CN106474926A - 一种通过电渗析技术调控烟草提取或萃取液中糖碱比的方法 - Google Patents

一种通过电渗析技术调控烟草提取或萃取液中糖碱比的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通过电渗析技术调控烟草提取或萃取液中糖碱比的方法，其特征在于：首先对造纸法再造烟叶生产中的烟草原料提取或萃取液进行预处理，然后调节其pH值以达到操作要求，最后再引入到电渗析装置中进行电渗析，以调控糖碱比；电渗析后淡化室所得液体即为调控糖碱比后的烟草提取或萃取液，可用作造纸法再造烟叶生产中涂布基片上的物料。本发明可以有效调控烟草提取或萃取液中的糖碱比，改善再造烟叶的品质，同时保证了产品的高得率、无污染。

Description

一种通过电渗析技术调控烟草提取或萃取液中糖碱比的方法
技术领域
本发明涉及一种通过电渗析技术调控烟草提取或萃取液中糖碱比的方法，属于造纸法再造烟叶生产技术领域。
背景技术
造纸法再造烟叶是按照造纸基本工艺将烟梗、烟末、碎烟片等烟草物质加工成的均质烟草，其具有燃烧速率高、焦油释放量低、耐加工性能好、填充值高等特性。造纸法再造烟叶的应用不仅能实现废弃烟叶原料的再利用，同时也可有效调节卷烟燃烧速率、降低焦油和有害成分释放量，进而调控卷烟品质，造纸法再造烟叶已成为现代卷烟配方不可或缺的重要原料之一。造纸法薄片在萃取的过程中，总糖和烟碱含量对再造烟叶的产品品质具有重大影响，糖碱比是最常用的衡量烟叶内在品质和香气吸味品质的重要指标。再造烟叶中的糖含量对产品品质具有重要影响，糖含量的高低与再造烟叶的吸味、颜色及焦油量密切相关。烟碱含量每提高1个标准单位可使吸味品质降低0.4422个标准单位。因此开发一种简单、方便、高效、环境污染小、可行的调控烟草提取或萃取物中糖碱比的方法是十分必要的。
造纸法再造技术的迅速发展促使人们发明了各种方法改变烟草提取或萃取液中糖、还原糖、烟碱的含量，从而改变再造烟叶的产品品质。中国发明专利201410169039.6公开了一种降低再造烟叶中还原糖含量的方法，其通过向烟草提取或萃取液中加入EDTA、脯氨酸、赖氨酸、磷酸氢二铵、催化剂等，调节反应液pH至弱酸性，在70～80℃下恒温搅拌2h以上，将还原糖含量降低10-20％。中国发明专利200810219785.6公开了一种调控烟草提取或萃取物中烟碱含量的方法，其是利用超滤膜循环装置对烟草提取或萃取液进行循环过滤，得到由超滤膜截留的低烟碱含量的截留液和透过超滤膜的高烟碱含量的透析液，截留液作为造纸法再造烟叶生产中涂布回填到基片上的物料。中国发明专利201310319384.9公开了降低烟草提取液中烟碱的吸附剂组合物及其吸附方法，其利用活性炭、竹炭、沸石、淀粉、壳聚糖等制成吸附剂组合物降低烟梗烟末母液烟碱含量，烟碱可降低10-50％。
上述方法虽然能实现对造纸法薄片中还原糖或烟碱含量的减少，但是在去除过程中通常需要其他的化学试剂、容易造成二次污染、去除的效率不高，可控性不强。同时超滤膜在使用过程中且容易造成卷烟中其他有效成分的损失。
发明内容
为克服现有方法去除效率不高、可控性差、易造成卷烟中有效成分的损失、存在化学药剂在烟草提取或萃取液中残留等缺点，本发明旨在提供一种通过电渗析技术调控烟草提取或萃取液中糖碱比的方法，以期可以有效改善再造烟叶的产品品质，提高再造烟叶的利用价值。
本发明解决技术问题，采用如下技术方案：
本发明通过电渗析技术调控烟草提取或萃取液中糖碱比的方法，其特点在于：首先对造纸法再造烟叶生产中的烟草原料提取或萃取液进行预处理，然后调节其pH值以达到操作要求，最后再引入到电渗析装置中进行电渗析，以调控糖碱比；电渗析后淡化室所得液体即为调控糖碱比后的烟草提取或萃取液，可用作造纸法再造烟叶生产中涂布基片上的物料。具体包括如下步骤：
(1)对造纸法再造烟叶生产中的烟草原料提取或萃取液进行预处理；所述预处理包括去除不溶物、离心分离、陶瓷膜过滤；
