CN105707968B

CN105707968B - 一种烟草香气物质的回收利用方法

Info

Publication number: CN105707968B
Application number: CN201610180071.3A
Authority: CN
Inventors: 胡嘉维; 吴毅武; 李正勇; 傅源锋; 帕特里克·约瑟夫·夸特
Original assignee: Guangzhou Jinye Science & Technology Development Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Jinye Science & Technology Development Co Ltd
Priority date: 2016-03-25
Filing date: 2016-03-25
Publication date: 2017-07-07
Anticipated expiration: 2036-03-25
Also published as: CN105707968A

Abstract

本发明涉及一种在造纸法再造烟叶生产过程中产生的烟草香气物质回收利用方法。从再造烟叶的提取工段、涂布工段及干燥工段干燥热风中的烟草香气物质进行回收，在将回收的香气物质进行处理用以再造烟叶生产。本发明的方法有效降低了造纸法再造烟叶生产过程中气体导致的环境污染，更好的保留了再造烟叶产品的烟草本香，降低了外加香料的使用量，节约物料采购成本，提高产品品质。

Description

一种烟草香气物质的回收利用方法

【技术领域】

本发明属于再造烟叶加工技术领域。更具体地，本发明涉及一种在造纸法再造烟叶生产过程中产生的烟草香气物质回收利用方法。

【背景技术】

造纸法再造烟叶是由烟草原料通过提取、分离、精制、浓缩、调配、制浆、抄造、涂布、干燥、切片等一系列复杂的处理工艺最终形成的产物。这一系列工艺的目的是将烟草中的各种成分按照配方设计进行有机的重组，但是经过漫长的生产加工过程，烟草中的香味物质不可避免的会发生流失，如何减少流失或将流失的香气物质进行回收重新用到再造烟叶生产过程中是现在再造烟叶技术工作者所面临的问题。这些问题的解决还可改善生产环境保护生产工人的身心健康。

目前再造烟叶生产技术领域尚无这方面的研究或专利申请相关。在与再造烟叶相关的卷烟生产技术领域中，CN 203789114 U、实用新型名称《用于卷烟生产中香气回收处理系统》公开了一种设备，在烟叶传送带、切丝机、除湿机上方增加抽风罩壳回收烟草香气物质，在冷却调节含水率后送入加料箱补香再回到前端加料润叶工序中。该技术的不足之处是这种工艺并未真正实现烟草香气的回收再利用，在烟叶加料润叶工艺中起主要作用的是添加的料液，控制水分补香后的回收气体最大的作用是通过香气的饱和来抑制加料料液及烟草原料中的香气成分挥发流失，并为真正意义上的回收补充到烟叶原料上。

CN 203602597 U、实用新型名称《一种具有香气回收装置的酒发酵罐》公开了一种带有冷凝器的酒发酵罐，使果酒在发酵过程会产生热量酒精及其他成分可能会挥发，而添加冷却器后能够有效地将这些挥发气体冷凝回流到发酵罐中。该技术的不足之处是(1)发酵罐为密封体系，而再造烟叶生产多是敞开体系，简单的冷凝回流无法满足香气回收的需求；(2)很多易挥发小分子物质的沸点较低，需要较低的冷凝温度，对相应冷凝设备要求较高。

CN 101385493B、发明名称《一种浓缩茶汁及加工方法》、CN 103859098 A、发明名称《绿茶类提取物的制备方法》、CN 104968209A、发明名称《用于生产液体咖啡浓缩物的方法》公开了从茶或咖啡中将有效成分提取出来的技术，其所采用的技术多为从公知的植物精油制备的蒸汽法改良得到的方法或是利用分馏技术分离香味物质。它们的不足之处是所述香气回收是指将液体中的香气成分分离出来的方法，而非真正意义上的香气回收技术。

针对现有技术存在的技术缺陷，本发明人在总结现有技术的基础之上，通过大量实验研究与分析，终于完成了本发明。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提供一种在造纸法再造烟叶生产过程中产生的烟草香气物质回收利用方法。

[技术方案]

