一种板蓝根再造烟叶及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及再造烟叶技术领域，具体涉及一种板蓝根再造烟叶及其制备方法和应用。


背景技术：

2.造纸法再造烟叶是利用烟梗、烟末、烟片、烟灰等烟草废弃物，经过提取、浓缩、制浆、抄造、涂布、干燥、分切等工序制造而成的工业化重组烟草。造纸法再造烟叶由于其组织结构疏松、填充性、吸收性、燃烧性、降焦减害效果明显等优点，成为卷烟配方中必不可少的组分之一。然而由于烟梗、烟末等烟草废弃物的强度很低，为了便于加工，通常需要添加一定量的木浆等非烟草类纤维来提高原料的强度，但是木浆等烟草类纤维的加入，会导致再造烟叶在燃烧时产生木质杂气进而引起灼热刺激、余味苦涩等负面效应，因此，需要开发可替代木浆的植物纤维。
3.目前有报道的可替代的植物纤维有棉杆皮纤维(如中国专利cn105286078a)、竹浆纤维(如中国专利cn103263073a)等，但是上述纤维均属于木纤维或竹纤维，虽然纤维强度较高，但是气味等抽吸品质仍然有待改善，现有的再造烟叶仍然有一定的木质杂气。
4.板蓝根(常用别名：靛青根、蓝靛根、大青根)是一种中药材，为十字花科植物菘蓝的干燥根，呈细长圆柱形，长约10～30厘米，直径3～8毫米。主要分布在新疆、内蒙古、陕西、甘肃、河北、江苏、浙江、安徽、贵州等地，是一种易于再生的绿色资源，具有来源丰富、品质稳定，其纤维属短纤维，纤维含量较多，纤维细长，纤维形态与烟梗纤维相似度较高。草本类植物纤维中的木素较木材纤维少，可能由于草本类植物纤维较短，并未发现将其加入到再造烟叶中的研究。板蓝根是一种易于再生的绿色资源，具有来源丰富、品质稳定、纤维质量好的优势。
5.同时，板蓝根作为一种中药药材，制药后的残渣通常采用对方、填埋、焚烧的处理方式，易造成环境污染。
6.因此，亟需提供一种环保的方式对板蓝根制药残渣进行回收再利用。


技术实现要素：

7.本发明为克服现有技术中，再造烟叶在燃烧时产生木质杂气进而引起灼热刺激、余味苦涩的缺陷，以及板蓝根制药残渣未得到充分回收利用的缺陷，提供一种板蓝根再造烟叶的制备方法。
8.本发明的另一目的在于，提供所述制备方法制备得到的板蓝根再造烟叶。
9.本发明的另一目的在于，提供上述板蓝根再造烟叶在制备卷烟制品中的应用。
10.本发明的另一目的在于，提供由上述板蓝根再造烟叶制备得到的卷烟制品。
11.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
12.一种板蓝根再造烟叶的制备方法，包括如下步骤：
13.s1.原料预处理：
14.将板蓝根原料经水提后，磨浆、烘干后得到预处理板蓝根材料；
15.s2.将预处理板蓝根材料与烟梗和烟末混合均匀，加水后打浆得到再造烟叶浆料；
16.s3.将s2.得到的再造烟叶浆料抄片得到所述板蓝根再造烟叶；
17.其中，s2.中所述烟梗、烟末和预处理板蓝根材料的质量比为30～38:45～57:5～25；
18.s2.中打浆度为40～55
°
sr。
19.本发明经过研究发现，对板蓝根选用水提将水溶性物质充分提取出来，然后磨浆至特定的打浆度，可以获得具有长度均一、具有一定分丝帚化现象的较为完整的预处理板蓝根材料；将该预处理板蓝根材料与烟梗、烟末以特定的比例混合制备得到的再造烟叶，具有较好的抽吸效果，卷烟香气浓郁，烟气细绵，无杂气。
20.优选地，本发明的板蓝根原料，可以为板蓝根植物的根，也可以为提取板蓝根浸膏后的残渣。