所述离心分离为卧式离心或者碟片离心，所述离心分离转速为3000-5000r/min；所述陶瓷膜过滤的操作温度≤35℃，操作压力≤0.5MPa，陶瓷膜孔径为50-200nm；
经预处理后的烟草提取或萃取液的不溶物含量≤0.3％，钙镁离子含量≤100ppm；
(2)使用酸或碱将预处理后的烟草提取或萃取液的pH值调节至2到12；所述酸为草酸、柠檬酸、苹果酸、盐酸中的一种或多种任意组合；所述碱为氨水、氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸氢钠中的一种或多种任意组合；
(3)将调节pH后的烟草提取或萃取液通入电渗析装置的淡化室中，再向电渗析装置的浓缩室中通入蒸馏水、电极室中通入电解质溶液；开启电源，进行电渗析，调控烟草提取或萃取液中的糖碱比；
所述电渗析装置包括电渗析膜堆以及通过夹板固定在所述电渗析膜堆两侧的两电极板；所述电渗析膜堆是由均相阳离子交换膜和均相阴离子交换膜依次交替叠压后加上流道隔网和密封垫片组成；两电极板分别与直流电源的正极和负极相连；两电极板与相邻膜之间形成电极室；在所述电渗析膜堆内形成有2-1000个“淡化室—浓缩室”的重复单元；电极室连通于电极室贮存罐，淡化室连通于淡化室贮存罐，浓缩室连通于浓缩室贮存罐；电极室、淡化室、浓缩室内溶液分别通过驱动泵驱动，并在电渗析装置与相应贮存罐之间形成循环流动。
步骤(1)中的烟草原料提取或萃取液浓度可以使用溶剂进行稀释，使其固含量在20％左右，溶剂可以是水或者低浓度的乙醇溶液。
步骤(3)中所述电解质溶液为硫酸钠、氯化钠或硝酸钠溶液；所述电解质溶液的浓度为0.05-0.3mol/L。
步骤(3)中进行电渗析处理的操作条件为恒压模式，膜对电压控制在0.8-1V。
通过电渗析调控糖碱比的原理是：烟碱的形态分布与pH值相关，当pH≥10时，烟碱完全以游离态存在，当2≤pH＜10时，烟碱的形态以离子态和游离态并存，且随着pH值的减小，离子态烟碱的比例上升，当pH＜2时，烟碱完全以离子态存在。而均相离子膜可以透过离子态烟碱，不能透过游离态烟碱，且能够透过少量的单糖小分子。因此可以通过均相膜电渗析装置调节烟草萃取或提取液中的糖碱比。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)、本发明的生产调控工艺简单，可操作性强，质量稳定，可广泛用于造纸法再造烟叶提取或萃取液中糖碱比的调控。
(2)、本发明在不改变烟草化学成分的前提下，实现烟草提取或萃取液中糖碱比的调控，可有效地改善再造烟叶的内在品质。
(3)、本发明这种调控烟草提取或萃取液中糖碱比的工艺不会破坏烟草原有的致香成份，不会造成环境污染，经济效益好，是一种适宜推广应用的理想工艺方法。
具体实施方式
下述实施例所用电渗析装置包括电渗析膜堆以及通过夹板固定在电渗析膜堆两侧的两电极板(阳极板和阴极板)；电渗析膜堆是由20张均相阳离子交换膜(科佳膜CJMC-3)和20张均相阴离子交换膜(科佳膜CJMA-3)依次交替叠压后加上流道隔网和密封垫片组成；两电极板分别与直流电源的正极和负极相连；两电极板与相邻膜之间形成电极室；在电渗析膜堆内形成有“淡化室—浓缩室”的重复单元；电极室连通于电极室贮存罐，淡化室连通于淡化室贮存罐，浓缩室连通于浓缩室贮存罐；电极室、淡化室、浓缩室内溶液分别通过驱动泵驱动，并在电渗析装置与相应贮存罐之间形成循环流动。
下述实施例中所用的造纸法再造烟叶的烟草原料提取液或萃取液均为安徽蚌埠烟草薄片厂生产，其糖碱比为7.2。
实施例1
本实施例通过电渗析技术调控烟草提取或萃取物中糖碱比的方法为：
取造纸法再造烟叶生产中的烟草原料提取或萃取液0.8L，其中固含量为20.35％、pH＝4.9。去除其不溶物后，加入离心机中进行离心，离心分离转速为5000r/min。
取离心上层清液加入到陶瓷膜料液罐(陶瓷膜孔径为50nm)中进行循环过滤，操作温度控制在25℃，操作压力控制在0.38MPa，得到由陶瓷膜过滤的滤出液。
