煙梗纖維形態(tài)與構(gòu)造的分析

丁曉麗楊　斌王　磊

（1.日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院，現(xiàn)代汽車學(xué)院，山東省日照市，276826　2.日照港集團(tuán)有限公司鐵路運(yùn)輸公司，山東省日照市，276826　3.湖北工業(yè)大學(xué)制漿造紙工程學(xué)院，湖北武漢，430068）

實(shí)驗(yàn)與研究

煙梗纖維形態(tài)與構(gòu)造的分析

丁曉麗1楊斌2王磊3

（1.日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院，現(xiàn)代汽車學(xué)院，山東省日照市，2768262.日照港集團(tuán)有限公司鐵路運(yùn)輸公司，山東省日照市，2768263.湖北工業(yè)大學(xué)制漿造紙工程學(xué)院，湖北武漢，430068）

煙梗纖維形態(tài)掃描電鏡體視顯微鏡

造紙法重組煙葉又名煙草薄片，是利用煙末、煙梗、碎煙片等煙草物質(zhì)或同時(shí)添加少量外加纖維（針葉木、闊葉木等）為原料制成片狀（或絲狀）的再生產(chǎn)品，其理化特性與煙草相似，一般用作卷煙填充料。與輥壓法和稠漿法薄片相比，造紙法重組煙葉在降低卷煙中有害物質(zhì)和改善卷煙各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)方面具有較明顯的優(yōu)勢，因此，在卷煙工業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用［1-3］。

煙梗原料的纖維長度是評價(jià)原料和重組煙葉質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，目前多采用纖維形態(tài)分析儀進(jìn)行測定（FQA）［4-7］；掃描電鏡（SEM）多用于觀察纖維表面結(jié)構(gòu)和組織形態(tài)［8］；另外，體視顯微鏡可以用于植物纖維表面形貌的觀察［9］。目前，國內(nèi)研究者對于煙草漿料的助留助濾體系、填料的添加等方面研究較多，而對于重組煙葉中煙梗纖維的微觀結(jié)構(gòu)、纖維形態(tài)等方面的研究較少［10-14］。

本研究中主要對造紙法重組煙葉的煙梗原料通過纖維形態(tài)分析儀（FQA）、掃描電鏡（SEM）、體視顯微鏡、透射電子顯微鏡 （TEM）、及X射線探測器（EDXA）等儀器設(shè)備，全面分析煙梗原料的纖維形態(tài)，尤其是纖維長度、寬度和纖維結(jié)構(gòu)等，為進(jìn)一步提高造紙法重組煙葉的物理性能和感官質(zhì)量提供必要的理論支持。

1　實(shí)驗(yàn)原料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)原料與儀器

煙梗原料等（湖北中煙集團(tuán)提供）。

KRK2500-II高濃盤磨（日本KRK公司），L&W纖維形態(tài)分析儀（Lorentzen&Wettre）、體視顯微鏡、透射電子顯微鏡（TEM）、掃描電鏡（SEM）及X射線探測器（EDXA）等。

1.2煙梗纖維形態(tài)與表面形貌分析

采用KRK2500-II高濃盤磨（磨盤間距0.5 mm）對煙梗原料進(jìn)行解離和萃取，其中萃取條件為：煙梗，料液比1：3.75，在溫度（65±5）℃的條件下，萃取40 min，固液分離；再將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%～35%的CH3COOH和H2O2溶液（V（CH3COOH）/V（H2O2）=1：1）分別與萃取后的煙梗纖維原料混合于樣品袋中，并置于60℃的水浴鍋中保溫30～48 h，使纖維進(jìn)一步分散隨后進(jìn)行PFI打漿，最后在不同打漿度下進(jìn)行煙梗纖維形態(tài)分析、體視顯微鏡、掃描電鏡（SEM）觀察和透射電鏡EDXA分析。

表1　煙梗纖維形態(tài)分析

圖1　煙梗纖維形態(tài)的觀察

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1煙梗纖維形態(tài)分析

圖2　煙梗纖維表面SEM圖

從表1可以看出，隨著打漿度的提高，煙梗纖維的長度（Lw）和寬度呈現(xiàn)下降的趨勢，而細(xì)小纖維的含量呈現(xiàn)上升的趨勢。這是由于打漿度的提高，纖維分絲帚化和切斷增加，導(dǎo)致纖維長度和寬度的下降，而細(xì)小纖維的含量增加；同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)，煙梗纖維1.0 mm以上占30%，0.5～1 mm占30%，0.5 mm以下占40%，表明煙梗纖維長度較短。因此，煙梗適合制備機(jī)械漿或化機(jī)漿，同時(shí)與外加纖維配合抄造層疊式重組煙葉基片。

