一种使用蒸汽爆破烟梗制备高品质卷烟滤棒的工艺方法技术领域
本发明涉及烟草加工技术领域，尤其涉及一种使用蒸汽爆破烟梗制备高品质卷烟滤棒的工艺方法。
背景技术
吸烟对人体有害的主要原因是卷烟烟气中有害气体成分的存在，减少烟气燃烧过程中有害成分生成和去除卷烟烟气中的有害成分是卷烟减害的根本目标。卷烟生产中，一旦叶丝配方确定，则烟气中有害成分的去除和烟气的品质由滤嘴材料确定。卷烟滤嘴材料及加工工艺研究成为卷烟烟气有害成分控制和烟气品质调控的最后环节。
目前，卷烟滤嘴材料主要以醋酸纤维为主，其对焦油、烟碱具有非常好的去除效果。但受纤维材料自身性质的影响，醋酸纤维对烟气中七种主要有害物质的去除能力，尤其是选择性去除能力有限，新型替代纤维材料及滤嘴加工工艺改进成为卷烟减害的重要研究课题。活性炭、碳纤维、凸凹棒石、Al2O3纳米材料、血红蛋白、黄连生物碱、壳聚糖、氧化石墨烯、大豆蛋白颗粒、保润剂、增香线都在卷烟滤嘴中得到试验和应用。
烟梗是烤烟去除叶片后剩余的叶脉部分，其木质纤维素含量较高、刺激性较强，仅在卷烟中适量添加以提高卷烟填充值、降低卷烟生产成本，限制了其在卷烟生产中的大范围应用。目前，烟梗已成为卷烟生产中最大的工业废弃物，造成烟梗的浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用蒸汽爆破烟梗制备高品质卷烟滤棒的工艺方法，烟梗经蒸汽爆破、超微粉碎、造粒、选粒后按一定比例添加于卷烟滤嘴中可以提高对卷烟主流烟气中有害物质的截留能力，同时其自身释放的香味物质在减少烟气刺激性的同时，也提高了口腔的舒适度，从而达到改善卷烟烟气品质的目的。
本发明采用的技术方案为：
一种使用蒸汽爆破烟梗制备高品质卷烟滤棒的工艺方法，其特征在于：包括以下步骤：
A：筛选合格烟梗，进行表面除尘、润梗处理；
根据生产需要，通过筛网筛选满足条件的合格烟梗，再将合格烟梗在筛网上均匀摊开，利用空气压缩机高压气流对合格烟梗表面进行吹扫，去除表面灰尘；之后，使用30℃~40℃温水雾化喷淋烟梗表面，自然润梗后停止喷淋，使烟梗水分保持在40%~50%之间；
B：将润湿变软的烟梗进行蒸汽爆破处理；
工作介质采用饱和水蒸气，爆破蒸汽压力为0.8MPa~1.0MPa，维压时间30秒；烟梗蒸汽爆破后迅速进行脱水干燥处理，脱水采用热风干燥，热风温度控制在55℃~60℃之间，干燥后烟梗水分保持在10%~20%以内；
C：将干燥后的蒸汽爆破烟梗进行初级粉碎，并再次进行润湿、干燥处理；
将干燥后的蒸汽爆破烟梗进行初级粉粹，即粗粉碎，粉碎后的颗粒直径不大于2mm；将粉碎后的蒸汽爆破烟梗颗粒放置于恒温恒湿箱中进行平衡水分，湿度设定为15%，温度为常温，平衡时间不少于5小时；然后进行二次干燥，二次干燥热风温度控制在50℃~55℃，干燥后颗粒水分含量在10%以内，干燥后的蒸汽爆破烟梗颗粒在干燥皿中进行降温冷却，并装袋密封储存备用；
D：将冷却后的蒸汽爆破烟梗颗粒进行超微化处理；
D1：超微化处理采用高速球磨机，球磨过程中控制物料温度不高于60℃，球磨时间不小于30分钟；球磨完成后，对物料进行筛分，筛取180目~200目物料备用，剩余物料进行重复球磨；
D2：将筛取的180目~200目蒸汽爆破烟梗粉末进行造粒加工，然后用分样筛筛选粒径在60目~80目之间的蒸汽爆破烟梗再造颗粒备用；
E：将60目~80目之间的蒸汽爆破烟梗颗粒置于滤棒成型机，制备标准卷烟滤棒；
将筛选后60目~80目之间的蒸汽爆破烟梗再造颗粒置于滤棒成型机加料仓，开启滤棒成型机，根据醋酸纤维丝束进线速度和增塑剂用量，调整蒸汽爆破烟梗颗粒进料量，使蒸汽爆破烟梗再造颗粒在醋酸纤维丝束展开面上均匀喷洒，直径8mm醋酸纤维滤棒控制添加量为0.8mg/cm~1mg/cm，制备成标准卷烟滤棒。
