CN103371429A

CN103371429A - 一种烟草脱氯方法、用途与装置

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Publication number: CN103371429A
Application number: CN2012101342613A
Authority: CN
Inventors: 朱大恒
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-04-22
Filing date: 2012-04-22
Publication date: 2013-10-30

Abstract

本发明提供了一种烟草脱氯方法、用途与装置，利用溶剂对烟草原料进行萃取和固液分离，得到固体烟草物料和萃取液；萃取液送入脱氯工序进行脱氯处理，得到脱氯萃取液，经浓缩回加到固体烟草物料中或由固体烟草物料制备的片基中，制得脱氯烟草。脱氯处理及装置采用吸附、离子交换、电吸附、电渗析、生物富集中的一种或多种方法和装置结合使用；该方法可用于低氯烟叶、低氯梗丝、低氯再造烟叶的加工，可实现烟草制品氯含量的大幅降低和定量调控，提高烟草尤其是烟梗原料的可用性。

Description

一种烟草脱氯方法、用途与装置

技术领域

本发明涉及烟草的处理方法和再造烟叶的制造方法，尤其涉及一种烟草脱氯方法、用途与装置。

背景技术

氯含量对烟草的燃烧性和吸味品质具有很大影响。烟叶氯含量过高会严重影响烟叶的燃烧性和吸味品质；烟梗中氯离子含量往往是烟叶或烟末的2～4倍，是造成梗丝吸味品质差的主要原因之一；在再造烟叶生产原料中，氯含量因原料来源不同有较大波动，尤其是高比例的烟梗原料使用会大幅增加再造烟叶产品的氯含量，如果对氯含量不进行人为控制，很难制造出品质稳定的优质再造烟叶产品。目前，在对烟草氯含量控制方面，主要采用不施氯肥等栽培措施降低烟草氯含量，但由于土壤等自然气候条件影响，烟草原料生产中高氯烟草的产生难以避免，尤其是烟梗中氯含量普遍太高，限制了烟梗在卷烟中的使用比例。在再造烟叶工艺中，为控制氯含量，主要采用降低烟梗使用比例、烟梗萃取液仅部分使用的方法，造成浪费和环境污染；如果增加烟梗使用比例，将烟梗提取液全部利用，产品氯离子含量则超标。在造纸法再造烟叶原料中，烟梗是主要原料之一，增加烟梗使用比例可降低原料成本，提高再造烟叶填充值，降低卷烟焦油含量，但由于烟梗氯含量过高而限制了烟梗在再造烟叶中的使用比例，使烟梗资源无法充分利用而造成资源浪费。

专利申请(申请号200910016484.8)公开了一种降低造纸法再造烟叶氯含量的方法：在造纸法再造烟叶生产中，利用溶剂对烟梗进行多级萃取，第一级萃取得到的部分萃取液经污水处理后排放；第二级萃取后得到的萃取液全部去浓缩；随后再经过第一次脱水、第三级萃取、第二次脱水或随后经过第三级萃取和两次脱水后，进行固液分离，得到的萃取液送入烟梗第二级萃取用，而烟梗则送入制浆段。其特征技术仍是将部分萃取液弃去不用，作为污水处理后排放。

目前尚未见有通过脱氯工艺降低烟草包括烟叶、梗丝、再造烟叶氯含量的方法报道。

本发明的目的在于从根本上解决烟草包括烟叶、梗丝、再造烟叶氯离子含量过高的问题，提供一种能够控制和减少烟草氯含量、充分利用烟草废料尤其是烟梗资源、充分利用烟草萃取液有效成分、减少污染物排放的烟草脱氯方法、用途与装置。

为实现上述目的本发明采用如下技术方案：

一种烟草脱氯方法，将烟草原料送入萃取系统，利用溶剂对烟草原料进行萃取和固液分离，得到固体烟草物料和萃取液；萃取液送入脱氯工序进行脱氯处理，得到脱氯萃取液，脱氯萃取液经浓缩回加到固体烟草物料中或由固体烟草物料制备的片基中，得到脱氯烟草。萃取液脱氯工序是采用以下任意一种脱氯工艺或几种脱氯工艺结合使用：