2.2煙梗纖維體視顯微鏡觀察分析

由圖1可知，煙梗原料的纖維經(jīng)體視顯微鏡觀察（番紅溶液染色），打漿后的煙草纖維和外纖纖維解離比較好，纖維分散合理，說明打漿處理作用效果較好，纖維的形態(tài)也得到改善。另外，從體視顯微鏡中也可以看到煙梗纖維中還存在部分纖維束和雜細(xì)胞。

2.3煙梗纖維掃描電鏡（SEM）觀察分析

由植物纖維原料的纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)可知，纖維素大分子組成的微細(xì)纖維構(gòu)成了細(xì)胞壁的骨架結(jié)構(gòu)，半纖維素和木素作為填充物質(zhì)存在于微細(xì)纖維之間。通過SEM圖2可以看出，煙梗原料經(jīng)打漿后纖維表面變得粗糙不平，還有一些孔洞和凹坑，有纖維骨架露出，說明了打漿可以促進(jìn)煙梗纖維的細(xì)纖維化和分絲帚化，都有利于提高造紙法重組煙葉的品質(zhì)。

2.4煙梗纖維X射線探測器（EDXA）分析

由煙梗纖維的EDXA檢測可知（圖3），煙梗纖維C含量最高，說明其主要由碳水化合物組成；同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)煙梗原料含有金屬元素銻，其是對人體有害的元素。

3　結(jié)論

3.1煙梗纖維形態(tài)分析表明，隨著打漿度的提高，煙梗纖維的長度（Lw）和寬度呈現(xiàn)下降的趨勢，而細(xì)小纖維的含量呈現(xiàn)上升的趨勢。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)，煙梗纖維1.0 mm以上占30%，0.5～1 mm占30%，0.5 mm以下占40%，表明煙梗纖維長度較短。因此，煙梗適合制備機(jī)械漿或化機(jī)漿，同時(shí)與外加纖維配合抄造層疊式重組煙葉基片。

3.2煙梗原料的纖維經(jīng)體視顯微鏡觀察 （番紅溶液染色），打漿后的煙草纖維和外纖纖維解離比較好，纖維分散合理，說明打漿處理作用效果較好，纖維的形態(tài)也得到改善。另外，從體視顯微鏡中也可以看到煙梗纖維中還存在部分纖維束和雜細(xì)胞。

3.3煙梗纖維的SEM觀察分析可以看出，煙梗原料經(jīng)打漿后纖維表面變得粗糙不平，還有一些孔洞和凹坑，有纖維骨架露出，說明了打漿可以促進(jìn)煙梗纖維的細(xì)纖維化和分絲帚化，都有利于提高造紙法重組煙葉的品質(zhì)。

圖3　煙梗纖維表面EDXA圖

3.4煙梗纖維的EDXA檢測可知，煙梗纖維C含量最高，說明其主要由碳水化合物組成；同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)煙梗原料含有金屬元素銻，其是對人體有害的元素。

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2014-12-23

實(shí)驗(yàn)采用纖維形態(tài)分析儀（FQA）、掃描電鏡（SEM）和體視顯微鏡等全面分析煙梗原料的纖維形態(tài)和結(jié)構(gòu)，尤其是分析纖維長度、寬度和纖維表面形貌等，為提高重組煙葉的物理性能和感官質(zhì)量提供必要的理論支持。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，煙梗原料的纖維長度1.16 mm，寬度51.25 μm；煙梗原料體視顯微鏡觀察可知，煙梗纖維經(jīng)打漿后纖維解離比較好，但存在少量雜細(xì)胞；煙梗原料SEM觀察可知，煙梗纖維經(jīng)打漿后纖維表面變得粗糙不平，還有一些孔洞和凹坑，有纖維骨架露出，打漿促進(jìn)了纖維的細(xì)纖維化和分絲帚化，都有利于提高造紙法重組煙葉的物理性能和感官品質(zhì)；煙梗纖維的EDXA檢測可知，煙梗纖維C含量最高，說明其主要由碳水化合物組成；同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)煙梗原料含有金屬元素銻，其是對人體有害的元素。