专利名称：：通用型人造烟叶的连续化制造工艺的制作方法
技术领域：
：本发明涉及烟草工业的造纸法烟片，烟草粉体胶合压片和双层稠浆法薄片的制造
技术领域：
。目前，国内已有的人造烟浆薄片生产工艺大致可分为如下三类一类为汕头卷烟厂使用的造纸法烟片；第二类为烟草粉体胶合压片；第三类为昆明卷烟厂和长沙卷烟厂从西方TMCI公司引进的双层稠浆法薄片；虽对上述三种薄片各自的生产工艺不太祥知，但对其产品的内在成分进行的分析检测可知除造纸法烟浆薄片外，烟草粉体胶合压片和TMCI公司引进的双层稠浆法薄片都存在共同的技术缺陷1.烟草粉体胶合压片和双层稠浆法薄片中，不同程度的加入了约17％的动、植物蛋白质或脂肪酸类粘合剂、隔离剂或改性剂，这些物质都会在燃烧时产生对人体有害的吸食成份。2.对烟草在燃烧时可产生有害气体成份的生物碱Nicotiune、双糖Disaccharide、蛋白质Protrin、脂肪Oil等成分没有进行合理的转化；薄片加入到烟丝中制造出的卷烟中的焦油含量无法达到加入WTO后的国际市场标准焦油含量＜10mg/支烟碱含量＜1mg/支、CO含量＜10mg/支。3.对原材料的选择性强，综合利用率达不到与相关产业协调发展的需要，在云南各个卷烟厂中有＞30％的烟叶的梗、筋、碎烟末没有得到利用；所有烟茎、杆被废弃在农田中，成为农业的垃圾和烟农的负担，不但造成数百亿元/年的资源浪费；而且，烟农焚烧后的烟气对大气环境的污染构成严重威胁，也不利于农业生产的可持续发展。针对上述不足；本发明提出一种，以烟草茎、杆和烟叶的梗、筋、碎末为原料，采用连续浸泡及软化工艺、连续磨浆及疏解工艺、连续加压水解及同步梅拉德反应工艺、连续闪蒸脱水工艺、连续浆料调配及稀释工艺、连续分子蒸馏工艺、连续水蒸汽蒸馏等技术制取通用型人造烟叶产品的多学科交叉工艺技术。采用本发明制取的通用型人造烟中的焦油、蛋白质、烟碱含量分别降至＜6％、＜5％、0.6～0.8％总糖可达16～24％，农药残毒被清除；使烟草资源的利用率由目前的＜40％提高到80％；使控制卷烟中固有化学成份的方法转化为数字化、智能化水平；使产品从投料到制成品的连续化生产周期在15～20min内完成。下面结合通用型人造烟叶的连续化制造工艺附图作进一步说明图1为本发明提出的，由原材料标准化制备工艺、高压气流粗碎及风送工艺、连续浸泡及软化工艺、连续磨浆及疏解工艺、连续加压催化水解及同步梅拉德反应工艺、连续喷射雾化工艺、连续闪蒸脱水工艺、连续甩水及洗浆工艺、连续水力精制及稀释工艺、工艺污水连续闪蒸及转化工艺、水蒸汽冷凝及捕集工艺、热能连续换热及回收等组成的工艺流程示意图；图2为本发明提出的人造烟叶的连续调配及稀释工艺、连续抄造工艺、连续涂布工艺流程图；图3为本发明提出的天然烟草汁及梅拉德反应物的连续三效蒸发及浓缩工艺流程图；图4为本发明提出的烟草汁及梅拉德反应物的分子蒸馏和釜式水蒸汽蒸馏工艺流程图；一.原材料的标准化制备、高压气流粗碎及风送工艺(一).原材的标准化制备收购的烟草茎、杆应无霉变、腐烂、污染、有毒及其它固体渣质，并经陈化、干燥、色泽正常的物料；进场后先在网式输送机和热风烘干线上完成连续高压射流冲洗、干燥工作；再用切片机连续切成20～40mm小段后包装、入库，完成对原材料的制备和标准化工作(图略)。(二).高压气流粗碎及风送工艺如图1所示经标准化制备的烟草茎、杆和烟叶梗、筋等原材料沿箭头1的方向连续输送到高压气流粉碎机2中，由于叶轮的高速旋转将梗、杆等物料打碎，并经软连接管高速进入萨克隆3中；由于粗碎物料在萨克隆中沿切线方向的高速旋转，粉尘、粉末进入除尘器4中被捕集并从底部定期清出、空气连续经除尘器排空；粗碎物料由绞龙输送机5送至浸泡、软化工艺。高压气流粗碎、风送工艺的操作技术条件人造烟叶产量WA＝1000kg/h；茎梗物料耗损＝0.5％；茎梗水份含量WS＝10～14％；绝干茎梗用量WMAX＝103kg/h(1+14％+0.5％)*20＝1.15*103kg/h；二.物料的连续浸泡及软化工艺如图1所示经气流粗碎的物料沿萨克隆切线方向进入绞龙输送机5后，被连续输送到高位浸泡槽8中，按绝干料∶浸泡水＝1∶4的比例同步加入约60C°的工艺回收纯净热水浸泡6～8小时；检测梗、杆的水分含量达到20％时，组织应十分柔软，用手可以掐烂；混入物料中的固体杂质会在重力沉降作用下，自动沉降到固体杂质沉降槽6中定期清除；浸泡软化期间可启动机械搅拌机7将物料间歇搅匀，高位浸泡槽可视产量由数个组成，切换使用；浸泡的目的是使烟茎、筋、梗、杆的内部组织充分吸收水份得到膨胀、疏化，有利于磨浆、疏解和输送；在连续浸泡过程中释放出的部分烟草汁随浆料进入磨浆工序。连续浸泡及软化工艺的操作技术条件a.绝干料用量WMAX＝1.15*103kg/h；b.浸泡湿度80～82％；c.物料吸水量WS1＝WMAX*4＝1.15*103kg/h*4＝4.6*103kg/T；d.物料浓度20％e.工作压力P＝0.1Mpa；f.浸泡温度60～85C°；g.浸泡时间t＝6～8h；h.物料组份比＝干料量WMAX浸泡水WS1＝1∶4；i.浸湿物料量WSJ＝WMAX+WS1＝5.75*103kg/h三.