一種吸溼保潤型填料的製備方法及其在造紙法再造菸葉生產中的應用的製作方法
2023-10-06 15:08:54 1
一種吸溼保潤型填料的製備方法及其在造紙法再造菸葉生產中的應用的製作方法
【專利摘要】本發明涉及造紙法菸草薄片生產【技術領域】，公開了一種吸溼保潤型填料的製備方法及其在造紙法再造菸葉生產中的應用。本發明對高嶺土進行高溫煅燒和鹼性溶液處理得到改性高嶺土，然後對改性高嶺土進行澱粉包覆，得到具有比表面積大和孔隙率高的多孔結構、表面具有親水基團的吸溼保潤型填料。將所述的吸溼保潤型填料作為現有造紙法再造菸葉生產的填料，用於溼部抄造和/或塗布。本發明通過科學處理和應用適宜的填料，改善了再造菸葉吸溼保潤性能，縮小了再造菸葉與天然菸葉的吸溼保潤性能的差距；解決了目前普遍存在的造紙法再造菸葉在制絲時造碎、跑片等問題。
【專利說明】一種吸溼保潤型填料的製備方法及其在造紙法再造菸葉生產中的應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及造紙法菸草薄片生產工藝領域，更具體地，涉及一種吸溼保潤型填料的製備方法及其在造紙法再造菸葉生產中的應用。
【背景技術】
[0002]再造菸葉是利用煙梗、煙末、煙片以及可用性較低菸葉等作為原料經加工而成的，它可以同天然菸葉混合加工成捲菸。再造菸葉能提高捲菸的燃燒度、減少煙中的有害成分、降低煙焦油和尼古丁含量，改善捲菸產品的內在質量。
[0003]自20世紀50年代起，人們開始了再造菸葉相關方面的大量研究，目前再造菸葉的生產加工技術和設備等都得到了迅速發展。隨著再造菸葉技術的發展，再造菸葉產品質量的提高，再造菸葉不僅僅作為捲菸產品中的填充料使用；在再造菸葉生產過程中，加入特定的香味特徵化合物等天然植物提取物可以很好的突出再造菸葉產品的風格，同時對爆破的「降焦減害」效果起到明顯的促進作用，所以，特徵風格再造菸葉的生產越來越成為造紙法再造菸葉行業的重要研究方向，也是提高再造菸葉品質的重要途徑之一。
[0004]然而，造紙法再造菸葉與片煙吸溼速率不一致的問題和切絲工序跑再造菸葉碎片的現象，一直困擾著菸草企業和菸草技術工作者。到目前為止，切絲工序跑再造菸葉碎片的技術難題還沒有得到徹底解決，對此國內菸草企業和科研機構從制絲設備角度改進回潮工藝參數等方面研究:楊福生等通過對造紙法再造菸葉特性和造紙法再造菸葉加工工藝的分析，尋找到造紙法再造菸葉加工工藝最佳技術參數，使造紙法再造菸葉與片煙相容；通過改進加溫加溼機的管路系統，有效控制切絲前潤葉出口的溫度和水分，從而消除切絲工序跑再造菸葉碎片的現象，進一步穩定提高制絲質量。劉雪敏、黃國梁等從試驗數據上得出，造紙法再造菸葉原料含水率小於葉片含水率，採用與葉片相同的加工工藝，混合儲存後，再造菸葉含水率均小於葉片含水率。但鬆散吸溼的再造菸葉含水率平均增加約1.5%，在與葉片混合儲存後再造菸葉含水率仍小於葉片含水率。
[0005]上述關於再造菸葉均是在制絲時與天然菸葉相比，針對回潮、制絲等方面的困難，目前多是從制絲設備角度改進回潮工藝參數等方面研究，但對於如何從再造菸葉生產工藝著手，改善再造菸葉與片煙吸溼速率不同步問題，是本領域研究的另一主要研究方向。
【發明內容】
[0006]本發明要解決的技術問題是克服現有造紙法再造菸葉吸溼保潤性能的不足，提供一種吸溼保潤型填料的製備方法，用於製備具有比表面積大和孔隙率高的多孔結構、表面具有親水基團的吸溼保潤型填料。 [0007]本發明的另一目的在於將上述方法製備得到的填料應用於造紙法再造菸葉的生產，以改善造紙法再造菸葉的吸溼保潤的能力，縮小了再造菸葉與天然菸葉的吸溼保潤性能的差距。[0008]本發明的目的通過以下技術方案實現。
[0009]提供一種吸溼保潤型填料的製備方法，包括以下步驟:
51.將高嶺土於650~850°C下焙燒，時間為3~8小時，冷卻後得到活化高嶺土；
