外源纖維種類及打漿方式對造紙法煙草薄片性能的影響研究

中圖分類號：TS75 文獻標識碼：A DOI：10.11981/j.issn.1000-6842.2025.01.145

造紙法煙草薄片（以下簡稱煙草薄片）因具有煙草資源利用充分、煙氣柔和、焦油釋放量較低等良好特性，在卷煙行業得到了廣泛應用。基片具有松厚度較高、透氣性能好、生產過程中化學組分可調等優點。然而，煙草薄片的熱水可溶物含量（平均約42% ）與天然煙葉（平均約 60% ）差距較大，且目前基片在成形、浸涂等核心工藝上仍存在一定局限性，使高熱水可溶物含量的煙草薄片在制備過程中易出現涂布率低、結塊、粘連等問題，進一步導致制備的卷煙煙支存在香氣豐富性和飽滿度較低、木質雜氣偏重、吸食時口腔有殘留、儲存性差等問題[1-5]。

已有研究結果表明，基片松厚度和煙草薄片熱水可溶物含量越高、煙草薄片涂布率越高，卷煙煙支感官評吸效果越好[3-4]。目前，卷煙行業從原料組分調控、工藝技術優化等方面，不斷探究提高基片松厚度和煙草薄片熱水可溶物含量的可行路徑，包括改進制漿工藝，優化煙梗、煙葉、外源纖維配比，外加填料或助劑，對外源纖維進行預處理等，上述方法均取得了一定成效[6-10]。羅沖等[11]選擇不同種類植物纖維作為外源纖維，進行基片性能提升實驗；結果表明，添加 20% 漂白硫酸鹽木漿（相對于基片定量，針葉木漿與闊葉木漿質量比為 1：1 ），可在改善基片物理性能的同時，顯著降低基片中有害物質的含量。許江虹等[2]通過加入不同種類外源纖維，制備不同基片，并測定其物理性能；結果表明，外源纖維為未漂白亞麻漿時，制備的基片松厚度較好，但抗張強度、耐破度和平衡含水率均較低。李龍等[3]分析了外源木漿配比對制備的基片物理性能的影響；結果表明，當針葉木漿與闊葉木漿的質量比為 6：4 時，制備的基片的松厚度提升了 4.7% 。吳宇航等[14優化了外源纖維的打漿工藝；研究發現，當針葉木漿打漿度為 14.5～ ，且短纖與長纖質量比為 （0.74～1.23）：1 時，可實現既提高煙草薄片抗張指數又不降低基片松厚度的目的。羅會東等[i5發現加入蔗渣漿的煙草薄片制成的卷煙煙支感官評吸效果較好。王保興等[16]從理化特性、加工性能、感官質量等多維度，對豐產非木植物纖維作為基片外源纖維的可行性進行了系統評價，篩選出可部分替代木漿并用于基片制備的、綜合品質較好的外源纖維，分別為劍麻纖維、蔗渣纖維和竹纖維。目前，針對外源纖維種類及打漿方式對煙草薄片及基片性能的影響仍缺乏系統性的探究及驗證[17-21]

目前，提高基片松厚度和煙草薄片熱水可溶物含量仍面臨諸多挑戰，如基片松厚度提升會導致后期涂布率和煙草薄片強度降低、切絲困難、造碎率上升等問題。因此，高松厚度的基片和高熱水可溶物含量的煙草薄片的制備技術是一個系統、整體、協同的工程。本研究以“高松厚度、高熱水可溶物含量、低外源性雜氣”為目標，從外源纖維篩選和打漿工藝優化等方面進行煙草薄片加工工藝的調整，從而滿足高品質卷煙煙支的制備需求。

1實驗

1.1實驗原料及儀器

本研究所用實驗原料及試劑見表1，儀器設備及型號見表2。

1.2實驗方法

1.2.1外源纖維的篩選

本研究選取木質雜氣少、感官質量為A類、纖維較長的棉、麻、竹、針葉木漿開展研究[22]。

1.2.2 微觀形態觀察

利用冰醋酸-H202對煙梗、煙葉進行解離，通過顯微觀察，分析檢測煙梗、煙葉、外源纖維的微觀形態。

1.2.3熱水可溶物的抽提

煙梗、煙葉均在恒溫水浴鍋中進行多次抽提處理，單次抽提處理條件為：分別稱取 500g 煙梗和煙葉、液比 1：7 0 、溫度70℃、抽提時間30min [23]。共抽提3次，至熱水抽提液基本無顏色。