本发明是通过下述技术方案实现的。

本发明涉及一种在造纸法再造烟叶生产过程中产生的烟草香气物质回收利用方法。

该烟草香气物质回收利用方法的步骤如下：

A、利用抽气罩壳，从再造烟叶提取工段与涂布工段收集含有烟草香气物质的气体，然后把所述的气体送到1号回收系统，回收所述的烟草香气物质；

所述的1号回收系统是由1级冷凝器、2级气体缓冲罐、2～5级气体回收柱和多效浓缩设备依次组成的；

B、将来自再造烟叶干燥工段的含有烟草香气的干燥热风送到2号回收系统，回收所述的烟草香气物质；

所述的2号回收系统是由1级热交换器、1级冷凝器、2级振动筛与半渗透膜设备依次组成的；

C、将步骤A与步骤B回收的烟草香气物质合并，经调配后再送到再造烟叶生产的涂布液调配工段或加香工段加以利用。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤A中，所述的冷凝器是翅片式气水换热器，从所述冷凝器排出的气体温度是4～25℃。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤A中，所述的气体缓冲罐的气体压力小于1.6MPa。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤A中，所述的气体回收柱是装有中等或弱极性有机溶剂的吸收柱，气体与液体以流速比5～75:1以逆流方式运行。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤A中，所述的溶剂选自水、乙醇、乙酸乙酯或石油醚。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤A中，在所述的气体回收柱中液体温度小于25℃，它比气体温度高1～2℃。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述的热交换器是列管式换热器或板式换热器。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤B中，进入所述冷凝器的热风温度低于60℃，而从所述冷凝器排出的气体温度低于25℃。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述2级振动筛网眼尺寸分别是100～150目与150～200目。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤C中，调配时使用的甘油、丙二醇或山梨醇总量是以合并烟草香气物质重量计5％以下。

下面将更详细地描述本发明。

本发明涉及一种在造纸法再造烟叶生产过程中产生的烟草香气物质回收利用方法。具体回收利用方法流程参见附图1。

该烟草香气物质回收利用方法的步骤如下：

所述的1号回收系统是由1级冷凝器、2级气体缓冲罐、2～5级气体回收柱和多效浓缩设备依次组成的。

在本发明中，抽气罩壳的主要作用是将再造烟叶提取工段与涂布工段排出的气体收集起来。本发明使用的抽气罩壳是一种常规的气体收集设备，它通常包括吸风罩、吸风管、管连接件、固定架和风量调节机构等部件。本发明使用的抽气罩壳是一种目前市场上销售的设备，例如由北京森威特商贸有限公司以商品名“顶式原子吸收罩”销售的设备。

在本发明中，所述的烟草香气物质例如是烟草有机酸，像C18高级脂肪酸、柠檬酸、苹果酸与草酸等；烟草酚，像苯酚、酚酸、香豆素、黄酮等；烟草脂质类化合物，像油脂、脂肪酸、类脂、磷脂等；烟草甾醇类化合物；烟草萜类化合物；烟草杂环化合物等。

在这个步骤中，把收集的气体送到1号回收系统进行回收。所述的1号回收系统是由1级冷凝器、2级气体缓冲罐、2～5级气体回收柱和多效浓缩设备依次组成的，具体参见附图2。

具体地，收集含有烟草香气物质的气体先通过一个冷凝器，接着先后通过两个气体缓冲罐，然后相继通过两至五个气体回收柱，最后通过多效浓缩设备。

本发明使用的冷凝器的目的是采用冷凝方法将收集气体中的水分脱除，这样可以消除在气体回收柱中使用低极性有机溶剂时可能造成的分层，同时可以避免因收集气体温度过高而使柱内溶剂挥发的问题。从所述冷凝器排出的气体温度是4～25℃，优选地是8～12℃，这样可以保证气体中随蒸汽带出的不溶于水的烟草香气物质在空气中析出量少，有利于气体回收柱进行回收。

