铵碱法预处理烟梗纤维提高造纸法烟草薄片品质的研究

王凤兰 王 磊 谢益民 刘 敏

(1.湖北中烟技术中心重组烟叶应用技术研究湖北省重点实验室，湖北武汉，430040；2.湖北工业大学制浆造纸工程学院，湖北武汉，430068)

·烟梗纤维·

铵碱法预处理烟梗纤维提高造纸法烟草薄片品质的研究

王凤兰1王 磊2，*谢益民2刘 敏1

(1.湖北中烟技术中心重组烟叶应用技术研究湖北省重点实验室，湖北武汉，430040；2.湖北工业大学制浆造纸工程学院，湖北武汉，430068)

采用铵碱法[CO(NH2)2和KOH]对烟梗纤维进行预处理，以改善烟梗纤维的物理性能，提高造纸法烟草薄片的感官质量。结果表明，在CO(NH2)2用量1.0%、KOH用量1.0%、处理温度45℃和处理时间3.0 h条件下，烟梗基片的抗张指数、松厚度和柔软度分别为32.8 N·m/g、2.89 cm3/g和37.3 mN，与未预处理烟梗基片相比分别提高了9.33%、16.5%和27.4%；卷烟感官评吸表明，与采用普通造纸法烟草薄片卷制的卷烟相比，经上述铵碱预处理后的造纸法烟草薄片卷制的卷烟，感官评吸得分最高，比普通卷烟高1.9分。

烟梗；造纸法烟草薄片；铵碱法；感官评吸

(*E-mail:wanglei820117@163.com)

烟梗是原烟在打叶复烤过程中的产物，在原烟中的含量为25%～30%。与烟叶相比，烟梗的综纤维素、木素和果胶的含量较高，总糖、总氮和烟碱的含量较低，香气较弱，直接影响其在原料中的使用价值，最终会影响造纸法烟草薄片的品质，如杂气增加等[1- 6]，因此，有必要对烟梗原料或其浆料进行必要的预处理。

目前在造纸法烟草薄片的生产中多采用在烟梗提取液中加入碱性物质或采用生物酶的方法对烟梗进行处理，但这些方法受时间和环境等因素的局限，影响处理效果；而在贮藏期多采用人工发酵或生物酶处理法，但该法存在环境要求比较苛刻、处理时间长等缺点[7- 8]。目前尚未见对烟梗浆料进行预处理的研究报道。

本实验以疏解后的烟梗纤维为原料，采用铵碱法对烟梗纤维进行预处理，即采用尿素[CO(NH2)2]和碱性化合物(KOH)协同处理，以达到改善烟梗纤维物理性能和烟草薄片感官质量的目的，提高造纸法烟草薄片的品质。

1 实 验

1.1 实验原料与仪器

烟梗由湖北中烟工业有限责任公司提供；CO(NH2)2、KOH，分析纯，国药集团提供。

KRK 2500-II高浓盘磨，日本KRK公司；RK-3A凯塞法抄片器，德国BTG公司；L&W抗张强度测试仪、L&W挺度测定仪、L&W厚度测定仪，美国ABB公司；恒温水浴锅等。

1.2 实验方法

首先，将水洗涤后的烟梗在高浓盘磨上进行解纤处理(磨盘间距为0.5 mm，解纤1次)；然后进行铵碱预处理，烟梗纤维浓度控制在(10±1)%；铵碱预处理后的烟梗纤维经过提取、固液分离(提取温度(65±5)℃，料液比1∶3.75，时间40 min)；随后进行烟梗纤维的磨浆处理，磨浆至(30±2)°SR，磨浆后烟梗浆料制备成定量为(65±2)g/m2的烟梗基片，检测烟梗基片物理性能并进行烟草薄片感官质量评吸，确定最佳铵碱法预处理烟梗纤维的工艺条件。铵碱预处理时，以CO(NH2)2的用量、KOH用量、处理温度和处理时间为影响因素，进行正交实验(见表1)。

表1 正交实验设计表

1.3 烟梗基片物理性能检测

抗张强度按照GB/T 453—2002进行测定；松厚度按照GB/T 451.3—2002进行测定；柔软度按照GB/T 8942—2002进行测定。

2 结果与讨论

烟梗纤维按正交实验设计进行铵碱法预处理并抄造基片，其结果如表2所示。正交实验分析结果如表3～表7所示。

2.1 烟梗基片抗张指数的正交分析结果

由表3可以看出，对烟梗基片的抗张强度来说，影响因素的主次关系依次是KOH用量、CO(NH2)2用量、处理温度和处理时间，其最佳水平组合是A2B3C3D4，即对烟梗纤维的预处理条件为：CO(NH2)2用量1.0%、KOH用量2.0%、处理温度45℃和处理时间3.0 h。