1.2.4 分類打漿

由于煙梗與煙葉特性不同，故采取分類打漿方法進行處理。煙梗采用Valley打漿機進行多段打漿。首先在較低漿濃下壓潰煙梗，提高漿濃后附加一定壓力，使煙梗間發生摩擦碰撞，使其分絲帚化至纖維能均勻分散在水中，減少過長、過寬纖維比例。煙葉采用Valley打漿機進行打漿，在較高漿濃下附加較大的壓力，重刀切碎打漿至煙葉呈煙末狀，使纖維變得細小且分散較均勻，能相對穩定地懸浮于水中。

根據各外源纖維的特性，對外源纖維原料采取分類打漿方法打漿至預定打漿度，各外源纖維原料打漿方法見表3。

對分類打漿后的煙梗、煙葉和外源纖維進行纖維分析。

1.2.5 基片的抄造

將外源纖維（質量分數 9% ）、PCC（質量分數15% 、瓜爾膠（質量分數 0.1% ）、煙葉 煙梗（質量分數 75.9% ，煙葉與煙梗質量比 $51.3：48.7＼$ ）按一定比例（均相對于手抄片質量，下同）混合均勻，利用紙頁成型器抄造定量 的基片，干燥方式為真空干燥。

1.2.6煙草薄片的制備

涂布液配比為煙梗膏 3.2g 、煙葉膏 6.8g 、水12℃涂布前，將涂布液放入 的烘箱中，加熱至表面有白煙揮發后取出，攪拌均勻；將基片完全浸沒在涂布液中，浸涂 3min 后取出，放入烘箱中，干燥至含水量 18% 左右，將其靜置在室內通風環境中，風干至含水量 14% ，完成涂布，得到煙草薄片。

將完成涂布的煙草薄片成品放入切絲機中，切成定長定寬的煙絲，裝入密封袋中備用。

1.3檢測方法及數據處理

1.3.1 物理性能

將煙草薄片和基片按GB/T16447—2004在溫度 、相對濕度 （60±2）% 下靜置 ，分別按 GB/T12914—2018、GB/T458—2008、GB/T451.3— 2002和GB/T451.2—2023，測定煙草薄片和基片的定 量、厚度、抗張強度和松厚度。

1.3.2熱水可溶物含量

在濾碗內放置玻璃纖維濾紙，在 下干燥至質量恒定。稱取 1.0000g 樣品，放置在濾碗中的濾紙上。啟動沖濾設備，設置出水量為 600mL ；將盛有樣品的濾碗裝入沖濾設備的濾杯，用洗瓶潤濕濾碗中的樣品。轉動濾杯把手，將濾杯固定在沖煮頭上。用水連續沖洗樣品4次，沖洗水溫不低于 ℃，每次沖洗量為 600mL ，沖洗間隔 30s 。沖洗完成后松開濾杯，用洗瓶沖洗沖煮頭上黏附的樣品，并收集至濾碗中。將濾碗從濾杯中取出，靜置濾水 后，在 下干燥至質量恒定。冷卻至室溫后，稱量質量，精確至 0.0001g 。熱水可溶物含量按式（1）計算。取2次平行測定結果的平均值為樣品測試結果，精確至 0.01% 。2次平行測量結果的相對平均偏差應不大于 2.00% 。

式中， E 為樣品熱水可溶物含量， % ； w 為樣品含水量， % ： 為干燥濾碗和濾紙的質量，g； 為取樣質量，g； 為沖洗后干燥濾碗總質量（含沖濾殘渣、濾紙），g。

1.3.3 化學成分

根據YC/T162—2011、YC/T468-2021、YC/T159— 2019、YC/T217—2007、YC/T161—2002、YC/T296— 2009，分別測定煙草薄片中氯、總植物堿、水溶性 糖、鉀、總氮、硝酸鹽的含量。

1.3.4 感官品評

將密封袋中的煙絲卷制成卷煙煙支，由技術中心專業評吸人員對煙草薄片根據YC/T498—2014進行感官質量評吸檢測。

2結果與討論

2.1分類打漿后煙草原料微觀形態

圖1為打漿前后煙梗、煙葉的數碼顯微鏡圖。由圖1（a）可知，煙梗由植物纖維與雜細胞組成，存在大量的薄壁細胞，而在煙葉中幾乎觀察不到較為完整的植物纖維（圖1（c））。由于煙梗和煙葉的成分差異較大，如果同時對煙梗和煙葉進行打漿，則在煙葉的破碎和分散方面需要浪費大量能耗，且沉積在飛刀上的碎煙葉也會影響煙梗的切斷和分絲帚化，最終造成打漿能耗增加，特別是無效打漿能耗，使打漿效率下降。因此，需對煙梗和煙葉進行分類打漿。如圖1（b）和圖1（d）所示，經分類打漿，打漿后煙葉被切斷成較細小的碎片，而打漿后煙梗仍存在較多長纖維，部分長纖維長度超過 2mm 。

