再造烟叶萃取液低温浓缩系统及其低温浓缩方法
【专利摘要】本发明公开了一种再造烟叶萃取液低温浓缩系统及其低温浓缩方法，该系统包括依次相连的预处理装置、精制液储罐、一级碟管式反渗透系统、二级碟管式反渗透系统和浓缩液储罐，还包括清洗装置，所述清洗装置与一级碟管式反渗透系统连接，该系统采用碟管式反渗透膜进行浓缩，能大大降低萃取液中热敏性物质的损失，保留烟草萃取液中的香味成分，浓缩倍数远高于普通反渗透膜的浓缩，此外，该系统还具有占地面积小、运行成本低和自动化程度高等优点。本方法将萃取液先经过预处理、再在5～40℃下经过碟管式反渗透系统两级浓缩，将萃取液的浓度由2.5～8%浓缩至30～45%的浓缩液，由于不需要高温浓缩，大大降低萃取液中热敏性物质的损失，同时大大降低了能耗。
【专利说明】再造烟叶萃取液低温浓缩系统及其低温浓缩方法【技术领域】
[0001]本发明属于再造烟叶【技术领域】，具体是一种造纸法再造烟叶萃取液低温浓缩系统，本发明还涉及再造烟叶萃取液的低温浓缩方法。
技术背景
[0002]再造烟叶，又名烟草薄片，起源于20世纪50年代，其发展经历了辊压、稠浆、造纸3个过程。造纸法再造烟叶是利用废弃的烟梗、烟叶碎片或烟末等原料，经过提取、浓缩、加香、分离、打浆、抄造、烘干等工艺过程制成的性能优良的烟叶基片，常用作卷烟填充物，回用于卷烟生产。随着造纸法再造烟叶的发展，卷烟工业企业和科研院所对于造纸法再造烟叶的认识不断深入，重视程度也在不断加大，积极开展造纸法再造烟叶应用技术研究，使造纸法再造烟叶应用技术水平得到显著提升。
[0003]目前造纸法烟草薄片生产工艺中，萃取液的浓缩方法主要是减压蒸发法，减压蒸发法由于存在能耗大的问题，运行成本较高，与国家提出的日益严格的节能减排政策也不相符，另外，由于蒸发过程中温度较高(65°C)，料液中的有效成分(如香味物质)也可能变质或被蒸发，从而影响最终烟草的品质。膜分离技术作为一门新兴的分离技术，用于再造烟叶萃取液的浓缩能大大降低了提取液中风味物质的损失，具有运行成本低、能耗小、能保持浓缩液中的风味成分的优点，在造纸法再造烟叶的生产工艺中得到了广泛应用。专利CN102823935A公开了一种烟草提取液的浓缩处理方法，采用宽流道卷式反渗透复合膜组件，将烟草提取液从初始质量百分比浓度0.5%~2%浓缩至质量百分比浓度为16%~18%的最终浓缩液，但是该方法的最终浓缩液不能达到工艺要求的浓度(行业中一般要求质量百分比浓度30%以上)，需要进一步通过减压蒸发的方式进一步浓缩，不仅会增大风味物质的损失，而且膜浓缩装置和减压蒸发设备均需要投入，设备投资较大。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是针对现有造纸法再造烟叶生产中存在的萃取液蒸发浓缩能耗大、运行成本高等缺点，提供一种能耗低、运行成本低的再造烟叶萃取液低温浓缩系统。
[0005]本发明要解决的另一技术问题是，提供一种再造烟叶萃取液的低温浓缩方法，该方法采取低温反复浓缩，使最终浓缩液质量百分比浓度达到30%，降低热敏性风味物质的损失小。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种再造烟叶萃取液低温浓缩系统，包括依次相连的预处理装置、精制液储罐、一级碟管式反渗透系统、二级碟管式反渗透系统和浓缩液储罐，还包括清洗装置，所述清洗装置与一级碟管式反渗透系统连接。
[0007]所述的预处理装置是砂滤、矩形筛、离心机或超滤膜中的一种或两种以上的结合。
[0008]所述的一级碟管式反渗透系统包括依次相连的过滤器、一级高压泵、一级碟管式反渗透装置、一级浓度计和一级排放阀，一级高压泵与一级浓度计上还并联有一级回流阀。[0009]所述的二级碟管式反渗透系统包括依次相连的二级高压泵、二级碟管式反渗透装置、二级浓度计和二级排放阀，二级高压泵与二级浓度计上还并联有二级回流阀。
[0010]所述的清洗装置包括清洗液储罐和清洗液进料阀。