(1)吸附法：将萃取液过滤澄清后，向萃取液加入适量氯离子吸附剂，或将萃取液经过一加有氯离子吸附剂的离子吸附装置，利用吸附剂吸附萃取液中的氯离子，得到脱氯萃取液；吸附剂经分离回收、脱氯再生后循环利用；

(2)离子交换法：将萃取液过滤澄清后，经过一离子交换装置，萃取液中的氯离子与离子交换装置中的离子交换树脂发生离子交换，被吸附除去，得到脱氯萃取液；离子交换树脂经再生后循环利用；

(3)电吸附法：将萃取液过滤澄清后，经过一电吸附装置，通过电极施加外加电压形成静电场，强制萃取液中的氯离子向阳极处移动，使氯离子在阳极界面处富集浓缩，而流出液则为脱氯萃取液；通过除去电场，电极短接，电极吸引的氯离子被释放到溶液中排出，实现反洗脱氯和电极材料的再生；

(4)电渗析法：将萃取液过滤澄清后，经过一电渗析装置，在电场作用下，萃取液中的氯离子发生迁移，通过阴离子膜进入盐室，被分离除去，得到脱氯萃取液；

(5)生物富集法：将萃取液过滤澄清后，送入一微生物培养罐，接入可富集氯离子的微生物菌株进行培养，利用微生物菌体吸附、富集氯离子，将萃取液与微生物菌体分离，即得到脱氯萃取液。

上述吸附法处理工艺中，所述氯离子吸附剂为载银沸石、载银树脂、载银活性炭、氧化银、离子交换树脂、木质素季胺盐交联淀粉、阳离子淀粉、凹凸棒石、硅藻土、沸石、活性炭、海泡石、麦饭石、白云石、页岩、镁铝碳酸根水滑石(CLDH)、氧化镁、氧化钙、氧化铝、镁盐、铝盐、钙盐中的一种或多种的混合物。

上述离子交换法工艺中，所述离子交换树脂为阴离子交换树脂，优选强碱型阴离子交换树脂；经过离子交换装置的萃取液的温度是控制在20～80℃之间，萃取液以每分钟0.5～5倍树脂体积量的流速经过该离子交换装置；优选条件为萃取液的温度是控制在30～50℃之间，萃取液以每分钟1.5～3倍树脂体积量的流速经过该离子交换装置。

上述电吸附法工艺中，经过电吸附装置的萃取液的温度是控制在20～80℃之间，电极电压1～3.5V；优选条件为萃取液的温度是控制在30～50℃之间，电极电压1.5～2.5V。

上述电渗析法工艺中，经过电渗析装置的萃取液的温度是控制在20～80℃之间，膜对电压0.3～3.5V；优选条件为萃取液的温度是控制在30～50℃之间，膜对电压0.5～1.5V。

上述生物富集法工艺中，可采用各种有益菌作为培养对象，富集、吸附氯离子，如酵母菌、细菌、真菌等各种食品发酵工业菌株，其中优选酵母菌作为脱氯菌株，菌液接种量一般为5％～10％，培养温度20～45℃，培养时间12～96h。

上述经脱氯工序处理得到的脱氯萃取液中氯离子的去除率一般为20～95％。根据烟草产品质量要求以及烟草原料氯含量水平，通过调整脱氯工艺参数，如吸附剂用量、萃取液流速、电极电压等，可对萃取液氯离子的去除率进行定量调控，从而实现对烟草产品氯含量的定量调控，得到品质稳定的低氯再造烟叶产品。

上述烟草原料为烟梗、烟叶、烟末中的一种或几种的混合物。

本发明烟草脱氯方法可用于烟叶的脱氯，首先利用溶剂对烟叶进行萃取和固液分离，得到固体烟叶物料和萃取液；然后将萃取液送入脱氯工序进行脱氯处理，得到脱氯萃取液，脱氯萃取液经浓缩回加到固体烟叶物料中，经干燥制得低氯烟叶，制丝后用于卷烟配方。