2.2分類打漿后外源纖維的微觀形態及纖維分析

圖2顯示了分類打漿后各外源纖維的微觀形態。由圖2可知，在相同的打漿度（ ）下，閃急干燥針葉木漿、亞麻漿和棉漿的分絲帚化程度較好，而絲光化針葉木漿幾乎沒有發生分絲帚化。進一步對分類打漿后煙梗、煙葉及各外源纖維的纖維特性進行分析，結果如表4所示。

從表4可知，對打漿度為 的外源纖維進行分析可以看出，各外源纖維長度均略有下降，但總體變化程度不大。其中，打漿后馬尼拉麻漿與閃急干燥針葉木漿纖維仍然較長，長度分別大于2.3、 1.8mm 閃急干燥針葉木漿與亞麻漿纖維則粗度較大，分別大于30、 20℃ ，竹漿纖維長度居中，粗度偏小；棉漿纖維長度降至 1.0mm 以下，纖維粗度居中。

本研究選取馬尼拉麻漿及閃急干燥針葉木漿進行進一步的打漿實驗，測定2種外源纖維原料在不同打漿度時的纖維特性，結果如表5所示。由表5可知，隨著打漿度的上升，馬尼拉麻漿與閃急干燥針葉木漿中的細小纖維含量均呈明顯的上升趨勢，分絲帚化率也隨之提高，卷曲指數總體呈下降趨勢；其中馬尼拉麻漿纖維長度隨打漿度上升而下降，纖維粗度則隨打漿度變化不大，總體呈緩慢上升趨勢。

2.3添加馬尼拉麻漿和閃急干燥針葉木漿的煙草薄片熱水可溶物含量及物理性能

不同外源纖維原料由于纖維自身形態、性能的不同，其打漿方式和打漿度對最終煙草薄片熱水可溶物含量的影響規律不同。表6顯示了馬尼拉麻漿及閃急干燥針葉木漿打漿度對添加外源纖維的煙草薄片的熱水可溶物和物理性能的影響。從表6可知，在打漿度 時，添加馬尼拉麻漿的煙草薄片的熱水可溶物含量和抗張強度較高，但繼續提高打漿度，性能有所下降。與馬尼拉麻漿不同，添加閃急干燥針葉木漿作為外源纖維，制備的煙草薄片的熱水可溶物含量在不同打漿度下變化不大，穩定在 ；在打漿度為 時，添加閃急干燥針葉木漿的煙草薄片的熱水可溶物含量和抗張強度分別為 56.46% 和 5總體性能最佳；但在打漿度 時，抗張強度驟降，顯著低于同條件下添加馬尼拉麻漿的煙草薄片，其根本原因是相似打漿度下，2種外源纖維的長度不同，進一步影響了煙草薄片纖維間的內結合力大小。

綜合考慮基片松厚度、煙草薄片的熱水可溶物含量及其他物理性能，本研究選取打漿度 的馬尼拉麻漿（纖維長度 2.32mm ）作為煙草薄片的外源纖維進行下一步研究。

2.4打漿工藝對基片質量的影響

本研究對煙梗、煙葉進行分類打漿，并添加打漿度 的馬尼拉麻漿作為外源纖維，制得打漿工藝優化后的基片，與未分類打漿并添加傳統針葉木纖維（打漿度 ）的基片（對照樣）進行對比，優化前后基片宏觀形貌和SEM圖分別如圖3和圖4所示。由圖3可知，優化后基片勻度較好，表面幾乎看不到較大的煙梗顆粒，基片更加平整，這有利于涂布液在基片表面的均勻分布及Z向均勻滲透。同時，優化后基片兩面差較小，未有明顯紙病，也為涂布液在基片Z 向的均勻分布提供保障。