本发明使用的冷凝器类型可以根据再造烟叶具体生产情况，像产地海拔、产能、提取温度、涂布液温度等制定，这对于本技术领域的技术人员而言不存在任何困难。本发明使用的冷凝器可以是盘管、列管、板式、翅片式等冷凝设备。具体地，本发明使用的冷凝器是由无锡市耀鹏换热设备有限公司以商品名“翅片式气水换热器”销售的翅片式气水换热器。

本发明使用气体缓冲罐的目的是减少因气流变化而引起的气体压力波动，保证气体回收柱中的压力稳定，同时保证气体温度稳定，从而保证气体回收柱从回收气体中回收烟草香气物质的稳定性，提高其回收效率；同时还有助于所述回收气体含有的少量水会在气体缓冲罐中析出。

气体缓冲罐通过气泵与管路将气体送入回收柱，因此气体缓冲罐中具有一定的压力有利于气体输送，但气体压力应小于1.6MPa，属于低压容器。本发明使用的气体缓冲罐例如是由青岛信泰压力容器有限公司以商品名“空气缓冲罐”销售的产品。

气体缓冲罐容积与再造烟叶生产工艺、产能以及气体回收柱回收能力相关。

所述的气体回收柱是一种用于从回收气体中回收烟草香气物质的设备，是装有中等或弱极性有机溶剂的吸收柱。本发明使用的气体回收柱具体结构如摘要附图所示，这种结构的特点在于在其气体回收柱内压力以多级方式逐渐降低，最后一级气体压力稍高于环境气压。在所述的气体回收柱中液体温度小于25℃，它比气体温度高1～2℃。

回收气体通过气石或其它多孔设备形成大量细小气泡与在气体回收柱内的液体接触进行溶质交换。气体与液体以流速比5～75:1以逆流方式通过所述的气体回收柱。

本发明使用的有机溶剂选自水、乙醇、乙酸乙酯或石油醚。

本发明使用多效浓缩设备是主要作用是将回收香气的液体进行浓缩，使香气物质富集，用于再造烟叶生产，蒸发冷凝的溶剂继续返回到回收柱中循环使用。

本发明使用是多效浓缩设备是例如由上海远跃制药机械股份有限公司以商品名“三效浓缩蒸发器”销售的产品。

所述的2号回收系统是由1级热交换器、1级冷凝器、2级振动筛与半渗透膜设备依次组成的，具体参见附图3；

根据本发明，所述的热交换器是列管式换热器或板式换热器。为保证再造烟叶感官品质，其热风一般不超过135℃。

一般选择列管式换热器或板式换热器的目的是回收烘箱排出的热能，起到节能的作用，同时降低热风温度为下一阶段冷凝做准备。

本发明使用的热交换器是目前市场上销售的产品，例如由江苏金龙机械工业有限公司以商品名“列管式换热器”销售的列管式换热器，由广州市擎立热能机械设备有限公司以商品名“BR型高效板式换热器”销售的板式换热器。

在热交换器中热风将再造烟叶中水分带走，水作为携带剂会导致香气成分流失。因此，本发明接着使用冷凝器，将热风含有的水分冷凝下来。为此，进入冷凝器的热风不应超过60℃，由冷凝器排出的气体温度低于25℃。

在热交换器的热风干燥过程中会将再造烟叶上的毛刺、细粉等带走，在热风换热、冷凝后蒸发水由气态转变为液态，液态水表面张力较大，这部分杂质通常会留在液态水中。为了如毛刺、细粉等杂质从冷凝水中去除，保证下一阶段RO膜处理顺利进行，需要使用振动筛与半渗透膜设备进行处理。本发明采用两级振筛串联的方法进行处理，去除干燥热风所带出的粉尘等杂质。具体地是将冷凝水从储罐抽出通过150目、200目两级振筛过滤以满足反渗透膜使用。

根据本发明，在这个步骤中，所述2级振动筛网眼尺寸分别是100～150目与150～200目。

接着，利用反向半渗透膜技术将来自两级振筛的溶液中的水分离除去。本发明选择使用由厦门世达膜科技有限公司以商品名“中空纤维膜设备”销售的聚酯反渗透膜，在工作压力9kg下让两级振筛过滤得到的白水进行循环，当浓缩比达20:1时停止循环收集白水待用，通过半渗透膜的清水回到原料提取阶段使用。

