CN112471587A - 一种用于提升烟梗纤维长度和调节涂布液化学组分的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于提升烟梗纤维长度和调节涂布液化学组分的方法，步骤为：烟梗提取、烟梗粗解、梗丝复合生物酶处理、酶促二级提取液收集与组配、梗丝制浆和烟梗浆料纤维质量对比。本发明通过复合生物酶进行组配复合对提取粗解后梗丝进行软化处理后固液分离，酶促二级提取液收集浓缩用，固形物用于制浆，与常规工艺相比，粗解后在二级提取过程中对梗丝进行复合酶处理，可以增加梗丝与生物酶接触面积，提升酶解效率，节约酶处理时间，生物酶的作用对梗丝细胞壁物质等物质进行降解，从而改变梗丝组织结构，进而软化梗丝，在相同工艺下，打浆效率得以提高即打浆度升高，纤维长度得以改善，细小组分含量降低，在改善梗浆纤维质量的同时降低能耗。

Description

一种用于提升烟梗纤维长度和调节涂布液化学组分的方法
技术领域
本发明涉及一种用于提升烟梗纤维长度和调节涂布液化学组分的方法，属于造纸法再造烟叶技术领域。
背景技术
烟梗作为再造烟叶的重要组成原料，约占再造烟叶质量的30％，烟梗在再造烟叶中既是烟草原料又是提供片基强度的“骨架”纤维，其在再造烟叶中的利用率高低直接影响再造烟叶的内在品质及生产加工成本。目前，烟梗通过机械制浆的方式应用于再造烟叶的实际生产中，由于机械制浆强度较大，加之烟梗中纤维含量低、纤维较短、非纤维细胞较多，烟梗制浆过程中纤维被大量切断、造碎，导致烟梗浆中存在一定量的纤维束、烟梗碎片且细小组分含量较高，因此烟梗浆纤维均一性较差。烟梗浆中的细小组分在再造烟叶抄造成型过程中随白水大量流失，一方面造成资源浪费，另一方面大大加重了白水负荷，烟梗浆纤维减少、变短不利于再造烟叶片基结合性能。因此在不改变制浆设备及工艺的前提下探索研究一种用于软化烟梗原料、提升纤维长度的方法对于改善烟梗浆料纤维质量具有一定意义。
目前国内公开的关于生物酶处理烟梗的报道主要有：专利CN100510063公开了一种复合酶制剂及将该复合酶制剂用于烟梗生产的工艺，将烟梗浸入复合酶液中贮存后对烟梗进行蒸梗灭酶，促进呈色、呈香、呈味反应。专利CN101228967B公开了一种改良烟梗品质的方法，利用微生物酶技术强化发酵处理烟梗，减少烟梗的木质味，改善纤维素等不良物质造成的刺激性。专利CN101637298B公开了一种烟草薄片的制备方法及其应用，利用酶解作用将影响烟草薄片品质的大分子化合物充分的转化降解，降低烟草薄片杂气含量，改善烟草薄片的内在品质。专利CN101708064B公开了一种烟梗加工成烟梗丝的处理工艺，在制梗丝前用生物酶进行预处理，将木质素等化合物酶解，使烟梗中不利于感官质量的大分子化合物进行转化，尽可能保留烟梗中固有的烟草本香。专利CN101711600B公开了一种梗丝生化处理的工艺，通过复合酶处理，使烟梗中不利于吸味的成分减少，有利于吸味的成分增加，最终提高梗丝内质。专利CN102599640B公开了一种改善梗丝品质的加工方法，利用生物酶改良梗片品质，促使木质气及辛辣感降低明显。专利CN102604900B公开了一种烟梗处理复合酶制剂及烟梗处理方法，利用复合酶系之间的协同效应进行处理烟梗，可使烟梗中的梗蜡、油脂、果胶质、淀粉、蛋白质、纤维素和木质素部分降解，进而达到降低香烟的木质气和刺激性气味、改善吸味、提高内在质量与外在品质的目的。专利CN102631021B公开了一种改善梗丝吸味品质的两级酶处理方法，处理后的梗丝口腔舒适性增强，杂气和刺激性减少，烟气更为柔和。专利CN102823938A公开了一种利用白腐菌酶液提高再造烟叶柔软度和感官质量的方法。专利CN103070469B公开了一种利用烟梗提香的烟梗加工方法，利用水解复合酶去除部分细胞壁物质，达到协调化学成分，还能避免在浸泡酶解过程中香气成分的流失，达到有效改善吸味的作用。专利CN103194399B公开了一种产果胶酶微生物菌株及其在烟草中的应用，将发酵粗酶液以适宜的比例添加于烟丝或片烟中可明显降低烟草的果胶含量，促进烟叶化学成分协调。