CN107620222B - 一种提高造纸法烟草薄片浆料留着率和滤水性能的方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高造纸法烟草薄片浆料留着率和滤水性能的方法，该方法是称取阳离子纳米纤维素，加水配制成质量浓度0.1％‑0.3％的阳离子纳米纤维素溶液；称取粉末瓜尔胶，加水配制成质量浓度0.1％‑0.3％的瓜尔胶溶液；称取粉末碳酸钙，加水配制成质量浓度15％‑20％的碳酸钙悬浊液；在搅拌速度为800r/min的条件下，向造纸法烟草薄片浆料中加入碳酸钙悬浊液，加入量为烟草薄片浆料绝干质量的15％‑25％，搅拌30s后加入瓜尔胶溶液，加入量为烟草薄片浆料绝干质量的0.01％‑0.4％，继续搅拌20s后，加入阳离子纳米纤维素溶液，加入量为烟草薄片浆料绝干质量的0.01％‑0.4％。本发明可有效提高浆料滤水和填料留着性能，所生产的烟草薄片吸味不受影响，且安全性高。
Description
技术领域
本发明属于造纸法烟草薄片生产技术领域，具体涉及一种采用阳离子纳米纤维素与瓜尔胶双元助留助滤体系提高造纸法烟草薄片生产中浆料的留着率和滤水性能的方法。
背景技术
造纸法再造烟叶是指将卷烟生产过程中的烟梗、烟末等烟草原料，借助造纸的原理与工艺加工处理成片基(原纸)，再经涂布、干燥，最终制成近似天然烟叶的薄片。造纸法再造烟叶时目前国内最主流的烟草薄片生产方式。
由于现有技术中，造纸法烟草薄片的原料主要是烟梗、烟末和部分外加植物纤维。在打浆过程中，部分纤维由于切断和分丝作用而转变为碎片。这些细小组分会使浆料滤水性能变差。此外，为了节约原料，烟草薄片抄造过程中通常会添加功能性的填料-碳酸钙。碳酸钙粒径较小，在网部成形时极易随水分流失导致填料留着较低，造成烟草片基加填过小，也给污水处理系统带来了麻烦。为此，提高浆料留着和滤水性能成为造纸和烟草行业的重点。
公开号为CN102767117A的中国发明专利公开了一种提高造纸法烟草薄片浆料留着率和滤水性能的方法，其公开了一种双元助留助滤体系，经脱乙酰基处理的脱乙酰基度为80％-95％的阳离子壳聚糖,或经季铵盐改性制备的阳离子取代度为5％-40％的阳离子瓜尔胶,分别与经钠盐或钙盐改性的阴离子膨润土,或平均粒径为2nm-30nm的阴离子胶体二氧化硅组成的双元微粒助留助滤体系,加入到烟草薄片浆料中,提高了浆料留着率和滤水性能。该方法提供了一种提高烟草浆料留着滤水性能的方法，但是，该双元助留助滤体系中的阴离子微粒皆属于矿石类物质，过多的矿石类物质会影响烟草片基的吸食口感，残留的阴离子物质会增加浆料滤液的阳离子需求量，加剧生产污水处理负担。
公开号为CN106723287A的中国发明专利公开了一种造纸法再造烟叶助留助滤剂的制备方法，是将硫酸铁、氯化铁或聚合硫酸铁与天然瓜尔胶以混合均匀,混合比为1：10～1：12；取所得的混合物1份投入10～20份的水中室温下搅拌1～2小时,然后升温至80～100℃反应2～4小时,反应完毕后,制备的助留助滤剂溶液降至室温后用50份水冲洗胶体,洗后的胶体干燥制成粉末。该方法虽然制备的助留助滤剂虽能提高烟草浆料的留着和滤水效果，但是，该助剂的制作工艺复杂，过程繁琐，且制作原料具有一定的危害性，人体吸入硫酸铁粉尘对呼吸道有强烈的腐蚀作用，硫酸铁在高热下会产生腐蚀性的氯化氢气体对实验设备有很大的损害性，对人体有一定的危害性，不符合健康、环保的要求。
公开号为CN104970441A的中国发明专利，公开了一种提高造纸法再造烟叶中碳酸钙留着率的方法，是使碳酸钙和烟草碎片浆料充分吸附形成复合物，用羧甲基纤维素进行包覆形成絮聚体，再用硫酸铝对絮聚体进行表面改性和稳定性处理，可提高碳酸钙在烟草浆料中的留着。该方法在一定程度上可起到助留助滤的效果，但是硫酸铝对水体有一定的危害，对人体一定的刺激性。羧甲基纤维素是一种粉末固体，完全溶解需要较长的时间，直接影响了生产效益。
烟草薄片是一种吸食产品，在兼顾再造烟叶抽吸口感和质量安全的条件下，研究新型更加环保安全的助留助滤剂部分或全部替代现有助留助滤剂具有重大意义。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种可提高造纸法烟草薄片浆料留着率和滤水性能的方法。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种提高造纸法烟草薄片浆料留着率和滤水性能的方法，方法步骤如下：