根据本发明，在步骤C中，调配时使用的甘油、丙二醇或山梨醇总量是以合并烟草香气物质重量计5％以下。

2号系统得到的香气物质(白水)浓度较低，用于涂布液调配、涂布过程浓度调节、加香筒配料浓度调节较为合适。其可有效的弥补生产过程中再造烟叶香气成分的流失。

1号系统得到的产物沸点较2号系统低，通过与外源香料互配可以作为表香使用，通过加香筒回加到再造烟叶中能够有效的丰富再造烟叶的嗅香，提高再造烟叶品质。

图3是一种造纸法再造烟叶生产过程中香气物质回收综合利用方法的回收香气物质使用示意图，其中包括涂布液调配工序、涂布工序、再造烟叶加香工序。

涂布液调配工序是再造烟叶涂布液制备环节，由浓缩水膏加香加料、涂布液浓度控制等步骤。选择未通过反渗透膜的白水用来对涂布液浓度进行控制，白水中含有干燥过程所流失的香气物质，在该阶段的补充是对后续加工过程流失的平衡。

涂布工序是将涂布液回填到烟草基片上的过程，在该过程中，涂布液处于一个循环状态，其浓度随着循环次数的上升而上升。实施例中选择未通过反渗透膜的白水用来对涂布液浓度进行控制，白水中含有干燥过程所流失的香气物质，在该阶段的补充是对后续加工过程流失的平衡。

再造烟叶加香工序是切片后的再造烟叶通过烘丝筒干燥后进入加香筒补香控制水分的步骤。本实施例中选择在1号回收系统中回收得到的香气成分为基础，添加1.5％丙二醇、甘油、山梨醇的混合物用以再造烟叶保湿，适当添加外源香料补香，用未通过反渗透膜的白水用来对加香液体浓度进行控制，配制的溶液通过加香筒均匀的添加到再造烟叶上，经过储柜平衡水分后，即可进行打包、装箱。

[有益效果]

本发明的有益效果是：有效降低了造纸法再造烟叶生产过程中气体导致的环境污染，更好的保留了再造烟叶产品的烟草本香，降低了外加香料的使用量，节约物料采购成本，提高产品品质。

【附图说明】

图1是本发明1号回收系统设备配置图；

图2是本发明2号回收系统设备配置图；

图3是本发明烟草香气物质回收利用方法流程图。

【具体实施方式】

通过下述实施例将能够更好地理解本发明。

实施例1：本发明的烟草香气物质回收利用方法

该实施例的实施步骤如下：

A、利用由北京森威特商贸有限公司以商品名“顶式原子吸收罩”销售的抽气罩壳，从常规的再造烟叶提取工段与涂布工段收集含有烟草香气物质的气体，然后把所述的气体送到1号回收系统，回收所述的烟草香气物质；

所述的1号回收系统是由1级由无锡市耀鹏换热设备有限公司以商品名“翅片式气水换热器”销售的翅片式气水换热器冷凝器、2级由青岛信泰压力容器有限公司以商品名“空气缓冲罐”销售的气体缓冲罐、2级由广东省金叶科技开发有限公司自行设计制造的气体回收柱和由上海远跃制药机械股份有限公司以商品名“三效浓缩蒸发器”销售的多效浓缩设备依次组成的。

其中在运行过程中控制：从所述冷凝器排出的气体温度是10℃；所述的气体缓冲罐的气体压力小于1.6MPa。

所述的气体回收柱装有水溶剂，在气体回收柱中气体与液体以流速比45:1以逆流方式运行。

在所述的气体回收柱中液体温度小于25℃，它比气体温度高1～2℃。

所述的2号回收系统是由1级由江苏金龙机械工业有限公司以商品名“列管式换热器”销售的列管式换热器、1级由广州市擎立热能机械设备有限公司以商品名“BR型高效板式换热器”销售的冷凝器、2级筛网眼尺寸分别为100～150目与150～200目的振动筛与半渗透膜设备依次组成的；

