烟草薄片型卷烟纸的制备及性能研究

安 瑞 谢益民 王 磊 王凤兰 姚元军

(1．湖北工业大学化学与环境工程学院，湖北武汉，430068;2．湖北中烟技术中心重组烟叶应用技术研究湖北省重点实验室，湖北武汉，430040)

烟草薄片型卷烟纸的制备及性能研究

安 瑞1谢益民1王 磊1王凤兰2姚元军2

(1．湖北工业大学化学与环境工程学院，湖北武汉，430068;2．湖北中烟技术中心重组烟叶应用技术研究湖北省重点实验室，湖北武汉，430040)

以烟梗为原料制取的化学机械浆 (CMP)与少量木浆纤维配抄烟草薄片原纸，经烟草萃取液涂布后制备烟草薄片型卷烟纸，并检测其相关物理性能和感官品质。根据烟草薄片型卷烟纸对抗张强度、透气度等物理指标的要求，通过优化打浆工艺，确定其最佳打浆度为:烟梗化机浆35°SR;未漂针叶木浆80°SR;漂白阔叶木浆40°SR;漂白麻浆70°SR;烟梗化机浆、未漂针叶木浆、漂白阔叶木浆、漂白麻浆的最佳配比为:75∶20∶2．5∶2．5，在此条件下，其抗张指数、透气度和伸长率分别为39．7 N·m/g，10．21 μm/(Pa·s)和1．41%;经评吸实验感官评价，与普通雪茄烟纸相比，烟草薄片型卷烟纸的木质杂气减少，刺激性降低，品质得到提升。

烟草薄片;卷烟纸;抗张强度;透气度;评吸

烟草薄片又名重组烟草，其理化特性与烟草相似，与辊压法和稠浆法烟草薄片相比，烟草造纸法薄片在降低薄片中有害物质和改善薄片各项质量指标方面具有明显优势，因此，在卷烟工业中造纸法烟草薄片得到越来越广泛的应用［1-3］。雪茄烟具有劲头大，香气醇厚丰满，吃味香苦透甜，同时具有焦油和烟碱含量低［1］，对人体危害较普通卷烟小的特点，逐渐为广大消费者所接受，将成为我国烟草领域的一个新兴分支［4-5］。雪茄烟外包皮是雪茄烟的重要组成部分，目前工业上多采用优质晒烟或白肋烟作为雪茄外包皮烟，但其对种植环境、施肥用量、栽培制度以及后期采收与调制方面的要求比较严格［6-11］，导致我国雪茄烟外包皮存在诸多问题，如外包皮数量不足、质量不高 (颜色暗、光泽差、叶片厚和支脉粗大等)、燃烧性差和标准化程度低等缺点［12-14］。为弥补这些不足，目前普遍采用普通雪茄烟纸来替代部分雪茄烟外包皮，但传统雪茄烟纸生产过程中加入的有机颜料等添加剂在燃烧过程中易产生有害成分。本研究利用烟草原料及少量外加纤维采用造纸法抄制成基片，经烟草萃取液涂布后制成烟草薄片型卷烟纸，成为新型的雪茄烟纸类型，由于使用的原料主要是烟梗，可以最大限度地保留烟草的自然香味和燃烧时产生的醇厚丰满香气，完全可以替代雪茄烟外包皮，应用前景广阔。

1 实验

1.1 实验材料和仪器

实验材料:烟梗，未漂针叶木浆，漂白阔叶木浆，漂白麻浆，均由湖北中烟工业有限责任公司提供。

仪器:KRK2500-II高浓盘磨 (日本KRK公司);L＆W062抗张强度测试仪 (Lorentzen＆Wettre);RK-3A凯塞法抄片器 (奥地利，PTI-Flank);J-TQY10透气度测定仪 (四川长江造纸仪器有限公司)。

1.2 烟草薄片型卷烟纸的制备

称取烟梗800 g，加水3．0 L(料液比为 1∶3．75)，在温度 (65±5)℃的条件下萃取40 min，固液分离。分离得到的烟梗打浆后用仿木素过氧化物酶处理，用盘磨制取化学机械浆 (CMP)(处理温度45℃，时间30 min，仿酶用量为20 mmol/kg，H2O2用量为1%［15-16］)。外加纤维 (未漂针叶木浆、漂白阔叶木浆和漂白麻浆)按照表1和表2进行打浆，打浆后外加纤维浆料与烟梗CMP浆按照一定的比例混合，并加入用量为20%的CaCO3(以绝干浆质量计)，抄制成定量 (30±1)g/m2的基片，再将浓缩后的萃取液浸涂到基片上，制得烟草薄片型卷烟纸，定量为(40±1)g/m2，最后对烟草薄片型卷烟纸进行相关的物理性能检测和感官质量评价。