(1)称取固含量为0.8％-1.0％的阳离子纳米纤维素，加水配制成质量浓度0.1％-0.3％的阳离子纳米纤维素溶液；
(2)称取粉末瓜尔胶，加水配制成质量浓度0.1％-0.3％的瓜尔胶溶液；
(3)称取粉末碳酸钙，加水配制成质量浓度15％-20％的碳酸钙悬浊液；
(4)在搅拌速度为800r/min的条件下，向造纸法烟草薄片浆料中加入碳酸钙悬浊液，加入量为烟草薄片浆料绝干质量的15％-25％；
(5)将经步骤(4)加入了碳酸钙悬浊液的造纸法烟草薄片浆料在搅拌速度800r/min的条件下，搅拌30s后加入瓜尔胶溶液，加入量为烟草薄片浆料绝干质量的0.01％-0.4％；
(6)将经步骤(5)加入了瓜尔胶溶液的烟草薄片浆料在搅拌速度800r/min的条件下，搅拌20s后，加入阳离子纳米纤维素溶液，加入量为烟草薄片浆料绝干质量的0.01％-0.4％。
本发明所述的阳离子纳米纤维素是电荷量为0.1-3.0mmol/g的阳离子化的纳米纤维素，其长度8-40μm，直径10-30nm。
纳米纤维素是由植物纤维经过化学或物理机械的方法制备而成，它不是以单根丝状的形式呈现，而是由纳米或微米级别的纤丝交织成网状的结构，有着较大的比表面积，同时具有纤维的特性。经阳离子改性后的纳米纤维素带有一定量的正电荷，对填料有良好的吸附作用。本发明采用阳离子纳米纤维素和瓜尔胶组成的双元助留助滤体系，根据微絮聚机理，首先在烟草薄片浆料中加入阳离子瓜尔胶与纤维和填料形成较大絮聚物，当絮聚物受到高剪切力的破坏后，会分散成小的絮聚体，再加入阳离子纳米纤维素。阳离子纳米纤维素的庞大比表面积和纤维亲和性使得其在浆料中，通过电荷中和、架桥等作用与分散的小聚体形成结构致密尺寸更小的絮聚体，从而改善浆料的留着滤水性能。瓜尔胶和纳米纤维素的适量添加不仅可以起到助留作用，还有利于片基的匀度。
本发明首次采用阳离子纳米纤维素作为助留助滤剂与瓜尔胶组成双元助留助滤体系提高烟草浆料的滤水留着性能。
本发明一方面提高了填料、浆料的留着效果，另一方面降低了废水处理负荷，减少了环境污染。本发明提供了更加健康环保的助留助滤体系，纳米纤维素来源于植物纤维，为天然高分子材料且易于改性。用纳米纤维素部分替代瓜尔胶，更加安全环保，符合健康要求。用本方法生产的烟草薄片吸味不受影响，且安全性高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述。
对于烟草薄片浆料的留着和滤水性能共有以下3个评价指标：
(1)单程总留着率：单程总留着率高表示该双元助留助滤体系对烟草浆料的留着效果好；
(2)填料留着率：填料留着率高表示该双元助留助滤体系对填料的留着效果好；
(3)滤水性能：一定滤液质量下(500g)的滤水时间，时间越短表示该双元助留助滤体系烟草浆料的滤水效果越好。
实施例1
一种提高造纸法烟草薄片浆料留着率和滤水性能的方法，方法步骤如下：
(1)称取固含量为0.8％的阳离子纳米纤维素，加水配制成质量浓度0.15％的阳离子纳米纤维素溶液；阳离子纳米纤维素的电荷量为0.980mmol/g的阳离子化的纳米纤维素，其长度8-20μm，直径10-20nm；
(2)称取粉末瓜尔胶，加水配制成质量浓度0.15％的瓜尔胶溶液；
(3)称取粉末碳酸钙，加水配制成质量浓度16％的碳酸钙悬浊液；
(4)在搅拌速度为800r/min的条件下，向造纸法烟草薄片浆料中加入碳酸钙悬浊液，加入量为烟草薄片浆料绝干质量的20％；
(5)将经步骤(4)加入了碳酸钙悬浊液的造纸法烟草薄片浆料在搅拌速度800r/min的条件下，搅拌30s后加入瓜尔胶溶液，加入量为烟草薄片浆料绝干质量的0.05％；
(6)将经步骤(5)加入了瓜尔胶溶液的烟草薄片浆料在搅拌速度800r/min的条件下，搅拌20s后，加入阳离子纳米纤维素溶液，加入量为烟草薄片浆料绝干质量的0.05％。
将上述加入阳离子纳米纤维素溶液的烟草薄片浆料以200r/min的速度匀速搅拌，测定浆料滤水性能、填料留着率和浆料留着率。
经检测本实施例对烟草浆料的助留助滤效果与空白样相比，浆料的滤水时间减少6.1s，单程总留着率提高4.2％，碳酸钙留着率提高22.5％。
实施例2
一种提高造纸法烟草薄片浆料留着率和滤水性能的方法，方法步骤如下：