所述的步骤D1中的高速球磨机采用低温高速球磨机。
所述的步骤D2中的造粒加工，造粒采用干法造粒，避免了外源物质的引入，造粒粒径在60目~80目之间。
本发明自然风干烟梗风选去除杂质和灰尘，使用30℃~40℃温水雾化喷淋烟梗表面，表层湿润后停止喷淋，自然润梗后使水分保持在40%~50%之间。将润湿变软的烟梗进行蒸汽爆破处理，工作介质采用饱和水蒸气，爆破蒸汽压力0.8MPa~1.0MPa，维压时间30秒。烟梗气爆后迅速进行将脱水干燥处理，脱水采用热风干燥，热风温度控制在55℃~60℃之间，避免高温造成香味物质挥发，干燥后烟梗水分要求在20%以内。将干燥后的汽爆烟梗进行粗粉碎，粉碎后的颗粒直径不大于2mm。将粉碎后的汽爆烟梗颗粒恒温恒湿箱中平衡水分，湿度设定为15%，平衡时间不少于5小时，然后进行二次干燥，二次干燥热风温度控制在50℃~55℃，干燥后颗粒水分含量在10%以内，干燥后的汽爆烟梗颗粒在干燥皿中进行降温冷却，超微化处理前应避免吸湿。将冷却后的汽爆烟梗颗粒进行超微化处理，超微化处理采用水冷式高速球磨机球磨过程中控制物料温度不高于60℃，球磨时间不小于30分钟；球磨完成后对物料进行筛分，筛取180目~200目物料备用，剩余物料进行重复球磨。将筛取的汽爆烟梗粉末进行造粒加工，然后用分样筛筛选粒径在60目~80目之间的颗粒备用。将筛选后的汽爆烟梗再造颗粒置于滤棒成型机加料仓，开启滤棒成型机，根据丝束进线速度和增塑剂用量调整汽爆烟梗颗粒进料量，使汽爆烟梗再造颗粒在丝束展开面上均匀喷洒，直径8mm醋酸纤维滤棒控制添加量为0.8~1mg/cm，制备成标准卷烟滤棒。
烟梗经蒸汽爆破、超微粉碎、造粒、选粒后按一定比例添加于卷烟滤嘴中可以提高对卷烟主流烟气中有害物质的截留能力，同时其自身释放的香味物质在减少烟气刺激性的同时，也提高了口腔的舒适度，从而达到改善卷烟烟气品质的目的。
附图说明
图1为本发明的流程框图。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括以下步骤：
A：筛选合格烟梗，进行表面除尘、润梗处理；
根据生产需要，通过筛网筛选满足条件的合格烟梗，再将合格烟梗在筛网上均匀摊开，利用空气压缩机高压气流对合格烟梗表面进行吹扫，去除表面灰尘；之后，使用30℃~40℃温水雾化喷淋烟梗表面，自然润梗后停止喷淋，使烟梗水分保持在40%~50%之间；
B：将润湿变软的烟梗进行蒸汽爆破处理；
工作介质采用饱和水蒸气，爆破蒸汽压力为0.8MPa~1.0MPa，维压时间30秒；烟梗蒸汽爆破后迅速进行脱水干燥处理，脱水采用热风干燥，热风温度控制在55℃~60℃之间，干燥后烟梗水分保持在10%~20%以内；
C：将干燥后的蒸汽爆破烟梗进行初级粉碎，并再次进行润湿、干燥处理；
将干燥后的蒸汽爆破烟梗进行初级粉粹，即粗粉碎，粉碎后的颗粒直径不大于2mm；将粉碎后的蒸汽爆破烟梗颗粒放置于恒温恒湿箱中进行平衡水分，湿度设定为15%，温度为常温，平衡时间不少于5小时；然后进行二次干燥，二次干燥热风温度控制在50℃~55℃，干燥后颗粒水分含量在10%以内，干燥后的蒸汽爆破烟梗颗粒在干燥皿中进行降温冷却，并装袋密封储存备用；
D：将冷却后的蒸汽爆破烟梗颗粒进行超微化处理；
D1：超微化处理采用低温高速球磨机，球磨过程中控制物料温度不高于60℃，球磨时间不小于30分钟；球磨完成后，对物料进行筛分，筛取180目~200目物料备用，剩余物料进行重复球磨；