本发明烟草脱氯方法可用于烟梗的脱氯，首先利用溶剂对烟梗进行萃取和固液分离，得到固体烟梗物料和萃取液；然后萃取液送入脱氯工序进行脱氯处理，得到脱氯萃取液，脱氯萃取液经浓缩回加到经压梗、切丝的固体烟梗物料中，经干燥制得低氯梗丝，用于卷烟配方。

本发明烟草脱氯方法可用于低氯造纸法再造烟叶的制造，在造纸法再造烟叶制造工艺中，利用溶剂对烟草原料进行萃取和固液分离，得到固体烟草物料和萃取液；固体烟草物料用于制备片基，萃取液送入脱氯工序进行脱氯处理，得到脱氯萃取液，脱氯萃取液经浓缩回加到片基中，经干燥制得低氯再造烟叶。在低氯造纸法再造烟叶的制造工艺中，可以将烟梗、碎烟叶和烟末混配后萃取得到混合萃取液，然后对混合萃取液进行脱氯处理，得到脱氯萃取液，再将脱氯萃取液浓缩后回加到片基；由于烟梗原料氯含量显著高于叶料，因此优选将烟梗和叶料(碎烟叶和烟末)进行分别萃取的工艺，并仅对烟梗萃取液进行脱氯处理，得到烟梗脱氯萃取液，然后与叶料萃取液混合、浓缩后，回加到片基。当叶料氯含量偏高时，如大于0.8％时，则需要对叶料进行脱氯处理。

本发明烟草脱氯方法可用于低氯稠浆法再造烟叶的制造，在稠浆法再造烟叶制造工艺中，利用溶剂对烟梗原料进行萃取和固液分离，得到固体烟梗物料和萃取液；萃取液送入脱氯工序进行脱氯处理，得到脱氯萃取液，脱氯萃取液经浓缩，与固体烟梗物料、烟末原料、添加剂定量配料，经浆料混合、浇注成型、干燥制得低氯再造烟叶。

本发明烟草脱氯方法还可用于低氯辊压法再造烟叶的制造，在辊压法再造烟叶制造工艺中，利用溶剂对烟梗原料进行萃取和固液分离，得到固体烟梗物料和萃取液；萃取液送入脱氯工序进行脱氯处理，得到脱氯萃取液，脱氯萃取液经浓缩，与固体烟梗物料、烟末原料、添加剂定量混合，经混练、辊压、干燥制得低氯再造烟叶。

本发明技术方案内容还包括一种烟草脱氯装置，它设置于萃取液澄清装置与浓缩装置之间，用于烟草萃取液的脱氯处理；它包括离子吸附装置、离子交换装置、电吸附装置、电渗析装置、微生物培养装置中的一种或几种的组合装置。例如，可单独采用离子吸附装置，也可将离子吸附装置与电渗析装置串联使用。

本发明具有以下优越性：

1、本方法可从根本上解决烟草制品氯过高的问题，尤其是烟梗和再造烟叶氯离子含量过高的问题，改善梗丝和再造烟叶品质；

2、通过调整脱氯工艺参数，可对萃取液氯离子的去除率进行定量调控，从而实现对烟草制品氯含量的定量调控，得到品质稳定的低氯烟草制品；

3、由于采用了脱氯工艺，烟梗萃取液的使用比例大幅度增加，避免了现有技术中为防止氯过高而大量排放烟梗萃取液的现象，减少了环境污染和废水处理压力；

4、由于采用了脱氯工艺，烟梗的可用性以及再造烟叶的生产原料中烟梗使用比例比常规方法可大幅度提高，增加烟梗使用比例可降低烟草制品原料成本，充分利用烟梗废料资源，减少资源浪费。

