CN114176247B - 利用废弃烟草提取物制备烟膏的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种利用废弃烟草提取物制备烟膏的方法，通过发酵酶解，将烟草废弃物原料中的纤维素、果胶、蛋白质等物质分解转化为还原糖、氨基酸等在卷烟烟气中有正向作用的成分，得率比传统提取方式高，同时通过生物酶处理及发酵、焦化反应等提取工艺，充分提取烟草废弃物中的有效成分，提取得率高，在整个提取制备过程中所用水可循环使用，几乎不产生废气、废水等排放，可降低环境污染，提高烟草废气物原料的回收利用。

Description

利用废弃烟草提取物制备烟膏的方法
技术领域
本发明涉及烟膏加工的技术领域，具体涉及一种利用烟草废弃物提取制备的烟膏及其制备方法。
背景技术
我国是烟草种植、生产、消费大国，每年产生的烟末、烟梗、烟杆及不适用烟叶等烟草废弃物数量有500万吨以上。此类烟草废弃物目前主要的处理方式为就地填埋或焚烧作为肥料，或是进行深加工成再造烟叶，再造烟叶的生产属于高污染高耗能产业，生产过程中用水用电量大，产生大量的废水，对环境污染大。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术的不足，提供一种利用废弃烟草提取物制备烟膏的方法，本发明能够有效解决烟草废弃物的利用问题，提取得率高，且生产过程产生的污染较小。
为实现上述目的，本发明所提供的利用废弃烟草提取物制备烟膏的方法，包括如下步骤：
1)原料粉碎：将烟草废弃物粉碎，得到烟草废弃物粉末；
2)生物酶处理及发酵：将步骤1)所得的烟草废弃物粉末与酶解液混合后经过酶解发酵，将酶解发酵后的料液过滤分离得发酵粉末和发酵液；
3)焦化反应：将步骤2)所得的发酵粉末烘干至表面微焦，得到焦化反应粉末；
4)稀释：将步骤2)所得的发酵液稀释后降温，得到稀释液；
5)混合提取：将步骤3)所得的焦化反应粉末加入步骤4)所得的稀释液中，回流提取后过滤，得到滤液；
6)沉降除杂：将步骤5)所得的滤液静置冷藏后抽滤，得到纯化滤液；
7)浓缩：将步骤6)所得的滤液进行减压浓缩成膏状，然后加入丙二醇搅拌均匀，即得到本发明利用废弃烟草提取物制备的烟膏。
作为优选，所述烟草废弃物包含但不限于烟叶末、烟梗、烟杆的一种或多种。
作为优选，所述烟草废弃物粉末为40-100目。
作为优选，所述酶解液按质量份数计由如下原料组成：纤维素酶3-7份、淀粉酶1-5份、果胶酶1-3份、蛋白酶1-3份、蔗糖1-10份、水72-93份；其中，所述蔗糖选自红糖、白沙糖、冰糖中的一种或多种。
作为优选，所述步骤2)中，所述烟草废弃物粉末与酶解液的添加质量之比为1：(5-10)；酶解发酵具体为在36℃-45℃温度下反应48h-96h。
作为优选，所述步骤3)中，发酵粉末烘干在150℃-250℃温度条件下烘干至表面微焦。
作为优选，所述步骤4)中，发酵液采用2-5倍水稀释。
作为优选，所述步骤5)中，焦化反应粉末分2-3次加入稀释液中搅拌均匀后，在97℃-100℃下回流提取2-3次，每次提取时间1h-3h。
作为优选，所述步骤6)中，将滤液在5-8℃静置冷藏4-12h后抽滤得到纯化滤液。
作为优选，所述步骤7)中，丙二醇的添加质量百分数为10％-30％。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1)本发明通过发酵酶解，将烟草废弃物原料中的纤维素、果胶、蛋白质等物质分解转化为还原糖、氨基酸等在卷烟烟气中有正向作用的成分，得率比传统提取方式高。
2)本发明采用原料粉碎-生物酶处理及发酵-焦化反应-发酵液稀释-混合提取-沉降除杂-浓缩等步骤，并通过生物酶处理及发酵、焦化反应等提取工艺，充分提取烟草废弃物中的有效成分，提取得率高。