52.將活化高嶺土加入鹼性溶液中，攪拌狀態下水浴加熱反應，完畢後過濾洗滌至pH為6~7.5，經過乾燥得到改性高嶺土 ；
53.將S2所得改性高嶺土與魔芋生澱粉攪拌混合均勻後加水得糊狀高嶺土；
54.將S3所得糊狀高嶺土水浴加熱進行糊化包覆反應，得糊化包覆型高嶺土；
55.將S4所得糊化包覆型高嶺土經乾燥完全脫水後，再經粉碎、過篩，得吸溼保潤型填料。
[0010]本發明科學設計活化焙燒條件，活化高嶺土，脫除小分子有機物質等，再結合鹼洗改性一同提高高嶺土的中孔結構，提高孔隙率及其均勻性和比表面積，增強其鎖水功能，增加其吸溼保潤性。
[0011]優選地，SI中所述選用的高嶺土的粒度大小為0.018~0.075mm或200~800目。
[0012]S2中所述鹼性溶液優選採用氫氧化鉀、氫氧化鈉的一種或兩種與碳酸鉀配製得至|J。優選所述氫氧化鉀、氫氧化鈉一種或兩種與碳酸鉀的質量比為10:1~10:6 ;所述鹼性溶液的質量濃度為12~25%。
[0013]S2所述鹼性溶液的pH值控制為9~12.5。優選採用磷酸二氫鉀、磷酸二氫銨或磷酸二氫鈉的一種或幾種調 節鹼性溶液的pH。
[0014]優選地，S2中活化高嶺土加入量為鹼性溶液質量的25~60%。
[0015]優選地，S2中水浴加熱的溫度為75~90°C，水浴加熱的時間為4~9小時。
[0016]優選地，S2中乾燥的工藝為常規烘箱乾燥至完全脫水。最優選的乾燥條件為溫度為115°C，乾燥時間18小時。
[0017]本發明可以採用常用的澱粉對高嶺土進行包覆，澱粉為葡萄糖的高聚體，有較多的羥基，具有糊化性能，且包覆填料後不易溶解，是優良的填料包覆材料。本發明利用澱粉對高嶺土進行表面或部分表面包覆，包覆後的高嶺土表面具有親水基團的羥基存在，增強了填料親水功能，增加其吸溼保潤性。
[0018]通過大量實驗總結，本發明採用魔芋生澱粉作為包覆材料獲得了更為優異的應用效果。但是由於高嶺土和魔芋生澱粉水溶性較差，本發明將二者先均勻混合後再在攪拌狀態下加水混合，這樣混合更為均勻。
[0019]S3中所述魔芋生澱粉是魔芋去皮後經常規乾燥粉碎後得到。
[0020]S3中所述魔芋生澱粉的用量為改性高嶺土質量的0.5~10%。
[0021 ] S3中所得糊狀高嶺土的水溶液濃度控制在35~75%間。
[0022]S4中所述糊化包覆反應的反應溫度為45~80°C，反應時間為0.5~2.5小時。
[0023]S5中所述乾燥的工藝為常規烘箱乾燥至完全脫水。優選地，乾燥溫度為115°C，時間為12小時。
[0024]本發明同時提供採用本發明方法製備得到的吸溼保潤型填料。
[0025]本發明還提供了所述吸溼保潤型填料的應用，是按照現有造紙法再造菸葉生產工藝，將吸溼保潤型填料作為溼部抄造用的填料用於抄造，以改善造紙法再造菸葉的吸溼保潤性能。[0026]本發明還提供了所述吸溼保潤型填料的另一應用，是按照現有造紙法再造菸葉生產工藝，將澱吸溼保潤型填料用於造紙法再造菸葉的塗布，以改善造紙法再造菸葉的吸溼保潤性能。
[0027]優選地，所述填料的粒徑為0.038~0.075mm或200~400目。
[0028]本發明的有益效果:
本發明提供了新的吸溼保潤型填料製備方法，將高嶺土焙燒後用鹼性溶液對高嶺土進行改性，改變高嶺土的孔道結構，提高其比表面積和孔隙率，增強其鎖水功能。另外，選用適宜的澱粉，利用其糊化性能對高嶺土進行表面或部分表面包覆，包覆後的高嶺土表面具有親水基團的羥基存在，增強其親水功能。
[0029]將本發明製備得到的填料應用於捲菸生產，尤其是將吸溼保潤型填料按照造紙法再造菸葉的生產工藝用於生產再造菸葉，使製備得到的再造菸葉較現有工藝的產品的吸溼保潤性能有較大提升，縮小了其與天然菸葉在吸溼保潤性能差異，而且對再造菸葉的抽吸品質無不良影響。
[0030]本發明方法生產工藝簡單，易於工業化生產和自動化控制管理，且吸溼保潤型填料的性質穩定。