物料的磨浆、疏解及除砂工艺如图1所示经浸泡、软化合格的物料浓度为20％，由绞龙输送机9沿箭头10的方向连续将物料输送到ZC-7型双锥磨浆疏解除砂机13中，在驱动电机的作用下，将经浸泡软化的物料连续磨碎，达到疏解、除砂的目的；同时，按湿物料∶稀释水＝1∶3的比例连续加入工艺回收的纯净热水及11、12两个高位计量箱中按绝干物料组份1～4％的甘草酸、1～4％的酪酸、0.1～0.6％的氧化锌复合催化剂稀释液，使磨制浆料的浓度控制在5～8％范围；磨制合格的浆料会通过双锥磨浆机底部的8～12目筛孔自动沿箭头14的方向连续排放到疏解浆料池45中备用，此工序的目地是提高有机物的溶出性、物料的流动性、可输送性，有利于其它工序的顺利进行。连续磨浆、疏解、除砂工艺的操作技术条件a.进料浓度20％；b.出料浓度5～8％；c.进料含水量4.6*103kg/T；d.磨浆补水量WS2＝WSJ*3＝5.75*103kg/h*3＝17.25*103kg/h；e.磨浆总量WJMAX＝WMAX+WS1+WS2＝23*103kg/h；f.工作压力P＝0.1Mpa；g.磨浆温度t＝60～85C°；h.浸湿物料量WSJ＝WMAX+WS1＝5.75*103kg/hi.物料组份比＝湿料量WSJ∶磨浆稀释水WS2＝1∶3；j.甘草酸催化剂用量＝绝干物料*1～4％；k.酪酸催化剂用量＝绝干物料*1～4％；l.氧化锌催化剂用量＝绝干物料*0.1～0.6％；四.连续加压催化水解及同步梅拉德(Louis-CamilleMaillard)反应工艺如图1所示经磨制合格，浓度为5～8％；并含有甘草酸(C6H10O5)n-n(C6H12O6)，Glycyrrhizicacid、酪酸n-butyricacid和氧化锌ZnOzincoxide复合水解催化剂的浆料，由高压螺杆注浆泵43从浆料池45中泵出，并沿箭头44的方向连续打入四个管塔式水解塔15中；同时，沿箭头46方向连续给水解塔的夹套加热器中输入250～350C°的高温导热油间接加热升温，冷油沿箭头47的方向返回加热炉循环使用；当水解塔内物料量达70％时暂停进料，待塔内温度升至200C°，压力达2.4-2.5Mpa时，重新启动高压螺杆泵开始连续进料，并同步逐次启动a启动真空泵，给连续闪蒸罐的″开口系统″营造负压闪蒸环境；b.给闪蒸罐顶1～2号冷凝器管程分别连续输入待浓缩烟草汁及待调配循环浆料；c.启动大气冷凝器循环水泵使冷却循环水喷淋畅通；d.启动管式离心机电机使甩水工作处在待机状态；e.打开水解塔与文丘里喷射雾化管之间的出料阀开始出料；此时，连续加压催化水解及同步梅拉德反应工艺、文丘里喷射雾化工艺、连续闪蒸工艺进入运行状态。根据化学反应动力学原理可知浆料在压力为2.5Mpa、温度220～230C°条件下，只需15～20min就可完成对浆料的连续水解和梅拉德反应工艺。(一).天然烟叶的化学成分1.天然烟叶的基本化学成份2.天然烟叶的化学成分与卷烟品质的关系天然烟草由碳C、氢H、氧O、氮N等元素和数百种有机化合物组成的高等级植物，随品种、地理、气候、陈化、调制方法的不同，其性质和吃味大不相同；但总体由六大体系组成a.碳水化合物的含量＞5％时，口感吃味较为舒适。b.有效氮含量为1.4～2.％较为适宜，含量过高时吸食的刺激性和臭味增加；含量过低时，吸味平淡、没有劲头。c.蛋白质被视为吸味的最不利物质，含量过高时吸食时会产生一种难闻的气味，一般应控制在6.0～9.0％为宜。d.烟碱是香烟中的最重要的组分，烟碱品质的高低和含量的多少都直接影响卷烟的品位、风格和吃味，含量过高时吸食的刺激性增加，含量过高低时吸食味平淡没有劲头、不过瘾，一般控制在0.3-0.5％。e.单糖可使卷烟的吸味甜润丰满、气质改善，一般控制在18～22％。f.灰分一般由碱性金属元素组成，控制在10～18％为宜。施木克值＝总糖∶蛋白质＝2.25∶1为宜。3.天然烟草的茎、杆和烟叶的梗、筋的化学成分与卷烟品质的关系a.烟草的茎、杆中的烟碱、蛋白质的含量较低，但纤维素和管状细胞壁的含量高，燃烧时的木质气太浓，在烤烟型卷烟中一般都没有利用，采用连续加压水解及同步梅拉德Louis-CamilleMaillard反应工艺把烟草茎、杆中的天然烟草汁精及梅拉得反应物提出，并经三效浓缩、分子蒸馏提纯后，供调配和加香工艺使用；抄造出的纤维浆料板是烟草粉体胶合压片和双层稠浆法薄片生产的最好原料。b.烟叶在打叶、复烤过程中产生的梗、筋约占烟叶总量的25％，烟碱、蛋白质、单糖及总氮的含量与烟叶接近，但植物纤维的含量增加，木质气也会增大，直接影响烤烟型卷烟的口感、吃味；为此，红塔集团和昆明卷烟厂等烤烟型卷烟生产线只添加部分烟叶梗、筋的切片到香烟中去，用于增加挺度、饱满度及重度，也相应降低了香烟中的焦油含量；但每年至少有＞30％，约2.7*104T/年的烟梗、筋得不到合理利用。虽然烤烟型卷烟的主要成分来自烟叶，但烟草的根、杆和烟叶的梗、筋，经连续加压催化水解及同步梅拉德Louis-CamilleMaillard反应等工艺加工转化后，不但可取代相当部分烤烟去卷制香烟；而且，可改善和提高卷烟的品质；使卷烟中的蛋白质、烟碱、有效氮及杂气含量大为降低，有利于施木克值＝总糖∶蛋白质＝2.25∶1关系的实现。(二).连续加压催化水解及同步梅拉德(Louis-CamilleMaillard)反应原理1.连续加压催化水解及同步梅拉德反应工艺的催化剂选择a.工艺技术目标(1).利用烟草的茎、杆和烟叶的梗、筋、碎末等原料，制取通用型人造烟叶的工艺过程，不得人为加入在燃烧时产生对人体健康有害的物质；如脂肪、淀粉、蛋白质及其它有毒物质。(2).制取的通用型人造烟叶，必须满足国内外各类大规模连续化机械制丝线对机械强度的要求和具有降低焦油、烟碱、杂气含量，改善卷烟内在色、香、味的功能特性。(3).