3)本发明发酵酶解后的粉末进一步经过烘烤焦化后二次提取，与传统的提取方式相比，一方面得率提高；另一方面增加了提取物在卷烟中添加后的烤香、焦香、甜香等风格特征。
4)本发明焦化反应粉末与稀释后的发酵液在97℃-100℃回流提取2-3次，不仅可以提高提取的得率和效率，而且加热到97℃-100℃可以实现灭活目的，防止提取物继续发酵而不可控。
5)本发明混合提取过程中采用发酵液稀释2-5倍降温，由于发酵液浓度高，散热慢，稀释便于快速降低温度，防止发酵液继续反应而不可控；发酵液中各种酶浓度高，稀释后也一定程度降低发酵液继续发酵的程度；发酵液粘稠容易在容器上沾壁，稀释后可减少这种情况，也便于在接下来的步骤中的操作及计量准确性。
6)本发明在整个提取制备过程中所用水可循环使用，几乎不产生废气、废水等排放，可降低环境污染，提高烟草废弃物原料的回收利用。
附图说明
图1为本发明废弃烟草提取物制备流程图。
具体实施方式
下面结合实施案例详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
实施例1
1)原料粉碎：将烟叶末、烟梗、烟杆及不适用烟叶粉碎至40目粉末；
2)生物酶处理及发酵：用3份纤维素酶、1份淀粉酶、1份果胶酶、1份蛋白酶、1份蔗糖(红糖：白沙糖：冰糖＝1:7:2)、93份水配制成酶解液(均按质量份计，其他份数凡未特别指明也为质量份)。在步骤1)所得粉末中加入5倍(按质量计，下同)的酶解液，混合均匀，将料液存放于36℃下，保存48h，将酶解发酵后的料液过滤分离得发酵液及发酵粉末，发酵液留置备用；
3)焦化反应：将步骤2)所得发酵粉末在150℃下烘干至表面微焦，得到焦化反应粉末；
4)稀释：将步骤2)所得发酵液用水稀释2倍(按质量计，下同)降温作为稀释液备用；
5)混合提取：在步骤3)所得焦化反应粉末中分2次加入步骤4)所得稀释液，混合均匀，97℃回流提取2次，每次提取时间1h，过滤得到滤液；
6)沉降除杂：将步骤5)所得滤液在5℃静置冷藏4小时后抽滤除杂，得到纯化滤液。
7)浓缩：将步骤6)所得纯化滤液进行减压浓缩成膏状，然后加入10％(按质量百分比计，其他百分比凡未特别指明也为质量百分比)的丙二醇搅拌均匀，即得一种利用烟草废弃物提取制备的烟膏。
将实施例1与传统提取方式作为对比例进行得率比较试验，并进行感官质量评价对比，对比例1的提取工艺方法为：粉碎40目，料液比1:10(水)，提取次数2次，提取时间1h，提取液过滤后浓缩成烟膏。结果详见下表：
表1得率对比
Figure BDA0003396290790000041
从表1可知本实施例1与对比例1相比得率明显提高。
取本实例制得的烟膏和对比例1所得烟膏分别按1％浓度(10份水、90份丙二醇)配制成溶液，按10μL/支用量均匀注射进卷烟烟支中，放置于恒温恒湿箱中平衡48h后，进行评吸对比。结果详见下表：
表2感官质量评价对比
Figure BDA0003396290790000051
注：各项指标分值参考GB5606.4-2005《卷烟感官技术要求》，将光泽项分值分配至杂气和谐调项。
从表2可知本实例所得烟膏在卷烟中添加后各项指标都优于对比例1提取方式所得烟膏。
实施例2
1)原料粉碎：将烟叶末、烟梗、烟杆及不适用烟叶粉碎至100目粉末；
2)生物酶处理及发酵：用7份纤维素酶、1份淀粉酶、3份果胶酶、1份蛋白酶、10份蔗糖(红糖：白沙糖：冰糖＝2:5:3)、78份水配制成酶解液。在步骤1)所得粉末中加入10倍的酶解液，混合均匀，将料液存放于37℃下，保存72h，将酶解发酵后的料液过滤分离得发酵液及发酵粉末，发酵液留置备用；
3)焦化反应：将步骤2)所得发酵粉末在200℃下烘干至表面微焦，得到焦化反应粉末；
4)稀释：将步骤2)所得发酵液用水稀释5倍降温作为稀释液备用；
5)、混合提取：在步骤3)所得焦化反应粉末中分2次加入步骤4)所得稀释液，混合均匀，100℃回流提取2次，每次提取时间2h，过滤得到滤液；
