宋成剑 孙 霞 李新生 刘孙宏 朱林达

(1.上海烟草集团太仓海烟烟草薄片有限公司，江苏太仓，215433;2.上海烟草集团责任有限公司技术中心，上海，200082)

在造纸法再造烟叶中，再造烟叶的主要原料是由卷烟工业中废弃的烟梗、烟片和烟末制成的烟草浆。与草浆原料比，烟草浆原料的纤维素含量更低，纤维更短，杂细胞更多。烟草浆纤维的这些特点使烟草浆打浆工艺对成纸性能的影响表现出了特殊性，因此，传统适合于木浆或草浆的打浆工艺不再适合于烟草浆。由于烟梗与烟片、烟末的形态和打浆特性相差较大，烟梗浆纤维微观组分呈细长带状，壁薄，胞腔径大，纤维表面易分丝帚化，具有典型的草类原料纤维特征;烟片和烟末浆基本为非纤维细胞组分，微观形态粗短，壁薄，胞腔径大，且杂组分含量高，经过轻微的打浆易形成碎片［1］。近年来，国内的再造烟叶生产大都采用高浓打浆工艺，如杭州利群、河南许昌等烟草薄片厂家。由于高浓打浆流程相对较短，若要使烟梗成浆，会导致烟末形成大量碎片;若要减少烟末会导致大量的纤维束留在浆中，这些对纸机运行均有不利的影响。因此为了探索合适的烟草浆打浆工艺，本实验对烟草浆的低浓打浆工艺进行了研究，并与高浓打浆工艺进行对比，目的是探索适合的烟草浆打浆工艺。

1 烟草浆打浆工艺流程及设备

1.1 打浆工艺流程

高浓打浆工艺流程见图1，低浓打浆工艺流程见图2。

图1 高浓打浆工艺流程

图2 低浓打浆工艺流程

1.2 打浆设备

高浓打浆采用西安造纸机械厂生产的高浓盘磨机，型号为GM-750，额定功率为400 kW。低浓打浆采用上海矢达机电有限公司生产的双圆盘磨浆机，串联使用，型号为ZDPⅡXZ，额定功率为110 kW。精浆采用川佳机械股份有限公司生产的锥形磨浆机，型号为NBR-00，额定功率为110 kW。

2 结果与讨论

2.1 烟草浆高浓打浆存在的缺陷

(1)匀度不理想:现有的高浓打浆由于是一次成形，当浆料通过磨盘间隙很小的磨区时，部分浆料在磨区经受各种强有力的作用，但也有一部分浆料受到的作用力非常有限，因此，成浆的均匀性无法保障。同时由于目前高浓工艺流程中是烟梗和烟末混合打浆，烟末比烟梗更容易达到成浆状态，因此，两者在成浆形态上不尽理想。

(2)湿重偏低:为了保证浆料的匀度，使所有浆料受到充分的作用，只能采取减小磨盘间隙、降低浆料浓度的措施，这样会使刀片直接对纤维进行作用，切断作用过多，导致打浆度偏高，湿重偏低。

2.2 烟草浆低浓打浆“两级打浆”工艺

烟草浆存在打浆度上升快，烟梗不宜打匀的特点。下轻刀虽然可以控制打浆度的上升速率，但是烟梗不能完全打碎，且湿重比较大，观察其手抄片，基片厚度不均匀，匀度差;若下重刀，则浆料的打浆度高，湿重小，造成脱水困难。提高基片强度的措施主要有:尽可能提高纤维的细纤维化;尽量保持纤维的固有强度，表现在打浆方面就是纤维的湿重下降少，保持纤维筛分中长纤维的含量［2］。结合现场生产经验和实验室研究结果，从烟草浆自身的特点出发，笔者提出了“两级打浆”的工艺，工艺模型如下:

(1)“粗磨浆”思路及目标

从A浆到B浆的过程定义为粗磨浆过程。粗磨浆的磨浆方式为低浓循环打浆，即利用3台低浓磨浆机，将浆浓为4%的浆料，通过50%循环量打浆得到B浆。粗磨浆的主要目标是将纤维单根化，得到低打浆度、高湿重、匀度良好的B浆。

(2)“精磨浆”思路及目标

从B浆到C浆的过程定义为精磨浆过程。精磨浆的磨浆方式为一次下刀打浆，即通过下重刀，使B浆的湿重降到合理的范围，进一步提高匀度，同时还需保证浆料上网的脱水效率。浆浓为3.5%，精磨浆的主要目标是将纤维分丝帚化，得到中等打浆度、具有较好匀度的C浆。

2.3 高浓与低浓打浆纤维特性的比较

按照高浓与低浓打浆工艺流程进行烟草浆打浆实验 (低浓打浆采用循环2次打浆方式，即相当于经过6台双磨盘低浓磨浆机)，实验结果如表1所示。

表1 高浓与低浓打浆工艺参数对比

从表1中可以看出，高浓与低浓打浆效果差别最明显的是湿重，低浓制得的浆料 (精磨浆后)的湿重为3.4 g，比高浓制得的浆料 (精浆机后)提高了88.9%，这说明经低浓打浆处理后，烟草浆纤维自身的长度保留得较好。而且经实验室手抄片外观观察(如图3所示)，低浓打浆手抄片匀度远远好于高浓打浆手抄片匀度。对烟草浆来讲，既保留了纤维长度，又提高了浆料的匀度。