D2：将筛取的180目~200目蒸汽爆破烟梗粉末进行造粒加工，造粒采用干法造粒，避免了外源物质的引入；然后用分样筛筛选粒径在60目~80目之间的蒸汽爆破烟梗再造颗粒备用；
E：将60目~80目之间的蒸汽爆破烟梗颗粒置于滤棒成型机，制备标准卷烟滤棒；
将筛选后60目~80目之间的蒸汽爆破烟梗再造颗粒置于滤棒成型机加料仓，开启滤棒成型机，根据醋酸纤维丝束进线速度和增塑剂用量，调整蒸汽爆破烟梗颗粒进料量，使蒸汽爆破烟梗再造颗粒在醋酸纤维丝束展开面上均匀喷洒，直径8mm醋酸纤维滤棒控制添加量为0.8mg/cm~1mg/cm，制备成标准卷烟滤棒。
下面结合具体实施例详细说明本发明的工作流程：
取复烤厂分选后烟梗，人工筛选直径小于5mm的优质烟梗10kg，先用筛孔直径2mm~3mm的筛网筛除烟梗中杂质，将烟梗在筛网上均匀摊开，厚度不超过3cm，采用空气压缩机高压气流对烟梗表面进行吹扫，去除表面灰尘。将纯净水加热到40℃用高压喷壶以水雾状形式喷洒在烟梗表面，喷洒过程中应不断翻动烟梗使所有烟梗均匀接触水分，喷洒至烟梗表面有水滴形成，将表面润湿后的烟梗聚堆平衡水分，堆厚度在10cm~15cm之间，期间每5~10分钟翻动一次避免水分不均匀。将润湿后的烟梗进行蒸汽爆破，爆破介质采用饱和水蒸气，压力为1.0MPa，维压时间为30秒，烟梗爆后迅速取出置于筛网中用工业风扇去除表面水分，然后置于红外鼓风干燥箱中进行脱水干燥，设定干燥温度为55℃，连续烘干6小时后取出冷却，水分含量约为15%左右。
将烘干的烟梗用植物粉碎机进行初级粉碎，粉碎粒径约为1mm左右，然后将粉碎后烟梗放置于恒温恒湿箱中平衡水分，湿度设定为15%，温度为常温，平衡时间10小时进行二次干燥，二次干燥控制热风温度为50℃，干燥5小时后取出分别置于干燥皿中冷却至室温，并装袋密封储存备用。
将干燥后的蒸汽爆破烟梗粉末采用药物干法造粒机进行造粒，造粒后再将粉碎筛选出粒径在60目~80目之间的再造颗粒密封储存备用，此时应避免吸潮。采用常规醋酸纤维丝束进行滤棒加工，滤棒成型机型号为KDF2性，再造蒸汽爆破烟梗颗粒置于物料仓，气流进料，进料量约为30g/min。将纯醋酸纤维滤棒和制备的蒸汽爆破烟梗超微化再造颗粒滤棒采用某品牌卷烟同样烟丝配方进行烟支卷制，对比二种滤棒卷烟常规烟气及感官质量对比如表1、表2。从表1中可以看出在相同的滤嘴长度下，添加蒸汽爆破烟梗再造颗粒的卷烟滤嘴对烟气中的总粒相物、烟碱和焦油的去除效果均高于常规醋酸纤维滤嘴，具有较好的截留效果。从感官质量评价上，添加蒸汽爆破烟梗再造颗粒滤嘴卷烟在香气度、杂气和刺激性指标上均优于常规醋酸纤维滤嘴卷烟，说明添加蒸汽爆破烟梗再造颗粒卷烟滤嘴对改善卷烟品质具有较好的促进作用。
表1蒸汽爆破烟梗再造颗粒滤嘴对卷烟常规烟气的影响
表2蒸汽爆破烟梗再造颗粒滤嘴对卷烟感官质量评价
蒸汽爆破作为一种木质纤维素类物料的预处理方式不仅可以破坏原料的木质纤维素结构，高温高压下也使部分稳定大链分子发生断裂形成新的物质。烟梗经蒸汽爆破处理后不仅可以破坏木质纤维素结构，汽爆过程中的高温高压环境也能激发淀粉、半纤维素、纤维素向还原糖和小分子香味物质转化，赋予爆破烟梗具有特有的香味。同时，烟梗蒸汽爆破过程中由于木质纤维素的转化使烟梗孔隙结构发生改变，呈现多微孔结构形态，具有一定的吸附能力。利用汽爆烟梗特有的香味物质对卷烟烟气进行调节可改善卷烟烟气的吸食品质，将汽爆烟梗进行超微化处理借助其自身分子排列形式改变的同时，比表面积的增加也提高了其对烟气中有害物质的吸附固定能力，达到卷烟减害的目的。汽爆烟梗是烟草的内源材料，其超微化后制粒添加于卷烟滤棒中是对滤棒醋酸纤维材料的一种补充和对卷烟烟气中香气物质的补偿，相关研究还未见报道。