煙草漿高濃與低濃打漿效果的比較

宋成劍 孫 霞 李新生 劉孫宏 朱林達(dá)

(1.上海煙草集團(tuán)太倉海煙煙草薄片有限公司，江蘇太倉，215433;2.上海煙草集團(tuán)責(zé)任有限公司技術(shù)中心，上海，200082)

在造紙法再造煙葉中，再造煙葉的主要原料是由卷煙工業(yè)中廢棄的煙梗、煙片和煙末制成的煙草漿。與草漿原料比，煙草漿原料的纖維素含量更低，纖維更短，雜細(xì)胞更多。煙草漿纖維的這些特點(diǎn)使煙草漿打漿工藝對成紙性能的影響表現(xiàn)出了特殊性，因此，傳統(tǒng)適合于木漿或草漿的打漿工藝不再適合于煙草漿。由于煙梗與煙片、煙末的形態(tài)和打漿特性相差較大，煙梗漿纖維微觀組分呈細(xì)長帶狀，壁薄，胞腔徑大，纖維表面易分絲帚化，具有典型的草類原料纖維特征;煙片和煙末漿基本為非纖維細(xì)胞組分，微觀形態(tài)粗短，壁薄，胞腔徑大，且雜組分含量高，經(jīng)過輕微的打漿易形成碎片［1］。近年來，國內(nèi)的再造煙葉生產(chǎn)大都采用高濃打漿工藝，如杭州利群、河南許昌等煙草薄片廠家。由于高濃打漿流程相對較短，若要使煙梗成漿，會(huì)導(dǎo)致煙末形成大量碎片;若要減少煙末會(huì)導(dǎo)致大量的纖維束留在漿中，這些對紙機(jī)運(yùn)行均有不利的影響。因此為了探索合適的煙草漿打漿工藝，本實(shí)驗(yàn)對煙草漿的低濃打漿工藝進(jìn)行了研究，并與高濃打漿工藝進(jìn)行對比，目的是探索適合的煙草漿打漿工藝。

1 煙草漿打漿工藝流程及設(shè)備

1.1 打漿工藝流程

高濃打漿工藝流程見圖1，低濃打漿工藝流程見圖2。

圖1 高濃打漿工藝流程

圖2 低濃打漿工藝流程

1.2 打漿設(shè)備

高濃打漿采用西安造紙機(jī)械廠生產(chǎn)的高濃盤磨機(jī)，型號為GM-750，額定功率為400 kW。低濃打漿采用上海矢達(dá)機(jī)電有限公司生產(chǎn)的雙圓盤磨漿機(jī)，串聯(lián)使用，型號為ZDPⅡXZ，額定功率為110 kW。精漿采用川佳機(jī)械股份有限公司生產(chǎn)的錐形磨漿機(jī)，型號為NBR-00，額定功率為110 kW。

2 結(jié)果與討論

2.1 煙草漿高濃打漿存在的缺陷

(1)勻度不理想:現(xiàn)有的高濃打漿由于是一次成形，當(dāng)漿料通過磨盤間隙很小的磨區(qū)時(shí)，部分漿料在磨區(qū)經(jīng)受各種強(qiáng)有力的作用，但也有一部分漿料受到的作用力非常有限，因此，成漿的均勻性無法保障。同時(shí)由于目前高濃工藝流程中是煙梗和煙末混合打漿，煙末比煙梗更容易達(dá)到成漿狀態(tài)，因此，兩者在成漿形態(tài)上不盡理想。

(2)濕重偏低:為了保證漿料的勻度，使所有漿料受到充分的作用，只能采取減小磨盤間隙、降低漿料濃度的措施，這樣會(huì)使刀片直接對纖維進(jìn)行作用，切斷作用過多，導(dǎo)致打漿度偏高，濕重偏低。

2.2 煙草漿低濃打漿“兩級打漿”工藝

煙草漿存在打漿度上升快，煙梗不宜打勻的特點(diǎn)。下輕刀雖然可以控制打漿度的上升速率，但是煙梗不能完全打碎，且濕重比較大，觀察其手抄片，基片厚度不均勻，勻度差;若下重刀，則漿料的打漿度高，濕重小，造成脫水困難。提高基片強(qiáng)度的措施主要有:盡可能提高纖維的細(xì)纖維化;盡量保持纖維的固有強(qiáng)度，表現(xiàn)在打漿方面就是纖維的濕重下降少，保持纖維篩分中長纖維的含量［2］。結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果，從煙草漿自身的特點(diǎn)出發(fā)，筆者提出了“兩級打漿”的工藝，工藝模型如下:

