CN113142635B - 一种降低调制后烟叶TSNAs含量的方法 - Google Patents

一种降低调制后烟叶TSNAs含量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于烟草降焦减害技术领域，尤其涉及一种降低调制后烟叶TSNAs含量的方法，即将调制后的烟叶先进行碱液处理，然后再进行超声波处理和蒸汽处理。本发明利用碱液处理配合超声波和蒸汽热处理，可以有效去除烟叶叶片、烟梗中TSNAs前体物烟碱和亚硝酸的含量，从而长时间内减少烟叶中TSNAs的生成量和吸食时的释放量，进而降低卷烟对人健康的危害性。

Description

一种降低调制后烟叶TSNAs含量的方法
技术领域
本发明属于烟草降焦减害技术领域，尤其涉及一种降低调制后烟叶TSNAs含量的方法。
背景技术
烟草特有亚硝胺(即TSNA)是一种仅存在于烟草和烟草制品中的N-亚硝基类化合物，主要包括NNN、NNK、NAT、NAB四种以及相应的衍生物等，其直接危害人体健康引发细胞癌变，属于烟草减害的主要目标物。烟草特有亚硝胺主要通过烟草中所含的烟碱等生物碱和硝酸盐作用而产生：生物碱在微生物的作用下于硝酸盐反应形成环状亚硝酸盐中间体，中间体可以进一步水解成自由氨，在经过亚硝化作用形成TSNAs或者直接亚硝化生成TSNAs；或者亚硝酸盐在微生物的作用下首先形成亚硝酸盐，然后亚硝酸盐和其他氮氧化物与生物碱作用形成TSNAs。
烟草产品中亚硝胺的形成主要集中在调制和储藏过程中，调制前亚硝胺主要集中于烟梗，鲜叶片不含TSNAs或含量极低，调制过程中以及后期的长时间储存可以使得微生物在适宜湿度、温度和缺氧条件下将烟叶中的硝酸盐还原转化为TSNAs，从而提高烟叶中的TSNAs含量。
目前，现有技术中多通过灭杀微生物这一手段来减少生物碱的亚硝酸化，或者利用菌剂于特殊发酵条件下促进TSNAs的降解或者改进滤嘴的物理结构来过滤烟支燃烧气体中的TSNAs，从而降低人体对TSNAs的摄入量，降低卷烟的危害。常见的方式包括微波处理、高温处理、生物菌剂处理等方式，但是这些方式更多地是对烟叶表面或表层的微生物进行部分灭杀，或者需要特殊的发酵保存环境来实现菌剂的发酵需求。但是实际应用中，烟叶的工业化应用之前需要保持长达数年的储藏，这个过程还是会产生大量的TSNAs也不可能长时间维持特殊的保存环境。因此如何深层次、长时间地抑制TSNAs的生成，才是本领域技术人员在消减TSNAs道路上亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种降低调制后烟叶TSNA含量的方法，本发明利用碱液处理配合超声波和蒸汽热处理，可以有效去除烟叶叶片、烟梗中TSNAs前体物烟碱和亚硝酸的含量，从而长时间内减少烟叶中TSNAs的生成量和吸食时的释放量，进而降低卷烟对人健康的危害性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种降低调制后烟叶TSNAs含量的方法，将调制后的烟叶先进行碱液处理，然后再进行超声波处理和蒸汽处理。
优选的，所述烟叶于碱液处理前还进行如下前置处理：
将烟叶分离为叶片和烟梗，然后将叶片和叶梗分别切割成3-4cm和2cm的片段；将切割后的叶片、烟梗于35-40℃的水中浸泡至表面湿润且浸泡时间不超过2min，然后捞出沥水后静置30min。
具体的，所述碱液处理步骤为，将烟叶置于密闭的KOH溶液雾化环境中动态浸润3-10min，然后将烟叶脱离所述环境并静置1-2h以实现充分浸润。
优选的，所述KOH溶液的质量浓度为0.01-0.05％。
具体的，所述超声波处理步骤为，将碱液处理后的烟叶置于不高于55℃的环境下并先后受频率为20KHz、40KHz和60KHz的超声波处理15-40min。
优选的，所述超声波处理包括对烟叶进行X、Y和Z轴方向的同时处理。
具体的，所述蒸汽处理步骤为，将超声波处理后的烟叶置于密闭环境中，并采用160-180℃、0.5-0.9MPa的蒸汽处理30-50S，处理完毕后将烟叶脱离所述蒸汽密闭环境。
更为具体的，所述烟叶的叶片采用160℃、0.8MPa的蒸汽处理30-40S；烟梗采用180℃、0.8MPa的蒸汽处理40-50S。
优选的，将蒸汽处理后的烟叶置于温度呈梯度递减的热风环境中脱水干燥：所述热风的初始温度为110℃，递减梯度为20℃，终点温度为50℃，每个梯度的热风干燥时间为15min且烟叶于所述终点温度下保持恒温至干燥。
本发明相对于现有技术而言，对烟叶的叶片和烟梗进行深层次地处理，同时消除亚硝酸盐和微生物，进而减少生物碱的亚硝化：
调制(烘烤或晾晒)后的烟叶干燥程度较高，尤其是烟梗，其70％属于毛细管和细胞结构，30％属于木质支撑结构。本申请首先针对烟叶的叶片和烟梗的不同特性进行前置处理：将烟叶分割成叶片小段和烟梗小段，采用温水浸泡后，水分渗透至物料(叶片和烟梗)的组织结构中，毛细管吸水使得物料的体积发生膨胀。然后采用碱液雾化，碱液在物料表面沉浸并逐渐渗透进入物料组织内部，使得物料整体pH值呈现碱性，一方面促进作为木质支撑结构的纤维素分解，使得物料整体韧性下降，另一方配合之前的水处理提高物料的含水量，促进物料中的硝酸盐溶解，而且碱性环境可以抑制微生物的活性，抑制亚硝胺的形成。
