连续式萃取工艺在造纸法烟草提取工段上的应用

孙百华, 肖登松,肖茂华,贾　春（.江苏华正环保科技股份有限公司,江苏 徐州 000; . 南京农业大学,南京 0000）

连续式萃取工艺在造纸法烟草提取工段上的应用

孙百华1, 肖登松2,肖茂华2,贾春2
（1.江苏华正环保科技股份有限公司,江苏 徐州 221000; 2. 南京农业大学,南京 210000）

造纸法制烟草薄片更有利于提高卷烟的质量，本文介绍了造纸法烟草提取工段的新工艺——连续萃取工艺，包括不同的浸泡方法、逆流萃取手段、不同剂量的新鲜溶剂的投入、环形链条传动、压榨挤干技术等，以及实现这些新工艺的设备——环形隧道式萃取器。通过试验验证以上新工艺对造纸法烟草薄片的作用，并得出结论。

萃取工艺；烟草提取；造纸法烟草薄片

1　引言

造纸法烟草薄片是运用烟叶再造技术将烟草生产过程中的烟梗、烟末以及部分烟叶按造纸原理经过加工处理，制成接近天然烟叶的薄片，再用于卷烟生产的一种先进的烟草生产工艺。将烟草物料用水浸泡萃取，经压榨将烟草水溶性物与烟草纤维等不溶物进行固液分离，所得固体再经抄纸制成纤维薄片片基，所得液体再经浓缩制成烟草水溶性物浓缩液，在该浓缩液中加入酶制剂或/和微生物制剂进行生物降解反应，然后将经过生物降解反应的烟草水溶性物浓缩液浸涂或喷涂到薄片片基上，最后经干燥、分切制得烟草薄片。造纸法薄片相比其他工艺生产的烟草薄片更有利于卷烟降焦减害并改善卷烟内在品质。工程的建设不仅能产生经济效益，还会产生良好的社会效益。

2　传统工艺方法

目前国内造纸法烟草薄片生产线的备料上料主要采用两种形式：一种方式是批次人工上料，首先按照产品要求，根据原料的产地、成分（糖、碱）、重量（水份）等进行备料配方，再将配好的烟草原料（麻袋包装，20kg/包或50kg/包等）分批搬运到上料处，随着浸提工段对物料的间隙性要求，人工按批次一批一批地向浸泡罐上料。物料的均匀在浸泡罐中完成。

第二种方式是对同一种配方，采用大配方模式。在上料和浸提工段之间设置贮存环节，这种贮存同时具有均匀物料的配方功能。先进行多批次的大配方，然后集中上料，贮存装置根据浸提段需要一批一批自动计量供料。

3　浸出法工艺

浸出法工艺主要可以按操作方式、接触方式进行分类。

（1）按操作方式，浸出法工艺可分成间歇式浸出和连续式浸出：

1）间歇式浸出料胚进入浸出器，粕自浸出器中卸出，新鲜溶剂的注入和浓混合液的抽出等工艺操作，都是分批、间断、周期性进行的浸出过程属于这种工艺类型。

2）连续式浸出料胚进入浸出器，粕自浸出器中卸出，新鲜溶剂的注入和浓混合液的抽出等工艺操作，都是连续不断进行的浸出过程属于这种工艺类型。

（2）按接触方式，浸出法工艺可分成浸泡式浸出、喷淋式浸出和混合式浸出：

1）浸泡式浸出料胚浸泡在溶剂中完成浸出过程的叫浸泡式浸出。属浸泡式的浸出设备有罐组式，另外还有弓型、U型和Y型浸出器等。

2）喷淋式浸出溶剂呈喷淋状态与料胚接触而完成浸出过程者被称为喷淋式浸出，属喷淋式的浸出设备有履带式浸出器等。

3）混合式浸出这是一种喷淋与浸泡相结合的浸出方式，属于混合式的浸出设备有平转式浸出器和环形浸出器等。

（3）目前国内造纸法烟草薄片生产线的浸提工段大多是水对物料的间隙浸泡，物料的均匀性在浸提罐中完成。

1）在上料和浸提工段之间存在工艺环节多、转运点多、物料配方均匀性差、操作环境差、计量不准确；

2）浸提效率低仅仅在65～80%左右；

3）溶剂比大：水与料的比率达4:1以上；

4）运转点难以密封等。

4　环形隧道式萃取器的特点

本方法采用环形隧道式萃取器。采用逆流萃取工艺可提高提取物浓度、浓度梯度、萃取效率，有效的减少新鲜溶剂的投入量，减少后道工序的蒸发量达到节能的目的；有效降低固液比，可根据物料性状在1:1～4间调整。

采用低料层设计，以渗滤式萃取为主，伴以喷、淋、浸、泡、沥、漉等过程，弯曲段物料有一次翻转，能够有效地提高固液接触面积；可减少浸出死角；

采用条缝压榨格栅技术，提高萃取液浓度梯度和固体排出物干度；条缝压榨格栅如图1所示；

现多采用旋液分离器（如图2所示）来分离混合液中的粗末，它是利用混合液各组分的重量不同，采用离心旋转产生离心力大小的差别，使粕末下沉而液体上升，上清液与下浊液的比例为1：1～4进行调节；辅以安全过滤可达萃取液固含量≤0.3%。