6)沉降除杂：将步骤5)所得滤液在5℃静置冷藏12h后抽滤除杂，得到纯化滤液。
7)浓缩：将步骤6)所得纯化滤液进行减压浓缩成膏状，然后加入22％的丙二醇搅拌均匀，即得一种利用烟草废弃物提取制备的烟膏。
将实施例2与传统提取方式作为对比例进行得率比较试验，并进行感官质量评价对比，对比例2的提取工艺方法为：粉碎100目，料液比1:20(水)，提取次数2次，提取时间2h，提取液过滤后浓缩成烟膏。结果详见下表：
表1得率对比
Figure BDA0003396290790000061
从表1可知本实施例2与对比例2方式相比得率明显提高。
取本实例制得的烟膏和对比例2所得烟膏分别按1％浓度(10份水、90份丙二醇)配制成溶液，按10μL/支用量均匀注射进卷烟烟支中，放置于恒温恒湿箱中平衡48h后，进行评吸对比。结果详见下表：
表2感官质量评价对比
Figure BDA0003396290790000062
注：各项指标分值参考GB5606.4-2005《卷烟感官技术要求》,将光泽项分值分配至杂气和谐调项。
从表2可知本实例2所得烟膏在卷烟中添加后各项指标都优于与对比例2所得烟膏。
实施例3
1)原料粉碎：将烟叶末、烟梗、烟杆及不适用烟叶粉碎至80目粉末；
2)生物酶处理及发酵：用5份纤维素酶、2份淀粉酶、1份果胶酶、2份蛋白酶、8份糖(红糖：白沙糖：冰糖＝2:5:3)、82份水配制成酶解液。在步骤1)所得粉末中加入8倍的酶解液，混合均匀，将料液存放于40℃下，保存60h，将酶解发酵后的料液过滤分离得发酵液及发酵粉末，发酵液留置备用；
3)焦化反应：将步骤2)所得发酵粉末在220℃下烘干至表面微焦，得到焦化反应粉末；
4)稀释：将步骤2)所得发酵液用水稀释3倍降温作为稀释液备用；
5)混合提取：在步骤3)所得焦化反应粉末中分2次加入步骤4)所得稀释液，混合均匀，100℃回流提取2次，每次提取时间2.5h，过滤得到滤液；
6)沉降除杂：将步骤5)所得滤液在5℃静置冷藏8h后抽滤除杂，得到纯化滤液。
7)浓缩：将步骤6)所得纯化滤液进行减压浓缩成膏状，然后加入22％的丙二醇搅拌均匀，即得一种利用烟草废弃物提取制备的烟膏。
将实施例3与传统提取方式作为对比例进行得率比较试验，并进行感官质量评价对比，对比例3的提取工艺方法为：粉碎100目，料液比1:15(水)，提取次数2次，提取时间2.5h，提取液过滤后浓缩成烟膏。结果详见下表：
表1得率对比
Figure BDA0003396290790000071
从表1可知本实施例3与对比例3提取方式相比得率明显提高。
取本实例制得的烟膏和对比例3所得烟膏分别按1％浓度(10份水、90份丙二醇)配制成溶液，按10μL/支用量均匀注射进卷烟烟支中，放置于恒温恒湿箱中平衡48h后，进行评吸对比。结果详见下表：
表2感官质量评价对比
Figure BDA0003396290790000072
Figure BDA0003396290790000081
注：各项指标分值参考GB5606.4-2005《卷烟感官技术要求》,将光泽项分值分配至杂气和谐调项。
从表2可知本实例3所得烟膏在卷烟中添加后各项指标都优于与对比例3所得烟膏。
实施例4
1)原料粉碎：将烟叶末、烟梗、烟杆及不适用烟叶粉碎至100目粉末；
2)生物酶处理及发酵：用7份纤维素酶、5份淀粉酶、3份果胶酶、3份蛋白酶、10份糖(红糖：白沙糖：冰糖＝1:7:2)、72份水配制成酶解液。在步骤1)所得粉末中加入10倍的酶解液，混合均匀，将料液存放于45℃下，保存96h，将酶解发酵后的料液过滤分离得发酵液及发酵粉末，发酵液留置备用；
3)焦化反应：将步骤2)所得发酵粉末在250℃下烘干至表面微焦，得到焦化反应粉末；
4)稀释：将步骤2)所得发酵液用水稀释5倍降温作为稀释液备用；
5)混合提取：在步骤3)所得焦化反应粉末中分3次加入步骤4)所得稀释液，混合均匀，100℃回流提取3次，每次提取时间3h，过滤得到滤液；
