再造煙葉低濃打漿工藝研究

薛洋

摘 要：由于技術限制及商業保密，國內造紙法煙草薄片打漿工藝相關報道較少，主要參照造紙行業打漿工藝和設備，工藝存在一些缺陷。文章介紹了一種雙磨盤磨漿機的選型及煙草薄片生產工藝特點、流程、標準。在實際打漿生產過程應用中，效果良好，具備一定的應用推廣價值。

關鍵詞：煙草薄片；低濃磨漿工藝；雙盤磨磨漿機；生產應用

中圖分類號：TS452.6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）27-0009-02

1 前 言

煙草薄片主要采用造紙法薄片生產工藝技術，而我國造紙法煙草薄片生產工藝研究起步晚，其生產過程中存在效率低、能耗高、質量差、效果不穩定等技術問題，就總體造紙法薄片生產線及設備分析，總體性能協調性差，產能匹配性不強，影響了薄片生產的連續性，這也致使國內煙草薄片生產能耗成本遠遠高于國外造紙法薄片。

2 煙草薄片工藝分析

2.1 煙草薄片工藝介紹

煙草屬茄科植物，世界范圍內廣泛種植，而煙葉廢棄物主要包括煙梗、碎末、混合片等約占煙草的三成左右，以前處理工藝中，這些均作為廢棄物進行丟棄處理，對資源及環境造成重大浪費和污染。近些年來通過煙草廢棄物料進行再加工生產工藝，制造成煙葉添加物或者制成片狀或絲狀的接近、甚至優于天然煙葉的再生產品等產品即煙草薄片，將煙草薄片充分利用，根據不同需求添加到卷煙中，有效的改善了卷煙的品質，提高了卷煙等級，降低了卷煙焦油含量，有助于卷煙內在品質的提高，這種技術有利于減少煙草有害成分，達到降焦減害的目的。另外有效的降低了成本，又節約了資源，減少浪費，有利于保護環境[1]。

2.2 造紙法煙草薄片工藝流程

煙草薄片生產制造工藝中，多采用造紙法煙草薄片。造紙法煙草薄片的制造流程顧名思義是按照造紙技術的基本原理抄造煙草薄片。其生產工藝可采用一步法和兩步法工藝，隨著技術不斷進步，目前對于二步法工藝進行持續改進，一步法已經逐步被取代，如圖1所示。

圖1中，兩步法工藝其工作原理為把煙梗、煙末等廢棄原料加水浸泡后，萃取分離可溶物和不溶物，不溶物經過制漿磨漿處理后，在紙機上抄制制造成基片，可溶物萃取液經加熱、真空濃縮后加料調香，利用表面施膠或涂布裝置浸入基片中，經過干燥、打片后制成煙草薄片。

總結兩步法工藝流程為：原料處理→浸泡萃取與分離→可溶物濃縮→制漿磨漿→抄造→干燥→打片包裝。

浸泡萃取環節，一般是把煙末、煙梗采用水直接萃取的分類萃取方法。經過萃取后的煙末、煙梗在進行磨漿處理，處理完成以后把漿料送到紙機上抄造成形，在經過濃縮、加香等處理后分2次涂布到薄片片基上，最后形成煙草薄片[2]。

3 煙草薄片制漿技術及設備

3.1 打漿工藝特點及流程

打漿作為造紙法煙草薄片生產過程中的一道關鍵工序，其目的是利用磨片的摩擦和搓揉作用處理經過提取擠干后的固體物料，形成分絲、細纖維化的漿料，使其具備適應抄紙機抄造生產和產品品質需求的質量要求。打漿過程中磨漿設備選型、工藝參數設計對造紙法煙草薄片產品物理指標有重要影響，包括抗張強度、松厚度、吸收性、涂布率等，打漿質量的優劣還直接影響到后續的生產過程，包括車速、紙機濕部脫水性能、成品率等重要指標。

3.2 低濃制漿工藝參數研究

由于流量和壓力為設定值，不會對漿料的纖維分布和分絲帚化率產生直接影響，所以這里我們只對濃度和功率進行研究。

3.2.1 濃度對漿料質量的影響

低濃制漿定義：2%～8%纖維濃度；研究旨在發現濃度與漿料纖維長度、寬度、和分絲帚化率的相關性，并尋找適合煙草漿制漿的濃度范圍。

①制漿濃度對漿料長度分布的影響。

將一級制漿濃度梯度設定為4.0%，4.5%，5.0%；二級制漿濃度設定為3.8%；三級制漿濃度設定為2.7%；打漿工藝流程采用和控制方式采用既定方案；設備采用安德里茨磨漿機和磨盤，總共進行三組在線中試實驗。如圖2所示。

對圖2進行趨勢分析，得出初步結論：隨著打漿濃度上升，200～585 um的纖維比例呈現下降趨勢；而585～1 196 um的纖維比例呈現上升趨勢；超過1 196 um的纖維分布與漿濃的關系不顯著。即便是低濃狀態下的制漿，但由于濃度的改變，仍然可以看到濃度變化對纖維分布帶來的影響，即制漿濃度與漿料中的短纖維含量呈負相關。這一點可以得到理論解釋：如果濃度越低，纖維含量越少，磨片對刀頭的切斷作用就會增加，短纖維含量隨之增加。

根據此中試結果，可以得出制漿濃度工藝參數應設定在盡量靠近上限的范圍，即8%。但同時我們觀察到：隨著濃度的增加，漿池內的攪拌效果呈下降趨勢，且對濃調儀的影響也越來越顯著，濃度的波動也隨之增大；在濃度提升至5%后，獎池內的漿料出現分層現象，且流動性大大降低，這嚴重影響了低濃制漿穩定性的優勢。