制取的通用型人造烟叶的质量，以高于国际市场现行的相关标准为目标。b.催化剂选择连续加压催化水解工艺使用的催化剂，一般为二价碱金属氧化物和短碳链有机酸及无机酸，加入量为绝干物料的0.1～4％；根据二价碱金属氧化物化学键能量的不同，用作催化剂的活化能也不同；化学上常把水的活化能视为1，选择二价碱金属氧化物为催化剂的活化能排序为二价碱金属氧化物氧化锌、氧化镁、氧化钙、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵和有机酸中的硫酸、盐酸、硝酸、特威切尔Twitchell-sprocess试剂、草酸、酒石酸、甲、乙、丙酸、苹果酸、拧檬酸、葡萄糖酸、乳酸、甘草酸、酪酸均能作为水解的催化剂。氧化锌是性能优越的水解催化剂，在1800C°时升华为金属锌，除磷化物以外的化合物均是无毒、无害的智慧型元素，在本连续加压水解工艺中用作催化剂主要用于对油脂和蛋白质分解，即可促进反应速率又可提高通用型人造烟叶的品质。甘草酸能增强卷烟的甜润感、降低卷烟吸食的刺激性、掩盖杂气、改善余味，属梅拉德反应的浓厚型香料；所以，在我国的烤烟型卷烟和美国的万宝路等混合型香烟中都大量使用，不存在生化毒性试验和使用的可行性障碍。酪酸n-butyricacid；又名正丁酸，属酪蛋白的水解产物，含有丰富的赖氨酸；作为烟草浆料的水解催化剂，除增加溶液中的氢H离子浓度外；在水解反应的后期，可同步产生炒黄豆香气等梅拉德反应物。由于制取通用型人造烟叶的气相吸食特性；本发明选择甘草酸(C6H10O5)n-n(C6H12O6)，Glycyrrhizicacid、酪酸n-butyricacid和氧化锌ZnOzincoxide复合水溶液为水解催化剂烟草绝干料∶催化剂∶水＝100∶甘草酸∶酪酸∶氧化锌∶水＝100∶2∶2∶0.4∶30；2.连续加压催化水解及同步梅拉德Louis-CamilleMaillard反应的工艺原理a.烟草浆料所含脂肪的水解反应水解反应是物质在相溶界面处发生的多相复杂的平衡反应，根据质量作用定律可知在连续加压水解反应前期，催化剂具有催化、活化作用；氧化锌ZnO(zincoxide)催化剂迅速将烟草所含2～7％的脂肪Vegetablefat水解成脂肪酸Fattyacid和甘油Glyceringlycerol。水解出的脂肪酸迅速与镁、铝、钾、钙、铁、硼、锌、磷、硫、氯、氧等灰份元素及浆料中的生物碱Nicotine进行复杂的复分解反应，生成可溶性的高级脂肪盐类溶解到料液中去，经三效浓缩、分子蒸馏、釜式水蒸汽蒸馏等工艺分离，并随蒸馏残渣一同用于勾兑无公害生物农药；其反应通式如下水解出的不饱和油酸Oleicacid、亚油酸Linoleicacid、亚麻酸Lenolenicacid在燃烧时会产生刺激性气味和劲头，甘油也可增加烟丝的弹性、柔软性、色泽、油润性和保湿性；但甘油在燃烧时会产生部分对人体有害的丙烯醛气体，在连续加压水解及同步梅拉德反应工艺中与弱氧化剂反应生成甘油醛糖CH2OHCHOHCHO和二羟基酮糖CH2OHCOCH2OH，被转化为良好的梅拉德香气组分。除脂肪酸外，低碳链有机酸在烟叶中的共有20多种，含量2～6％；其中苹果酸Malicacid、柠檬酸Citricacid、乙二酸、丙二酸Malonicacid在燃烧时会产生芳香的气味；同时，含有约0.5％左右的易挥发性脂肪、树脂属杂环类化合物，大都有气味芳香、香气愉快的特性，是鉴定烟叶品质优劣的重要物质；越是品质优良的烟叶含量越高；低碳链酸C-H键结构较为稳定、沸点较低，一般以游离状态溶解于浆料中，不参与水解反应；可在分子蒸馏和釜式水蒸汽蒸馏工艺中将轻组份烟用香料和有效成分全部回收；并根据分析、检测的具体数据和相关标准，以数字化方式重新调配到通用型人造烟叶中。b.烟草浆料中的植物纤维的水解反应有机甘草酸Glycyrrhizicacid和酪酸n-butyricacid；在水解反应前期，可释放出大量H离子，提高水解反应速率，并与浆料中17-34％的烟草纤维素Cellulose、半纤维素Hemicellulose、木质素lignum，C36H34O11在弱酸性环境中脱去一个H2O分子转化为烯醇型游离性葡萄糖Glucose、木糖Woodsuga、左旋果聚糖Fructose、甘露糖Man-nose、半乳糖Galactose等，使浆料中的自有转化单糖Monose提高14～17％俗称纤维糖化，为反应通式如下c.烟草浆料中的蛋白质的水解反应蛋白质在香烟的吸食过程中起消极作用，使烟气的苦味、刺激性和杂气增加；燃烧时会产生部分氢化氰气体和亚硝胺组份等严重危害人体健康的物质；在烟草浆料中一般含有5～15％的蛋白质，在催化剂的作用下迅速水解并转化为蛋白质的最终产物—水解蛋白Protein-hydrolysate，即甘氨酸、天门冬氨酸、赖氨酸、脯氨酸等多种氨基酸。在烟叶中，一般含3％的氨基酸；其中，天门冬氨酸Asparticacid1.39％赖氨酸Lysineacid0.32％组氨酸0.24％.精氨酸Dinovalericacid016％和0.65％的脯氨酸等多种氨基酸，属蛋白质的最终天然水解物；适量的氨基酸含量可中和烟气酸度，使吸味增加、丰满厚实；过量会在燃烧时产生辛刺辣味并分解出部分有害的酰氨类有害气体，其梅拉德反应参见g。d.