21.优选地，板蓝根选自新疆板蓝根、河南板蓝根或大庆板蓝根中的一种或几种的组合。不同产地的板蓝根中的具体化学成分略有不同(见表1)，其中木素是造纸植物纤维原料中的重要组分，不同植物木素含量不同。木素不仅可提高再造烟叶松厚度，也可促进再造烟叶的燃烧，提高燃烧速率，间接影响卷烟品质。木素含量包含酸溶木素和酸不溶木素含量。上述板蓝根中木素含量分别为8.07％(河南板蓝根)、8.85％(大庆板蓝根)、12.19％(新疆板蓝根)，远高于烟梗(5.41％)和烟末(3.92％)木素含量。因此，添加板蓝根纤维可显著提高烟草薄片纸基的松厚度和燃烧速率，进而不仅可提高薄片纸基涂布性能、卷烟吸食品质，降低人体有害物质吸入。
22.表1板蓝根化学成分分析
[0023][0024]
需要说明的是，提取板蓝根浸膏后的残渣也可称为板蓝根制药后的残渣。
[0025]
本发明中，板蓝根的根或提取板蓝根浸膏后的残渣经水提后的产物记为板蓝根粗纤维。
[0026]
由于板蓝根的根或提取板蓝根浸膏后的残渣中水溶性物质的含量不同、纤维的状态也不同，因此需要采用不同的提取工艺对其进行加工。提取工艺会对得到的板蓝根粗纤维的形态和强度有影响。选择合适的板蓝根原料水提的料液比(即板蓝根原料和水的比例)、提取温度和时间有利于后续磨浆以及抄造工艺。
[0027]
纤维形态是指纤维长度、宽度、长度和宽度的均一性、长宽比、壁厚、壁腔比、非纤维细胞的含量等。它是评价造纸法烟草薄片原料的优劣，确定工艺条件的重要依据之一。板蓝根浆料所含纤维较多，交织程度较好，这两个方面的性能均高于烟末和烟梗，且杂细胞较
少。磨浆过程中，纤维受到强烈的挤压、揉搓和扭曲等作用，纤维受到压缩和剪切力作用，所以得到的纤维较木材纤维短。
[0028]
料液比是影响纤维品质的重要因素。增加提取时水用量，能够使得板蓝根纤维中可溶性物质充分溶出，并使纤维软化，有利于后期磨浆工艺。但水用量过大，不仅造成企业用水浪费，增加生产成本，也会破坏纤维中化学成分，引起细小纤维含量增多，纤维品质下降流失，影响长纤维得率。
[0029]
优选地，板蓝根原料、水按照重量比为1:5～6，进一步优选为1:6。
[0030]
由于提取板蓝根浸膏后的残渣在预处理前经过高温蒸煮，与板蓝根植物的根相比，大部分水溶出物已在提取板蓝根浸膏的阶段溶出，且纤维的强度较差，所以提取板蓝根浸膏后的残渣的提取温度和时间与板蓝根植物的根相比均较低；而板蓝根植物的根需要在较高温度和较长时间下进行提取，以充分提取出植物中的水溶性物质，并且能够获得合适的纤维形貌和强度。
[0031]
对于温度来说，在20～30℃阶段，纤维提取品质几乎保持不变。但随着温度升高，分子运动加快，纤维结构遭到部分破坏，导致过多细小纤维的产生，板蓝根纤维品质开始下降；因此，综合考虑企业生产能耗和纤维品质，20～30℃为最佳提取温度，室温下提取粗纤维即可。
[0032]
对于时间来说，板蓝根品质纤维提取得率随着提取时间的延长呈现逐渐降低趋势，但当提取时间在一定区间时，提取得率有较大幅度下降，说明提取时间过长，可明显降低板蓝根纤维得率，破坏纤维品质。
[0033]
优选地，当板蓝根原料为提取板蓝根浸膏后的残渣时，板蓝根原料的水提的温度为20～30℃，时间为75～120min。进一步优选地，板蓝根原料的水提的温度为28℃，时间为90min。
[0034]
优选地，当板蓝根原料为板蓝根植物的根时，板蓝根原料的水提的温度为70～100℃，时间为3～4h。为了能够充分提取出植物中的水溶性物质，并且能够获得合适的纤维形貌和强度，提取的次数优选为多次。但随着提取次数的增加，第二次及更多次数的提取时，综合考虑企业生产能耗和纤维品质，提取的温度和时间需要适当减小。