专利CN103271430B公开了一种烟草薄片的制备方法，将烟梗滤渣及烟末滤渣解纤后，加入复合酶制剂，通过多种酶之间的协同作用，改善浆料性能，降低打浆能耗，提高薄片得率。专利CN104223348B公开了一种结合生物酶处理和微波膨胀技术改善烟梗品质的方法，先用生物酶处理液浸泡烟梗，部分降解木质素、纤维素、果胶等，将大分子物质水解，促使小分子化合物合成、转化和积累。专利CN104432469B公开了一种改进造纸法生产高品质重组烟叶的方法，在浸泡的烟叶和烟梗中加入了由中性蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、木瓜蛋白酶、糖化酶、内肽酶和氨基外肽酶组成的混合酶。专利CN104705779B公开了一种改善梗丝品质的加工方法，通过水洗结合酸解、酶解将烟梗中的大分子(如果胶、蛋白质等)等对烟草吸味不利的化合物去除，进而实现梗丝感官品质的提升。专利CN104957752B公开了一种造纸法再造烟叶原料和浆料的生物处理方法，利用微生物发酵所得的粗酶液对造纸法再造烟叶的原料和浆料进行两次生物处理，促进打浆的同时使得原料和浆料中的细胞壁物质和未溶解的大分子物质得到有效降解，造纸法再造烟叶的感官品质得到明显提升。专利CN105639717B公开了一种弱碱、漆酶与表面活性剂协同脱除烟梗中木质素的方法，有效地降低了烟梗丝燃烧的木质素气息，提升了烟梗的品质。专利CN109363227A公开了一种增强造纸法再造烟叶香味的方法，将酶解反应与美拉德反应结合应用于烟草涂布液制备再造烟叶，在一定程度上提升了烟草薄片的甜香及抽吸品质。专利CN109619658A公开了一种酶解烟梗丝的方法，利用血红密孔菌漆酶酶解烟梗丝中的纤维素、半纤维素、果胶、总糖以及一些其他的小分子物质，使酶解后的的烟梗丝非常适用于添加到烟草中，不仅有效利用了烟梗，而且使烟草的抽吸品质有明显提高。
以上诸多报道基本集中于以下两方面：其一，利用生物酶对烟梗进行处理以降解烟梗中的纤维素、半纤维素、果胶、总糖、蛋白质等大分子物质，从而实现致香物质的保留和感官品质的提升；其二，利用生物酶对烟梗进行处理以促进烟梗制浆，从而降低打浆能耗。而对于生物酶处理烟梗以后烟梗浆料品质改善方面的关注度较低，因此通过对比不同生物酶处理烟梗前后浆料变化，从而筛选出一些对于烟梗软化、烟梗浆料纤维品质提升具有促进作用的生物酶及使用方法是必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于提升烟梗纤维长度和调节涂布液化学组分的方法，该方法操作简单、高效易行，不仅可以用于烟梗原料软化，而且可以一定程度提升烟梗纤维长度，改善烟梗浆料品质。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于提升烟梗纤维长度和调节涂布液化学组分的方法，步骤包括：
(1)烟梗提取：将烟梗原料按固液比为1:5-1:10混合，置于50-80℃温度下保温20-60min然后固液分离，固形物和液相物分别留存备用；
(2)烟梗粗解：将提取过后的烟梗于盘磨间隙0.8-1.5mm下进行粗解一次，将烟梗原料粗解为梗丝；
(3)梗丝复合生物酶处理：将0.1-1％的复合生物酶与梗丝混合均匀，加入5-10倍质量的提取液于45-60℃条件下保温处理30-60min，然后固液分离，固形物和液相物作为二级提取液分别留存备用；
(4)酶促二级提取液收集与组配：将步骤(3)中的液相物作为酶促二级提取液收集作为一级提取溶剂进行逆流提取，在一级提取固液比条件下，一级提取液不足部分添加清水代替；
(5)梗丝制浆：将经复合生物酶处理的梗丝逐级进行打浆，制浆浆浓为5-10％，制浆过程为逐级进刀循环制浆，刀间距分别为0.8mm、0.4mm、0.2mm；
(6)烟梗浆料纤维质量对比：取适量浆料用打散器充分疏解，取适量分散好的待测溶液倒入FQA专用测量塑料杯，设定测量纤维4000根，测量范围在0.07-10mm，按照FQA操作规程测定各个浆料的纤维长度、宽度、细小纤维含量、纤维卷曲、纤维扭结数据，每个试样测定5组数据组后取平均值。
进一步的，步骤(2)中，用于粗解的烟梗水分含量为25-40％。