该设备采用射流反清洗技术，有效防止格栅堵塞，及时清除糖类及胶体物质在设备内壁的沉积；新鲜物料与浓混合液采用膜接触技术，可以确保物料润湿均匀，减少物料润涨时间；进料系统根据来料量自动调整主机的转速，使存料箱中始终保持一定料位，有利于浸出器内部形成微负压，减少溶剂的泄漏；采用环形设计，减少物料中间转运环节，可以根据物料特性方便调整萃取时间，实现自动控制；结构新颖、转速低、配备功率小，运转平稳无噪音，维修费用极低；选用耐氯离子不锈钢材料，确保满足食品行业要求并延长设备寿命；

环形隧道式萃取器的结构如图3所示，设备具有占地面积小的有点，另外不同生产能力的设备仅在宽度方向上有增减，设备长度、高程可维持不变，亦可以根据厂房条件进行优化设计。

5　试验验证

采用低料层、以渗滤式浸出为主，伴以浸泡，能否消除物料漂浮对萃取率的影响；

采用喷淋与浸泡相结合的混合方式能否有效地提高固液接触面积；物料采用无动力翻转，可否减少浸出死角。

采用逆流萃取工艺可否提高浓度梯度、萃取效率、提取物浓度；是否有效的减少新鲜溶剂的投入量，减少后道工序的蒸发量能否达到节能的目的；

压榨挤干技术，能否合理控制固体物干度；实验验证相关参数如表1、表2、表3所示；

设备运行的经济性、可靠性、在线维护方便程度、自控技术的稳定性是否达到设定指标：

表1　环形萃取器提取率检测结果

表2　环形萃取器设计参数

表3　环形萃取器中试萃取液浓度分析表

6　结论

通过设备运行测试证明：采用低料层设计，以渗滤式浸出为主，伴以浸泡，弯曲段物料有一次翻转，可减少浸出死角；能够消除因烟梗和烟末及木屑的润涨性、比重较小，部分会漂浮在水（溶剂）面以上的影响；采用喷淋与浸泡相结合的混合方式能够有效地提高固液接触面积；采用逆流萃取工艺可提高浓度梯度、萃取效率、提取物浓度，有效的减少新鲜溶剂的投入量，减少后道工序的蒸发量达到节能的目的；采用环形链条传动，新颖的环型结构设计，转速低，根据物料及时调整主机的转速获取最佳的萃取时间可实现自动控制；采用压榨挤干技术，能够控制固体物干度。通过该工艺大大的提高了烟草的质量，增加了企业的经济效益。

[1]孙先玉,孙博,李冬玲,张宗和.造纸法再造烟叶加工技术研究进展[J].生物质化学工程,2011(06):49-56.

[2]邱晔.造纸法再造烟叶产品研究与相关检测技术开发[D].昆明理工大学,2013.

[3]孙德坡,尚善斋,赵伟,刘东辉,陈永宽,刘志华.造纸法再造烟叶萃取和涂布液工艺研究综述[J].郑州轻工业学院学报(自然科学版),2014(06):17-21.

[4]戴路,陶丰,袁凯龙,沈凯,夏倩,周强,周国俊,储国海.造纸法再造烟叶的研究进展[J].中国造纸学报,2013(01):65-69.

[5]吴宇航,李思东.造纸法烟草薄片的研究进展[J].广东化工,2012(05):90-92.

[6]廖夏林.低定量造纸法烟草薄片抄造工艺的研究[D].华南理工大学,2013.

[7]缪应菊,刘维涓,刘刚,车靖,王亚明.烟草薄片制备工艺的现状[J].中国造纸,2009(07):55-60.

[8]孙霞,苏文强.造纸法烟草薄片的研究现状及应用展望[J].华东纸业,2010(04):34-39.

[9]孙括,唐向阳,杨斌,张国良,陆彦兵.造纸法再造烟叶浸提液处理技术的研究进展[J].新技术新工艺,2013(12):51-55.

[10]柏婷,伊奥尔,汤建国,祝琳华,孟昭宇.生物技术在再造烟叶中的应用[J].安徽农业科学,2013(28):11512-11515.

[11]许日鹏,苏文强,段继生.烟草薄片的开发与应用[J].上海造纸,2008(06):46-49.

[12]常纪恒,牛聪阳,张彩云,徐亮.造纸法烟草薄片萃取技术初探[J].烟草科技,2002(01):14-17.

孙百华（1965—），男，江苏徐州人，本科，学士学位，工程师，主要从事：工业废气（污水）污染治理技术开发及设备研制；烟草加工废弃物回收利用技术研发；烟草加工输送及储存设备；造纸法烟草薄片水提工艺设备及控制技术；工业烟气防火防爆技术和装置研发应用。