调节滤出液的pH＝10，然后加入到电渗析装置的淡化室贮存罐中，并向浓缩室贮存罐中加入蒸馏水，向电极室贮存罐中加入浓度为0.3mol/L的硫酸钠溶液，通过驱动泵驱动各料液在电渗析装置与相应贮存罐之间形成循环流动；开启电源，进行电渗析，控制操作温度在25℃、操作电压为10V，调控烟草提取或萃取液中的糖碱比。
经处理，在淡化室中得到调控糖碱比后的烟草提取或萃取液0.71L，其固含量为20.2％。通过本实施例可将烟草提取或萃取液的糖碱比调控在6.8～8.0之间。
实施例2
本实施例通过电渗析技术调控烟草提取或萃取物中糖碱比的方法为：
取造纸法再造烟叶生产中的烟草原料提取或萃取液0.8L，其中固含量为20.35％、pH＝4.9；去除其不溶物后，加入离心机中进行离心，离心分离转速为5000r/min。
取离心上层清液加入到陶瓷膜料液罐(陶瓷膜孔径为50nm)中进行循环过滤，操作温度控制在25℃，操作压力控制在0.38MPa，得到由陶瓷膜过滤的滤出液。
调节滤出液的pH＝8，然后加入到电渗析装置的淡化室贮存罐中，并向浓缩室贮存罐中加入蒸馏水，向电极室贮存罐中加入浓度为0.3mol/L的硫酸钠溶液，通过驱动泵驱动各料液在电渗析装置与相应贮存罐之间形成循环流动；开启电源，进行电渗析，控制操作温度在25℃、操作电压为10V，调控烟草提取或萃取液中的糖碱比。
经处理，在淡化室中得到调控糖碱比后的烟草提取或萃取液0.7L，其固含量为20.1％。通过本实施例可将烟草提取或萃取液的糖碱比调控在7.0～10.6之间。
实施例3
本实施例通过电渗析技术调控烟草提取或萃取物中糖碱比的方法为：
取造纸法再造烟叶生产中的烟草原料提取或萃取液0.8L，其中固含量为20.35％，pH＝4.9；去除其不溶物后，加入离心机中进行离心，离心分离转速为5000r/min。
取离心上层清液加入到陶瓷膜料液罐(陶瓷膜孔径为50nm)中进行循环过滤，操作温度控制在25℃，操作压力控制在0.38MPa，得到由陶瓷膜过滤的滤出液。
调节滤出液的pH＝5.4，然后加入到电渗析装置的淡化室贮存罐中，并向浓缩室贮存罐中加入蒸馏水，向电极室贮存罐中加入浓度为0.3mol/L的硫酸钠溶液，通过驱动泵驱动各料液在电渗析装置与相应贮存罐之间形成循环流动；开启电源，进行电渗析，控制操作温度在25℃、操作电压为10V，调控烟草提取或萃取液中的糖碱比。
经处理，在淡化室中得到调控糖碱比后的烟草提取或萃取液0.69L，其固含量为20.1％。通过本实施例可将烟草提取或萃取液的糖碱比调控在7.5～24.2之间。
实施例4
本实施例通过电渗析技术调控烟草提取或萃取物中糖碱比的方法为：
取造纸法再造烟叶生产中的烟草原料提取或萃取液0.8L，其中固含量为20.35％，pH＝4.9；去除其不溶物后，加入离心机中进行离心，离心分离转速为5000r/min。
取离心上层清液加入到陶瓷膜料液罐(陶瓷膜孔径为50nm)中进行循环过滤，操作温度控制在25℃，操作压力控制在0.38MPa，得到由陶瓷膜过滤的滤出液。
调节滤出液的pH＝4，然后加入到电渗析装置的淡化室贮存罐中，并向浓缩室贮存罐中加入蒸馏水，向电极室贮存罐中加入浓度为0.3mol/L的硫酸钠溶液，通过驱动泵驱动各料液在电渗析装置与相应贮存罐之间形成循环流动；开启电源，进行电渗析，控制操作温度在25℃、操作电压为10V，调控烟草提取或萃取液中的糖碱比。
经处理，在淡化室中得到调控糖碱比后的烟草提取或萃取液0.69L，其固含量为20.2％。通过本实施例可将烟草提取或萃取液的糖碱比调控在5.8～99.1之间。
实施例5
本实施例通过电渗析技术调控烟草提取或萃取物中糖碱比的方法为：
取造纸法再造烟叶生产中的烟草原料提取或萃取液0.8L，其中固含量为20.35％，pH＝4.9；去除其不溶物后，加入离心机中进行离心，离心分离转速为5000r/min。