进一步的，步骤(3)中，所述复合生物酶为纤维素酶、半纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶中的一种或者多种。
本发明的有益技术效果是：在本发明的技术方案中，通过复合生物酶进行组配复合对提取粗解后梗丝进行软化处理后固液分离，酶促二级提取液收集浓缩用，固形物用于制浆，与常规提取及制浆工艺相比，粗解后在二级提取过程中对梗丝进行复合酶处理，一方面可以增加梗丝与生物酶接触面积，提升酶解效率，节约酶处理时间，生物酶的作用对梗丝细胞壁物质等物质进行降解，从而改变梗丝组织结构，进而软化梗丝，在相同的制浆工艺下，打浆效率得以提高即打浆度升高，纤维长度得以提升和改善，细小组分含量降低，在改善梗浆纤维质量的同时降低打浆能耗。另一方面，烟梗中的有效溶出物已经在一级提取过程中得以分离和利用，二级酶促提取液中的水溶性糖、硝酸盐含量增加，总植物碱、氯离子、钾离子含量减小，可以通过二级提取液来调节整个涂布液的组分，实现组分重组平衡。此外，该生物酶处理的条件与提取时间、温度、pH等条件匹配，对生产的稳定、连续运行不会造成影响，且生物酶使用方法简单、可控、稳定。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种用于提升烟梗纤维长度和调节涂布液化学组分的方法，步骤包括：
(1)烟梗提取：将烟梗原料按固液比为1:5混合，置于80℃温度下保温20min然后固液分离，固形物和液相物分别留存备用；
(2)烟梗粗解：将提取过后的烟梗于盘磨间隙0.8mm下进行粗解一次，将烟梗原料粗解为梗丝；
(3)梗丝复合生物酶处理：将0.1％(相对于烟梗绝干质量计)的复合生物酶与梗丝混合均匀，加入5倍质量的提取液于45℃条件下保温处理30min，然后固液分离，固形物和液相物分别留存备用；其中，复合生物酶为纤维素酶、半纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶中的一种或者多种；
(4)酶促二级提取液收集与组配：将步骤(3)中所得的液相物作为酶促二级提取液收集作为一级提取溶剂逆流提取，在一级提取固液比条件(步骤3)下，一级提取液不足部分添加清水代替；
(5)梗丝制浆：将经复合生物酶处理的梗丝逐级进行打浆，制浆浆浓为5％，制浆过程为逐级进刀循环制浆，刀间距分别为0.8mm、0.4mm、0.2mm；
(6)烟梗浆料纤维质量对比：取适量浆料用打散器充分疏解，取适量分散好的待测溶液倒入FQA专用测量塑料杯，设定测量纤维4000根，测量范围在0.07mm，按照FQA操作规程测定各个浆料的纤维长度、宽度、细小纤维含量、纤维卷曲、纤维扭结数据，每个试样测定5组数据组后取平均值。
实施例2
一种用于提升烟梗纤维长度和调节涂布液化学组分的方法，步骤包括：
(1)烟梗提取：将烟梗原料按固液比为1:10混合，置于80℃温度下保温60min然后固液分离，固形物和液相物分别留存备用；
(2)烟梗粗解：将提取过后的烟梗于盘磨间隙1.5mm下进行粗解一次，将烟梗原料粗解为梗丝；
(3)梗丝复合生物酶处理：将1％(相对于烟梗绝干质量计)的复合生物酶与梗丝混合均匀，加入7.5倍质量的提取液于60℃条件下保温处理60min，然后固液分离，固形物和液相物分别留存备用；其中，复合生物酶为纤维素酶、半纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶中的一种或者多种；
(4)酶促二级提取液收集与组配：将步骤(3)中所得的液相物作为酶促二级提取液收集作为一级提取溶剂逆流提取，在一级提取固液比条件(步骤3)下，一级提取液不足部分添加清水代替；
(5)梗丝制浆：将经复合生物酶处理的梗丝逐级进行打浆，制浆浆浓为5-10％，制浆过程为逐级进刀循环制浆，刀间距分别为0.8mm、0.4mm、0.2mm；
(6)烟梗浆料纤维质量对比：取适量浆料用打散器充分疏解，取适量分散好的待测溶液倒入FQA专用测量塑料杯，设定测量纤维4000根，测量范围在10mm，按照FQA操作规程测定各个浆料的纤维长度、宽度、细小纤维含量、纤维卷曲、纤维扭结数据，每个试样测定5组数据组后取平均值。