[0011]本发明的再造烟叶萃取液低温浓缩系统，可以在室温(5?40 °C)下对再造烟叶萃取液进行浓缩，浓缩过程无相变，可以大大降低萃取液中热敏性物质的损失，保留烟草萃取液中的香味成分，浓缩倍数远高于普通反渗透膜的浓缩，且能耗远低于传统的蒸发浓缩，该系统还利用清洗装置对一级碟管式反渗透系统和二级碟管式反渗透系统进行清洗，提高一级碟管式反渗透系统和二级碟管式反渗透系统中膜组件的利用率，而且增加一级浓缩液回流阀和二一级浓缩液回流阀，从而进行多次膜浓缩，使浓缩液达到行业要求；该系统还具有占地面积小、运行成本低和自动化程度高的优点。
[0012]为解决另一技术问题，本发明提供一种再造烟叶萃取液的低温浓缩方法，包括以下步骤:
(1)将再造烟叶萃取液送入预处理装置中进行砂滤、矩形筛虑、离心机离心或超滤膜过滤等预处理，得到精制液，送入精制液储罐，所述萃取液质量百分比浓度为2.5?8% ；
(2)将精致液通过增压泵送到一级碟管式反渗透膜系统，在压力为5?10MPa，温度5?40 V,膜表面流速为2.5?3.5 m/s的条件下进行浓缩，得到一级浓缩液，一级浓缩液质量百分比浓度为12?20% ；
(3)将一级浓缩液送至二级碟管式反渗透膜系统，在压力为8?15MPa，温度5?350C，膜表面流速为2?3 m/s的条件下进行再浓缩，得到二级浓缩液，送入浓缩液储罐，二级浓缩液质量百分比浓度为30?45%。
[0013]步骤(2)所述的一级碟管式反渗透系统包括依次相连的过滤器、一级高压泵、一级碟管式反渗透装置、一级浓度计和一级排放阀，一级高压泵与一级浓度计上还并联有一级回流阀。一级碟管式反渗透装置浓缩后的浓缩液经一级浓度计测量浓度后，未达到预期要求的经一级回流阀泵入一级碟管式反渗透装置进行再浓缩，达到预期要求的经一级排放阀泵入二级碟管式反渗透系统。
[0014]步骤(3)所述的二级碟管式反渗透系统包括依次相连的二级高压泵、二级碟管式反渗透装置、二级浓度计和二级排放阀，二级高压泵与二级浓度计上还并联有二级回流阀。二级碟管式反渗透装置浓缩后的浓缩液经二级浓度计测量浓度后，未达到预期要求的经二级回流阀泵入二级碟管式反渗透装置进行再浓缩，达到预期要求的经二级排放阀泵入浓缩液储罐中储存。
[0015]本发明的再造烟叶萃取液的低温浓缩方法，采用碟管式反渗透膜系统两级处理方式，将萃取液的质量百分比浓度由2.5?8%浓缩至30?45%，大大降低萃取液中热敏性物质的损失，保留烟草萃取液中的香味成分，浓缩倍数远高于普通反渗透膜的浓缩，同时，该方法的能耗远低于传统的蒸发浓缩，碟管式反渗透膜系统还具有占地面积小、运行成本低和自动化程度高的优点。
[0016]说明书附图
图1是本发明再造烟叶萃取液低温浓缩系统的构成示意图。
【具体实施方式】[0017]以下通过【具体实施方式】对发明作进一步说明。此处所描述的【具体实施方式】仅以解释发明，并不用于限定本发明的保护范围。
[0018]实施例1:
再造烟叶萃取液低温浓缩系统，如图1所示，包括依次相连的预处理装置1、精制液储罐2、阀3、增压泵4、一级碟管式反渗透系统、二级碟管式反渗透系统和浓缩液储罐16，还包括清洗液储罐17和清洗液进料阀18，清洗液储罐17经过清洗液进料阀18与一级碟管式反渗透系统连接。
[0019]所述的预处理装置I是离心机。
[0020]所述的一级碟管式反渗透系统包括依次相连的过滤器5、一级高压泵6、一级碟管式反渗透装置7、一级浓度计8和一级排放阀10，一级高压泵6与一级浓度计8上还并联有一级回流阀9。
[0021]若经过一级碟管式反渗透装置7浓缩后的浓缩液达到预期浓度要求，则一级排放阀10打开，浓缩液进入二级碟管式反渗透系统进行浓缩；若经过一级碟管式反渗透装置7浓缩后的浓缩液未达到预期浓度要求，则一级回流阀9打开，浓缩液由一级高压泵6泵入一级碟管式反渗透装置7中进行再浓缩，直到浓度达到预期要求。