【具體實施方式】
[0031]為了使本領域的技術人員更好的理解本發明的技術方案，下面結合具體實施例進一步說明本發明。除非特別說明，本發明實施例中採用的原料和方法為本領域常規市購的原料和常規使用的方法。
[0032]以下各個實施例中使用的魔芋生澱粉是魔芋去皮後經常規乾燥粉碎後得到。
[0033]實施例1
稱取lkg400目高嶺土，置於650°C的焙燒爐中焙燒3個小時，冷卻後，將其加入2kg濃度為15%的鹼性溶液(氫氧化鉀:氫氧化鈉:碳酸鉀=1:1:0.2 (質量比)，pH=10.4)中，在80°C條件下反應4.5小時，反應完畢後洗滌至pH=6.9、在115°C條件下乾燥18h得到改性高嶺土。將改性高嶺土放置於反應釜中，加入其質量10%的魔芋生澱粉，充分混勻後加水攪拌得到濃度為45%混合糊狀物，於65°C條件下反應I小時。再於溫度為115°C條件下乾燥12小時，制粒得到200~400目的吸溼保潤型填料。
[0034]將所得填料按照現有造紙法再造菸葉生產工藝，將吸溼保潤型填料作為溼部抄造時的填料之一，按漿料乾重8%加量進行基片抄造，後經常規塗布(塗布率為37%)、乾燥等工藝生產得到再造菸葉。
[0035]實施例2
稱取lkg400目高嶺土，置於750°C的焙燒爐中焙燒5個小時，冷卻後，將其加入3kg濃度為20%的鹼性溶液(氫氧化鉀:氫氧化鈉:碳酸鉀=2:1:0.5(質量比)pH=ll.2)中，在85°C條件下反應6小時，反應完畢後洗滌pH=7.4、在115°C條件下乾燥18h得到改性高嶺土。將改性高嶺土放置於反應釜中，加入其量5%的魔芋生澱粉，充分混勻後加水攪拌得到濃度為60%混合糊狀物，於50°C條件下反應2.5小時。再於溫度為115°C條件下乾燥12小時，制粒得到200~400目的吸溼保潤型填料。
[0036]按照現有造紙法再造菸葉生產工藝，將吸溼保潤型填料作為溼部抄造時的填料之一，按漿料乾重8%加量進行基片抄造，後經塗布(塗布率為37%)、乾燥等工藝生產得到再造菸葉。
[0037]實施例3
稱取lkg400~600目高嶺土，置於850°C的焙燒爐中焙燒8個小時，冷卻後，將其加入
1.8kg濃度為25%的鹼性溶液(氫氧化鉀:氫氧化鈉:碳酸鉀=1:2:0.7 (質量比)pH=12.1)中，在90°C條件下反應9小時，反應完畢後洗滌pH=7.4、在115°C條件下乾燥18h得到改性高嶺土。將改性高嶺土放置於反應釜中，加入其量1%的魔芋生澱粉，充分混勻後加水攪拌得到濃度為58%的混合糊狀物，於75°C條件下，反應0.5小時。再於溫度為115°C條件下乾燥12小時、制粒得到200~400目的吸溼保潤型填料。
[0038]按照現有造紙法再造菸葉生產工藝，將吸溼保潤型填料作為溼部抄造時的填料之一，按漿料乾重8%加量進行基片抄造，後經塗布(塗布率為37%)、乾燥等工藝生產得到再造菸葉。
[0039]實施例4
稱取lkg400~600目高嶺土，置於700°C的焙燒爐中焙燒7個小時，冷卻後，將其加入4kg濃度為12%的鹼性溶液(氫氧化鉀:氫氧化鈉:碳酸鉀=1:1:1.2 (質量比)pH=9)中，在75°C條件下反應9小時，反應完畢後洗滌pH=6、在115°C條件下乾燥18h得到改性高嶺土。將改性高嶺土放置於反應釜中，加入其量0.5%的魔芋生澱粉，充分混勻後加水攪拌得到濃度為35%的混合糊狀物，於45°C條件下，反應2.5小時。再於溫度為115°C條件下乾燥12小時、制粒得到200~400目的吸溼保潤型填料。按照現有造紙法再造菸葉生產工藝，將吸溼保潤型填料作為溼部抄造時的填料之一，按漿料乾重8%加量進行基片抄造，後經塗布(塗布率為37%)、幹 燥等工藝生產得到再造菸葉。
[0040]實施例5