实施例3
一种用于提升烟梗纤维长度和调节涂布液化学组分的方法，步骤包括：
(1)烟梗提取：将烟梗原料按固液比为1:7.5混合，置于65℃温度下保温40min然后固液分离，固形物和液相物分别留存备用；
(2)烟梗粗解：将提取过后的烟梗于盘磨间隙1.0mm下进行粗解一次，将烟梗原料粗解为梗丝；
(3)梗丝复合生物酶处理：将0.5％(相对于烟梗绝干质量计)的复合生物酶与梗丝混合均匀，加入10倍质量的提取液于55℃条件下保温处理45min，然后固液分离，固形物和液相物分别留存备用；其中，复合生物酶为纤维素酶、半纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶中的一种或者多种；
(4)酶促二级提取液收集与组配：将步骤(3)中所得的液相物作为酶促二级提取液收集作为一级提取溶剂逆流提取，在一级提取固液比条件(步骤3)下，一级提取液不足部分添加清水代替；
(5)梗丝制浆：将经复合生物酶处理的梗丝逐级进行打浆，制浆浆浓为5-10％，制浆过程为逐级进刀循环制浆，刀间距分别为0.8mm、0.4mm、0.2mm；
(6)烟梗浆料纤维质量对比：取适量浆料用打散器充分疏解，取适量分散好的待测溶液倒入FQA专用测量塑料杯，设定测量纤维4000根，测量范围在5mm，按照FQA操作规程测定各个浆料的纤维长度、宽度、细小纤维含量、纤维卷曲、纤维扭结数据，每个试样测定5组数据组后取平均值。
实施例4
表1.单一酶处理烟梗浆纤维质量
样品 数均长度/mm 质均长度/mm 纤维宽度/um 细小组分含量/％
对照样 0.427 0.500 37.9 5.51
半纤维素酶 0.434 0.587 39.8 4.41
蛋白酶 0.452 0.564 38.8 3.87
淀粉酶 0.487 0.698 38.5 3.90
脂肪酶 0.484 0.632 38.3 4.06
纤维素酶 0.438 0.601 38.7 4.08
*以上酶处理样品生物酶添加量均为0.5％(相对烟梗绝干质量计)
由表1可知：(1)纤维长度方面：经生物酶处理的样品纤维长度较对照样均有一定程度提升，在0.5％(相对烟梗绝干质量计)酶用量条件下，纤维长度排序(由大到小)为：淀粉酶＞脂肪酶、纤维素酶＞半纤维素酶、蛋白酶＞对照样。(2)数均长度与质均长度差异性方面，质均长度越长，二者差异越大，差异性排序(由小到大)为：蛋白酶＜脂肪酶、纤维素酶＜半纤维素酶、淀粉酶。(3)细小组分含量方面：经生物酶处理的样品细小组分含量均小于对照样。这可能是梗丝经生物酶预处理后，纤维素、半纤维素之间的结合受到不同程度的破坏，纤维本身结构变得疏松多孔，纤维吸水润胀性能好，因此具有良好的柔韧性，在打浆机械作用下不容易被切断，另外酶作用在纤维表面造成的应力脆弱点使纤维更容易分丝帚化，打浆度上升更快，因此相同打浆度下所需机械打浆强度也相对较低，对纤维破坏也就越小。
表2.单一酶处理烟梗浆纤维长度分布
Figure BDA0002828942390000091
由表2可以看出，经过酶处理后的样品纤维长度的增加最主要是由于0.85-1.18、1.18-1.50、1.50-mm三个区间纤维占比增加，经过酶处理后的样品细小组分含量减少，最主要是由于0.20-0.53、0.53-0.85mm两个区间的纤维占比较少。由此可见，以上几种酶对于烟梗软化及纤维长度的提升均有一定作用。
表3.单一酶处理烟梗浆纤维宽度分布
Figure BDA0002828942390000092
Figure BDA0002828942390000101
由表3可以看出，经过酶处理后的样品纤维宽度在5.00-17.00、17.00-27.00、27.00-47.00、47.00-67.00、67.00-um五个区间的纤维占比大致相同，因此，经过酶处理前后烟梗纤维的宽度基本不变。
综上，由实施例一可知，经过上述几种生物酶作用的烟梗，虽纵向分丝帚化程度表现不是很明显即纤维宽度变化较小，但纤维得以软化即柔韧性提升，减少磨浆过程中纤维横向切断、磨碎，纤维长度提升较明显。