取离心上层清液加入到陶瓷膜料液罐(陶瓷膜孔径为50nm)中进行循环过滤，操作温度控制在25℃，操作压力控制在0.38MPa，得到由陶瓷膜过滤的滤出液。
调节滤出液的pH＝2，然后加入到电渗析装置的淡化室贮存罐中，并向浓缩室贮存罐中加入蒸馏水，向电极室贮存罐中加入浓度为0.3mol/L的硫酸钠溶液，通过驱动泵驱动各料液在电渗析装置与相应贮存罐之间形成循环流动；开启电源，进行电渗析，控制操作温度在25℃、操作电压为10V，调控烟草提取或萃取液中的糖碱比。
经处理，在淡化室中得到调控糖碱比后的烟草提取或萃取液0.71L，其固含量为20.2％。通过本实施例可将烟草提取或萃取液的糖碱比调控在6.4～164.9之间。

Claims (9)

1.一种通过电渗析技术调控烟草提取或萃取液中糖碱比的方法，其特征在于：首先对造纸法再造烟叶生产中的烟草原料提取或萃取液进行预处理，然后调节其pH值以达到操作要求，最后再引入到电渗析装置中进行电渗析，以调控糖碱比；电渗析后淡化室所得液体即为调控糖碱比后的烟草提取或萃取液，可用作造纸法再造烟叶生产中涂布基片上的物料。
2.根据权利要求1所述的通过电渗析技术调控烟草提取或萃取液中糖碱比的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)对造纸法再造烟叶生产中的烟草原料提取或萃取液进行预处理；所述预处理包括去除不溶物、离心分离、陶瓷膜过滤；
所述离心分离转速为3000-5000r/min；所述陶瓷膜过滤的操作温度≤35℃，操作压力≤0.5MPa，陶瓷膜孔径为50-200nm；
(2)使用酸或碱将预处理后的烟草提取或萃取液的pH值调节至2到12；
(3)将调节pH后的烟草提取或萃取液通入电渗析装置的淡化室中，再向电渗析装置的浓缩室中通入蒸馏水、电极室中通入电解质溶液；开启电源，进行电渗析，调控烟草提取或萃取液中的糖碱比。
3.根据权利要求2所述的通过电渗析技术调控烟草提取或萃取液中糖碱比的方法，其特征在于：所述离心分离为卧式离心或者碟片离心。
4.根据权利要求2所述的通过电渗析技术调控烟草提取或萃取液中糖碱比的方法，其特征在于：经步骤(1)预处理后的烟草提取或萃取液的不溶物含量≤0.3％，钙镁离子含量≤100ppm。
5.根据权利要求2所述的通过电渗析技术调控烟草提取或萃取液中糖碱比的方法，其特征在于：步骤(2)所述酸为草酸、柠檬酸、苹果酸、盐酸中的一种或多种任意组合；所述碱为氨水、氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸氢钠中的一种或多种任意组合。
6.根据权利要求2所述的通过电渗析技术调控烟草提取或萃取液中糖碱比的方法，其特征在于：步骤(3)所述电渗析装置包括电渗析膜堆以及通过夹板固定在所述电渗析膜堆两侧的两电极板；所述电渗析膜堆是由均相阳离子交换膜和均相阴离子交换膜依次交替叠压后加上流道隔网和密封垫片组成；两电极板分别与直流电源的正极和负极相连；
两电极板与相邻膜之间形成电极室；在所述电渗析膜堆内形成有多个“淡化室—浓缩室”的重复单元；电极室连通于电极室贮存罐，淡化室连通于淡化室贮存罐，浓缩室连通于浓缩室贮存罐；电极室、淡化室、浓缩室内溶液分别通过驱动泵驱动，并在电渗析装置与相应贮存罐之间形成循环流动。
7.根据权利要求6所述的通过电渗析技术调控烟草提取或萃取液中糖碱比的方法，其特征在于：所述重复单元的个数为2-1000个。
8.根据权利要求2所述的通过电渗析技术调控烟草提取或萃取液中糖碱比的方法，其特征在于：步骤(3)中所述电解质溶液为硫酸钠、氯化钠或硝酸钠溶液；所述电解质溶液的浓度为0.05-0.3mol/L。
9.根据权利要求2所述的通过电渗析技术调控烟草提取或萃取液中糖碱比的方法，其特征在于：步骤(3)中进行电渗析处理的操作条件为恒压模式，膜对电压控制在0.8-1V。
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