表2 铵碱法预处理烟梗浆料的正交实验结果

表3 烟梗基片抗张指数的正交分析结果

根据上述正交实验的最佳处理条件，进行验证实验，表4为抗张强度最优时，烟梗纤维经此条件下铵碱预处理后，所抄烟梗基片的物理性能。由表4可知，烟梗基片的抗张指数、松厚度和柔软性能(柔软度值越小，其柔软性能越好)与烟梗纤维未经预处理所抄烟梗基片相比，分别提高了15.3%、10.5%和21.0%。

表4 铵碱法预处理后烟梗基片的物理性能

2.2 烟梗基片松厚度的正交分析结果

由表5可以看出，对烟梗基片的松厚度来说，影响因素的主次关系依次是KOH用量、CO(NH2)2用量、处理温度和处理时间，其最佳水平组合是A2B2C3D4，即对烟梗纤维的预处理条件为：CO(NH2)2用量1.0%，KOH用量1.0%，处理温度45℃和处理时间3.0 h。

表5 烟梗基片松厚度的正交分析结果

表8 卷烟感官质量评吸结果 分

注 烟草薄片的制备条件：木质纤维20%，烟梗末70%，CaCO310%，烟草薄片定量100 g/m2(烟草提取液涂布量为35 g/m2)。

根据上述正交实验的最佳处理条件，进行验证实验，表6为松厚度最优时，烟梗纤维经此条件下铵碱预处理后，所抄烟梗基片的物理性能。由表6可知，烟梗基片的抗张指数、松厚度和柔软性能与烟梗纤维未经预处理所抄烟梗基片相比，分别提高了9.3%、16.5%和27.4%。这是由于采用铵碱法预处理烟梗纤维时，可以使烟梗细胞壁中的木素、半纤维素等高分子物质和果胶等大分子物质有一定程度的转化，从而改善烟梗的细胞壁结构，同时果胶等大分子物质的存在，共同导致烟梗基片的松厚度与未经预处理的基片相比有一定程度的提高。

2.3 烟梗基片柔软度的正交分析结果

由表7可以看出，对烟梗基片的柔软性能来说，影响因素的主次关系依次是KOH用量、CO(NH2)2用量、处理温度和处理时间，其最佳水平组合是A2B2C3D4，即对烟梗浆料的处理条件为：CO(NH2)2用量1.0%，KOH用量1.0%，处理温度45℃和处理时间3.0 h。在此条件下，进行验证实验，结果如表6所示，烟梗基片的抗张指数、松厚度和柔软性能与未经预处理基片相比，分别提高9.33%、16.5%和27.4%。

表6 铵碱法预处理后烟梗基片的物理性能

表7 烟梗基片柔软度的正交分析结果

2.4 卷烟感官评吸

选择烟梗纤维未经预处理的造纸法烟草薄片(简称“烟草薄片Ⅰ”)、抗张强度最优铵碱预处理烟梗纤维烟草薄片(简称“烟草薄片Ⅱ”)、松厚度和柔软度最优铵碱预处理烟梗纤维烟草薄片(简称“烟草薄片Ⅲ”)分别卷制卷烟进行感官评吸[9-11]，结果见表8。由表8可知，烟草薄片Ⅲ得分最高为93.6，比烟草薄片Ⅰ高1.9分，因此，铵碱法预处理烟梗纤维的最佳条件为CO(NH2)2用量1.0%，KOH用量1.0%，处理温度45℃和处理时间3.0 h。即铵碱法预处理后烟草薄片能在一定程度上改善烟梗纤维产生的刺激性、杂气，有增加余味及谐调、丰富烟香的作用。

3 结 论

采用铵碱法对烟梗纤维进行预处理，通过正交实验优化处理条件，以改善烟梗纤维的物理性能、提高造纸法烟草薄片的感官质量。

3.1 烟梗基片抗张强度最优时，铵碱预处理烟梗纤维最佳条件为：CO(NH2)2用量1.0%，KOH用量2.0%，处理温度45℃和处理时间3.0 h。在此条件下，烟梗基片的抗张指数、松厚度和柔软性能与空白样品相比，分别提高15.3%、10.5%和21.0%。

3.2 烟梗基片松厚度和柔软性能最优时，铵碱预处理烟梗纤维最佳条件为：CO(NH2)2用量1.0%，KOH用量1.0%，处理温度45℃和处理时间3.0 h。在此条件下，烟梗基片的抗张指数、松厚度和柔软性能与空白样品相比，分别提高9.33%、16.5%和27.4%。3.3 由卷烟感官评吸结果可知，铵碱法预处理烟梗纤维最佳条件为：CO(NH2)2用量1.0%，KOH用量1.0%，处理温度45℃和处理时间3.0 h。此条件下，烟草薄片的感官评吸得分最高为93.6，比烟梗纤维未经预处理抄造的烟草薄片感官评吸高1.9分。

[1] FAN Yun-tao, ZHANG Peng-yuan, MA Dong-ping, et al. Improving the quality of paper-making reconstituted tobacco by urea and calcium hydroxide[J]. Journal of Yunnan University, 2010， 32(S1): 169. 范运涛， 张碰元， 马东萍, 等. 利用脲碱法处理烟梗提高造纸法再造烟叶的品质[J]. 云南大学学报(自然科学版)， 2010， 32(S1): 169.