6)沉降除杂：将步骤5)所得滤液在8℃静置冷藏12h后抽滤除杂得，得到纯化滤液。
7)浓缩：将步骤6)所得纯化滤液进行减压浓缩成膏状，然后加入30％的丙二醇搅拌均匀，即得一种利用烟草废弃物提取制备的烟膏。
将实施例4与传统提取方式作为对比例进行得率比较试验，并进行感官质量评价对比，对比例4的提取工艺方法为：粉碎100目，料液比1:25(水)，提取次数3次，提取时间3h，提取液过滤后浓缩成烟膏。结果详见下表：
表1得率对比
Figure BDA0003396290790000091
从表1可知本实施例4与对比例4提取方式相比得率明显提高。
取本实例制得的烟膏和对比例4所得烟膏分别按1％浓度(10份水、90份丙二醇)配制成溶液，按10μL/支用量均匀注射进卷烟烟支中，放置于恒温恒湿箱中平衡48h后，进行评吸对比。结果详见下表：
表2感官质量评价对比
Figure BDA0003396290790000092
注：各项指标分值参考GB5606.4-2005《卷烟感官技术要求》,将光泽项分值分配至杂气和谐调项。
从表2可知本实例4所得烟膏在卷烟中添加后各项指标都优于与对比例4所得烟膏。
以上，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭示的技术范围内，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，其余未详细说明的为现有技术。

Claims (7)

1.一种利用废弃烟草提取物制备烟膏的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）原料粉碎：将烟草废弃物粉碎，得到烟草废弃物粉末；
2）生物酶处理及发酵：将步骤1）得到的烟草废弃物粉末与酶解液混合，经过酶解发酵，将酶解发酵后的料液过滤分离得发酵粉末和发酵液；
所述的酶解液按质量份数计由如下原料组成：纤维素酶3-7份、淀粉酶1-5份、果胶酶1-3份、蛋白酶1-3份、蔗糖1-10份、水72-93份；
所述烟草废弃物粉末与酶解液的添加质量之比为1：（5-10）；酶解发酵具体为在36℃-45℃温度下反应48h-96h；
3）焦化反应：将步骤2）所得的发酵粉末烘干至表面微焦，得到焦化反应粉末；
4）稀释：将步骤2）所得的发酵液稀释后降温，得到稀释液；
5）混合提取：将步骤3）所得的焦化反应粉末加入步骤4）所得的稀释液中，回流提取后过滤，得到滤液；
所述焦化反应粉末分2-3次加入稀释液中搅拌均匀后，在97℃-100℃下回流提取2-3次，每次提取时间1h -3h；
6）沉降除杂：将步骤5）所得的滤液静置冷藏后抽滤，得到纯化滤液；
7）浓缩：将步骤6）所得的滤液进行减压浓缩成膏状，然后加入丙二醇搅拌均匀，即得到烟膏。
2.根据权利要求1所述利用废弃烟草提取物制备烟膏的方法，其特征在于：所述烟草废弃物包含但不限于烟叶末、烟梗、烟杆的一种或多种。
3.根据权利要求1所述利用废弃烟草提取物制备烟膏的方法，其特征在于：所述烟草废弃物粉末为40-100目。
4.根据权利要求1所述利用废弃烟草提取物制备烟膏的方法，其特征在于：步骤3）中，所述发酵粉末烘干在150℃-250℃温度条件下烘干至表面微焦。
5.根据权利要求1所述利用废弃烟草提取物制备烟膏的方法，其特征在于：步骤4）中，所述发酵液采用2-5倍水稀释。
6.根据权利要求1所述利用废弃烟草提取物制备烟膏的方法，其特征在于：步骤6）中，将步骤5）所得的滤液在5-8℃静置冷藏4-12h后抽滤得到纯化滤液。
7.根据权利要求1所述利用废弃烟草提取物制备烟膏的方法，其特征在于：步骤7）中，所述丙二醇的添加质量百分数为10%-30%。
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