[0035]
进一步优选地，当板蓝根原料为板蓝根植物的根时，板蓝根原料在100℃下煮沸4h；再在70℃下提取3h。
[0036]
优选地，步骤s1中所述磨浆为两段磨浆，所述磨浆的工艺为：第一段磨浆的间隙为0.3～0.5mm；第二段磨浆的间隙为0.1～0.25mm。两段磨浆可以使磨浆后得到具有一定强度的较为完整的纤维，且长度均一、具有一定分丝帚化现象，使材料强度能够满足再造烟叶的制备条件。
[0037]
进一步优选地，步骤s1中所述磨浆的工艺为：第一段磨浆的间隙为0.4mm；第二段磨浆的间隙为0.2mm。
[0038]
板蓝根原料的打浆度会影响粗纤维得率。优选地，步骤s1中所述打浆度为57～60
°
sr，进一步优选为58～59.5
°
sr。
[0039]
本发明的烟梗和烟末，为经过磨浆处理的烟梗和烟末，常规的再造烟叶中常规的烟梗、烟末的磨浆工艺均可用于本发明。
[0040]
优选地，步骤s2中所述烟梗或烟末的处理工艺为：烟梗或烟末与水按照重量比为
1:5的比例，在25～30℃下提取4h，磨浆后即得处理后的烟梗或处理后的烟末。
[0041]
进一步优选地，步骤s2中，烟梗的打浆度为37
°
sr；烟末的打浆度为45
°
sr。
[0042]
不同配比烟草薄片纸基，其物理性能差异较大。优选地，步骤s2中烟梗、烟末和预处理板蓝根材料的质量比为28～36:48～54:10～20，进一步优选为35:50:15。
[0043]
一种板蓝根再造烟叶，由上述方法制备得到。
[0044]
优选地，所述板蓝根再造烟叶的定量为60～120g/m2。
[0045]
所述板蓝根再造烟叶在制备卷烟制品中的应用也在本发明的保护范围之内。
[0046]
上述板蓝根再造烟叶制备得到的卷烟制品也在本发明的保护范围之内。
[0047]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0048]
本发明的制备方法，选用水提的方式将板蓝根原料中的水溶性物质充分提取出来，减少制备得到的卷烟在抽吸过程中的木质杂气，依据草本植物纤维本身木质素含量较低的优点，提高烟草薄片理化性质和感官品质，同时磨浆至特定的磨浆度，可以获得具有长度均一、具有一定分丝帚化现象的较为完整的预处理板蓝根材料；将该预处理板蓝根材料与烟梗、烟叶以特定的比例混合制备得到的再造烟叶，不仅能够满足再造烟叶的物理性能，而且还具有较好的抽吸效果，卷烟香气浓郁，烟气细绵，无杂气，与gr60z01再造烟叶相比，制备得到的卷烟的木质气评分提高了至少3分(即，评分提高了60％)。
附图说明
[0049]
图1为实施例1中s11中第一段磨浆后的板蓝根材料的纤维形貌图；
[0050]
图2为实施例1中s11中第二段磨浆后的板蓝根材料的纤维形貌图。
具体实施方式
[0051]
以下结合具体实施例和附图来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。除非特别说明，本发明所用试剂和材料均为市购。
[0052]
实施例1
[0053]
本实施例提供一种板蓝根再造烟叶，其制备方法包括如下步骤：
[0054]
s1.原料预处理
[0055]
s11预处理板蓝根材料的制备
[0056]
提取板蓝根浸膏后的残渣(供自白云山制药厂)、水按照重量比(即料液比)为1:6的比例，在28℃下提取90min，得到的滤渣为板蓝根粗纤维；
[0057]
采用高浓磨盘机(kpk
‑
