CN109363228A - 一种基于膜分离技术的再造烟叶化学成分调控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于膜分离技术的再造烟叶化学成分调控方法，包括如下步骤：(1)将烟草原料提取液经过微滤膜处理后，得到第一透过液和第一截留液；(2)将第一透过液经过超滤膜处理后，得到第二透过液和第二截留液；(3)将第二透过液经过纳滤膜处理后，得到第三透过液和第三截留液；(4)最后将第三截留液与第二截留液混合，再进行浓缩，经过涂布工序进入到再造烟叶产品中去。本发明将生产线上的烟草原料提取液，经过微滤膜、超滤膜和纳滤膜三级处理，然后再通过不同阶段液体的调配，来实现对提取液化学成分的调控，能够在尽可能多地保留有效成分的前提下，对氯和总氮进行脱除。
Description
技术领域
本发明涉及烟草制造技术领域，具体是一种基于膜分离技术的再造烟叶化学成分调控方法。
背景技术
国内造纸法再造烟叶通常是采用两步法来生产，先采用溶剂将烟草有效成分充分浸泡出来，再将烟草提取液浓缩后回填到烟草基片上，其生产关键工序包括提取、浓缩、制浆、抄造、涂布等过程。目前对于再造烟叶产品化学成分的控制，主要是通过涂布率的大小来进行调节的，存在着控制精度不高、无法对关键化学成分进行重新整合等问题。
专利《一种调控烟草提取或萃取物中烟碱含量的方法》(申请号：200810219785.6)为了解决现有造纸法再造烟叶生产中，调控烟草提取或萃取物中烟碱含量的难点问题，其技术方案主要是将烟草原料提取或萃取物用溶剂稀释至设定浓度，再将稀释液放进一个超滤膜循环装置中进行循环过滤，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。
专利《一种基于膜分离技术的造纸法再造烟叶的方法》(申请号：201310314607.2)涉及的技术方案包括将烟叶经预处理、浸提、筛分，然后将筛分后粗液通过陶瓷膜分离装置分离纯化，除去其中的蛋白质、糖类、果胶等大分子物质，再通过有机超滤膜进一步的纯化，得到更精细的纯化液，再将超滤纯化滤液进行有机膜和双效蒸发浓缩、涂布以及干燥，其中膜技术处理的截留液回用到浸提工艺。
专利《一种造纸法再造烟叶萃取液中硝酸盐和亚硝酸盐的选择性调控方法》(申请号：201510560543.3)采用的技术是将烟草萃取液引入电渗析装置的淡化室，进行电渗析处理脱除硝酸根和亚硝酸根，在脱硝处理过程中通过淡化室内电导率的变化或者硝酸根和亚硝酸根离子的实际含量来控制脱硝程度；同时检测淡化室内烟碱含量及有机酸总量以考察脱硝处理的选择性。本发明不仅能有效去除硝酸根和亚硝酸根离子，同时可避免烟碱和烟草主要有机酸的流失，最大程度地保证了再造烟叶的吸食品质。
专利《一种造纸法再造烟叶提取液糖氮碱调控方法》(申请号：201610983939.3)通过设定所需浓缩液中总氮、水溶性总糖和烟碱的含量，在浓缩过程中按照萃取液中总氮、水溶性总糖和烟碱含量的预先设定值进行浓缩，之后依照达到预先设定值的先后顺序，对先达到设定值的指标含量进行微调，总氮含量使用蛋白酶进行调控，烟碱的调节选择采用单宁酸沉淀，水溶性总糖使用乙醇沉淀的方法进行调控，可以对提取液的化学成分进行有效控制。
专利《一种调控再造烟叶关键化学成分含量的方法》(申请号：201710029849.5)是在再造烟叶生产过程中通过正向调控化学成分和/或反向调控化学成分，使再造烟叶水溶性糖、总植物碱、总氮含量以及糖氮比、氮碱比、施木克值达到优质烤烟烟叶范围。所述的正向调控化学成分是指引入糖类物质调控水溶性糖含量和/或引入碱类物质调控总植物碱含量；所述的反向调控化学成分是指通过生物方法调控总氮含量。