烟草浆料中生物碱的水解反应在烟草的茎、杆、梗、筋和烟叶中所含的可挥发性生物碱Nicotine有20多种，属有机碱；占全部生物碱种类的95％，含量的高低决定烟气的吃味强度和特有香气，但过量的生物碱在燃烧时会分解出具有取代基的吡啶类有毒气体对人体危害较大，世界各国的各大烟草公司都在花巨资解决这一悬而未解的问题；经连续加压催化水解和同步梅拉德反应，大部生物碱与水解出的脂肪酸及短碳链的有机酸进行中和反应，生成可溶性有机盐(皂类)溶于水中，并经三效浓缩、分子蒸馏、釜式水蒸汽蒸馏工艺，随釜底重组份用于勾兑无公害生物农药而除去。e.烟草浆料中亚硝胺的水解反应亚硝胺属碱性致癌化合物，在连续加压水解及同步梅拉德反应过程中，亚硝胺(TSNA)、无机盐Inorganiccompound、二恶因Dioxin、管状细包壁(CW)转化为可溶性盐类溶解于循环水中，最终与有机皂盐一样用于勾兑无公害生物农药而分离。f.烟草浆料中的双糖的水解反应在烟草的茎、杆、梗、筋和烟叶中所含的可溶性还原单糖Monnose的高低直接影响烟叶品质优劣，含量越高烟叶的品质越好；而双糖Polysaccharide蔗糖、麦芽糖的含量过高，燃烧时会产生大量杂气引响卷烟的吃味；品质好的烟叶中一般含有葡萄糖Glu-cose、果糖Fructose、木糖Woodsuga、蔗糖Sucrose、鼠李糖、岩藻糖、阿拉伯糖、甘露糖Man-nose和半乳糖Galactose，其中单糖含量为10～30％；连续加压水解工艺可将60～90％的双糖完全转化为葡萄糖、果糖和木糖俗称转化单糖，使单糖总量提高14～17％。g.连续加压催化水解及同步梅拉德反应在连续加压催化水解工艺后期，随着水解度的提高，原料所含氨基酸、单糖及水解出的氨基酸、还原单糖的含量增加，单糖的羰基与水解出的氨基酸的游离氨基之间发生缩合反应，脱去一个水分子生成曳馥基，经环化重排后便得到重要的不挥发物—葡萄糖胺和酮糖胺、2氨基2脱氧醛糖香气组分，反应机理如下(1).单体糖与氨基酸的梅拉德反应通式(2).葡萄糖与甘氨酸的梅拉德反应(3).葡萄糖与天门冬氨酸的梅拉德反应h.有机酸催化剂在连续加压水解及同步梅拉德反应后期的积极效果(1).连续加压催化水解及同步梅拉德反应后期，甘草酸与浆料中的有机碱及碱性金属元素发生反应，生成的甘草酸钾、钠、锌、镁等有机酸盐，是比甘草酸自身增香性能更加优越的烟用香料，在反应过程只要有12～14％的甘草酸转化为甘草酸钠就可使卷烟的吸味大为改善。(2).酪酸与水解出的大量还原糖反应可产生约占总糖量64～71％的吡嗪类及醛糖、酮糖类等令人愉快的杂环类香气化合物。(3).甘油与弱氧化剂反应生成甘油醛糖CH2OHCHOHCHO和二羟基酮糖CH2OHCOCH2OH，被转化物为良好的香气组分。(4).纤维素水解脱去一个H2O分子转化为烯醇型游离性单糖，使固有总糖含量提高14～17％。(5).使烟草中5～15％的蛋白质，迅速水解并转化为甘氨酸、天门冬氨酸、赖氨酸、脯氨酸等多种氨基酸；使蛋白质燃烧时产生氢化氰气体和亚硝胺等危害人体健康的组份得到转化。i.连续加压催化水解及同步梅拉德反应的工艺范围连续加压催化水解及同步梅拉德反应，可在压力P＝1～3Mpa，温度t＝80～230C°，PH值＝1～7，反应时间15min～3h条件下进行；随着反应压力、温度和PH值的升高和短碳链有机酸及氧化锌复合催化剂的加入，水解率和水解物的质量迅速提高，反应时间急剧下降；当反应压力和反应温度提高至P＝2.5Mpa，t＝230C°，短碳链有机酸及氧化锌复合催化剂存在时，反应时间急剧下降至15～20min即可完成水解工艺；被水解物的水解度符合下列关系水解度(DH％)＝[M(Vi-V0)*100/3/W-0.45]*100％/n；式中M-NaOHmol/l浓度，Vi、V0-滴定样品ml数，W-被滴定物质量数g，n-每克被水解物的肽键毫摩尔数(mmol/g)；梅拉德(Louis-CamilleMaillard)反应物与卷烟香气的关系j.连续加压催化水解及同步梅拉德反应的右向控制为防止连续加压水解及同步梅拉德反应过程受其它物质的干扰和副反应，可在浆料中加入阿玛多利(Amadori)重排化合物加以抑制。采用连续加压催化水解及同步梅拉德反应工艺，制取的人造烟叶不但燃烧性能良好，而且焦油、蛋白质、烟碱含量分别降至＜6％、＜5％和0.6～0.8％总糖含量＝16～24％，木质气味大为降低，并具有酸甜爽口、舒适饱满的特点，极大地提高卷烟的质量和等级。3.连续加压催化水解及同步梅拉德反应的工艺技术条件a.浆料浓度5～8％；b.浆料流量WJMAX＝WMAX+WS1+WS2＝23*103kg/h；c.浆料含水量MS1＝21.85*103kg/h；d.工作压力P＝2.3-2.5Mpa＝24.5kg/cm2；e.反应温度210-230C°；f.反应时间t＝15min-20min；五.文丘里喷射雾化工艺如图1所示经连续加压催化水解和同步梅拉德反应合格的浆料，在流经文丘里喷射雾化器16的喷嘴至渐缩管时，浆料先被超极限压缩、均质，流速提升至当地声速，在经喉管至渐扩管时达到＞400m/s的超音速，浆料和水份迅速膨化、汽化、有机物充分挥发、释放，纤维组织离解、品质进一步得到提高；同时，以喷射雾化的方式将水解物料输送到负压闪蒸环境中。文丘里喷射雾化器，俗称水汽射流喷射真空泵(图略)，在本发明中采用两组三级串联泵组成，除对物料进行喷射雾化输送外，利用高温高压水汽物流在文丘里喷射雾化器混合室产生的负压为系统提供真空运行环境，其中第一组经接口33给负压闪蒸环境提供系统真空，第二组为三效蒸发及浓缩工艺提供系统真空条件；使液体高速运动的动能和部分热能转化为负压能得以利用，既提高了运行效率，又降低了运行成本；六.