2500ii，k盘，磨盘直径为300mm)对板蓝根粗纤维进行磨浆，在磨浆间隙为0.4mm条件下进行第一段磨浆，磨浆后采用messmer somerville筛浆机(机器型号为s401700001，筛缝宽度为0.25mm)进行筛浆；然后过筛后的浆料再在磨浆间隙为0.2mm条件下进行第二段磨浆，同样采用messmer somerville筛浆机(机器型号为s401700001，筛缝宽度为0.25mm)进行筛浆，得到细浆(浆料粒径<0.25mm)打浆度为58.67
°
sr的预处理板蓝根材料浆料，烘干后，即为预处理板蓝根材料；
[0058]
s12.烟梗、烟末处理
[0059]
烟梗、水按照质量比为1:5的比例，室温(25～30℃)下浸提4h，得到的残渣配置成
10％浓度的浆料，选用高浓磨盘机(kpk
‑
2500ii，k盘，磨盘直径为300mm)，对其进行两次磨浆，磨浆的间隙分别为1.0mm和0.6mm，得到打浆度为37
°
sr的烟梗浆料，烘干得到处理后的烟梗；
[0060]
烟末、水按照质量比为1:5的比例，室温(25～30℃)下浸提4h得，得到的残渣配置成10％浓度的浆料，选用高浓磨盘机(kpk
‑
2500ii，k盘，磨盘直径为300mm)，对其进行两次磨浆，磨浆的间隙分别为1.0mm和0.6mm，得到打浆度为45
°
sr的烟末浆料，烘干得到处理后的烟末；
[0061]
s2.打浆
[0062]
处理后的烟梗、处理后的烟末和预处理板蓝根材料按照重量比为35:50:15的比例混合均匀加水配置成10％浓度的再造烟叶混合物，选用mark v1型pfi磨(hamjern maskin 621)对混合物进行打浆至40～55
°
sr，得到再造烟叶浆料；
[0063]
s3.抄造
[0064]
采用凯塞法自动抄纸系统(rk3akwt)对再造烟叶浆料进行抄片(按照纸基的定量为100g/m2)后得到板蓝根再造烟叶基片；
[0065]
板蓝根再造烟叶基片在相对湿度为60
±
2％和温度为22
±
1℃条件下处理48h，然后进行切丝，即得到所述板蓝根再造烟叶。
[0066]
实施例2
[0067]
本实施例提供一种板蓝根再造烟叶，其制备方法与实施例1的不同之处在于步骤s11中所述料液比为1:4。
[0068]
实施例3
[0069]
本实施例提供一种板蓝根再造烟叶，其制备方法与实施例1的不同之处在于步骤s11中所述料液比为1:5。
[0070]
实施例4
[0071]
本实施例提供一种板蓝根再造烟叶，其制备方法与实施例1的不同之处在于步骤s11中所述料液比为1:7。
[0072]
实施例5
[0073]
本实施例提供一种板蓝根再造烟叶，其制备方法与实施例1的不同之处在于步骤s11中所述料液比为1:8。
[0074]
实施例6
[0075]
本实施例提供一种板蓝根再造烟叶，其制备方法与实施例1的不同之处在于步骤s11中所述提取的温度为20℃。
[0076]
实施例7
[0077]
本实施例提供一种板蓝根再造烟叶，其制备方法与实施例1的不同之处在于步骤s11中所述提取的温度为40℃。
[0078]
实施例8
[0079]
本实施例提供一种板蓝根再造烟叶，其制备方法与实施例1的不同之处在于步骤s11中所述提取的温度为50℃。
[0080]
实施例9
[0081]
本实施例提供一种板蓝根再造烟叶，其制备方法与实施例1的不同之处在于步骤
s11中所述提取的时间为75min。
[0082]
实施例10
[0083]
本实施例提供一种板蓝根再造烟叶，其制备方法与实施例1的不同之处在于步骤s11中所述提取的时间为105min。
[0084]