实施例5
表4.复合酶处理烟梗浆纤维质量
样品 质均长度/mm 细小组分含量/％
对照样 0.500 5.51
淀粉酶:脂肪酶:纤维素酶＝4:3:3 0.713 4.04
淀粉酶:脂肪酶:纤维素酶＝4:2:4 0.688 3.87
淀粉酶:脂肪酶:纤维素酶＝2:4:4 0.641 3.55
*以上酶处理样品生物酶添加量均为0.5％(相对烟梗绝干质量计)
由表4可知，经过以上复合酶处理的烟梗纤维与对照样相比纤维长度较长且细小组分含量较低，此外，复合酶处理效果要稍好于单一酶处理，且淀粉酶和脂肪酶占比高利于纤维长度保留，而纤维素占比高可以降低细小组分含量。
实施例6
表5.复合酶处理烟梗浆纤维质量
样品 质均长度/mm 细小组分含量/％
对照样 0.500 5.51
淀粉酶:脂肪酶:纤维素酶:半纤维素酶＝4:3:2:1 0.706 4.13
淀粉酶:脂肪酶:纤维素酶:半纤维素酶＝3:3:2:2 0.697 4.25
淀粉酶:脂肪酶:纤维素酶:半纤维素酶＝2:2:3:3 0.622 4.45
*以上酶处理样品生物酶添加量均为0.5％(相对烟梗绝干质量计)
由表5可知，经过以上复合酶处理的烟梗纤维与对照样相比纤维长度较长且细小组分含量较低，此外，复合酶处理效果要稍好于单一酶处理，且淀粉酶和脂肪酶占比高利于纤维长度保留，而半纤维素酶占比高会一定程度增加细小组分含量。
表6.酶促二级提取浓缩液化学常规
样品 水溶性糖(％) 总植物碱(％) 氯(％) 钾(％) 硝酸盐(％)
对照样 3.64 0.25 0.53 1.68 0.06
复合酶1 4.71 0.18 0.47 1.48 0.15
复合酶2 4.25 0.15 0.44 1.39 0.15
复合酶3 5.07 0.19 0.48 1.53 0.16
复合酶4 4.97 0.20 0.48 1.52 0.17
通过复合酶处理梗丝后，二提浓缩液中的水溶性糖、硝酸盐含量增加，总植物碱、氯离子、钾离子含量减小，因此可以通过添加、组配一定量酶促二级提取液作为一级提取溶剂，从而调节涂布液中化学组分含量。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种用于提升烟梗纤维长度和调节涂布液化学组分的方法，其特征在于，步骤包括：
(1)烟梗提取：将烟梗原料按固液比为1:5-1:10混合，置于50-80℃温度下保温20-60min然后固液分离，固形物和液相物分别留存备用；
(2)烟梗粗解：将提取过后的烟梗于盘磨间隙0.8-1.5mm下进行粗解一次，将烟梗原料粗解为梗丝；
(3)梗丝复合生物酶处理：将0.1-1％的复合生物酶与梗丝混合均匀，加入5-10倍质量的提取液于45-60℃条件下保温处理30-60min，然后固液分离，固形物和液相物作为二级提取液分别留存备用；
(4)酶促二级提取液收集与组配：将酶促二级提取液收集作为一级提取溶剂，在一级提取固液比条件下，一级提取液不足部分添加清水代替；
(5)梗丝制浆：将经复合生物酶处理的梗丝逐级进行打浆，制浆浆浓为5-10％，制浆过程为逐级进刀循环制浆，刀间距分别为0.8mm、0.4mm、0.2mm；
(6)烟梗浆料纤维质量对比：取适量浆料用打散器充分疏解，取适量分散好的待测溶液倒入FQA专用测量塑料杯，设定测量纤维4000根，测量范围在0.07-10mm，按照FQA操作规程测定各个浆料的纤维长度、宽度、细小纤维含量、纤维卷曲、纤维扭结数据，每个试样测定5组数据组后取平均值。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：步骤(2)中，用于粗解的烟梗水分含量为25-40％。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于：步骤(3)中，所述复合生物酶为纤维素酶、半纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶中的一种或者多种。
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