专利《一种造纸法再造烟叶提取液成分调控的方法》(申请号：201710310319.8)利用壳聚糖与阿拉伯胶、羧甲基纤维素钠反应生成网状结构大分子复合体，复合体表面的带电荷基团可选择性降低提取液中糖类物质、烟碱、淀粉、蛋白质、氨基酸、纤维素、木质素及果胶质等大分子物质含量，对产品的化学成分进行有效的调控，发挥造纸法再造烟叶化学指标可控的优势，提高再造烟叶的实际应用价值。
专利《一种连续去除烟草提取或萃取液中氯和硝酸盐的方法》(申请号：201610020629.1)采用的技术是将烟草提取或萃取液引入陶瓷膜装置进行循环过滤，得到的透析液连续进入到电渗析装置的淡化室内循环进行电渗析，去除其中的氯和硝酸盐。
上述专利中提到的方法，都无法通过较为简单的工艺、不添加外来物质以达到对再造烟叶化学成分的重组调控。
本发明所提供的是一种能够通过较为简单的工艺、不添加外来物质来对再造烟叶的化学成分进行重组和定向调控。
发明内容
本发明的目的提供一种基于膜分离技术的再造烟叶化学成分调控方法，主要是将生产线上的烟草原料提取液，经过微滤膜、超滤膜和纳滤膜三级处理，然后再通过不同阶段液体的调配，来实现对提取液化学成分的调控，因为提取液的化学成分变化会直接影响到再造烟叶产品的化学成分，因此本方法可以实现对再造烟叶化学成分的重组和定向调控。
本发明采用如下技术方案实现：
一种基于膜分离技术的再造烟叶化学成分调控方法，包括如下步骤：
(1)将烟草原料提取液经过微滤膜处理后，得到第一透过液和第一截留液，所述微滤膜的孔径为0.2-0.3μm，操作压力为0.2-0.3Mpa，操作温度为20-45℃；
(2)将第一透过液经过超滤膜处理后，得到第二透过液和第二截留液，所述超滤膜的截留分子量为3000-5000Da，操作压力为1.5-2.5MPa，操作温度为20-45℃；
(3)再将第二透过液经过纳滤膜处理后，得到第三透过液和第三截留液，所述纳滤膜的截留分子量为100-200Da，操作压力为2.0-3.0MPa，操作温度为20-45℃；
(4)最后将第三截留液与第二截留液混合，再进行浓缩，经过涂布工序进入到再造烟叶产品中去。
进一步的，微滤膜的孔径为0.25μm，超滤膜的截留分子量为4000Da，纳滤膜的截留分子量为100-150Da。
进一步的，微滤膜的孔径为0.22μm，超滤膜的截留分子量为3500Da，纳滤膜的截留分子量为100-150Da。
进一步的，微滤膜的孔径为0.22μm，超滤膜的截留分子量为3000Da，纳滤膜的截留分子量为100-150Da。
本发明经过上述三级膜(微滤膜、超滤膜和纳滤膜)处理工艺的原理：微滤膜能够有效截留并脱除提取液中的细小纤维、果胶等杂质；超滤膜能够对蛋白质等大分子物质进行部分截留；纳滤膜能够对诸多致香成分、水溶性总糖、烟碱等成分进行有效截留，而氯离子和钾离子则部分进入到透过液中。将分别经过纳滤膜和超滤膜的截留液进行混合，能够在尽可能多地保留有效成分的前提下，对氯和总氮进行脱除，实现了对提取液化学成分的定向调控。
本发明的优点是工艺较为简单、不涉及外来添加物、能够在一定范围内对再造烟叶产品的化学成分进行精准调控。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
一种基于膜分离技术的再造烟叶化学成分调控方法，包括以下步骤：
(1)在造纸法再造烟叶生产线上取经过离心除杂后的烟草原料提取液(编号为1#)50kg，经过微滤膜(孔径0.25μm，操作压力0.25MPa，操作温度20-45℃)处理后，得到40kg的2#透过液和10kg的截留液；
(2)然后将2#透过液经过超滤膜(截留分子量4000Da，操作压力1.8MPa，操作温度20-45℃)处理后，得到24kg的3#透过液和16kg的4#截留液；