实施例11
[0085]
本实施例提供一种板蓝根再造烟叶，其制备方法与实施例1的不同之处在于步骤s11中所述提取的时间为120min。
[0086]
实施例12
[0087]
本实施例提供一种板蓝根再造烟叶，其制备方法与实施例1的不同之处在于步骤s11中所述第一段磨浆的间隙为0.5mm。
[0088]
实施例13
[0089]
本实施例提供一种板蓝根再造烟叶，其制备方法与实施例1的不同之处在于步骤s11中所述第一段磨浆的间隙为0.3mm。
[0090]
实施例14
[0091]
本实施例提供一种板蓝根再造烟叶，其制备方法与实施例1的不同之处在于步骤s11中所述第二段磨浆的间隙为0.1mm。
[0092]
实施例15
[0093]
本实施例提供一种板蓝根再造烟叶，其制备方法与实施例1的不同之处在于步骤s11中所述第二段磨浆的间隙为0.25mm。
[0094]
实施例16
[0095]
本实施例提供一种板蓝根再造烟叶，其制备方法与实施例1的不同之处在于步骤s2中，处理后的烟梗、处理后的烟末和板蓝根的重量比为38:57:5。
[0096]
实施例17
[0097]
本实施例提供一种板蓝根再造烟叶，其制备方法与实施例1的不同之处在于步骤s2中，处理后的烟梗、处理后的烟末和板蓝根的重量比为36:54:10。
[0098]
实施例18
[0099]
本实施例提供一种板蓝根再造烟叶，其制备方法与实施例1的不同之处在于步骤s2中，处理后的烟梗、处理后的烟末和板蓝根的重量比为32:48:20。
[0100]
实施例19
[0101]
本实施例提供一种板蓝根再造烟叶，其制备方法与实施例1的不同之处在于步骤s2中，处理后的烟梗、处理后的烟末和板蓝根的重量比为30:45:25。
[0102]
实施例20
[0103]
本实施例提供一种板蓝根再造烟叶，其制备方法与实施例1的不同之处在于，板蓝根原料为大庆产一年生板蓝根的根，步骤s11中板蓝根粗纤维的制备工艺为：
[0104]
板蓝根原料、水按照1:5的比例，在100℃下煮沸4h；然后在70℃下提取3h得到板蓝根粗纤维。
[0105]
实施例21
[0106]
本实施例提供一种板蓝根再造烟叶，其制备方法与实施例20的不同之处在于，板蓝根原料为河南产一年生板蓝根的根。
455
‑
2002进行测定)进行测定，测定结果见表3。
[0131]
4.板蓝根再造烟叶用于卷烟中的抽吸性能评价
[0132]
将上述实施例与对比例制备得到的再造烟叶添加到“双喜(硬)”卷烟中，添加量为8％，制备得到卷烟。采用打分法(7位评吸专家的平均分)对制备得到的卷烟的抽吸性能进行评价，其中评分越高，表示香气质越好、烟气浓度浓郁、细腻度好、木质气少、刺激性低。
[0133]
评价结果见表4。
[0134]
表1提取工艺对板蓝根粗纤维的影响
[0135] 实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6粗纤维产率/％85.2191.9486.6480.6176.0584.94水溶性物质溶出率/％14.798.0613.3619.3923.9515.06 实施例7实施例8实施例9实施例10实施例11 粗纤维产率/％78.3377.6485.8177.3675.43 水溶性物质溶出率/％21.6722.3614.1922.6424.57 。
[0136]
从表1中可以看出：
[0137]