连续闪蒸、脱水工艺如图1所示经水解合格的浆料浓度为5～8％，自文丘里喷射雾化器的渐扩管以＞400m/s的超音速喷射雾化时，也就进入闪蒸罐17的负压″开口系统″的闪蒸环境；此时，以高温高压形式储存于浆料中的液态水分子的体积会迅速成＞25倍的膨胀、汽化于闪蒸罐中；并以过热水蒸气的方式沿箭头24的方向连续进入闪蒸罐顶1、2号冷凝器25、29的管程中进行能量交换，间接加热由箭头26的方向进入水解塔一号冷凝器25管程的待浓缩烟汁及梅拉德反应物及沿箭头31的方向打入塔顶二号冷凝器29管程中的待调配的浆料，使闪蒸水汽由气态迅速冷凝为食用级纯净水，并沿箭头30的方向回收至循环热水池48中备用，浆料经管式离心机连续甩水、洗涤并输出。经闪蒸分离的浆料的水份含量在30～36％范围，水份含量低时，应降低塔内温度和压力，含量高时应提高塔内温度、压力，使温度、压力、流量和水份含量等参数在自动仪表的调节下始终处在动态平衡状态；闪蒸、脱水工艺在瞬间实现以下工艺目标a.使浆料的内部组织迅速膨化、疏解、均质、提高分散度；b.浆料中的水份迅速由液态转化为汽态，体积扩大＞25倍，并与浆料闪蒸分离；c.使浆料和水份中所含的569.9kw/h的热量，因间接加热待调配的浆料及待浓缩的烟草汁及梅拉德反应物而回收；d.使64～70％(MMAX＝16.1*103kg/h)的工艺污水迅速转化为食用级纯净水循环使用；e.使浆料浓度由5％迅速浓缩至30～36％。f.极大地提高了生产效率及人造烟叶的内在品质，同时保护了环境；连续闪蒸、脱水工艺的操作技术条件a.闪蒸环境压力PMAX＝-0.1Mpa；b.闪蒸环境温度tMAX＝210～230C°；c.闪蒸进料浓度5～8％；d.浆料水份含量WS2＝21.85*103kg/h；e.进料浓度30～36％；f.进料总量WJMAX＝WMAX+WS1+WS2＝23*103kg/h；g.水份闪蒸量MSMAX＝14.72～16.1*103kg/h，占浆料量的64～70％；h.梅拉德反应物分离量WY＝WJMAX*12～16％＝2760～3680kg/h；i.出料总量WJS＝(WMAX+WS1+WS2)*30％＝23*103kg/h*30％＝6.9*103kg/h；七.连续甩水及洗浆工艺如图1所示自闪蒸罐分离出的合格浆料浓度控制在30～36％，迅速进入管式离心机18中，在驱动电机高速旋转的离心力的作用下，将浆料所含12～16％的天然烟草汁及梅拉德反应物与含水30～36％的浆料在离心力的作用用下自动连续分离；甩出的天然烟草汁及梅拉德反应物含有烟草中所有的有效成分和被转化的梅拉德香气组份，沿箭头19的方向输送到图3中的烟草汁待浓缩储备槽100中备用，浆料被甩入绞龙输送机20中连续输送至高位储槽21中备用。为使人造烟叶中的焦油、蛋白质、总氮含量恒定，在离心甩水过程中，需用高压热水连续射流冲洗浆料，使所含烟草汁及梅拉德反应物析出并回收到烟汁储备槽中，供浓缩和分馏烟用香料使用。不含烟草汁及梅拉德反应物的浆料脱水后的组份稳定，有利于调配工艺的操作和通用型人造烟叶的品质控制；经浓缩、分子蒸馏出的烟用香料，在调配工艺中再按相关标准重新加入到浆料中；从而，实现对卷烟品质的数字化控制。八.连续水力精浆及稀释工艺如图1所示输送至高位储槽21中的浆料浓度为18～20％，在槽内绞龙7的作用下按计量比连续输入到高速水力精浆机22中，按湿浆料∶稀释水＝1∶3的比例，由箭头38的方向连续加入经换热的工艺回收纯净热水，在n＞3000r/min的打浆齿的作用下，将浆料浓度重新稀释至5～8％、组织得到进一步均化。经精制和稀释合格的浆料从水力精浆机底部的16～20目筛孔连续甩出并沿箭头23的方向流入精制浆料池41中备用。连续水力精浆及稀释工艺的操作技术条件a.进料总量WJS＝(WMAX+WS1+WS2)*30％＝23*103kg/h*30％＝6.9*103kg/h；b.进料浓度＝30～36％；c.进料含水量＝2～2.683*103kg/h；d.出料浓度＝5～8％；e.精浆补水量WS3＝21.85-2＝19.85*103kg/h；f.精制浆料总量23*103kg/h；g.精浆料水温t＜60～70C°；h.组份比湿浆料∶稀释水＝6.9∶19.85＝1∶2.8～3；九.水蒸汽的冷凝及捕集工艺步如图1所示水泵39把水箱40中的循环水沿箭头34的方向打入大气冷凝器32中与闪蒸罐连续蒸出的少量逃逸水汽相遇后，被捕集并沿35的方向回流到循环水箱中，33为系统负压接口。十.洗料污水的净化及循环使用工艺如图1所示洗料污水中主要含有泥、沙和梗、杆碎渣，沿箭头54的方向进入高位沉淀池53中；沉淀池的上部安装着旋转抓轮和孔管绞龙输送机，作用是将上浮的固体漂浮物由旋转抓轮捞入孔管绞龙输送机中被自动绞出；泥、沙等固体物会自动沉淀到沉淀池底部的沉降罐中定期清除(图略)；经沉淀的污水由粗过滤器52过滤后流入净化池51中，再经微滤器55过滤进入清水池50后由高压水泵49泵出，并沿箭头56的方向打入换热器36的管程中换热，再沿箭头57的方向送至洗涤喷头循环使用。十一.浆料调配及稀释工艺如图2所示58为分馏级烟用天然香料及梅拉德反应物计量槽、59为品牌香料计量槽、60为山梨酸钾防腐助燃剂及甘露聚糖保湿剂计量槽、61为葡萄糖聚合憎水剂计量槽；精制合格的浆料浓度为5-8％，由图1中的浆料泵42从浆料池41中泵出，沿箭头31的方向打入闪蒸罐顶二号冷凝器29的管程中换热后，沿箭头28的方向连续输送至调配釜62中与同步连续加入的其它辅料一同在调配釜内充分混合；稀释用水由循环水泵63从调配水池65中泵出并按比例打入调配釜中，使浆料浓度稀释为1～2％；调配合格的浆料连续排放到循环浆料池66中备用。