填率要显著高于国产薄片，与TG分析结论吻合。

3 结论

3.1 对进口薄片和国产薄片分别进行TG和DSC分析，发现二者的热分解规律非常类似，且每个分解阶段的温度都很接近，进口薄片的TG分解后的剩余物质比例要高于国产薄片。

3.2 对薄片表面进行能谱分析，测定薄片表面元素含量，发现进口薄片表面的Ca元素和Ti元素含量远高于国产薄片。

3.3 两种薄片的表面能谱分析以及TG分析均表明，进口薄片的填料添加量要高于国产薄片。

［1］ 唐兴平，陈学榕，戴达松，等．烟草废弃物造纸法制烟草薄片［J］．福建农林大学学报：自然科学版，2007，36(2)：205．

［2］ 韩文佳，赵传山．造纸法烟草薄片发展现状［J］．黑龙江造纸，2007(4)：47．

［3］ 缪应菊，刘维涓，刘 刚，等．烟草薄片制备工艺的现状［J］．中国造纸，2009，28(7)：55．

［4］ 白晓莉，霍 红，蒙延峰，等．几种烟草薄片的热性能分析［J］．北京师范大学学报：自然科学版，2010，46(6)：696．

Thermal Analysis Comparison of Domestic and Imported Reconstituted Tobacco

HE Lei*OUYANG Chun LIU Pan WU Li-qun
(China Haisum Engineering Co．，Ltd．，Shanghai，201702)

In order to find the difference between the domestic and imported reconstituted tobacco and improve the quality of domestic product，the thermal analysis including TGA and DSC of domestic and imported reconstituted tobacco was carried out．

reconstituted tobacco;TG;DSC;surface energy spectrum

TS761.2

A

0254-508X(2012)02-0028-03

贺 磊先生，硕士;主要从事烟草薄片、特种纸等方向的研究工作。

(*E-mail：helei@haisum．com)

2011-08-31

(责任编辑：赵旸宇)