(1)“粗磨漿”思路及目標(biāo)

從A漿到B漿的過程定義為粗磨漿過程。粗磨漿的磨漿方式為低濃循環(huán)打漿，即利用3臺低濃磨漿機(jī)，將漿濃為4%的漿料，通過50%循環(huán)量打漿得到B漿。粗磨漿的主要目標(biāo)是將纖維單根化，得到低打漿度、高濕重、勻度良好的B漿。

(2)“精磨漿”思路及目標(biāo)

從B漿到C漿的過程定義為精磨漿過程。精磨漿的磨漿方式為一次下刀打漿，即通過下重刀，使B漿的濕重降到合理的范圍，進(jìn)一步提高勻度，同時(shí)還需保證漿料上網(wǎng)的脫水效率。漿濃為3.5%，精磨漿的主要目標(biāo)是將纖維分絲帚化，得到中等打漿度、具有較好勻度的C漿。

2.3 高濃與低濃打漿纖維特性的比較

按照高濃與低濃打漿工藝流程進(jìn)行煙草漿打漿實(shí)驗(yàn) (低濃打漿采用循環(huán)2次打漿方式，即相當(dāng)于經(jīng)過6臺雙磨盤低濃磨漿機(jī))，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 高濃與低濃打漿工藝參數(shù)對比

從表1中可以看出，高濃與低濃打漿效果差別最明顯的是濕重，低濃制得的漿料 (精磨漿后)的濕重為3.4 g，比高濃制得的漿料 (精漿機(jī)后)提高了88.9%，這說明經(jīng)低濃打漿處理后，煙草漿纖維自身的長度保留得較好。而且經(jīng)實(shí)驗(yàn)室手抄片外觀觀察(如圖3所示)，低濃打漿手抄片勻度遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于高濃打漿手抄片勻度。對煙草漿來講，既保留了纖維長度，又提高了漿料的勻度。

表2 高濃與低濃打漿纖維特性對比

利用纖維分析儀對高濃與低濃打漿后的兩種漿料進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)如表2和圖2所示。由表2可知，與高濃打漿相比，經(jīng)過低濃打漿的纖維長度提高了10.8%，寬度下降了17.8%，粗度降低了9.5%，扭曲度和切斷率都明顯降低。這是因?yàn)槔谩皟杉壌驖{”工藝的低濃打漿，實(shí)現(xiàn)了輕刀對煙草漿多級揉打的效果，減少了對纖維的切斷作用，盡可能地保留了纖維的長度，降低了纖維的切斷率，并且從寬度數(shù)值的變化可以看出，低濃打漿對纖維的分絲帚化要好于高濃打漿。低濃打漿漿濃較低，單位時(shí)間內(nèi)通過磨盤之間的絕干量降低，纖維之間的作用減少，所以漿料的扭曲度要低于高濃打漿的扭曲度。

圖4為高濃與低濃打漿纖維的長度分布，從圖4可以看到，經(jīng)過高濃與低濃打漿后，纖維的長度分布完全不同，高濃打漿漿料纖維的55.1%都集中在0.20～0.50 mm這個(gè)區(qū)間內(nèi)，纖維長度隨著纖維長度比例的增加在逐漸減少，在1.50 mm以上長度的纖維還有9.2%，這應(yīng)該是比較難成漿的煙梗皮和沒有受到打漿作用的煙片，也是引起高濃打漿漿料勻度不好的主要原因。而低濃打漿后的漿料有74.8%的纖維在0.20～0.75 mm 之間，1.50 mm 以上的纖維只有1.4%，很好地解決了高濃打漿帶來的“濕重”和“勻度”不能同時(shí)兼顧的問題。

