一種造紙法再造煙葉萃取液中As含量的選擇性降低方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種造紙法再造煙葉As含量的選擇性降低方法，屬于造紙法再造煙 葉生產技術領域。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著吸煙與健康矛盾的加劇，卷煙的吸食安全性已經成為煙草科學重要 的研究方向，其中煙氣中的神、鉛、嬌、銘等重金屬元素被列為霍夫曼煙氣有害成分名單。因 此降低煙草及煙氣中的As含量有助于提升卷煙吸食的安全性。
[0003] 造紙法再造煙葉是一種重組的均值煙草，其具有燃燒速率快、焦油釋放量低、填充 值高W及耐加工性能好等特點，其化學組分與物理參數的可調控性是其最為重要的特點， 然而當前尚缺乏有效降低再造煙葉自身及其煙氣中的重金屬元素的方法。目前降低卷煙中 的As含量主要有農業措施、工藝方法。中國專利CN101940352A公布了利用微波松散、烘絲 溫度W及松散回潮等卷煙加工工藝參數的優化來降低As含量，As含量降低幅度為7-19%， 但運些方法降低As含量的效果有待進一步提高。重金屬有效脫除方法還包括絮凝法、離子 交換法、電滲析法等，其中電滲析法具有能量消耗低、操作維修方便、環境污染小等優點。中 國專利CN101108306A公布了利用電滲析方法去除植物提取液中嬌、鉛等重金屬，降低效果 顯著。電滲析技術作為一種高效的脫鹽手段，其對煙草水提物中的離子化合物的脫除效率 也較高，如 CN103082394A、CN103330277A W及 US4302308A、US4253929 利用電滲析方法去 除煙草提取液或再造煙葉萃取液中的氯離子、硝酸根離子。中國專利CN102406230A公布了 使用電滲析結合離子交換柱層析的方法去除煙草萃取液中As、化W及Cd，去除效率最高可 達90%。煙草萃取液中含有非離子型有效組分（如：果糖、葡萄糖、果膠等）和離子型有效 組分（如煙堿），其中煙堿是煙草最為重要的功效成分。雖然普通的電滲析技術可實現氯 離子、硝酸根等離子化合物相對于非離子型化合物的選擇性去除，但通常也導致煙草離子 型有效組分（煙堿和有機酸）的大量流失，運必將導致卷煙吸食品質下降。向海英等使用 I0NSEP?離子交換膜去除氯離子的同時，發現煙堿也降低50% W上（煙梗提取液中氯離子 的電滲析法脫除，煙草科技，2015,1:72-75)。因此，在提高煙草萃取液中離子脫除效率的同 時，如何有效保留煙草的有效成分（煙堿和有機酸）是電滲析處理煙草萃取液亟待解決的 關鍵問題，也是電滲析技術在造紙法再造煙葉生產中應用的技術關鍵。
【發明內容】
[0004] 本發明是針對上述現有電滲析技術所存在的煙堿大量流失問題而研制的一種生 產工藝簡單、可控性強的As選擇性調控方法，可廣泛應用于造紙法再造煙葉萃取液中，使 As含量選擇性降低，并有效避免煙堿和有機酸的流失，在降低As含量的同時，顯著提高造 紙法再造煙葉吸食品質。
[0005] 本發明通過一價陰離子選擇性透過膜的使用高效降低煙草萃取液中As含量，并 有效避免了煙堿和有機酸的流失，實現了 As含量降低的選擇性。
[0006] 本發明解決技術問題，采用如下技術方案：
[0007] 本發明造紙法再造煙葉萃取液中神離子的選擇性調控方法，其特征是：
[0008] a、將按照造紙法再造煙葉生產工藝所制備的煙草萃取液引入電滲析裝置的淡化 室，并在濃縮室中加入水或電解質；所述煙草萃取液的固形物含量為7-10%。
[0009] 所述電滲析裝置的陰離子交換膜為一價陰離子選擇性透過膜，陽離子交換膜優選 均相陽離子交換膜。
