专利名称：减少烟草中含氮化合物和木质素的方法
背景技术：
本发明通常涉及烟草和烟草吸用(smoking)材料及其制备方法。更具体而言，本发明涉及所述材料和能提供具有降低的木质素和氮含量的烟草材料的方法。
烟草材料含有各种会对其吸用质量产生不利影响的含氮化合物。这些含氮化合物包括蛋白质、氨基酸和某些生物碱，如烟碱、降烟碱、新烟碱和新烟草碱。烟草的吸用质量特别会受到杂环和芳香胺以及烟草特有的亚硝胺(TSNA)和由这些含氮化合物高温分解或转移所形成的其它化合物的不利影响。烟草的加工有时会包括这样的步骤，其中降低烟草的含氮量以改善烟草的吸用性。然而，难以将含氮化合物从薰制的烟草叶、烟草梗和纤维细胞壁中提取出来。
当前，许多用来降低烟草材料中含氮量的方法采用酶化合物和微生物试剂以分解烟草内的蛋白质和其它含氮化合物。然而，采用这些酶化合物和试剂产生出许多缺点。特别地，酶价格昂贵、对pH敏感，而且会将蛋白质降解为氨基酸，所述氨基酸仍会保留在烟草材料内。还认为酶化合物会在加工后残留在烟草材料上。而且，用来处理烟草的微生物试剂会导致不希望发生的反应，该反应会产生出不希望的副产物。而且，在许多烟草处理中，烟草会分解或易于破裂为碎片。
因此，需要提供一种方法，通过该方法可以降低烟草材料的含氮量，却不会留下残留物或不希望的副产物，而且烟草固体材料的分解也降低了。
发明概述本发明涉及提供具有降低的木质素和氮含量的烟草材料的方法。将烟薰的和细纤维烟草(burley)全叶片以及梗、细丝(fine)或碎屑(scrap)形式的烟草材料与含水溶剂接触。从烟草纤维部分中分离出得到的提取液。然后使烟草纤维部分与含有碱金属氢氧化物，如氢氧化钠和/或氢氧化钾和过氧化氢的溶液接触。再将该溶液从烟草纤维部分中分离出来。然后洗涤、精制烟草纤维部分并进一步加工以用于吸用制品如香烟中。减少烟草材料中的木质素和含氮化合物提供出改善的吸用性并减少了从含烟草材料的吸用制品中排放出的含氮高温分解产物。
本发明的目标是提供具有降低的木质素和含氮化合物水平的烟草产品。
本发明的另一个目标是提供制备具有降低的木质素和含氮化合物水平的烟草产品的方法。
本发明的再一个目标是提供能够使烟草固体材料分解最小化的烟草处理方法。
更具体而言，本发明涉及降低烟草材料木质素和氮含量的方法，所述烟草材料包括薰制的全烟草叶、细丝、碎屑、梗和叶以及细纤维烟草叶和梗，该方法包含以下步骤使烟草材料与第一含水溶剂如水在约60EC-80EC的温度下接触约0.5-1小时；从烟草纤维部分中分离出烟草的水提取物；使这一经洗涤的烟草纤维部分在温度为约25EC-120EC时与含1％-5％(重量/重量)碱金属氢氧化物并含有2.5％-12％(重量/重量)过氧化氢的溶液接触约0.5-4小时；并且，从烟草纤维部分中分离出得到的溶液。然后干燥得到的烟草产物并用于生产香烟制品。或者，可以在干燥前将提取物或其一部分添回到烟草产物中。
从以下的工艺和该描述之后的实施例可以获得对本发明的更佳理解。
附图简述
图1简要描述了表征本发明的工艺步骤。
对优选实施方案的描述在实施本发明降低木质素和氮方法的优选方法中，在约60EC-80EC的温度下，使烟薰的和细纤维烟草梗、碎屑、细丝和/或叶形式的烟草材料(10)与第一含水溶剂如水接触约0.5-1小时(12)。可以在槽或相似的混合容器中进行烟草与水的接触(12)，其中加热并搅拌水和烟草。从烟草纤维部分中，优选通过离心分离出得到的含有香味化合物的含水烟草提取物(14)。可以从混合溶器中将烟草/水浆液泵入离心机中并在其中进行离心分离。一旦从烟草纤维或叶部分中除去，可以贮藏含水的烟草提取物(15)以便向经过分离或未经分离的纤维再次施用。在一个实施方案中，可以使含水烟草提取物(15)与固相吸附剂如膨润土或阳离子树脂在一个容器中接触(17)，然后通过离心或者本领域已知的类似分离方法进行分离(19)。在另一个实施方案中，可以经由专用过滤器、膜或填充了吸附剂/吸收剂材料的柱子泵送或输送含水的烟草提取物(15)以除去可溶性含氮组分如硝酸盐、蛋白质和亚硝胺(TSBAs)和多酚化合物等。然后，通过真空蒸发浓缩含有香味化合物的降低了氮的含水烟草提取物(23)并添回到再生的烟卷包装纸中(31)。