(3)再将3#透过液经过纳滤膜(截留分子量100-150Da，操作压力2.2MPa，操作温度20-45℃)处理后，得到8kg的5#透过液和16kg的6#截留液；
(4)最后将6#截留液与4#截留液混合得到7#提取液，再进行浓缩，经过涂布工序进入到再造烟叶产品中去。
对三级膜处理前的提取液(1#)和对应的再造烟叶产品(a)、三级膜处理后的提取液(7#)和对应的再造烟叶产品(b)，分别进行关键化学成分检测，结果如下表所示：
| 水溶性总糖 | 总氮 | 植物碱 | 氯 | 钾 | |
| 1# | 2.16％ | 0.32％ | 0.12％ | 0.54％ | 0.87％ |
| 7# | 1.97％ | 0.13％ | 0.09％ | 0.13％ | 0.64％ |
| a | 10.48％ | 1.55％ | 1.06％ | 0.79％ | 2.64％ |
| b | 10.03％ | 1.36％ | 1.02％ | 0.41％ | 2.49％ |
从化学成分来看，b比a的水溶性总糖、总氮、植物碱、氯和钾的降低比例分别为4.29％、12.26％、3.77％、48.10％、5.68％。感官评吸结果表明，与a相比，b的刺激性更小、余味更加干净。
实施例2
为了进一步降低再造烟叶产品中的氯含量，可以对纳滤膜参数和透过比例进行调整。一种基于膜分离技术的再造烟叶化学成分调控方法，包括以下步骤：
(1)在造纸法再造烟叶生产线上取经过离心除杂后的烟草原料提取液(编号为1#)50kg，经过微滤膜(孔径0.22μm，操作压力0.27MPa，操作温度20-45℃)处理后，得到40kg的2#透过液和10kg的截留液；
(2)然后将2#透过液经过超滤膜(截留分子量3500Da，操作压力2.0MPa，操作温度20-45℃)处理后，得到24kg的3#透过液和16kg的4#截留液；
(3)再将3#透过液经过纳滤膜(截留分子量100-150Da，操作压力2.5MPa，操作温度20-45℃)处理后，得到14kg的5#透过液和10kg的6#截留液；
(4)最后将6#截留液与4#截留液混合得到7#提取液，再进行浓缩，经过涂布工序进入到再造烟叶产品中去。
对三级膜处理前的提取液(1#)和对应的再造烟叶产品(a)、三级膜处理后的提取液(7#)和对应的再造烟叶产品(c)，分别进行关键化学成分检测，结果如下表所示：
| 水溶性总糖 | 总氮 | 植物碱 | 氯 | 钾 | |
| 1# | 2.16％ | 0.32％ | 0.12％ | 0.54％ | 0.87％ |
| 7# | 1.98％ | 0.13％ | 0.09％ | 0.09％ | 0.62％ |
| a | 10.48％ | 1.55％ | 1.06％ | 0.79％ | 2.64％ |
| c | 10.01％ | 1.36％ | 1.02％ | 0.34％ | 2.38％ |
从化学成分来看，c比a的水溶性总糖、总氮、植物碱、氯和钾的降低比例分别为4.48％、12.26％、3.77％、56.96％、9.85％。感官评吸结果表明，与a相比，c的烟气更加飘逸、刺激性更小、余味更加干净。
实施例3
为了得到氯含量更低的再造烟叶产品，可以分别对烟梗提取液和烟末提取液单独处理，然后再进行混合。一种基于膜分离技术的再造烟叶化学成分调控方法，包括以下步骤：
(1)在造纸法再造烟叶生产线上取经过离心除杂后的烟梗提取液(编号为1#)50kg，经过微滤膜(孔径0.22μm，操作压力0.28MPa，操作温度20-45℃)处理后，得到40kg的2#透过液和10kg的截留液；