具体实施方式

下面将通过实施例对本发明作进一步的描述，这些描述并不是要对本发明内容作进一步的限定。对本发明内容的技术特征所做的等同替换，或相应的改进，仍属于本发明的保护范围之内。

实施例一：

取用于加工梗丝的烟梗原料，送入萃取系统，用10倍烟梗重量的水对烟梗原料进行萃取，萃取温度45℃，时间6h，经固液分离，得到固体烟梗物料和萃取液；将固体烟梗物料水分含量调整至35％左右，送入烟梗压、切系统得到梗丝，备用。萃取液过滤、澄清后，被送入脱氯工序进行脱氯处理，脱氯处理采用离子交换法：将萃取液经过一离子交换装置，离子交换装置装有强碱型阴离子交换树脂层；经过离子交换装置的萃取液的温度是控制在35～40℃之间，萃取液以每分钟1.5倍树脂体积量的流速经过该离子交换装置。萃取液中的氯离子与离子交换树脂发生离子交换，被吸附除去，得到脱氯萃取液；用柠檬酸将萃取液pH调整至5.0～6.0，然后经浓缩，采用加料滚筒均匀喷加到梗丝上，得到低氯梗丝制品。离子交换树脂经洗脱再生后循环利用。经测定，烟梗原料氯含量为2.2％，低氯梗丝制品氯含量为0.46％。

实施例二：

取用于加工梗丝的烟梗原料，送入萃取系统，用10倍烟梗重量的水对烟梗原料进行萃取，萃取温度65℃，时间2h，经固液分离，得到固体烟梗物料和萃取液；将固体烟梗物料水分含量调整至35％左右，送入烟梗压、切系统得到梗丝，备用。萃取液过滤、澄清后，被送入脱氯工序进行脱氯处理，脱氯处理采用生物脱氯工艺：将萃取液送入一微生物培养罐，接入5％的酵母菌菌液，于28-32℃培养48h左右，利用微生物菌体吸附、富集氯离子，萃取液经沉淀、过滤，分离除去微生物菌体，即得到烟梗脱氯萃取液，然后经浓缩，采用加料滚筒均匀喷加到梗丝上，得到低氯梗丝制品。经测定，烟梗原料氯含量为2.2％，低氯梗丝制品氯含量为0.52％。

实施例三：

按照造纸法再造烟叶制造工艺，将烟草原料按烟梗与叶料比为6∶4的比例混配，送入萃取系统，利用水对烟草原料进行萃取和固液分离，得到固体烟草物料和萃取液；将固体烟草物料送入制浆段用于制造片基。萃取液过滤、澄清后，被送入脱氯工序进行脱氯处理，脱氯处理采用离子交换法：将萃取液经过一离子交换装置，离子交换装置装有强碱型阴离子交换树脂层；经过离子交换装置的萃取液的温度是控制在35～40℃之间，萃取液以每分钟1.5倍树脂体积量的流速经过该离子交换装置。萃取液中的氯离子与离子交换树脂发生离子交换，被吸附除去，得到脱氯萃取液；用柠檬酸将萃取液pH调整至5.0～6.0，然后经浓缩，回加到片基上，得到低氯再造烟叶产品，离子交换树脂经洗脱再生后循环利用。经测定，进入脱氯工序前的萃取液氯含量为1.2g/L，脱氯工序出口萃取液氯含量为0.47g/L，脱氯效率为60.8％；再造烟叶制品氯含量为0.39％。