可以通过使烟草纤维或叶部分(16)与含有碱金属氢氧化物如氢氧化钠和/或氢氧化钾和过氧化氢的助溶剂溶液接触(18)来降低从含水烟草提取物(15)分离出的烟草纤维或叶部分(16)的木质素和氮含量。可以将烟草纤维或叶部分(16)装入槽或类似的混合容器中。在一个实施方案中，将含有相对于烟草纤维约1.0％-5.0％(重量/重量)的氢氧化钠和2.5％-12.0％过氧化氢(重量/重量)，优选4.0％-8.0％过氧化氢的助溶剂进料到容器中并与洗涤过的烟草纤维部分接触，对叶而言在约25℃-80℃的温度下接触0.5-2.0小时，对烟草纤维而言在约70℃-120℃的温度下接触约0.5-4.0小时。之后，通过本领域内熟知的任何方式从烟草纤维或叶部分分离出溶液(24)，如，例如通过向离心机泵送浆液，其中从溶液中离心分离出纤维。然后用第二含水溶剂如水洗涤烟草纤维或叶部分(如数字(26)所示)，并进一步精制(28)。然后将烟草纤维或叶部分加工成片状(30)，可以向其添加降低了木质素-氮的含水烟草提取物(31)。当上述方法的片或叶与仅经过洗涤的片或叶比较时，凯氏定氮法的氮降低了35-90％，木质素降低了23-45％。
另外，在与烟草纤维部分接触的溶液中可以包括氢氧化钾(KOH)。可以使烟草纤维或叶部分与含有氢氧化钾和过氧化氢的溶液接触。所述溶液可以含有与氢氧化钠大致相同量的氢氧化钾。
特别地，由碱金属氢氧化物和过氧化氢处理过的烟草材料形成的烟草片和叶比常规方法加工的烟草纤维和叶更坚实。同样，该烟草产品呈现出与烟薰烟叶相似的纹理与密度。该烟草产品在切割时不像常规方法形成的烟叶那么易碎。因此，在吸用制品如香烟的制备过程中浪废的烟草更少。因而，上述方法处理的烟草与常规处理的烟草相比，在香烟制造工艺中具有诸多优点。
实施例为了更好地理解本发明，加入以下实施例以说明本发明，且不带有对本发明进行过度限制的目的。
对照1和实施例1A、1B将2.8Kg含氮量为2.09％烟草材料混合物-包括烟薰的和细纤维烟草碎屑、梗、叶和细丝在70℃下用水提取30-120分钟，如本领域已知的。在离心后，用吸附剂(如硅藻土、活性炭、clyodextrin或其组合)或吸收剂(乙酸纤维素)进一步处理提取液以除去含氮化合物，然后真空蒸发浓缩。如下所述，进一步提取得到的经洗涤的纤维以除去木质素和含氮化合物。从经洗涤的纤维中，将350克的部分装入含有2.8-4.2L碱-过氧化物的溶液的容器中，其包含2.5％(W/W)的氢氧化钠和7.5(W/W)的过氧化氢。然后将含有烟草材料的碱-过氧化物溶液加热至70℃并在搅拌下保持0.5-1小时。在每一个加热和搅拌时段后，经由离心从烟草纤维部分中分离出液体。然后用水漂洗纤维固体样品并在35℃干燥24小时。然后测试该样品的木质素(卡伯值)和凯氏定氮法的氮含量，发现木质素含量为47.1-45.7％，凯氏定氮法的氮含量为0.77-0.80％，显示出从对照1起始的61.4％和1.53％的木质素和凯氏定氮法的氮含量，木质素和凯氏定氮法的氮含量分别下降了23.3％-25.5％(d.w.b)和47.7-49.9％(d.w.b)，如表I中所示。然后精制纤维材料并在Fourdrinier型金属丝(wire)造纸机上成形为纸状片。最后，在于90℃下干燥3-5分钟前，将上述的浓缩提取物与甘油混合并添回到部分片材中，如本领域已知的。