[0022]所述的二级碟管式反渗透系统包括依次相连的二级高压泵11、二级碟管式反渗透装置12、二级浓度计13和二级排放阀15，二级高压泵11与二级浓度计13上还并联有二级回流阀14。
[0023]若经过二级碟管式反渗透装置12浓缩后的浓缩液达到预期浓度要求，则二级排放阀15打开，浓缩液进入浓缩液储罐16储存；若经过二级碟管式反渗透装置12浓缩后的浓缩液未达到预期浓度要求，则二级回流阀14打开，浓缩液由二级高压泵11泵入二级碟管式反渗透装置12进行再浓缩，直到浓度达到预期要求。
[0024]实施例2
再造烟叶萃取液低温浓缩方法，包括以下步骤:
(1)将烟梗、烟末萃取液(质量百分比浓度为4%)送入矩形筛(预处理装置I)中预处理，去除萃取液中的细小纤维等悬浮物质，得到精制液，送入精制液储罐2 ；
(2)打开阀3，将精致液通过增压泵4依次经过过滤器5、一级高压泵6送到一级碟管式反渗透装置7中，在压力为5 MPa，温度40 °C，膜表面流速为2.5 m/s的条件下进行浓缩，得到一级浓缩液，经一级浓度计8测量，一级浓缩液质量百分比浓度为20% ；
(3)打开一级排放阀10，将一级浓缩液经二级高压泵11送至二级碟管式反渗透膜装置12中，在压力为12 MPa，温度35 °C，膜表面流速为2.5 m/s的条件下进行再浓缩，得到二级浓缩液，送入浓缩液储罐16，经二级浓度计13测量，二级浓缩液质量百分比浓度为35%。
[0025](4)浓缩完毕，关闭阀3，打开清洗液进料阀18，清洗液储罐中的清洗液泵入一级碟管式反渗透膜装置7和二级碟管式反渗透膜装置12中进行清洗，清洗废水排出至废水储槽。
[0026]实施例3:
再造烟叶萃取液低温浓缩方法，包括以下步骤:
(I)将烟梗、烟末萃取液(质量百分比浓度为2.5%)送入离心机(预处理装置I)中预处理，去除萃取液中的固体杂质，得到精制液，送入精制液储罐2 ； (2)打开阀3，将精致液通过增压泵4依次经过过滤器5、一级高压泵6送到一级碟管式反渗透装置7中，在压力为5 MPa，温度5 °C，膜表面流速为2.5 m/s的条件下进行浓缩，得到一级浓缩液，经一级浓度计8测量，一级浓缩液质量百分比浓度为12% ；
(3)打开一级排放阀10，将一级浓缩液经二级高压泵11送至二级碟管式反渗透膜装置12中，在压力为8 MPa，温度5 °C，膜表面流速为2 m/s的条件下进行再浓缩，得到二级浓缩液，送入浓缩液储罐16，经二级浓度计13测量，二级浓缩液质量百分比浓度为30%。
[0027](4)浓缩完毕，关闭阀3，打开清洗液进料阀18，清洗液储罐中的清洗液泵入一级碟管式反渗透膜装置7和二级碟管式反渗透膜装置12中进行清洗，清洗废水排出至废水储槽。
[0028]实施例4:
再造烟叶萃取液低温浓缩方法，包括以下步骤:
(1)将烟梗、烟末萃取液(质量百分比浓度为8%)送入超滤膜(预处理装置I)中预处理，去除萃取液中的固体和可溶性大分子物质，得到精制液，送入精制液储罐2 ；
(2)打开阀3，将精致液通过增压泵4依次经过过滤器5、一级高压泵6送到一级碟管式反渗透装置7中，在压力为10 MPa，温度40 °C，膜表面流速为3 m/s的条件下进行浓缩，得到一级浓缩液，经一级浓度计8测量，一级浓缩液质量百分比浓度为20% ；
(3)打开一级排放阀10，将一级浓缩液经二级高压泵11送至二级碟管式反渗透膜装置12中，在压力为15 MPa，温度5 °C，膜表面流速为2 m/s的条件下进行再浓缩，得到二级浓缩液，送入浓缩液储罐16，经二级浓度计13测量，二级浓缩液质量百分比浓度为45%。
[0029](4)浓缩完毕，关闭阀3，打开清洗液进料阀18，清洗液储罐中的清洗液泵入一级碟管式反渗透膜装置7和二级碟管式反渗透膜装置12中进行清洗，清洗废水排出至废水储槽。
[0030]实施例5:
再造烟叶萃取液低温浓缩方法，包括以下步骤:
(1)将烟梗、烟末萃取液(质量百分比浓度为5%)送入砂滤(预处理装置I)中预处理，去除萃取液中的悬浮物物质，得到精制液，送入精制液储罐2 ；