实施例四：

按照造纸法再造烟叶制造工艺，将烟草原料按烟梗与叶料比为6∶4的比例配备，分别将烟梗与叶料送入萃取系统，用水对烟梗和叶料分别进行萃取和固液分离，得到固体烟草物料和萃取液；将固体烟梗和叶料送入制浆段混合用于制造片基；叶料萃取液不脱氯，经过过滤、澄清后备用；将烟梗萃取液过滤、澄清后，送入脱氯工序进行脱氯处理，脱氯处理采用电渗析法与离子交换法联合脱氯工艺。首先将萃取液通入由电极、阳离子膜及阴离子膜交替排列组成的电渗析器，通电后在电场作用下，萃取液中的氯离子发生迁移，通过膜进入盐室，被分离除去；经过电渗析装置的萃取液的温度控制在35～45℃之间，自然pH值，膜对电压0.8～1.2V，得到脱氯效率为60％的初级脱氯萃取液；然后将初级脱氯萃取液经过一离子交换装置，离子交换装置装有强碱型阴离子交换树脂层；经过离子交换装置的初级脱氯萃取液的温度控制在35～40℃之间，萃取液以每分钟2.5倍树脂体积量的流速经过该离子交换装置。初级脱氯萃取液中的氯离子进一步与离子交换树脂发生离子交换，被吸附除去，得到脱氯萃取液；用柠檬酸将萃取液pH调整至5.0～6.0，与叶料萃取液混合；混合萃取液经浓缩，回加到片基上，得到低氯再造烟叶产品，离子交换树脂经洗脱再生后循环利用。经测定，进入脱氯工序前的烟梗萃取液氯含量为2.2g/L，脱氯工序出口萃取液氯含量为0.31g/L，烟梗萃取液的总脱氯效率达86％；再造烟叶制品氯含量为0.32％。

实施例五：

按照稠浆法再造烟叶制造工艺，预先对将烟梗原料进行脱氯处理。将烟梗原料粉碎后送入萃取系统，用10倍烟梗重量的水对烟梗原料进行萃取，萃取温度40℃，时间2h，经固液分离，得到固体烟梗物料和萃取液；将烟梗萃取液过滤、澄清后，送入脱氯工序进行脱氯处理，脱氯处理采用电吸附法，得到烟梗脱氯萃取液；经过电吸附装置的萃取液的温度控制在40℃左右，电极电压2.0V。烟梗脱氯萃取液经浓缩，与萃取后的固体烟梗物料以及烟末、添加剂等其它原料定量配料，经浆料混合、浇注成型、干燥制得低氯再造烟叶。经测定，该稠浆法再造烟叶制品氯含量为0.37％。

Claims

1.一种烟草脱氯方法，其特征是：将烟草原料送入萃取系统，利用溶剂对烟草原料进行萃取和固液分离，得到固体烟草物料和萃取液；萃取液送入脱氯工序进行脱氯处理，得到脱氯萃取液，脱氯萃取液经浓缩回加到固体烟草物料或由固体烟草物料制备的片基中，得到脱氯烟草。

2.根据权利要求1所述的一种烟草脱氯方法，其特征是，所述萃取液脱氯工序是采用以下任意一种脱氯工艺或几种工艺结合使用：

(1)吸附法：将萃取液过滤澄清后，向萃取液加入适量氯离子吸附剂，或将萃取液经过一加有氯离子吸附剂的离子吸附装置，利用吸附剂吸附萃取液中的氯离子，得到脱氯萃取液；吸附剂经分离回收、再生后循环利用；

(5)生物富集法：将萃取液过滤澄清后，送入一微生物培养装置，接入可富集氯离子的微生物菌株进行培养，利用微生物菌体吸附、富集氯离子，将萃取液与微生物菌体分离，即得到脱氯萃取液。

3.根据权利要求2所述的一种烟草脱氯方法，其特征是：

所述吸附法处理工艺中，所述氯离子吸附剂为载银沸石、载银树脂、载银活性炭、氧化银、离子交换树脂、木质素季胺盐交联淀粉、阳离子淀粉、凹凸棒石、硅藻土、沸石、活性炭、海泡石、麦饭石、白云石、页岩、镁铝碳酸根水滑石(CLDH)、氧化镁、氧化钙、氧化铝、镁盐、铝盐、钙盐中的一种或多种的混合物；

