膨润土对再造烟叶（造纸法）助留效果的影响及其产品应用

刘 群，杜文杰，王法懿，崔 宁，李 英，刘义峰

（1.山东中烟工业有限责任公司，山东 济南 250014；2.山东瑞博斯烟草有限公司，山东 沂水 276400）

再造烟叶（造纸法）是利用烟梗、烟末和碎片、废次烟叶等烟草废料作基本原材料，通过造纸工艺生产的烟草薄片，是目前公认的用于卷烟降焦减害和降低成本的主要原料之一。近20年来，国产再造烟叶（造纸法）经历了从无到有、从有到量产、从量产到质量提升的发展阶段，2011年，国家烟草专卖局（以下简称“国家局”）启动再造烟叶（造纸法）技术升级重大专项，经过3年的努力，3条标志性生产线研制成功并通过国家局鉴定验收。近年来，国内再造烟叶生产企业将工艺技术装备水平以及生产水平的提升作为首要任务，以提高产品质量和降低能耗、降低成本作为目标，进行再造烟叶技术水平的整体提升。

膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，也叫斑脱岩、皂土或膨土岩，根据其可交换阳离子的种类、含量和层间电荷大小，可分为钠基膨润土、钙基膨润土和天然漂白土，其中钙基膨润土又包括钙钠基膨润土和钙镁基膨润土等。膨润土具有强的吸湿性和膨胀性，可吸附8～15倍于自身体积的水量，体积膨胀可达数倍至30倍；在水介质中能分散成胶凝状和悬浮状，这种介质溶液具有一定的黏滞性、触变性和润滑性；有较强的阳离子交换能力；对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力，最大吸附量可达5倍于自身的质量。

赵长友等在专利《一种提高造纸法再造烟叶中碳酸钙留着率的方法》中使用膨润土与壳聚糖、瓜尔胶配制成多元复合助留助滤体系溶液[1]；陈威在《瓜尔胶衍生物的制备及在造纸法再造烟叶中的应用研究》中，研究了瓜尔胶（CGG）和膨润土组成的二元微粒助留体系对烟草浆的助留助滤效果，考察了剪切速率、pH和电解质浓度对CGG-膨润土二元微粒助留体系的影响，结果表明膨润土与CGG组成的微粒助留助滤体系具有较好的抗剪切能力、较广的pH使用范围和较好的抗电解质性能[2]。

本文参考李刚等《不同制浆工艺对造纸法再造烟叶碳酸钙留着率的影响》[3]25-27，结合山东瑞博斯烟草有限公司生产线实际，进行了膨润土添加试验，综合生产成本以及感官质量，选取效果较优的工艺条件，在再造烟叶产品中应用，并将该再造烟叶产品添加至卷烟产品中，进行感官质量对比评价。

1 再造烟叶添加膨润土的试验

1.1 材料和仪器

1.1.1 材料

壳聚糖（泰安市鑫泉造纸助剂厂），瓜尔胶（上海锦乘工贸有限公司），碳酸钙（都江堰云艺钙业有限公司），针叶木浆（加拿大虹鱼），钠基膨润土（朝阳亚细亚膨润土有限公司），山东瑞博斯烟草有限公司生产线提取后烟梗，烟末。

1.1.2 仪器

ZQS2型打浆机（陕西科技大学机械厂），ZQJ1-B型纸样抄取器（陕西科技大学机械厂），ZQS12-100型打浆度测定仪（陕西科技大学机械厂），90-1B磁力搅拌器（上海梅颖浦仪仪器仪表制造有限公司），数显恒速电动搅拌器（济南安尼麦特仪器有限公司），切丝机（济南同力科技开发有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 浆料制备

浆料制备参照烟草行业标准YC/T 31《烟草及烟草制品试样的制备和水分测定烘箱法》，检测提取后烟梗、烟末和碎解后针叶木浆的水分。按照烟梗∶烟末∶外加纤维=4∶6∶1的绝干质量比分别计量烟梗、烟末和外加纤维，使用ZQS2型打浆机分别进行打浆，完成打浆的浆料混配后搅拌均匀，制备为浆料样品。使用ZQS12-100型打浆度测定仪对混合前后的浆料样品检测打浆度及浓度。检测结果见表1。