连续调配及稀释工艺的目的，是把烟草浆料中的纤维组份与被分离、提纯的香气组份，按相关标准进行数字化重组；使人造烟叶中的总糖、蛋白质、总氮、烟碱含量、口感、吸味、舒适度、劲头、品味等技术指标进行科学地调配；使人造烟叶的科技含量和各项指标达到或超过国际市场现行的标准及世贸组织的要求；加入的山梨酸钾防腐助燃剂、甘露聚糖保湿剂、葡萄糖聚合憎水剂等用于提高人造烟叶制丝性能；浆料连续调配及稀释工艺的操作技术条件a.进料总量23*103kg/h；b.进料浓度＝5～8％；c.进料含水量WS3＝21.85*103kg/h；d.出料浓度＝1～2％标准值取1.5％；e.精浆补水量WS4＝34.5～92*103kg/h；f.稀释浆料总量35.65～93.15*103kg/h；g.浆料含水总量WSMAX＝56.35～113.85*103kg/h；h.精浆水温度t＜70～80C°；i.组份比∶湿浆料∶稀释水＝1∶1.5～4；j.调浆水温度t＜65-80C°；k.调配釜压力0.1-0.4Mpa；l.甘露聚糖保湿剂加入量＝绝干烟浆1～2％按GB2760-1966，0.1-2％；m.山梨酸钾防腐助燃剂加入量＝绝干烟浆0.08～0.1％按GB2760-1966，＜0.1％；n.分馏级烟用香料加入量＝绝干烟浆4～7％＝100∶4-7％；o.半乳糖或葡萄糖聚合憎水剂加入量绝干烟浆2～6％；按GB2760-1966，2～6％(浆内加入时按正、负电子平衡法)十二.人造烟叶的连续抄造和涂布工艺如图2所示调配好的精制浆料，经检测符合相关标准后；先启动长网抄纸机使整机运行正常，再用浆料泵67从浆池66中连续打入长网抄纸机78的流浆箱68中，随着抄纸机网部79的连续运行将浆料中的烟草纤维组织抄出，部分梅拉得反应物、烟草汁和水份从抄造长网的底部沿箭头37的方向抽至换热器36的壳程再沿箭头38的方向进入水力喷射真空泵64的负压入口喷入调配水池65中循环使用。抄出的纤维组织即为人造烟草浆片的湿胚，先经挤压沥水辊69挤掉大部分水份后，再连续进入热压辊70进行热压干燥，便得到普通型人造烟叶成品77。普通型人造烟叶的憎水性较差，只适用于避开回潮、皱丝工艺，直接进入加香或混丝、卷制工艺的制丝生产线，而不适应从回潮、皱丝苛刻技术条件的生产线路；生产过程中的食用级工艺回收热水，由循环水泵46，从循环水池48中泵出沿箭头47的方向，供各工序循环使用。十三.通用型人造烟叶的连续涂布工艺为使普通型人造烟叶的湿强度和憎水性，能够适用于国内外各类制丝线回潮、皱丝工艺苛刻技术条件的生产需要，制取的普通型人造烟叶77需经涂布机76的涂布辊71双面涂布葡萄糖聚合憎水剂后，经远红外线或高频电磁脱水器快速脱水，再经涂布机热压对辊72热压干燥后得到通用型人造烟叶成品75。通用型人造烟叶，不但适用于国内外各类大规模连续化机械制丝线的生产需要；而且，为国产卷烟的品质达到国际上现行的技术标准及世贸组织的要求奠定了坚实的科技基础。十四.通用型人造烟叶的连续切片工序通用型人造烟叶75，为适用于国内外各种大规模连续化机械制丝线的生产需要；还需经切片机73连续切成类似天然烟叶的几何形状，提高产品的感观、满足大规模连续化机械制丝线生产的工艺技术条件。十五.通用型人造烟叶的计量、包装经连续切片的通用型人造烟叶成品，经连续式输送机上的在线电子计量称自动入箱称重后，按国际通行的每25kg/箱为一件的标准，进行防潮封箱。通用型人造烟叶的生产技术指标a.人造烟叶产量1000kg/hb.人造烟叶标重78-128g/m2c.憎湿度在水中浸泡5min不疏解；d.感观微黄—焦黄色薄片；e.总糖含量16-22％f.蛋白质含量＜5％；g.焦油物含量＜6％；i.烟碱含量0.6～0.8十六.天然烟草汁及梅拉德反应物的三效蒸发、浓缩工艺如图1所示自离心甩水工艺分离出的天然烟草汁及梅拉德反应物沿图中的箭头19的方向流入图3中的储备槽100中后，由浓缩泵101泵出，并沿箭头26的方向进入闪蒸罐的一号冷凝器25的管程换热后，再沿箭头27的方向进入图4中的第一效蒸发器的预热器85中，预热后的物料进入升膜加热室86后又返回降膜加热室87，随后进入蒸发室88；水份在负压环境下开始低温蒸发，水蒸汽沿箭头80的方向逸出，重组分沿箭头97的方向分离。如图3所示从第一效蒸发器蒸发出的二次水蒸汽沿图中的箭头80的方向，进入第二效蒸发器的预热器89和升、降膜加热室90、91；重组分沿箭头97的方向进入第二效蒸发器的预热器89，随后进入升膜加热室90后又返回降膜加热室91，随后进入蒸发室92；此时，水份在负压环境下再次低温蒸发，水蒸汽沿箭头82的方向逸出，重组分沿箭头98的方向分离。如图3所示从第二效蒸发器蒸发出的三次水蒸汽沿箭头82的方向，进入第三效蒸发器的预热器和升、降膜加热室94、95；重组分沿箭头98的方向进入第三效蒸发器的预热器93，随后进入升膜加热室94后又返回降膜加热室95，随后进入蒸发室92；此时，水份在负压环境下进行三次低温蒸发，冷凝水经储槽96与水蒸汽—道沿箭头84的方向进入图2中文丘里喷射雾化管16的负压喉管被喷射负压抽出，并经闪蒸工艺回收；被浓缩至婆美25-30°的烟草汁及梅拉德反应物沿箭头103的方向存入烟草汁及梅拉德反应物浓缩池102中备用。