实施例2A、2B用与实施例1A、1B近似的方式，以及相同的材料的量实施这些实施例，除了将碱-过氧化物溶液中的烟草材料加热至90℃并在搅拌下保持1小时。另一点不同是一种溶液含4.2％(W/W)的氢氧化钠和8.3％(W/W)的过氧化氢，而另一种只含有8.3％的过氧化氢。从碱-过氧化物提取得到的纤维木质素降低了30.5％，凯氏定氮法的氮下降了62.8％，而过氧化物提取的纤维分别具有18.6％和20.9％的木质素和凯氏定氮法的氮的下降幅度。
实施例3A、3B用与实施例1A、1B近似的方式，以及相同的材料的量实施这些实施例，仅有的变化是将烟草材料和溶液加热至120℃并保持30分钟。另一个变化是一种溶液含2.5％的氢氧化钠和7.5％的过氧化氢，而另一种只含有8.3％的氢氧化钠。从过氧化物处理得到的纤维材料的木质素降低了14.5％，氮下降了85.5％，而碱-过氧化物处理的纤维材料分别具有21.8％和56.2％的木质素和氮含量的下降幅度。
对照2和实施例4A、4B将凯氏定氮法的氮含量为2.72％的1.9公斤批量的细纤维烟草梗丝在70℃下用水提取30分钟，如本领域已知的。在离心后，抛弃，或用吸附剂(如硅藻土、活性炭、cylodextrin或其组合)或吸收剂(乙酸纤维素)进一步处理或经由膜/过滤器输送提取液以除去含氮化合物，然后真空蒸发浓缩。如下所述，进一步提取得到的经洗涤的、具有66.4％的木质素和2.25％的氮含量的纤维以除去木质素和含氮化合物。从经洗涤的纤维中，将450克的部分装入含有2.8-4.2L碱-过氧化物的溶液的容器中，其包含5.0％(W/W)的氢氧化钾(KOH)和10.0％(W/W)的过氧化氢(H2O2)或2.5％(W/W)的KOH和7.5％(W/W)的(H2O2)。然后将前一种含有烟草材料的碱-过氧化物溶液加热至90℃并保持0.5小时，而后一种加热至120℃并在搅拌下保持0.5小时。在每一个加热和搅拌时段后，经由离心从烟草纤维部分中分离出液体。然后用水漂洗每一个纤维固体样品并在35℃干燥24小时。然后测试每一种样品的木质素(卡伯值)和凯氏定氮法的氮含量。当与表I中所示的经洗涤纤维对照2进行对比时，在90℃处理30分钟的纤维材料分别具有45.2％的木质素含量的下降幅度和氮含量＞90％的下降幅度，而在120℃处理的纤维材料分别具有35.8％和＞90％的木质素和凯氏定氮法的氮的下降幅度。最后，在于90℃下干燥5-10分钟前，将上述的浓缩提取物与甘油混合并喷回到旋转容器舱内的纤维材料丝上。
对照3和实施例5A、5B用与实施例4A、4B近似的方式，以及相同的材料的量实施这些实施例，除了用烟薰的梗丝替换细纤维烟草梗丝。在与对照3的值进行对比时，从90℃下用碱-过氧化物(5.0vs10.0％)提取0.5小时得到的纤维木质素降低了43.1％，氮下降＞88.8％，示于表I中。在与对照3的值进行对比时，从120℃下用碱-过氧化物(2.5vs7.5％)提取0.5小时得到的纤维木质素降低了38.6％，氮下降＞88.8％，示于表I中。
对照4和实施例6A、6B用与实施例4相同的方式，以及与实施例1A、1B相同的材料的量实施这些实施例，仅有的变化是将烟薰的和细纤维烟草的叶混合物(17-22段/英寸2)作为原料。其它的变化包括将容器的内容物在90℃加热0.5小时，采用含有3.5％NaOH和6.0％H2O2或6.0％NaOH和11.5％H2O2的碱-过氧化物溶液。在与对照4的值进行对比时，从90℃下用碱-过氧化物(3.5vs6.0％)提取0.5小时得到的纤维木质素降低了36.6％，氮下降了59.7％，示于表I中。在与对照4的值进行对比时，从90℃下用碱-过氧化物(6.0vs11.5％)提取0.5小时得到的纤维木质素降低了43.5％，氮下降了69.8％，示于表I中。