1.3 烟草薄片型卷烟纸物理性能检测

抗张强度按照GB/T 453—2002测定。

透气度按照GB/T 458—2002测定。

1.4 感官评吸

按照 GB/T 5606．1—2004 抽取实验室样品［17］，制备试样，按照GB/T 16447—2004调节水分［18］，采用GB5606．4—2005中的方法进行卷烟感官评吸，采用暗评计分方法［19］。

2 结果与讨论

2.1 外加纤维浆料打浆度的选择

由于针叶木浆纤维长而粗，细胞壁薄，腔大，柔软性好，主要影响抗张强度，因此，打浆度宜控制在65～85°SR;阔叶木浆纤维短而细，细胞壁较厚，腔小，刚性好，主要影响透气度，因此，打浆度宜控制在30～50°SR;麻浆纤维长而细，细胞壁厚，腔小，柔软性好，主要影响透气度和吸味，因此，打浆度宜控制在60～80°SR。

将不同打浆度的未漂针叶木浆、漂白阔叶木浆和漂白麻浆分别抄成基片，测定伸长率、抗张指数和透气度，所得实验结果见表1。

表1 外加纤维打浆实验结果

由图1可知，未漂针叶木浆的抗张强度随着打浆度的上升，呈现先上升后下降的趋势，在80°SR时，其抗张强度最好，可达80．3 N·m/g。由于影响抗张强度的因素主要是纤维结合力和纤维平均长度，随着打浆度的提高，纤维有较快的润胀和细纤维化，使纤维的结合力上升;继续打浆，虽然纤维的结合力继续提高，但纤维的长度开始下降，导致纤维的抗张强度下降;而其透气度随着打浆度上升，一直呈现下降的趋势，这是由于透气度主要由纤维网络中的孔隙产生的，在打浆过程中纤维经切断、纵裂与细纤维化，纤维表面积增加，并逐渐膨胀与水化，使得成纸紧度提高，而纤维间孔隙度减小，透气度也随着减小。由于未漂针叶木浆主要用来提高烟草薄片的强度，因此，未漂针叶木浆打浆度选择80°SR。

由表1可知，漂白阔叶木浆的抗张强度随着打浆度的升高而上升，当超过40°SR时，其上升的幅度比较小，主要是由于阔叶木纤维较短，随打浆度的提高，纤维长度下降，因而影响强度。漂白阔叶木浆主要用来提高烟草薄片的透气度，当打浆度从40°SR上升到45°SR时，抗张强度由46．0 N·m/g上升到46．3 N·m/g，但是透气度却由 42．9 μm/(Pa·s)下降到30．7 μm/(Pa·s)，因此，综合考虑，漂白阔叶木浆打浆度选择40°SR。

由表1可知，漂白麻浆的抗张强度随着打浆度的上升，呈现先上升后下降的趋势，在70°SR时，其抗张强度最高，可达43．0 N·m/g。由于麻浆主要用来提高烟草薄片的强度和透气度，因此，综合考虑，漂白麻浆打浆度选择70°SR。

2.2 烟梗CMP浆打浆度的选择

将不同打浆度的烟梗CMP浆抄成基片，测定伸长率、抗张指数和透气度，实验结果见表2。

表2 烟梗CMP浆打浆实验结果

由表2可以看出，烟梗CMP浆的抗张强度随着打浆度的升高，呈现先上升后下降的趋势，在35°SR时，抗张强度最高，达到21．0 N·m/g;其透气度随着打浆度上升，一直呈现下降的趋势，这与打浆度的增加，增大了纤维间的结合力，使得成纸的紧度提高，减少了纸张中气孔的大小和数量有关。因此烟梗CMP浆的打浆度选择35°SR 为佳。

2.3 浆料配比的优化

根据上述实验数据，结合企业生产实践，考虑到漂白麻浆成本比较高，因此选择烟梗CMP浆、未漂针叶木浆、漂白阔叶木浆、漂白麻浆的配比为 75∶20∶2．5∶2．5，CaCO3加入量为绝干浆质量的20%，具体实验结果见表3。