其中在运行过程中控制：所述换热器的热风不超过135℃；进入冷凝器的热风不应超过60℃，由冷凝器排出的气体温度低于25℃；

使用由厦门世达膜科技有限公司以商品名“中空纤维膜设备”销售的聚酯反渗透膜，在工作压力9kg下让两级振筛过滤得到的白水进行循环，当浓缩比达20:1时停止循环收集白水待用，通过半渗透膜的清水回到原料提取阶段使用。

C、将步骤A与步骤B回收的烟草香气物质合并，经甘油调配后再送到再造烟叶生产的涂布液调配工段或加香工段加以利用。

所使用甘油总量是以烟草香气物质重量计4.5％。

配制的溶液通过加香筒均匀的添加到再造烟叶上，经过储柜平衡水分后，即可进行打包、装箱。

实施例2：本发明的烟草香气物质回收利用方法

该实施例的实施步骤如下：

其中在运行过程中控制：从所述冷凝器排出的气体温度是4℃；所述的气体缓冲罐的气体压力小于1.6MPa。

所述的气体回收柱装有75％乙醇溶剂，在气体回收柱中气体与液体以流速比75:1以逆流方式运行。

C、将步骤A与步骤B回收的烟草香气物质合并，经丙二醇调配后再送到再造烟叶生产的涂布液调配工段或加香工段加以利用。

所使用丙二醇总量是以烟草香气物质重量计5％。

实施例3：本发明的烟草香气物质回收利用方法

该实施例的实施步骤如下：

其中在运行过程中控制：从所述冷凝器排出的气体温度是25℃；所述的气体缓冲罐的气体压力小于1.6MPa。

所述的气体回收柱装有乙酸乙酯有机溶剂，在气体回收柱中气体与液体以流速比5:1以逆流方式运行。

C、将步骤A与步骤B回收的烟草香气物质合并，经山梨醇调配后再送到再造烟叶生产的涂布液调配工段或加香工段加以利用。

所使用山梨醇总量是以烟草香气物质重量计4.2％。

Claims

1.一种在造纸法再造烟叶生产过程中产生的烟草香气物质回收利用方法，其特征在于该方法的步骤如下：

所述的1号回收系统是由1级冷凝器、2级气体缓冲罐、2～5级气体回收柱和多效浓缩设备依次组成的；所述的气体回收柱是装有选自乙醇、乙酸乙酯或石油醚中等或弱极性有机溶剂的吸收柱；

C、将步骤A与步骤B回收的烟草香气物质合并，经使用总量为合并烟草香气物质重量5％以下的甘油、丙二醇或山梨醇调配后再送到再造烟叶生产的涂布液调配工段或加香工段加以利用。

2.根据权利要求1所述的烟草香气物质回收利用方法，其特征在于在步骤A中，所述的冷凝器是翅片式气水换热器，从所述冷凝器排出的气体温度是4～25℃。

3.根据权利要求1所述的烟草香气物质回收利用方法，其特征在于在步骤A中，所述的气体缓冲罐的气体压力小于1.6MPa。

4.根据权利要求1所述的烟草香气物质回收利用方法，其特征在于在步骤A中，气体与液体以流速比5～75:1以逆流方式运行。

5.根据权利要求1所述的烟草香气物质回收利用方法，其特征在于在步骤A中，在所述的气体回收柱中液体温度小于25℃，它比气体温度高1～2℃。

6.根据权利要求1所述的烟草香气物质回收利用方法，其特征在于在步骤B中，所述的热交换器是列管式换热器或板式换热器。

7.根据权利要求1所述的烟草香气物质回收利用方法，其特征在于在步骤B中，进入所述冷凝器的热风温度低于60℃，而从所述冷凝器排出的气体温度低于25℃。

8.根据权利要求1所述的烟草香气物质回收利用方法，其特征在于在步骤B中，所述2级振动筛网眼尺寸分别是100～150目与150～200目。