碱液处理后的高含水量物料再次经过多频率超声波的X、Y、Z三轴向处理，利用其热效应以及空化效应使得物料的组织结构呈现微空腔，加之经过碱液处理后物料的部分纤维素被分解，物料进一步发生膨胀。后续的蒸汽处理所带来的高温高湿高压，进一步使得物料内部的水蒸气压力增大，促进物料组织结构的疏松，内部的水分迅速外逸并汽化，从而膨胀物料的毛细管和细胞。物料的高膨胀使得其内部组织的通透性大幅度提高，形成了碱性环境下的水分高填充状态，而且微生物和硝酸盐也更多地暴露至该环境中，使得硝酸盐更容易与碱性水溶液接触溶解，同时高温也可以有效灭杀物料内部的微生物，最终达到抑制硝酸反应和TSNAs生成的目的。
最后物料采用温度呈梯度递减的热风处理，使得物料快速脱水干燥便于后期的时间保存。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：本发明利用碱液处理配合超声波和蒸汽热处理，可以有效去除烟叶叶片、烟梗中TSNAs前体物烟碱和亚硝酸的含量，从而长时间内减少烟叶中TSNAs的生成量和吸食时的释放量，进而降低卷烟对人健康的危害性。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
1)前置处理：取调制过的烤烟把烟10Kg进行叶、梗分离，烟梗切为2cm左右的小段放入40℃温水中，淘洗3～5次后捞出沥水，室温下摊开凉置，烟梗吸水自然膨胀；
2)碱液处理：将步骤1)处理后的烟梗放入雾化箱中，雾化箱为密闭结构，中间多孔隔板，上部设置有雾化喷头，下部设置排气口，雾化液体可以从雾化喷头进入雾化箱后在排气口风机的抽吸下穿过隔板由排气口排出。烟梗在隔板上均匀摊开，厚度1～2cm，将0.05％KOH溶液雾化后通入雾化箱，雾化浸润过程中不断翻动烟梗使表面均得到浸润处理，雾化浸润时间5min，雾化浸润后的烟梗放置1～2h使烟梗充分浸润；
3)超声波处理：将步骤2)处理后的烟梗置于超声波处理器物料台，开启超声波处理器，X、Y、Z三个方向同时处理，频率顺次设定20KHz、40KHz、60KHz，每个频率处理时间为30min，处理过程中控制烟梗处理温度不高于50℃，当温度高时打开上盖散热；
4)蒸汽处理：将步骤3)处理后的烟梗采用ZQB-200汽爆机进行湿热处理，蒸汽温度180℃，蒸汽压力0.8MPa，湿热处理时间40～50S，处理完成后快速卸除蒸汽压力；
5)热风干燥：将步骤4)处理后的烟梗处于热风环境中，所述热风的初始温度为110℃，递减梯度为20℃，终点温度为50℃，每个梯度的热风干燥时间为15min且烟叶于所述终点温度下保持恒温至干燥。
6)储存：将步骤5)处理后的烟梗入塑料袋封存并于室温储存。烟梗处理前后及储存过程中TSNAs变化情况如表1，从处理前后烟梗中TSNAs含量可以看出采用本实施例记载的技术方案对烟梗进行处理不仅可以直接减少烟梗中的TSNAs含量，还可以降低烟梗储存过程中烟碱、硝酸盐向TSNAs的转化程度，对烟梗中TSNAs的消减和控制具有显著效果。
表1烟梗各处理及储存过程中TSNAs变化情况(ng/g)
Figure BDA0003006538270000061
实施例2
1)前置处理：取调制过的烤烟把烟10Kg进行叶、梗分离，分离过程中叶片不应过碎，叶片大小在3～4cm，使用高压喷壶对叶片喷水(水温在40℃)，喷水量为叶片自然滴水，摊开凉置使叶片自然伸展和膨胀；
2)碱液处理：将步骤1)处理后的叶片放入雾化箱中，雾化箱为密闭结构，中间多孔隔板，上部设置有雾化喷头，下部设置排气口，雾化液体可以从雾化喷头进入雾化箱后在排气口风机的抽吸下穿过隔板由排气口排出。叶片在隔板上均匀摊开，厚度1～2cm，将0.05％KOH雾化后通入雾化箱，雾化浸润过程中不断翻动叶片使表面均得到浸润处理，雾化浸润时间5min，雾化浸润后的叶片放置1h使其充分浸润；
3)超声波处理：将步骤2)处理后的叶片置于超声波处理器物料台，开启超声波处理器，X、Y、Z三个方向同时处理，频率顺次设定20KHz、40KHz、60KHz，每个频率处理时间为30min，处理过程中控制叶片处理温度不高于50℃，当温度高时打开上盖散热；
4)蒸汽处理：将步骤3)处理后的叶片采用ZQB-200汽爆机进行湿热处理，蒸汽温度160℃，蒸汽压力0.8MPa，湿热处理时间30～40S，处理完成后快速卸除蒸汽压力；
5)热风干燥：将步骤4)处理后的叶片置于热风环境中，所述热风的初始温度为110℃，递减梯度为20℃，终点温度为50℃，每个梯度的热风干燥时间为15min且烟叶于所述终点温度下保持恒温至干燥。
6)储存：将步骤5)处理后的叶片入塑料袋封存并于室温储存。叶片处理前后及储存过程中TSNAs变化情况如表2。从表2可以看出，采用本实施例记载的技术方案对叶片进行处理后，一方面可以直接减少叶片中TSNAs含量，同时在同样储存条件下，可以大幅度抑制叶片在储存过程的TSNAs生成，对叶片中TSNAs的消减和控制具有显著效果。
表2叶片各处理及储存过程中TSNAs变化情况(ng/g)
Figure BDA0003006538270000081