天然烟草汁及梅拉德反应物的三效蒸发及浓缩工艺技术参数a.物料浓缩量2.76～3.68*103kg/h，占浆料总量的12～16％；b.水分蒸发量＝1.76～2.68*103kg/h，占浓缩物总量的64～73％；c.浓缩物浓度婆美25～30°；d.烟草汁产生量绝干梗∶浓缩汁＝1∶1；e.烟草汁浓缩量1000kg/h；f.系统真空度680～720mmHg；g.蒸发料温t＜46～50C°；十七.天然烟草汁及梅拉德反应物的分子蒸馏工艺所示启动图1中的系统循环水泵46，将循环水沿箭头47的方向，连续打入图4中的高位水力喷射真空泵145和大气冷凝器147中，给系统营造高真空负压环境；同时，沿箭头46的方向连续输入250～350C°的高温导热油给系统升温，低温油沿箭头47的方向返回加热炉循环使用；将浓缩合格的烟草汁及梅拉德反应物沿图3中箭头104的方向，由负压连续抽入干燥釜109中，进行连续负压加热干燥，而后进入分馏预热器108使料液温度升至160-190C°，再经齿缝式计量器107和阀门112流入分馏塔120内的喷嘴，均匀喷洒到塔盘和分布器中，湿润塔内波纹填料；待塔底温度达到250C°，塔顶温度达到200C°时，烟草汁及梅拉德反应物中的轻组份开始汽化出料；分馏出的一级烟用香料经塔顶冷凝器111冷凝后，沿管路流经阀门115进入回流计量器113流入塔内，调整回流比使进料计量器和回流计量器液位稳定，待馏出物色泽浅化时，打开出料阀114开始经出料计量器116出料。此时，要调整真空系统的平衡状况，使相对真空度稳定在750-754mmHg范围，循环水箱149水温＜25C°，在真空系统的作用下，分馏物被连续收集到一级品接受槽118和一级品储槽121中；易逃逸的轻组份经水解塔的塔顶再冷凝器117和轻组份捕集器118两级捕集回收于轻组份储槽122中，一级品储槽和轻组份储槽装满后，关闭槽顶进料阀、真空阀，打开罐底出料阀，沿箭头123、124的方向移出包装；出料后关闭罐底出料阀，打开罐顶真空平衡阀、启动真空平衡泵150将循环水箱149中的循环水打入高位水力喷射真空泵146和大气冷凝器148中回流入箱，待一级品储槽和轻组份储槽中的真空度抽至接近系统真空度时，关闭真空平衡阀和真空平衡泵，打开进料阀投入系统；设置真空平衡泵的目的是降低出料过程对系统的干扰，缓解波动；139为真空缓冲罐，用于减少真空系统的工艺波动，105为压缩空气供气管路，用于物料的输送；分子蒸馏工艺在馏程190～260C°的产品占16～20％。天然烟草汁及梅拉德反应物的分子蒸馏工艺操作技术条件a.烟草汁及梅拉德反应物的分子蒸馏1000kg/h；b.一级品量分馏160～200kg/h；c.塔顶温度t＝190～220C°；d.相对真空度750～754mmHg；e.塔底温度t＝250～280C°；十八.烟草汁及梅拉德反应物的水蒸汽蒸馏工艺步骤为如图4所示在分子蒸馏工艺运行6～8小时后，分馏塔釜底的重组份含量富集，釜温也开始升高时，打开重组份抽移罐125或126的进料阀和真空阀，连续将分馏釜底的重组份经液封器切换抽出，经齿缝式计量器128和阀门129流入蒸馏釜140内；此时，沿箭头46的方向连续输入300～350C°的高温导热油给系统升温，低温油沿箭头47的方向返回加热炉循环使用；进入蒸馏釜的物料温度为250C°左右，待料温升至260C°时，根据道尔顿分压定律，连续从釜底沿箭头142的方向连续输入300-320C°左右的过热水蒸气，进一步降低气相分压，提高液相分压和汽化面；汽化的组份经塔顶冷凝器127冷凝并沿管路流经阀门132后进入回流计量器130流入蒸馏釜内，调整回流比使进料计量器和回流计量器液位稳定，待馏出物色泽浅化时，打开出料阀131开始经出料计量器133出料；此时，要调整真空系统的平衡状况和各计量器液位，使真空度稳定在680-710mmHg范围，循环水箱水温＜25C°；在真空系统的作用下，分馏物被连续收集到二级品接受槽135和二级品储槽137中；易逃逸的轻组份，经塔顶再冷凝器134和轻组份捕集器136两级捕集，回收于轻组份储槽138中。二级品储槽和轻组份储槽装满关闭罐顶真空阀，打开罐底出料阀沿箭头141、143的方向移出包装；出料后关闭罐底出料阀，打开罐顶真空平衡阀、启动真空平衡泵150，将循环水箱149中的循环水打入高位水力喷射真空泵146和大气冷凝器148中回流入箱，待二级品储槽和轻组份储槽中的真空度抽至接近系统真空度时，关闭真空平衡阀和真空平衡泵，打开进料阀投入系统；设置真空平衡泵的目的是降低出料过程对系统的干扰缓解波动。釜式水蒸汽蒸馏工艺馏程260～320C°的产品占26-32％，重组份48～58％；釜底沥青物沿箭头144的方向送至调配无公害农药。天然烟草汁及梅拉德反应物的釜式水蒸汽蒸馏工艺操作技术条件a.釜底抽出物800～850kg/h；b.二级品馏出量208～493kg/h；c.塔顶温度t＝260～280C°；d.相对真空度680～710mmHg；e.塔底温度t＝280～310C°；f.过热蒸汽温度t＝300～350C°；g.沥青物馏出量357～592kg/h注解1.梅拉德反应以化学家LouisCamilleMaillard1912名字命名的香料化学反应方法；2.文丘里喷射雾化器以物理学家Venturi的名字命名的由喷嘴、混合室、渐缩和渐扩管组成的截面不同，性能特殊的管道构成的一种喷射式射流真空泵Steamjetpump；权利要求1.