[0010] 按照造紙法再造煙葉生產工藝制備煙草萃取液的步驟為：將造紙法再造煙葉原 料（煙梗、煙葉和/或煙末）加入攬拌罐中，加入4-10倍重量的水，攬拌提取1小時，使 用雙螺旋擠漿機進行固液分離，所得到的煙草水溶液經過80-120目的振篩粗過濾，再在 2500-3500rmb轉速條件下離屯、分離，清液即為電滲析處理所需的煙草萃取液。
[0011] b、在恒定電流密度條件下對煙草萃取液進行電滲析處理脫除神，即進行脫神處 理；電滲析處理的流量為4-化/min ;恒定電流密度為15-30mA/cm2。
[0012]C、在脫神處理過程中通過淡化室內電導率的變化或者As的實際含量來控制脫神 程度；同時檢測淡化室內煙堿含量及有機酸總量（包括巧樣酸、草酸和蘋果酸）W考察脫神 處理的選擇性；
[0013] t將脫神后的煙草萃取液按照造紙法再造煙葉生產工藝繼續進行處理，用于再造 煙葉的加工。
[0014] 通常狀況下，煙草提取液呈酸性，其抑范圍約為4. 5-6. 5,其中的煙堿主要W-價 鹽的形態存在。從理論上來說，煙堿可通過一價選擇性離子交換膜，但實驗發現：電滲析過 程中煙堿并不通過一價陰離子選擇性透過膜，運主要可能是由于煙堿陰離子的離子水合半 徑大，一價陰離子選擇性透過膜對其有物理選擇性。從而，本發明可W通過一價陰離子選擇 性透過膜的使用，高效降低煙草萃取液中As含量，并有效避免了煙堿和有機酸的流失，實 現了 As含量的選擇性降低。
[0015] 與已有技術相比，本發明有益效果體現在：
[0016] 1、本發明不僅能有效降低As含量，同時可避免煙堿和煙草主要有機酸的流失，提 升造紙法再造煙葉萃取液的品質，最大程度地保證了再造煙葉的吸食品質。
[0017] 2、本發明生產工藝簡單、可控性強、質量穩定，可廣泛應用于造紙法再造煙葉萃取 液中As含量的選擇性降低。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細說明
[0019] 實施例1 :
[0020] W煙葉為原料制備煙草萃取液，將500mL固形物含量為7 %的煙草萃取液裝 入安裝有10對離子交換膜（其中陰膜為Selemion?-價陰離子選擇性透過膜，陽膜為 Selemion?-價陽離子選擇性透過膜，有效面積為1平方米）的電滲析裝置的淡化室中，并 在濃縮室中加入500mL的自來水；在15mA/cm 2的恒定電流密度條件下、5L/min的流量下進 行電滲析處理40min，經測試，處理后淡化室中煙草萃取液的電導率由初始的16. 50mS/cm 降低至8. 2mS/cm。
[0021] 在安裝有10對普通離子交換膜（陰離子交換膜為均相陰離子交換膜CJA-2,陽離 子交換膜為均相陽離子交換膜CJC-2,合肥科佳高分子材料科技有限公司制造）的電滲析 裝置中進行相同煙草萃取液的電滲析處理對比試驗，試驗參數除所用離子交換膜不同外， 其它參數均相同。
[0022] 經兩種膜堆處理后，淡化室內煙草萃取液的化學分析結果見表1，結果表明：與普 通的均相離子交換膜相比，一價離子選擇性透過膜在實現As含量顯著減少的前提下，可大 幅提高As含量相對于煙堿的選擇性，避免了煙堿的大量流失，同時有機酸（主要包括巧樣 酸、草酸和蘋果酸）也得到了較好的保留。
[0023] 由使用兩種電滲析膜堆處理后的煙草萃取液制備的造紙法再造煙葉的感官評價 結果表明：與使用普通均相離子交換膜的非選擇性去除對照相比，經一價離子選擇性透過 膜選擇性去除后的造紙法再造煙葉的吸食勁頭和燃燒速率都顯著提升，且感官品質整體得 到改善。
[0024]表1 陽0巧]
[0026] 實施例2 :