由圖4可知，優化后基片的整體勻度優于對照樣，孔隙較小、纖維更加細長且分布更均勻，粗纖維比例較低，這與分類打漿工藝有效減少了煙梗中粗纖維及降低了煙葉尺寸有關。圖4（a3）和圖4（b3）為優化前后基片的截面SEM圖。由圖4（a3）和圖4（b3）可知，優化后基片的厚度均一性較對照樣更好。在相同的厚度范圍內，通過微觀計數可知，優化后基片中的纖維層數較優化前平均提高 9% ，這是通過對煙梗進行充分打漿分散后實現的。此外，與對照樣相比，優化后基片保留了較多小孔隙，透氣度也有所提高，有利于促進后續涂布液的均勻滲透和保留，也為提高煙草薄片的熱水可溶物含量創造了有利條件。

2.5打漿工藝對煙草薄片質量的影響

圖5為優化前后煙草薄片SEM圖。從圖5可以看出，與對照樣相比，優化后煙草薄片的厚度增加更明顯，約為基片厚度的2倍，其截面孔隙疏松程度顯著提升；在纖維夾層間可以發現涂布液中的固形物干燥后覆蓋在纖維上，這也在一定程度上反映出優化后煙草薄片在涂布過程中的滲透均勻性較好。

2.6 化學成分分析

對分別添加6種外源纖維所得煙草薄片的化學成分進行分析，結果如圖6所示。從圖6可以看出，多數煙草薄片的氯和硝酸鹽含量基本控制在行業要求范圍內，添加竹漿、棉漿、閃急干燥針葉木漿的煙草薄片略超標準。因此，在后續研究中可考慮改善針葉木漿制漿、漂白和凈化工藝，降低漿料中氯和硝酸鹽的含量。此外，與對照樣相比，優化后煙草薄片的水溶性糖、鉀、總氮含量等指標均較高，可能與優化后煙草薄片的熱水可溶物含量較高有關。從整體看，優化后煙草薄片化學指標基本符合行業要求。

2.7 感官評價

表7顯示添加不同外源纖維煙草薄片制備的卷煙煙支的感官評價結果。從表7可知，與添加傳統針葉木漿作為外源纖維制備的煙草薄片相比，添加棉、麻、竹、特種針葉木漿等外源纖維的煙草薄片制備的卷煙煙支，其口感、香氣、刺激、余味等感官質量均有所變化；其中，添加馬尼拉麻漿與亞麻漿的煙草薄片制備的卷煙煙支整體品質較好，添加閃急干燥針葉木漿、棉漿制備的卷煙煙支整體品質次之。

3結論

本研究選取竹漿、閃急干燥針葉木漿、絲光化針葉木漿、馬尼拉麻漿、亞麻漿及棉漿作為煙草薄片外源纖維。基于對各外源纖維性能特點的分析，采用了不同的打漿方式進行處理，并篩選出匹配度最佳的外源纖維種類，制得優化后基片及煙草薄片，并比較了優化前后二者的微觀差異，從微觀結構、物理性能、化學成分、制備卷煙煙支的抽吸感官等方面進行了對比分析。3.1綜合感官評價及物理性能，優選的外源纖維為馬尼拉麻漿，打漿度 、纖維長度 2.32mm 。添加馬尼拉麻漿的基片的松厚度較高，勻度較好，兩面差較小，表面平整，幾乎看不到較大的顆粒，有利于涂布液在基片表面的均勻分布及Z向均勻滲透。3.2優化后基片形成了較多小孔隙，有利于促進后續涂布液的均勻滲透，為提高煙草薄片的熱水可溶物含量創造了有利條件。優化后煙草薄片厚度上升更明顯，接近基片厚度的2倍，截面孔隙疏松程度較基片顯著提升。

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Abstract：Tisddifalsdpemederetaedatigproodgtoeices tics.Tempactssdaigoprop，oateublotdicoialpopofositedacc shts，aswelssoyualitofgawesmaallvaladtdentiftiextealfrTultsst thatherecostiutedobccsestspreparedtouhlasifdaigeieduprorfassmprovedulndfoaifo mitywitheduedtwosiddaratioTesfacssodmalvisibllargeparticlesfacilitatingufodistrbtionderticalp tration of coating solutions.The optimized base sheets incorporating Manila hemp pulp with beating degree of SR as external fibers developedarefinedporestructurecharacterzedbyincreasedquantityandrducedporesiz，ancingothpermeabilityandretentioifoity ofcoatingsolutios.Postiatioaractezatiosdtatteecostitedtobcotsdispldableicessieaseap proaching double that of base sheets，accompanied by significantly enhanced cross-sectional porosity.

Keywords：reconstitutes tobacosheetbypapermaking method；externalfiber；sensoryevaluation；hotwatersolublecontent