通用型人造烟叶的连续化制造工艺，以烟草的茎、杆和烟叶的梗、筋、碎末为原料，用高压气流连续粗碎及风送工艺将经标准化制备的原料进行粗碎并连续输送到浸泡软化工艺处理，其特征在于经浸泡、软化合格的物料被输送到磨浆、疏解、除砂机中进行连续磨浆和疏解处理，磨制合格的粗浆料输送到连续水解塔中进行连续加压催化水解及梅拉德反应工艺处理，水解合格的浆料经文丘里喷射雾化器连续喷入负压闪蒸罐内进行连续闪蒸脱水处理，闪蒸合格的浆料连续输入高速水力精浆机中进行水力精制和稀释，精制合格的浆料送入调配釜中进行连续调配及再稀释；调配合格的浆料打入抄纸机的流浆箱中将烟草纤维连续抄出，经热压干燥便得到普通型人造烟叶成品；将该成品经涂布机连续涂布工艺处理即得到通用型人造烟叶。2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于浸泡、软化处理时的操作技术条件为浸泡湿度80～82％，物料浓度20％，工作压力P＝0.1Mpa，浸泡温度60～85C°，浸泡时间6～8h，干物料量＝浸泡水＝1∶4。3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于磨浆、疏解、除砂工艺的操作技术条件为进料浓度20％，出料浓度5～8％工作压力P＝0.1Mpa；磨浆温度t＝60～85C°，湿物料量∶磨浆稀释水＝1∶3，配入绝干物料1～4％的甘草酸催化剂、1～4％的酪酸催化剂和0.1～0.6％的氧化锌催化剂。4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于连续加压催化水解及同步梅拉德反应的工艺技术条件浓度5～8％的浆料在压力为0.1～2.5Mpa、温度为80～230C°，PH值1～7条件下进行15～3小时的处理。5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于连续闪蒸、脱水工艺的操作技术条件为闪蒸环境压力为-0.1Mpa，闪蒸环境温度为210～230C°、进料浓度5～8％、出料浓度为30～36％。6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于闪蒸罐分离出的合格浆料浓度控制在30～36％，迅速进入管式离心机18中高速旋转，将浆料所含12～16％的天然烟草汁及梅拉德反应物与含水18～20％的浆料在离心力的作用下自动连续分离。7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于连续水力精浆及稀释工艺的操作技术条件为进料浓度18～20％、出料浓度5～8％、精浆料水温＜60～70C°、湿浆料∶稀释水＝1∶1.3。8.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于连续调配及稀释工艺的操作技术条件为进料浓度5～8％、出料浓度1～2％，分别同步连续加入占绝干烟浆重量1～2％的甘露聚糖保湿剂、0.08～0.1％的山梨酸钾防腐助燃剂加入量、4～7％的分馏级梅拉德反应物、2～6％的半乳糖或葡萄糖聚合憎水剂及湿浆料∶稀释水＝1∶1.5～4的稀释水，调在控制浆料温度＜65～80C°、釜压力0.1～0.4Mpa的条件下充分混合；完成对浆料的调配稀释工作。9.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于分离出的天然烟草汁和梅拉德反应连续进入三效蒸发器的预热器、升降膜加热器到蒸发室进行负压脱水；浓缩至婆美25～30°连续放入浓缩槽备用；三效蒸发及浓缩工艺技术参数为物料浓缩量2.76～3.68*103kg/h，占浆料总量的12～16％、水分蒸发量1.76～2.68*103kg/h，占浓缩物总量的64～73％、浓缩物产量＝绝干料∶浓缩汁＝1∶1＝1000kg/h、真空度680～720mmHg、蒸发料温度＜46～50C°。10.根据权利要求9所述的工艺，其特征在于浓缩合格的烟草汁及梅拉德反应物浓度为婆美25～30°。由负压连续抽入干燥釜中进行负压加热干分子蒸馏工艺操作技术条件为分馏料量1000kg/h、一级品分馏量160～200kg/h、塔顶温度t＝190～220C°、相对真空度燥，而后进入分馏预热器使料液温度升至160～190C°，分馏出一级烟用香料750～754mmHg、塔底温度t＝250～280C°；在分子蒸馏工艺运行6～8小时后，将分子蒸馏釜底物料连续输入到釜式水蒸汽蒸馏釜内，在真空系统的作用下，分馏物被连续收集到二级品接受槽内；釜式水蒸汽蒸馏工艺操作技术条件釜底抽出物800～850kg/h、二级品馏出量208～493kg/h、塔顶温度260～280C°、相对真空度680～710mmHg、塔底温度280～310C°、过热蒸汽温度t＝300～350C°、沥青物馏出量357～592kg/h。全文摘要采用本发明制取的通用型人造烟中的焦油、蛋白质、烟碱含量分别降至<6%、<5%、<0.6～0.8%总糖可达16～24%,农药残毒被清除;使烟草资源的利用率由目前的<40%提高到80%;使控制卷烟中固有化学成份的方法转化为数字化、智能化新水平;使产品从投料到制成品的连续化生产周期在15～20min内完成。文档编号A24B3/14GK1351851SQ0113371公开日2002年6月5日申请日期2001年12月16日优先权日2001年12月16日发明者宋振中申请人:宋振中