稱取lkg400~600目高嶺土，置於800°C的焙燒爐中焙燒4個小時，冷卻後，將其加入1.67kg濃度為22.5%的鹼性溶液(氫氧化鉀:碳酸鉀=2:0.6 (質量比)pH=12.5)中，在80°C條件下反應5小時，反應完畢後洗滌pH=7.5在115°C條件下乾燥18h得到改性高嶺土。將改性高嶺土放置於反應釜中，加入其量8%的魔芋生澱粉，充分混勻後加水攪拌得到濃度為75%的混合糊狀物，於80°C條件下，反應0.5小時。再於溫度為115°C條件下乾燥12小時、制粒得到200~400目的吸溼保潤型填料。按照現有造紙法再造菸葉生產工藝，將吸溼保潤型填料作為溼部抄造時的填料之一，按漿料乾重8%加量進行基片抄造，後經塗布(塗布率為37%)、乾燥等工藝生產得到再造菸葉。
[0041]對比例I
按照現有造紙法再造菸葉生產工藝，將常規的碳酸鈣(市售，規格400目)作為溼部抄造時的填料之一，按漿料乾重8%加量進行基片抄造，後經塗布(塗布率為37%)、乾燥等工藝生產得到再造菸葉。
[0042]實施例6應用實驗
以實施例1~5得到的再造菸葉作為試驗樣，以對比例I~2生產的再造菸葉為對照樣。按照捲菸回潮工藝和參考何保江等人《菸草保潤性能測試方法》等文獻方法，考察對照樣和試驗樣的吸溼能力；將樣品放置於溫度(28±5) °C、相對溼度為(30±2)%的系統環境中5天，在不同時間測試樣品的含水率，考察對照樣和試驗樣的保潤能力。研究結果見表1和表2。
[0043]表1樣品回潮時吸溼速率測試結果
【權利要求】
1.一種吸溼保潤型填料的製備方法，其特徵在於，所述製備方法包括以下步驟: 51.將高嶺土於650~850°C下焙燒，時間為3~8小時，冷卻後得到活化高嶺土； 52.將活化高嶺土加入鹼性溶液中，攪拌狀態下水浴加熱反應，完畢後過濾洗滌至pH為6~7.5，經乾燥得到改性高嶺土 ； 53.將S2所得改性高嶺土與魔芋生澱粉攪拌混合均勻後加水得糊狀高嶺土； 54.將S3所得糊狀高嶺土於水浴加熱進行糊化包覆反應，得糊化包覆型高嶺土； 55.將S4所得糊化包覆型高嶺土經乾燥完全脫水後，再經粉碎、過篩，得吸溼保潤型填料； 其中，S2中活化高嶺土加入量為鹼性溶液質量的25~60% ； S3所述魔芋生澱粉的用量為改性高嶺土質量的0.5~10%。
2.根據權利要求1所述吸溼保潤型填料的製備方法，其特徵在於，SI中所述選用的高嶺土的粒度大小為0.018~0.075mm或200~800目。
3.根據權利要求1所述吸溼保潤型填料的製備方法，其特徵在於，S2中所述鹼性溶液是由氫氧化鉀、氫氧化鈉的一種或兩種與碳酸鉀配製得到；所述鹼性溶液的質量濃度為12~25% ;調節鹼性溶液pH為9~12.5。
4.根據權利要求3所述吸溼保潤型填料的製備方法，其特徵在於，S2中所述氫氧化鉀、氫氧化鈉一種或兩種與碳酸鉀的質量比為10:1~10:6。
5.根據權利要求3所述吸溼保潤型填料的製備方法，其特徵在於，所述鹼性溶液用磷酸二氫鉀、磷酸二氫銨或磷酸二氫鈉`的一種或幾種調節鹼性溶液pH。
6.根據權利要求1所述吸溼保潤型填料的製備方法，其特徵在於，S2中水浴加熱的溫度為75~90°C，水浴加熱的時間為4~9小時。
7.根據權利要求1所述吸溼保潤型填料的製備方法，其特徵在於，所述糊狀高嶺土的水溶液質量百分比濃度在35~75%。
8.根據權利要求1所述吸溼保潤型填料的製備方法，其特徵在於，S4中所述水浴加熱的溫度為45~80°C，反應時間為0.5~2.5小時。
9.一種權利要求1至8任意一項所述吸溼保潤型填料的製備方法製備得到的填料。
10.一種權利要求9所述填料的應用，其特徵在於，所述填料作為造紙法生產再造菸葉的填料用於抄造步驟。
【文檔編號】C09C1/42GK103849173SQ201410087552
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月10日 優先權日:2014年3月10日
【發明者】劉熙, 葉榮飛, 邵幹輝, 趙瑞峰, 饒國華 申請人:廣東中煙工業有限責任公司