表1 各浆料打浆数据

1.2.2 基片制备

依据均匀设计法，对4变量进行设计。其中碳酸钙、壳聚糖和瓜尔胶的添加量参考《不同制浆工艺对造纸法再造烟叶碳酸钙留着率的影响》[3]25-27，添加各助剂的设计方案见表2（添加的各助剂以绝干浆料的质量为基数）。

表2 配方设计表 w/%

取绝干浆料2 g的浆料，加入定量清水并持续搅拌，按照表2中的设计数据，依次加入助剂碳酸钙、壳聚糖溶液、瓜尔胶溶液和膨润土，制备得到6个浆料样品并检测其打浆度及湿重，结果见表3。

使用ZQJ1-B型纸样抄取器抄取对应浆料的基片样品，经干燥后得到再造烟叶基片，分别标记为基片试样001～006，每个试验样品6片，重复4次，计量每个样品的质量，取平均值，计算浆料留着率（因浆料计量存在误差，且误差对于浆料留着率的影响较大，因此该计算为近似值）。浆料留着率按照以下公式计算。计算结果见表4。

表3 浆料样品的打浆度及湿重

表4 浆料留着率近似值

式中：R为浆料留着率，%；A为基片样品质量平均值，g；B为浆料绝干质量及各助剂添加量，g。

1.2.3感官评价样品制备及评价

使用生产线某产品烟梗、烟末浓缩液，按照烟梗、烟末的绝干质量比40%∶60%混合配成涂布液，再按照（37.0±1.0）%的涂布率，将浓缩液喷涂至基片试样001～006上，经干燥后分别制备为感官评价样品。表5为具有烟草及烟草制品感官质量评价资质的7位评委给出的再造烟叶感官质量评价。

1.3 试验数据的分析

打浆度是衡量浆料滤水性能的指标，相对而言，打浆度越低，浆料的滤水性能越好。表3显示了各浆料内添加助剂后打浆度的变化，浆料试样的打浆度自小到大排序为006、004、002、003、001和005。由表4可见，基片试样的浆料留着率近似值由大到小排序为004、006、002、001、005和003。由表5可见，基片试样的评价总分由大到小排序为004、001、006、002、005和003。综合上述3项指标，选取效果较优的004号样品工艺条件，在生产线产品中试用，产品编号XCS，并将产品按比例添加至山东中烟A卷烟中，检测A卷烟各指标及感官质量评价。

表5 再造烟叶感官质量评价表

2 添加膨润土的再造烟叶应用于卷烟产品

2.1 膨润土作为助留填料的再造烟叶（造纸法）对卷烟烟气指标的影响

依据上述试验结果，选取效果较优的004号样品工艺条件，将添加膨润土的再造烟叶应用于卷烟产品。表6显示了该再造烟叶（造纸法）对每支A卷烟的烟气指标的影响（表6中：“A1号”为未添加再造烟叶的A卷烟样品；“A2号”为添加了质量分数2.8%XCS再造烟叶的A卷烟样品）。

表6 烟气指标对比表

由表6可见，添加XCS再造烟叶的卷烟质量及抽吸口数相仿，无差异，一氧化碳及总粒相物有小幅降低，烟碱稍有上升，但幅度不大，水分方面有较大提升，较显著，同时焦油降低，结果表明，添加XCS再造烟叶对降低产品焦油以及提高烟气水分显著性较高。

2.2 感官质量评价

表7为具有烟草及烟草制品感官质量评价资质的7位评委对卷烟感官质量的评价结果（表7中：“A1号”为未添加XCS再造烟叶的A卷烟样品；“A2号”1至7为添加了质量分数2.8%XCS再造烟叶的A卷烟样品）。

由表7可见：香气方面略有提升，幅度不大；在刺激性及余味2方面，添加XCS再造烟叶的卷烟样品有较明显改善。

3 结论

表7 卷烟感官质量评价表

（1）使用膨润土并按照一定比例添加至再造烟叶（造纸法）所生产的产品，助留助滤效果明显，打浆度的降低及留着率的提高较显著，同时在感官质量方面也有较大的提升，生产线实施时，需注意控制系统的精确度。

（2）卷烟产品添加该再造烟叶后，在对香气无干扰的前提下，刺激性及余味2方面有较显著的提升，同时烟气指标中烟气水分提高，焦油含量降低。