Claims (6)

1.一种降低调制后烟叶TSNAs含量的方法，其特征在于，将调制后的烟叶先进行碱液处理，然后再进行超声波处理和蒸汽处理；
所述碱液处理步骤为，将烟叶置于密闭的KOH溶液雾化环境中动态浸润3-10min，然后将烟叶脱离所述环境并静置1-2h以实现充分浸润；
所述超声波处理步骤为，将碱液处理后的烟叶置于不高于55℃的环境下并先后受频率为20KHz、40KHz和60KHz的超声波处理15-40min；
所述蒸汽处理步骤为，将超声波处理后的烟叶置于密闭环境中，并采用160-180℃、0.5-0.9MPa的蒸汽处理30-50S，处理完毕后将烟叶脱离所述蒸汽密闭环境。
2.如权利要求1所述的降低调制后烟叶TSNAs含量的方法，其特征在于，所述烟叶于碱液处理前还进行如下前置处理：
将烟叶分离为叶片和烟梗，然后将叶片和叶梗分别切割成3-4cm和2cm的片段；将切割后的叶片、烟梗于35-40℃的水中浸泡至表面湿润且浸泡时间不超过2min，然后捞出沥水后静置30min。
3.如权利要求1所述的降低调制后烟叶TSNAs含量的方法，其特征在于，所述KOH溶液的质量浓度为0.01-0.05%。
4.如权利要求1所述的降低调制后烟叶TSNAs含量的方法，其特征在于，所述超声波处理包括对烟叶进行X、Y和Z轴方向的同时处理。
5.如权利要求1所述的降低调制后烟叶TSNAs含量的方法，其特征在于，所述烟叶的叶片采用160℃、0.8MPa的蒸汽处理30-40S；
烟梗采用180℃、0.8MPa的蒸汽处理40-50S。
6.如权利要求1所述的降低调制后烟叶TSNAs含量的方法，其特征在于，将蒸汽处理后的烟叶置于温度呈梯度递减的热风环境中脱水干燥：所述热风的初始温度为110℃，递减梯度为20℃，终点温度为50℃，每个梯度的热风干燥时间为15min且烟叶于所述终点温度下保持恒温至干燥。
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