②制漿濃度對漿料纖維寬度的影響。

將一級制漿濃度梯度設定為4.0%，4.5%，5.0%；二級制漿濃度設定為3.8%；三級制漿濃度設定為2.5%，總共進行三組在線中試實驗。如圖3所示。

通過上圖的分析，得出初步結論：雖然纖維平均寬度變化很小，但是隨著制漿濃度的提升，纖維寬度呈現下降趨勢，即濃度與纖維寬度呈負相關。這一點可以得到理論解釋：濃度越高，纖維含量越多，纖維與纖維之間的壓饋和揉搓作用更顯著，其分絲帚化作用越強烈，纖維寬度越小。

③制漿濃度對帚化率。

將一級制漿濃度梯度設定為4.0%，4.5%，5.0%；二級制漿濃度設定為3.8%；三級制漿濃度設定為2.7%，總共進行三組在線中試實驗。如圖4所示。

通過上圖的分析，得出初步結論：制漿濃度越高，漿料纖維帚化率越高，即漿料纖維帚化率與制漿濃度呈正相關。由于漿濃超過5%后，在現有設備條件下攪拌極不均勻，同時會造成濃度控制極不穩定。所以低濃制漿的濃度控制應以5%為上限，盡量靠近5%，以保證濃度控制穩定性為前提。

經過工廠長期實際生產實踐摸索，發現一級制漿濃度設定在4.5%～4.8%既能滿足對纖維長度、寬度和帚化率的需要，又能保證制漿過程的穩定性；二級制漿濃度也需要在降低的情況下盡量保證處在較高的水平，通過生產實踐發現，其控制在4.0%～4.2%較為合適；由于精漿濃度的設定需要考慮到流漿箱濃度的因素，且其主要作用在于勻整漿料，所以其設定值不能與流漿箱濃度差異太大，經過生產時間摸索，認為精漿濃度控制在2.5%～2.7%較為合適[3]。

3.2.2 打漿功率對漿料質量的影響

打漿功率的研究基于單位時間內同樣的絕干纖維通過量，旨在發現功率調節對漿料纖維長度、寬度、帚化率的影響，并尋找適合煙草漿制漿的功率范圍。

對于打漿功率分配的總體思路為高→中→低，其原理是基于煙草纖維脆弱的特性以及打漿過程應盡量減少纖維切斷保證纖維分絲帚化的原則。由于打漿濃度梯度為高→中→低，在前期基礎研究的基礎上，我們發現在低濃狀態下，纖維更易被切斷；高濃狀態下，纖維更易分絲帚化。所以在二級和精漿相對較低的濃度下，應該盡量避免高功率重進刀；而在一級打漿相對濃度較高的情況下盡可能多的完成打漿的過程[4]。

在此原則基礎上，以一級打漿功率作為控制變量，二級和三級打漿功率為固定因素，研究打漿功率與漿料纖維長度、寬度和帚化率之間的關聯性。將一級制漿濃度梯度設定為4.8%；二級制漿濃度設定為4.1%；三級制漿濃度設定為2.7%；打漿工藝流程采用和控制方式采用4.1.1.1以及4.1.1.2中的方案；設備采用安德里茨磨漿機和磨盤；功率設定為一級凈功率100 kW、90 kW、80 kW，二級凈功率90 kW，三級凈功率50 kW，總共進行三組在線中試實驗。如圖5所示。

通過上圖的分析，得出初步結論：隨著打漿功率提升，200～585 um長度的纖維比例呈上升狀態，而585～1 196 um長度的纖維比例呈下降趨勢，即功率與漿料纖維的短纖維含量呈正相關，與中長纖維含量呈負相關。這一現象的理論解釋為：在纖維總量一定的情況下，隨著打漿功率的提升其部分中長纖維轉化為短纖維。所以打漿功率的設定思路應為：在滿足打漿度要求的前提下，功率設定應盡量小，而且應盡量平均分配到所有參與打漿的設備上，這樣才不會出現短板效應。

4 結 語

造紙法煙草薄片作為煙草原料綜合利用的重要手段，也是卷煙產品降焦減害穩定卷煙產品質量、提高卷煙產品抗波動能力的重要途徑和方法，據統計，造紙法煙草薄片的燃燒性、填充性好，糖等化學成分含量低，純薄片煙支焦油量僅為7～8 mg/支。而采用雙磨磨漿機等設備技術，保證了原料纖維在磨漿區內得到充分摩擦、揉搓、分絲，提升了漿料纖維的長寬比及降低粗度，同時有利于造紙法煙草薄片漿料質量的穩定提高，滿足紙機生產正常運行，有效提升煙草薄片產品品質，降低能源消耗，具有較為重大的意義。

參考文獻：

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[2] 彭深，陳越立.煙草薄片技術應用與研究[J].科技信息，2011（19）： 452-453.

[3] 朱紅琴，劉維涓.煙梗低濃打漿對造紙法再造煙葉基片吸收性的影響 [J].中華紙業2014（6）：77-84.

[4] 汪仕林，岳金權.煙草廢棄物的原料分析與打漿研究[J].中國造紙學報， 2014（增刊）：82-86.

[5] 廖夏林，何北海，趙麗紅，等.煙草漿不同打漿條件下的微觀形態分析[J]. 中國造紙，2012，31（4）：34-38.

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