2.4 高濃與低濃打漿成紙物理性能的比較

利用高濃與低濃打漿的漿料分別生產(chǎn)同一牌號的再造煙葉，各取10個(gè)樣本，分別測定再造煙葉的物理性能，其平均值和方差分析結(jié)果如表3所示。

查表得知對應(yīng)的F0.95=4.45，由表3可知，低濃打漿再造煙葉定量和高濃打漿再造煙葉定量沒有顯著差異，可以認(rèn)為是同一樣本，這是因?yàn)樯a(chǎn)同一牌號的再造煙葉，產(chǎn)品和工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)完全一致，所以定量相差不大。其他四項(xiàng)均存在顯著差異。低濃打漿再造煙葉的松厚度較高濃打漿再造煙葉的松厚度提高了7.92%，松厚度是評價(jià)造紙法再造煙葉品質(zhì)的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，成品再造煙葉松厚度高，不但可以提高再造煙葉的吸收性，還能夠改善再造煙葉在卷煙時(shí)的填充性以及卷煙燃燒時(shí)的燃燒性能，有利于降低CO等有害物質(zhì)的生成［3］?？箯垙?qiáng)度、柔軟度是再造煙葉的重要物理指標(biāo)。低濃打漿的再造煙葉抗張強(qiáng)度提高了9.21%，抗張強(qiáng)度的提高有利于紙機(jī)運(yùn)行，減少外加纖維的用量，進(jìn)而減少再造煙葉的木質(zhì)氣，以提高卷煙的感官評吸品質(zhì)。柔軟度低的再造煙葉其外觀和手感更接近煙草本身，低濃打漿的再造煙葉柔軟度要顯著優(yōu)于高濃打漿的，由58.5 mN降到了46.5 mN，降低了20.51%，這一變化從外觀上也可以感覺出，低濃打漿再造煙葉的手感更柔、更軟一些。

表3 高濃與低濃打漿再造煙葉物理性能的對比

由于造紙法再造煙葉的原理是利用萃取分離技術(shù)將煙草原料中的不可溶物和可溶物分開，其中的不可溶物經(jīng)過打漿、抄造等工序形成基片，再將可溶物利用涂布的方式回用到基片上，烘干后即為再造煙葉。那么基片對可溶物的吸收能力非常重要，吸收能力越高，可溶物滲透到基片內(nèi)部的可能性越大，這樣再成品造煙葉就不會(huì)出現(xiàn)白芯的情況，可以有效改善其感官評吸品質(zhì)。基片的吸收速率表示基片吸收液體的能力，單位時(shí)間內(nèi)吸液高度越高，表明基片吸收性越好，也即在同樣條件下，可獲得更高的涂布率和更好的基片滲透能力。選取高濃打漿基片和低濃打漿基片各10個(gè)樣品，測定其對水溶液在5 min、10 min和15 min時(shí)的吸收速率，結(jié)果如圖5所示。

圖5 高濃與低濃打漿所抄造基片吸收速率對比

從圖5可以看出，低濃打漿基片的吸收速率始終要好于高濃打漿基片的吸收速率，在5 min時(shí)，低濃打漿基本的吸收速率比高濃打漿的可提高61%，這與松厚度的提高有著直接的關(guān)系，從再造煙葉的顏色與涂布率也可以反映出來，低濃打漿生產(chǎn)的再造煙葉在顏色很淺時(shí)涂布率就已經(jīng)達(dá)到工藝的要求。

3 結(jié)論

分析了目前造紙法再造煙葉生產(chǎn)中煙草漿普遍采用的高濃打漿的缺陷，對煙草漿的低濃打漿工藝進(jìn)行了研究，并與高濃打漿工藝進(jìn)行了對比。

3.1 低濃打漿的漿料 (精磨漿后)的濕重為3.4 g，比高濃打漿的漿料 (精漿機(jī)后)提高了88.9%，纖維長度提高了10.8%，纖維寬度下降了17.8%，纖維粗度降低了9.5%，扭曲度和切斷率都明顯降低。

3.2 采用“兩級打漿”工藝的低濃打漿漿料有

74.8%的纖維在0.20 ～0.75 mm 之間，1.50 mm 以上的纖維只有1.4%，很好地解決了高濃打漿帶來的“濕重”和“勻度”不能同時(shí)兼顧的問題。

3.3 在定量和厚度相差不大時(shí)，低濃打漿抄造基片的抗張強(qiáng)度比高濃打漿的提高了9.21%，柔軟度由58.5 mN降到了46.5 mN;基片對水吸收速率，在5 min時(shí)可提高61%。

3.4 本實(shí)驗(yàn)只是從幾個(gè)基礎(chǔ)指標(biāo)方面探討了高濃打漿與低濃打漿的優(yōu)缺點(diǎn)，更進(jìn)一步的對比還需進(jìn)行大量細(xì)致實(shí)驗(yàn)分析。

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