表2 高浓与低浓打浆纤维特性对比

利用纤维分析仪对高浓与低浓打浆后的两种浆料进行分析，数据如表2和图2所示。由表2可知，与高浓打浆相比，经过低浓打浆的纤维长度提高了10.8%，宽度下降了17.8%，粗度降低了9.5%，扭曲度和切断率都明显降低。这是因为利用“两级打浆”工艺的低浓打浆，实现了轻刀对烟草浆多级揉打的效果，减少了对纤维的切断作用，尽可能地保留了纤维的长度，降低了纤维的切断率，并且从宽度数值的变化可以看出，低浓打浆对纤维的分丝帚化要好于高浓打浆。低浓打浆浆浓较低，单位时间内通过磨盘之间的绝干量降低，纤维之间的作用减少，所以浆料的扭曲度要低于高浓打浆的扭曲度。

图4为高浓与低浓打浆纤维的长度分布，从图4可以看到，经过高浓与低浓打浆后，纤维的长度分布完全不同，高浓打浆浆料纤维的55.1%都集中在0.20～0.50 mm这个区间内，纤维长度随着纤维长度比例的增加在逐渐减少，在1.50 mm以上长度的纤维还有9.2%，这应该是比较难成浆的烟梗皮和没有受到打浆作用的烟片，也是引起高浓打浆浆料匀度不好的主要原因。而低浓打浆后的浆料有74.8%的纤维在0.20～0.75 mm 之间，1.50 mm 以上的纤维只有1.4%，很好地解决了高浓打浆带来的“湿重”和“匀度”不能同时兼顾的问题。

2.4 高浓与低浓打浆成纸物理性能的比较

利用高浓与低浓打浆的浆料分别生产同一牌号的再造烟叶，各取10个样本，分别测定再造烟叶的物理性能，其平均值和方差分析结果如表3所示。

查表得知对应的F0.95=4.45，由表3可知，低浓打浆再造烟叶定量和高浓打浆再造烟叶定量没有显著差异，可以认为是同一样本，这是因为生产同一牌号的再造烟叶，产品和工艺技术标准完全一致，所以定量相差不大。其他四项均存在显著差异。低浓打浆再造烟叶的松厚度较高浓打浆再造烟叶的松厚度提高了7.92%，松厚度是评价造纸法再造烟叶品质的一项重要技术指标，成品再造烟叶松厚度高，不但可以提高再造烟叶的吸收性，还能够改善再造烟叶在卷烟时的填充性以及卷烟燃烧时的燃烧性能，有利于降低CO等有害物质的生成［3］。抗张强度、柔软度是再造烟叶的重要物理指标。低浓打浆的再造烟叶抗张强度提高了9.21%，抗张强度的提高有利于纸机运行，减少外加纤维的用量，进而减少再造烟叶的木质气，以提高卷烟的感官评吸品质。柔软度低的再造烟叶其外观和手感更接近烟草本身，低浓打浆的再造烟叶柔软度要显著优于高浓打浆的，由58.5 mN降到了46.5 mN，降低了20.51%，这一变化从外观上也可以感觉出，低浓打浆再造烟叶的手感更柔、更软一些。

表3 高浓与低浓打浆再造烟叶物理性能的对比

由于造纸法再造烟叶的原理是利用萃取分离技术将烟草原料中的不可溶物和可溶物分开，其中的不可溶物经过打浆、抄造等工序形成基片，再将可溶物利用涂布的方式回用到基片上，烘干后即为再造烟叶。那么基片对可溶物的吸收能力非常重要，吸收能力越高，可溶物渗透到基片内部的可能性越大，这样再成品造烟叶就不会出现白芯的情况，可以有效改善其感官评吸品质。基片的吸收速率表示基片吸收液体的能力，单位时间内吸液高度越高，表明基片吸收性越好，也即在同样条件下，可获得更高的涂布率和更好的基片渗透能力。选取高浓打浆基片和低浓打浆基片各10个样品，测定其对水溶液在5 min、10 min和15 min时的吸收速率，结果如图5所示。

图5 高浓与低浓打浆所抄造基片吸收速率对比

从图5可以看出，低浓打浆基片的吸收速率始终要好于高浓打浆基片的吸收速率，在5 min时，低浓打浆基本的吸收速率比高浓打浆的可提高61%，这与松厚度的提高有着直接的关系，从再造烟叶的颜色与涂布率也可以反映出来，低浓打浆生产的再造烟叶在颜色很浅时涂布率就已经达到工艺的要求。

3 结论

分析了目前造纸法再造烟叶生产中烟草浆普遍采用的高浓打浆的缺陷，对烟草浆的低浓打浆工艺进行了研究，并与高浓打浆工艺进行了对比。

3.1 低浓打浆的浆料 (精磨浆后)的湿重为3.4 g，比高浓打浆的浆料 (精浆机后)提高了88.9%，纤维长度提高了10.8%，纤维宽度下降了17.8%，纤维粗度降低了9.5%，扭曲度和切断率都明显降低。

3.2 采用“两级打浆”工艺的低浓打浆浆料有

74.8%的纤维在0.20 ～0.75 mm 之间，1.50 mm 以上的纤维只有1.4%，很好地解决了高浓打浆带来的“湿重”和“匀度”不能同时兼顾的问题。

3.3 在定量和厚度相差不大时，低浓打浆抄造基片的抗张强度比高浓打浆的提高了9.21%，柔软度由58.5 mN降到了46.5 mN;基片对水吸收速率，在5 min时可提高61%。

3.4 本实验只是从几个基础指标方面探讨了高浓打浆与低浓打浆的优缺点，更进一步的对比还需进行大量细致实验分析。

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