实施例1～5的结果可以看出，板蓝根粗纤维提取的料液比会影响粗纤维的产率，产率随着水用量的增加而减少，这是由于增加提取时蒸馏水用量，能够使得板蓝根原料中可溶性物质充分溶出，并使纤维软化，有利于后期磨浆工艺；但水用量过大，也会破坏纤维中化学成分，使纤维断裂成细小碎末而无法收集，进而导致纤维产率下降；当料液比为1:4(实施例2)时，虽然纤维产率较高，但是该料液比提取得到的纤维为块状，纤维分丝帚化现象不显著，不利于后期的磨浆工艺；而合适的料液比条件(如实施例1的1:5)有利于提取出具有一定分丝帚化现象的较为完整的板蓝根粗纤维(图2)，且产率较高，达到85.21％。
[0138]
实施例1、6～8的结果可以看出，当选用板蓝根制药残渣为原料时，随着提取温度的升高，分子运动加快，纤维结构遭到部分破坏，导致过多细小纤维的产生，板蓝根粗纤维产率开始下降，因此，对于板蓝根制药残渣，粗纤维的提取在室温下(20～30℃)即可。实施例20～21选用板蓝根植物的根作为原料，需要经过高温蒸煮才能使板蓝根中的水溶性成分溶出完全。
[0139]
实施例1、9～11的结果中可以看出，板蓝根粗纤维产率随着提取时间的延长呈现逐渐降低趋势，但是考虑到水溶性物质的溶出率的完全性，可以看出提取时间为90min时粗纤维的产率和水溶性物质的溶出率较好。
[0140]
表2磨浆参数对板蓝根浆料的影响
[0141] 实施例1实施例12实施例13实施例14实施例15细浆得率/％84.9884.5383.6282.4679.57细浆打浆度/
°
sr58.6755.6258.6555.4359.36。
[0142]
由表2结果可以看出：
[0143]
实施例1、10～11的结果表明，两段磨浆间隙会影响最终的细浆得率以及细浆的打浆度，合适的磨浆工艺，有利于制备得到较高的细浆得率以及较好的打浆度，有利于形成均匀地纤维浆料，制备得到的再造烟叶纸基的抗张强度性能较好(见表3)。
[0144]
表3板蓝根纸基的物理性能
[0145][0146][0147]
从表3中可以看出：本发明的实施例制备得到的板蓝根纸基材料的松厚度、透气性能、撕裂度以及抗张强度均符合行业要求。且从实施例1以及实施例16～19可以看出，随着预处理板蓝根材料含量的增加，纸基的松厚度和抗张强度均呈现上升的趋势；但是预处理板蓝根材料添加量过多，抗张强度过高(如对比例2)，会降低烟草薄片后续加工性能及柔软性、口感等感官品质(见表4)；预处理板蓝根材料添加量太少，抗张强度过低(如对比例3)会影响纸机的正常运行，造成断纸，降低企业生产效率。
[0148]
表4卷烟抽吸评价(评分)
[0149]
[0150][0151]
从表4中可以看出，随着板蓝根再造烟叶中预处理板蓝根材料添加量的增加，烟气浓度呈现持续浓郁的趋势，但是木质气以及刺激性会增加，总体香气质质量呈现先上升后下降的趋势。
[0152]
对比例1由于未选用本发明的水提的方式，制备得到的卷烟的木质气和刺激性较重；对比例2由于添加的预处理板蓝根材料的含量太多，抗张强度过高，会降低烟草薄片后续加工性能及柔软性，在卷烟中分散不均匀，使烟气细腻度降低，而且添加大量的预处理板蓝根材料，也会增加制备得到的卷烟的木质气以及刺激性，降低抽吸感；对比例3由于再造烟叶中添加的预处理板蓝根材料的含量较少，制备得到的再造烟叶的抗张强度较差，影响纸机的正常运行，造成断纸，降低企业生产效率，还会影响制备得到的卷烟的烟气浓度，进而降低抽吸感；对比例4为常规添加木浆纤维的再造烟叶，通过与实施例比较可以看出，卷烟中燃烧产生的木质气得到了显著的改善。
[0153]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含
在本发明的保护范围之内。