(1)称取固含量为0.9％的阳离子纳米纤维素，加水配制成质量浓度0.1％的阳离子纳米纤维素溶液；阳离子纳米纤维素的电荷量为0.10mmol/g的阳离子化的纳米纤维素，其长度15-30μm，直径20-30nm；
(2)称取粉末瓜尔胶，加水配制成质量浓度0.1％的瓜尔胶溶液；
(3)称取粉末碳酸钙，加水配制成质量浓度15％的碳酸钙悬浊液；
(4)在搅拌速度为800r/min的条件下，向造纸法烟草薄片浆料中加入碳酸钙悬浊液，加入量为烟草薄片浆料绝干质量的15％；
(5)将经步骤(4)加入了碳酸钙悬浊液的造纸法烟草薄片浆料在搅拌速度800r/min的条件下，搅拌30s后加入瓜尔胶溶液，加入量为烟草薄片浆料绝干质量的0.4％；
(6)将经步骤(5)加入了瓜尔胶溶液的烟草薄片浆料在搅拌速度800r/min的条件下，搅拌20s后，加入阳离子纳米纤维素溶液，加入量为烟草薄片浆料绝干质量的0.4％。
将上述加入阳离子纳米纤维素溶液的烟草薄片浆料以200r/min的速度匀速搅拌，测定浆料滤水性能、填料留着率和浆料留着率。
经检测本实施例对烟草浆料的助留助滤效果与空白样相比，浆料的滤水时间减少11.8s，单程总留着率提高5.6％，碳酸钙留着率提高30.1％。
实施例3
一种提高造纸法烟草薄片浆料留着率和滤水性能的方法，方法步骤如下：
(1)称取固含量为1.0％的阳离子纳米纤维素，加水配制成质量浓度0.3％的阳离子纳米纤维素溶液；阳离子纳米纤维素的电荷量为3.0mmol/g的阳离子化的纳米纤维素，其长度25-40μm，直径15-30nm；
(2)称取粉末瓜尔胶，加水配制成质量浓度0.3％的瓜尔胶溶液；
(3)称取粉末碳酸钙，加水配制成质量浓度20％的碳酸钙悬浊液；
(4)在搅拌速度为800r/min的条件下，向造纸法烟草薄片浆料中加入碳酸钙悬浊液，加入量为烟草薄片浆料绝干质量的25％；
(5)将经步骤(4)加入了碳酸钙悬浊液的造纸法烟草薄片浆料在搅拌速度800r/min的条件下，搅拌30s后加入瓜尔胶溶液，加入量为烟草薄片浆料绝干质量的0.01％；
(6)将经步骤(5)加入了瓜尔胶溶液的烟草薄片浆料在搅拌速度800r/min的条件下，搅拌20s后，加入阳离子纳米纤维素溶液，加入量为烟草薄片浆料绝干质量的0.01％。
将上述加入阳离子纳米纤维素溶液的烟草薄片浆料以200r/min的速度匀速搅拌，测定浆料滤水性能、填料留着率和浆料留着率。
经检测本实施例对烟草浆料的助留助滤效果与空白样相比，浆料的滤水时间减少11.8s，单程总留着率提高8.3％，碳酸钙留着率提高44.2％。
本发明所述的阳离子纳米纤维素是通过对植物纤维原料进行加工处理然后再进行阳离子改性得到的纳米纤维素，可以采用现有技术自制或者市购，如季铵盐型的阳离子纳米纤丝纤维素，季铵盐型的阳离子纳米晶体纤维素，例如天津市木精灵生物科技公司的CaNFC，CaCNC等。
Claims (2)
1.一种提高造纸法烟草薄片浆料留着率和滤水性能的方法，其特征在于，方法步骤如下：
(1)称取固含量为0.8％-1.0％的阳离子纳米纤维素，加水配制成质量浓度0.1％-0.3％的阳离子纳米纤维素溶液，所述阳离子纳米纤维素是通过对植物纤维原料进行加工处理然后再进行阳离子改性得到的纳米纤维素；
(2)称取粉末瓜尔胶，加水配制成质量浓度0.1％-0.3％的瓜尔胶溶液；
(3)称取粉末碳酸钙，加水配制成质量浓度15％-20％的碳酸钙悬浊液；
(4)在搅拌速度为800r/min的条件下，向造纸法烟草薄片浆料中加入碳酸钙悬浊液，加入量为烟草薄片浆料绝干质量的15％-25％；
(5)将经步骤(4)加入了碳酸钙悬浊液的造纸法烟草薄片浆料在搅拌速度800r/min的条件下，搅拌30s后加入瓜尔胶溶液，加入量为烟草薄片浆料绝干质量的0.01％-0.4％；
(6)将经步骤(5)加入了瓜尔胶溶液的烟草薄片浆料在搅拌速度800r/min的条件下，搅拌20s后，加入阳离子纳米纤维素溶液，加入量为烟草薄片浆料绝干质量的0.01％-0.4％。
2.根据权利要求1所述的一种提高造纸法烟草薄片 浆料留着率和滤水性能的方法，其特征在于，所述的阳离子纳米纤维素是电荷量为0.1-3.0mmol/g的阳离子化的纳米纤维素，其长度8-40μm，直径10-30nm。
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