所述离子交换法工艺中，所述离子交换树脂为阴离子交换树脂，优选强碱型阴离子交换树脂；经过离子交换装置的萃取液的温度是控制在20～80℃之间，萃取液以每分钟0.5～5倍树脂体积量的流速经过该离子交换装置；优选条件为萃取液的温度是控制在30～50℃之间，萃取液以每分钟1.5～3倍树脂体积量的流速经过该离子交换装置；

所述电吸附法工艺中，经过电吸附装置的萃取液的温度是控制在20～80℃之间，电极电压1～3.5V；优选条件为萃取液的温度是控制在30～50℃之间，电极电压1.5～2.5V；

所述电渗析法工艺中，经过电渗析装置的萃取液的温度是控制在20～80℃之间，膜对电压0.3～3.5V；优选条件为萃取液的温度是控制在30～50℃之间，膜对电压0.5～1.5V；

所述生物富集法工艺中，可采用各种有益菌作为培养对象，富集、吸附氯离子，如酵母菌、细菌、真菌等各种食品发酵工业菌株，其中优选酵母菌作为脱氯菌株，菌液接种量一般为5％～10％，培养温度20～45℃，培养时间12～96h。

4.根据权利要求1所述的一种烟草脱氯方法，其特征是：所述烟草原料为烟梗、烟叶、烟末中的一种或几种的混合物。

5.一种权利要求1～4所述的任意一种烟草脱氯方法的用途，其特征是：该烟草脱氯方法用于烟叶的脱氯，利用溶剂对烟叶进行萃取和固液分离，得到固体烟叶物料和萃取液；萃取液送入脱氯工序进行脱氯处理，得到脱氯萃取液，脱氯萃取液经浓缩回加到固体烟叶物料中，经干燥制得低氯烟叶，制丝后用于卷烟配方。

6.一种权利要求1～4所述的任意一种烟草脱氯方法的用途，其特征是：该烟草脱氯方法用于烟梗的脱氯，利用溶剂对烟梗进行萃取和固液分离，得到固体烟梗物料和萃取液；萃取液送入脱氯工序进行脱氯处理，得到脱氯萃取液，脱氯萃取液经浓缩回加到经压梗、切丝的固体烟梗物料中，经干燥制得低氯梗丝，用于卷烟配方。

7.一种权利要求1～4所述的任意一种烟草脱氯方法的用途，其特征是：该烟草脱氯方法用于低氯造纸法再造烟叶的制造，在造纸法再造烟叶制造工艺中，利用溶剂对烟草原料进行萃取和固液分离，得到固体烟草物料和萃取液；固体烟草物料用于制备片基，萃取液送入脱氯工序进行脱氯处理，得到脱氯萃取液，脱氯萃取液经浓缩回加到片基中，制得低氯再造烟叶。

8.一种权利要求1～4所述的任意一种烟草脱氯方法的用途，其特征是：该烟草脱氯方法用于低氯稠浆法再造烟叶的制造，在稠浆法再造烟叶制造工艺中，利用溶剂对烟梗原料进行萃取和固液分离，得到固体烟梗物料和萃取液；萃取液送入脱氯工序进行脱氯处理，得到脱氯萃取液，脱氯萃取液经浓缩，与固体烟梗物料、烟末原料、添加剂定量配料，经浆料混合、浇注成型，制得低氯再造烟叶。

9.一种权利要求1～4所述的任意一种烟草脱氯方法的用途，其特征是：该烟草脱氯方法用于低氯辊压法再造烟叶的制造，在辊压法再造烟叶制造工艺中，利用溶剂对烟梗原料进行萃取和固液分离，得到固体烟梗物料和萃取液；萃取液送入脱氯工序进行脱氯处理，得到脱氯萃取液，脱氯萃取液经浓缩，与固体烟梗物料、烟末原料、添加剂定量混合，经混练、辊压制得低氯再造烟叶。

10.一种烟草脱氯装置，其特征是：它设置于烟草萃取液澄清装置与浓缩装置之间，用于烟草萃取液的脱氯处理；它包括离子吸附装置、离子交换装置、电吸附装置、电渗析装置、微生物培养装置中的一种或几种的组合装置。