从表3可以看出，抗张指数随着未漂针叶木浆用量的增加，呈现先增加后下降的趋势，而透气度随着未漂针叶木浆用量的增加而下降;同时，结合雪茄烟纸对物理性能指标的要求，确定烟梗CMP浆、未漂针叶木浆、漂白阔叶木浆、漂白麻浆的配比为 75∶20∶2．5∶2．5，在此条件下，其抗张强度39．7 N·m/g，透气度10．21 μm/(Pa·s)，伸长率 1．41% ，达到了雪茄烟纸国家标准 (QB/T 3525—1999)中抗张强度不小于0．95 kN/m(抗张指数 31．7 N·m/g)，透气度不小于 0．68 μm/(Pa·s)，伸长率不小于 1．40% 的要求。

2.4 烟草薄片型卷烟纸的感官评价

选择普通雪茄烟纸和实验制备的烟草薄片型卷烟纸卷制卷烟，然后对卷烟样品进行评吸，结果见表4。

表4的实验结果表明，与普通雪茄烟纸相比，烟草薄片型卷烟纸能有效地减轻卷烟纸的纸质杂气和刺激性，增加甜润感，还具谐调、丰富烟香的作用。这是由于薄片型卷烟纸主要成分是天然的烟草原料，可以保留烟草的自然香味和燃烧时产生的醇厚丰满的香气。

3 结论

3.1 利用烟梗化学机械浆 (CMP)与少量木浆纤维配抄烟草薄片原纸，经烟草萃取液涂布后制备烟草薄片型卷烟纸。通过优化打浆工艺，确定最佳打浆度为烟梗CMP浆35°SR;未漂针叶木浆80°SR;漂白阔叶木浆40°SR;漂白麻浆70°SR。烟梗 CMP浆、未漂针叶木浆、漂白阔叶木浆、漂白麻浆的最佳配比为 75∶20∶2．5∶2．5。在最佳条件下制备的烟草薄片型卷烟纸的抗张强度为39．7 N·m/g，透气度为10．21 μm/(Pa·s)，伸长率为 1．41%。

表3 不同比例浆料配抄实验

表4 卷烟感官评吸得分

3.2 烟草薄片型卷烟纸和普通雪茄烟纸卷制卷烟的感官评价结果表明，烟草薄片型卷烟纸能有效减轻卷烟纸杂气和刺激性，有谐调、丰富烟香的作用。

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Cigarette Paper Based on Tobacco Sheet:Its Preparation and Properties

AN Rui1XIE Yi-min1，*WANG Lei1WANG Feng-lan2YAO Yuan-jun2
(1．School of Chemical and Environmental Engineering，Hubei University of Technology，Wuhan，Hubei Province，430068;
2．Hubei Key Lab of Applied Research Institute of Reconstituted Tobacco，Technology Center of Hubei Tobacco，Wuhan，Hubei Province，430040)

Tobacco stem was used to make pulp with chemimechanical pulping(CMP)process．The pulp was mixed with small amount of lignocellulosic fiber and used to make cigarette paper based on tobacco sheet．The obtained base paper was converted to be a cigarette paper by further coating with the extractives from tobacco stem．The physical properties and smoking quality of the paper were tested．According to the physics indexes(tensile strength，air permeability，etc．)requirement of cigarette paper and the optimization of beating experiment，the ratio of the materials and the optimal beating degree of the materials were as following:tobacco stem pulp 75%，35°SR;unbleached softwood 20%，80°SR;bleached hardwood 2．5%，40°SR;bleached cannabis 2．5%，70°SR．Under the condition，the tensile strength，air permeability and elongation of the cigarette paper were about 39．67 N·m/g，10．21 μm/(Pa·s)and 1．41%respectively．Moreover，the results of smoking test of the cigarette paper based on tobacco sheet indicated that the woody odor and stimulation reduced，the quality was improved obviously compared with the normal cigarette paper．

tobacco sheet;cigar wrapper tobacco;tensile strength;air permeability;smoking

TS761．2

A

0254-508X(2012)01-0045-04

安 瑞先生，在读硕士研究生;主要从事植物纤维资源化学方面的研究工作。

(*E-mail:ppymxie@scut．edu．cn)

2011-10-08(修改稿)

国家自然科学基金 (30871996，31070521)项目。

(责任编辑:赵旸宇)