(2)然后将2#透过液经过超滤膜(截留分子量3000Da，操作压力2.3MPa，操作温度20-45℃)处理后，得到24kg的3#透过液和16kg的4#截留液；
(3)再将3#透过液经过纳滤膜(截留分子量100-150Da，操作压力2.8MPa，操作温度20-45℃)处理后，得到18kg的5#透过液和6kg的6#截留液；
(4)在造纸法再造烟叶生产线上取经过离心除杂后的烟末提取液(编号为7#)100kg，经过微滤膜(孔径0.15μm)处理后，得到80kg的8#透过液和20kg的截留液；
(5)然后将8#透过液经过超滤膜(截留分子量8000)处理后，得到48kg的9#透过液和32kg的10#截留液；
(6)再将9#透过液经过纳滤膜(截留分子量100-150)处理后，得到36kg的11#透过液和12kg的12#截留液；
(7)最后将12#截留液、10#截留液、6#截留液与4#截留液一起混合后得到13#提取液，再进行浓缩，经过涂布工序进入到再造烟叶产品中去。
对三级膜处理前的提取液(编为0#，即1#与7#的混合液)和对应的再造烟叶产品(a)、三级膜处理后的提取液(13#)和对应的再造烟叶产品(d)，分别进行关键化学成分检测，结果如下表所示：
| 水溶性总糖 | 总氮 | 植物碱 | 氯 | 钾 | |
| 0# | 2.15％ | 0.32％ | 0.12％ | 0.53％ | 0.86％ |
| 13# | 1.96％ | 0.13％ | 0.09％ | 0.04％ | 0.61％ |
| a | 10.48％ | 1.54％ | 1.06％ | 0.79％ | 2.64％ |
| d | 10.03％ | 1.33％ | 1.01％ | 0.12％ | 2.05％ |
从化学成分来看，d比a的水溶性总糖、总氮、植物碱、氯和钾的降低比例分别为4.29％、13.64％、4.72％、84.81％、22.35％。感官评吸结果表明，与a相比，d的烟草本香更加突出、烟气更加飘逸、刺激性更小、余味更加干净。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种基于膜分离技术的再造烟叶化学成分调控方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将烟草原料提取液经过微滤膜处理后，得到第一透过液和第一截留液，所述微滤膜的孔径为0.2-0.3μm，操作压力为0.2-0.3Mpa，操作温度为20-45℃；
(2)将第一透过液经过超滤膜处理后，得到第二透过液和第二截留液，所述超滤膜的截留分子量为3000-5000Da，操作压力为1.5-2.5MPa，操作温度为20-45℃；
(3)再将第二透过液经过纳滤膜处理后，得到第三透过液和第三截留液，所述纳滤膜的截留分子量为100-200Da，操作压力为2.0-3.0MPa，操作温度为20-45℃；
(4)最后将第三截留液与第二截留液混合，再进行浓缩，经过涂布工序进入到再造烟叶产品中去。
2.如权利要求1所述的基于膜分离技术的再造烟叶化学成分调控方法，其特征在于：微滤膜的孔径为0.25μm，超滤膜的截留分子量为4000Da，纳滤膜的截留分子量为100-150Da。
3.如权利要求1所述的基于膜分离技术的再造烟叶化学成分调控方法，其特征在于：微滤膜的孔径为0.22μm，超滤膜的截留分子量为3500Da，纳滤膜的截留分子量为100-150Da。
4.如权利要求1所述的基于膜分离技术的再造烟叶化学成分调控方法，其特征在于：微滤膜的孔径为0.22μm，超滤膜的截留分子量为3000Da，纳滤膜的截留分子量为100-150Da。
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