对照5和实施例7A、7B用与实施例4A、4B相同的方式，以及与实施例1A、1B相同的材料的量实施这些实施例，仅有的变化是将细纤维烟草叶(17-22段/英寸2)作为原料。另一个变化是将提取容器在25℃保持2小时，采用含有1.25％NaOH和3.75％H2O2的碱-过氧化物溶液或者将容器内容物加热至70℃并保持0.5小时并采用2.5％的NaOH和7.5％的H2O2。在与对照5的值进行对比时，从25℃下用碱-过氧化物(1.25vs3.75％)提取2小时得到的纤维木质素降低了14.5％，氮下降了49.9％，示于表I中。在与对照5的值进行对比时，在70℃下用碱-过氧化物(2.5vs7.5％)提取0.5小时得到的纤维木质素降低了29.2％，氮下降了63.5％，示于表I中。
对照6和实施例8A、8B用与实施例7A、7B相同的方式和相同的量实施这些实施例，仅有的变化是将烟熏烟草叶(17-22段/英寸2)作为原料。在与对照6的值进行对比时，从25℃下用碱-过氧化物(1.25vs3.75％)提取2小时得到的纤维木质素降低了16.6％，氮下降了50.4％，示于表I中。在与对照6的值进行对比时，在70℃下用碱-过氧化物(2.5vs7.5％)提取0.5小时得到的纤维木质素降低了28.8％，氮下降了43.0％，示于表I中。
表I用碱-过氧化物溶液提取的烟草凯氏定氮法的氮和木质素的下降
*在校准界限以下由实施例看出，通过将烟草与溶液中含有1-5重量％的碱金属氢氧化物和过氧化氢的混合物接触获得了木质素和氮的显著降低，且过氧化氢为2.5％-12％。
前面提供的详细描述和实施例主要是为了理解的清晰，不能理解为对本发明的不必要限制，因为阅读了本公开内容后，进行改动对于本领域技术人员而言将是显而易见的，且无需背离本发明的精神和所附权利要求的范围即可做出。
权利要求
1.制备具有降低的木质素和含氮化合物水平的烟草材料的方法，包含(a)使烟草材料与第一含水溶剂接触以提供烟草含水提取物和烟草纤维部分；(b)将所述含水烟草提取物从所述烟草纤维部分中分离出来；(c)在约25-120℃的温度下使所述烟草纤维部分与含有过氧化氢和碱金属氢氧化物的溶液接触，其中所述溶液含有浓度为2.5％-12.0(W/W)的过氧化氢，所述碱金属氢氧化物为约1％-5％(W/W)；和(d)将所述溶液从所述烟草纤维部分中分离出来。
2.权利要求1的方法，还包含(e)使所述烟草纤维部分与第二含水溶剂接触。
3.权利要求1的方法，其中所述烟草材料是在约25℃-80℃的温度下与所述第一含水溶剂接触约0.5-2小时的叶。
4.权利要求1的方法，其中所述烟草材料是在约70℃-120℃的温度下与所述第一含水溶剂接触约0.5-4小时的纤维部分。
5.权利要求1的方法，其中所述碱金属氢氧化物是氢氧化钠。
6.权利要求5的方法，其中所述氢氧化钠为约4％-8％(W/W)。
7.权利要求5的方法，其中所述碱金属氢氧化物是氢氧化钾。
8.权利要求7的方法，其中所述氢氧化钾为约4％-8％(W/W)。
全文摘要
在采用含有过氧化氢和碱金属氢氧化物的溶液的提取操作中降低烟草叶和烟草纤维材料中木质素和氮含量的方法，所述烟草叶和烟草纤维材料包括全叶、梗、碎屑、细丝和叶以及细纤维烟草叶和梗。然后可以将处理过的烟草进一步加工以用于香烟和其它吸用制品中。
文档编号A24B15/24GK1694628SQ03825007
公开日2005年11月9日 申请日期2003年8月28日 优先权日2002年9月9日
发明者J·-P·穆亚, B·L·海斯, K·J·小布拉德利 申请人:英美烟草(投资)有限公司