[2] MIAO Ying-ju, LIU Wei-juan, LIU Gang, et al. Present Status of Preparation Technology of Reconstituted Tobacco[J]. China Pulp & Paper, 2009, 28(2): 55. 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(2): 55.

[3] ZHANG Wei-hua, FU Cong-rui, FAN Lin-hui. Treating Inferior Flue-

cured Tobacco with Urea and Sodium Hydroxide[J]. Tobacco Science & Technology, 2000(6)： 6. 张卫华， 付从瑞， 范林晖. 脲碱处理低次烟实验研究[J]. 烟草科技， 2000(6)： 6.

[4] LI Jun, PENG Jin-hui, LIU Jian, et al. Effects of Solvent Extraction on Tobacco Stem Inner Quality[J]. Journal of Kunming University of Science and Technology (Science and Technology), 2010, 35(5): 94. 李 军, 彭金辉, 刘 坚, 等. 溶剂处理对烟梗梗丝内在质量的影响[J]. 昆明理工大学学报(理工版), 2010, 35(5): 94.

[5] WANG Na, LI Xian, WANG Ding-wei. The Screening of Lignin in and Metabolite of a Fungus from Tobacco and Its Application on Tobacco Technology[J]. Journal of Yunnan Agricultural University, 2008, 23(1): 64. 王 娜, 李 仙, 王定伟. 烟草木质素降解菌的筛选及在烟草中的应用[J]. 云南农业大学学报, 2008, 23(1): 64.

[6] YANG Yan-ming, WANG Jing, TANG Zi-Wen, et al. Study on Stem Processing to Reduce Protein Content[J]. Tobacco Science & Technology, 2008(3): 10. 杨彦明， 王 晶， 唐自文, 等. 烟梗处理降低蛋白质含量的研究[J]. 烟草科技, 2008(3): 10.

[7] RJA GOSSELINK, MHB SNIJDER, A KRANEN-BARG, et al. Characterisation and Application of Nova Fiber Lignin[J]. Industrial Crops and Products, 2004, 20: 191.

[8] ZHOU Yuan-qing, ZHOU Li-qing, ZHANG Xin, et al. Preliminary Study on Enhancing the Use Value of the Cut-stem Tobacco Through the Degaradation of Lignin by Biotechnology[J]. Journal of Yuxi Teachers College， 2006， 22(6)： 61. 周元清, 周丽清, 章 新, 等. 用生物技术降解木质素提高烟梗使用价值初步研究[J]. 玉溪师范学院学报, 2006， 22(6)： 61.

[9] GB/T 5606.1—2004 Cigarettes-Sampling[S]. GB/T 5606.1—2004 卷烟 抽样[S].

[10] GB/T 16447—2004 Tobacco and Tobacco Products-Atmosphere for Conditioning and Testing[S]. GB/T 16447—2004烟草及烟草制品 调节和测试的大气环境[S].

(责任编辑：董凤霞)

Urea and Potassium Hydroxide Pretreatment of Tobacco Stem Fiber to Improve the Quality of Reconstituted Tobacco

WANG Feng-lan1WANG Lei2,*XIE Yi-min2LIU Min1

(1.HubeiKeyLabofAppliedResearchInstituteofReconstitutedTobacco,TechnologyCenterofHubeiTobacco,Wuhan，HubeiProvince, 430040； 2.SchoolofPulp&PaperMakingEngineering,HubeiUniversityofTechnology,Wuhan,HubeiProvince, 430068)

Urea and potassium hydroxide were used to pretreat the tobacco stems pulp in order to improve the quality of the reconstitued tobacco. The optimum pretreatment conditions were as following: urea 1.0%, potassium hydroxide 1.0%, treatment temperature 45℃, treatment time 3.0 h. Under the condition, the tensile strength, the bulk and the softness of the tobacco stem paper were 32.8 N·m/g, 2.89 cm3/g and 37.3 mN, increased 9.34%, 16.5% and 27.5% compared with the control sample respectively. At the same time, smoking experience of the treated reconstitued tobacco indicated that its offensive odor and the stimulation were lower, the aroma and harmony increased compared with the normal reconstitued tobacco.

tobacco stem; reconstitued tobacco; urea and potassium hydroxide; smoking

王凤兰女士，工程师；主要从事重组烟叶工艺技术研究和产品开发方面的工作。

2013- 09- 23(修改稿)

国家自然科学基金资助项目(31070521，30901140)。

TS721+. 4

A

0254- 508X(2014)02- 0040- 04

*通信作者：王 磊先生，E-mail:wanglei820117@163.com。