[0027] W煙梗為原料制備煙草萃取液，將500mL固形物含量為8%的煙草萃取液裝入安 裝有10對離子交換膜（其中陰膜為Selemion?-價陰離子選擇性透過膜；陽離子交換膜 為均相陽離子交換膜CJC-2,合肥科佳高分子材料科技有限公司制造）的電滲析器淡化室 中；濃縮室中加入500mL的1. Omol/L的硫酸鋼作為起始電解質；在20mA/cm2的恒定電流密 度條件下進行電滲析處理35min。經測試，處理后淡化室中煙草萃取液的電導率由初始的 17. 30mS/cm 降低至 5. 2mS/cm。
[0028] 在安裝有10對均相離子交換膜（均相陰離子交換膜為CJA-2,均相陽離子交換膜 為CJC-2,合肥科佳高分子材料科技有限公司制造）的電滲析裝置中進行相同煙草萃取液 的電滲析處理對比試驗，試驗參數除陰離子交換膜不同外，其它參數均相同。
[0029] 經兩種膜堆處理后，淡化室內煙草萃取液的化學分析結果見表2,結果表明：與普 通的均相陰離子交換膜相比，一價陰離子選擇性透過膜在實現As含量顯著減少的前提下， 可大幅提高As含量相對于煙堿的選擇性，避免了煙堿的大量流失，同時有機酸也得到了較 好的保留。
[0030] 由使用兩種電滲析膜堆處理后的煙草萃取液制備的造紙法再造煙葉的評價結果 表明：與使用普通均相陰離子交換膜的As離子非選擇性去除對照相比，經一價陰離子選擇 性透過膜選擇性去除后的造紙法再造煙葉的吸食勁頭顯著提升，且余味和刺激性等感官指 標得到提局。
[0031] 對比實施例1和實施例2還可知，在電滲析裝置的陰離子交換膜選用一價陰離子 選擇性透過膜的情況下，陽離子交換膜選用均相陽離子交換膜比選用一價陽離子選擇性透 過膜的效果更好些。
[0032] 表 2
[0033]
【主權項】
1. 一種造紙法再造煙葉萃取液中As含量的選擇性降低方法，其特征是： a、 將按照造紙法再造煙葉生產工藝所制備的煙草萃取液引入電滲析裝置的淡化室，并 在濃縮室中加入水或電解質；所述電滲析裝置的陰離子交換膜為一價陰離子選擇性透過 膜； b、 在恒定電流密度條件下對煙草萃取液進行電滲析處理脫除As，即進行脫砷處理； c、 在脫砷處理過程中通過淡化室內電導率的變化或者As的實際含量來控制脫砷程 度；同時檢測淡化室內煙堿含量及有機酸總量以考察脫砷處理的選擇性； d、 將脫砷后的煙草萃取液按照造紙法再造煙葉生產工藝繼續進行處理，用于再造煙葉 的加工。2. 根據權利要求1所述的造紙法再造煙葉萃取液中As含量的選擇性降低方法，其特征 是：所述煙草萃取液的固形物含量為7-10%。3. 根據權利要求1所述的造紙法再造煙葉萃取液中As含量的選擇性降低方法，其特征 是：所述電滲析裝置的陽離子交換膜為均相陽離子交換膜。4. 根據權利要求1所述的造紙法再造煙葉萃取液中As含量的選擇性降低方法，其特征 是：步驟b中所述電滲析處理的流量為4-8L/min;恒定電流密度為15-30mA/cm2。
【專利摘要】本發明公開了一種造紙法再造煙葉萃取液中As含量的選擇性降低方法，其特征是：將按照造紙法再造煙葉生產工藝所制備的煙草萃取液引入電滲析裝置的淡化室，進行電滲析處理降低As含量，在降低As含量過程中通過淡化室內電導率的變化或者As的實際含量來控制脫As程度；同時檢測淡化室內煙堿含量及有機酸總量以考察脫除砷離子的選擇性。本發明不僅能有效降低As含量，同時可避免煙堿和煙草主要有機酸的流失，最大程度地保證了再造煙葉的吸食品質。
【IPC分類】A24B3/14, B01D61/44
【公開號】CN105169949
【申請號】
【發明人】葛少林, 黃蘭, 佘世科, 張朝, 田振峰, 陳開波, 徐迎波, 許宗保, 陳闖, 田忠, 黃傳喜
【申請人】安徽中煙工業有限責任公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年8月28日