(2)打开阀3，将精致液通过增压泵4依次经过过滤器5、一级高压泵6送到一级碟管式反渗透装置7中，在压力为6 MPa，温度25 °C，膜表面流速为3.5 m/s的条件下进行浓缩，得到一级浓缩液，经一级浓度计8测量，一级浓缩液质量百分比浓度为15% ；
(3)打开一级排放阀10，将一级浓缩液经二级高压泵11送至二级碟管式反渗透膜装置12中，在压力为12 MPa，温度25 °C，膜表面流速为3 m/s的条件下进行再浓缩，得到二级浓缩液，送入浓缩液储罐16，经二级浓度计13测量，二级浓缩液质量百分比浓度为40%。
[0031](4)浓缩完毕，关闭阀3，打开清洗液进料阀18，清洗液储罐中的清洗液泵入一级碟管式反渗透膜装置7和二级碟管式反渗透膜装置12中进行清洗，清洗废水排出至废水储槽。
[0032]以上所述仅是本发明的【具体实施方式】，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明的技术方案进行若干变形或者等同替换，这些也应视为属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.再造烟叶萃取液低温浓缩系统，包括依次相连的预处理装置、精制液储罐、一级碟管式反渗透系统、二级碟管式反渗透系统和浓缩液储罐，其特征在于:还包括清洗装置，所述清洗装置与一级碟管式反渗透系统连接。
2.如权利要求1所述的再造烟叶萃取液低温浓缩系统，其特征在于:所述的预处理装置是砂滤、矩形筛、离心机或超滤膜中的一种或两种以上的结合。
3.如权利要求1所述的再造烟叶萃取液低温浓缩系统，其特征在于:所述的一级碟管式反渗透系统包括依次相连的过滤器、一级高压泵、一级碟管式反渗透装置、一级浓度计和一级排放阀，一级高压泵与一级浓度计上还并联有一级回流阀。
4.如权利要求1或3所述的再造烟叶萃取液低温浓缩系统，其特征在于:所述的二级碟管式反渗透系统包括依次相连的二级高压泵、二级碟管式反渗透装置、二级浓度计和二级排放阀，二级高压泵与二级浓度计上还并联有二级回流阀。
5.如权利要求1所述的再造烟叶萃取液低温浓缩系统，其特征在于:所述的清洗装置包括清洗液储罐和清洗液进料阀。
6.再造烟叶萃取液低温浓缩方法，包括以下步骤: (1)将再造烟叶萃取液送入预处理装置进行预处理，得到精制液，送入精制液储罐，所述萃取液质量百分比浓度为2.5?8% ； (2)将精制液送到一级碟管式反渗透膜系统，在压力为5?10MPa，温度5?40 °C，膜表面流速为2.5?3.5 m/s的条件下进行浓缩，得到一级浓缩液，一级浓缩液质量百分比浓度为12?20% ； (3)将一级浓缩液送至二级碟管式反渗透膜系统，在压力为8?15MPa，温度5?350C，膜表面流速为2?3 m/s的条件下进行再浓缩，得到二级浓缩液，送入浓缩液储罐，二级浓缩液质量百分比浓度为30?45%。
7.如权利要求6所述的再造烟叶萃取液低温浓缩方法，其特征在于:步骤(I)所述的预处理是指砂滤、矩形筛虑、离心机离心或超滤膜过滤中的一种或两种以上的结合。
8.如权利要求6所述的再造烟叶萃取液低温浓缩方法，其特征在于:步骤(2)所述的一级碟管式反渗透系统包括依次相连的过滤器、一级高压泵、一级碟管式反渗透装置、一级浓度计和一级排放阀，一级高压泵与一级浓度计上还并联有一级回流阀。
9.如权利要求6所述的再造烟叶萃取液低温浓缩方法，其特征在于:步骤(3)所述的二级碟管式反渗透系统包括依次相连的二级高压泵、二级碟管式反渗透装置、二级浓度计和二级排放阀，二级高压泵与二级浓度计上还并联有二级回流阀。
【文档编号】A24B3/14GK103919272SQ201410174647
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2014年4月25日
【发明者】陶杰, 苏瑶, 张玲珑, 张胜军, 余西保, 王欣 申请人:安徽中烟再造烟叶科技有限责任公司