一种造纸法再造烟叶萃取液中Cu含量的选择性降低方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种造纸法再造烟叶Cu含量的选择性降低方法，属于造纸法再造烟 叶生产技术领域。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着吸烟与健康矛盾的加剧，卷烟的吸食安全性已经成为烟草科学重要 的研究方向。烟草由于受其生长环境的污染以及烟草自身种植特点的影响，都会含有一定 量的重金属等有害元素，如Cu是烟草中铜氧化酶的成分，在烟株的氧化还原过程中起着重 要作用，对延缓叶绿素的衰老，增强植株抗性有一定作用。卷烟中有害元素Cu主要是靠燃 烧的烟气进入人体，对人体健康产生危害。美国1989年报道的107种卷烟烟气有害成分 中，铜、砷、镉、铬、铅、镍、汞和锌等赫然在列，因此降低烟草及烟气中的Cu含量有助于提升 卷烟吸食的安全性。
[0003] 造纸法再造烟叶是一种重组的均质烟草，其具有燃烧速率快、焦油释放量低、填充 值高以及耐加工性能好等特点，其化学组分与物理参数的可调控性是其最为重要的特点， 然而当前尚缺乏有效降低再造烟叶自身及其烟气中的重金属元素的方法。目前降低卷烟 中的Cu含量主要有工艺方法，如中国专利CN101946981A公布了采用优化卷烟加工工艺 过程参数方法来降低重金属Cu的含量，在微波松散工序降低了 10%、在制丝工序降低了 19. 92%、HT+烘丝工序降低了 12. 95%，整个工序共降低42. 87%，但该方法没有考察烟碱 和有机酸的降低效果。重金属有效脱除方法还包括有絮凝法、氧化还原法、电解法、溶剂 萃取分离法、吸附法、电渗析法以及新兴的生物处理技术等，其中絮凝法、氧化还原法、电 解法、溶剂萃取分离法需要在待提纯溶液中加入其它化学物质，不适用于作为烟草萃取液 中重金属离子的提纯技术；吸附法和离子交换法的处理效率有限；生物处理技术操作比较 复杂，处理难度较大；而电渗析法具有能量消耗低、操作维修方便、环境污染小等优点，比 较适于烟草萃取液中重金属离子的去除。此外电渗析技术作为一种高效的脱盐手段，其 对烟草水提物中的离子化合物的脱除效率也较高，如CN103082394A、CN103330277A以及 US4302308A、US4253929利用电渗析方法去除烟草提取液或再造烟叶萃取液中的氯离子、硝 酸根离子，但这些专利均未考察对Cu的脱除效果。烟草萃取液中含有非离子型有效组分 (如：果糖、葡萄糖、果胶等）和离子型有效组分（如烟碱），其中烟碱是烟草最为重要的功 效成分。虽然普通的电渗析技术可实现氯离子、硝酸根离子等离子化合物相对于非离子型 化合物的选择性去除，但通常也导致烟草离子型有效组分（烟碱和有机酸）的大量流失，这 必将导致卷烟吸食品质下降。向海英等使用I0NSEP?离子交换膜去除氯离子的同时，发现 烟碱也降低50 %以上（烟梗提取液中氯离子的电渗析法脱除，烟草科技，2015,1:72-75)。 因此，在提高烟草萃取液中离子脱除效率的同时，如何有效保留烟草的有效成分（烟碱和 有机酸）是电渗析处理烟草萃取液亟待解决的关键问题，也是电渗析技术在造纸法再造烟 叶生产中应用的技术关键。
【发明内容】
[0004] 本发明是针对上述现有电渗析技术所存在的烟碱大量流失问题而研制的一种生 产工艺简单、可控性强的Cu选择性调控方法，可广泛应用于造纸法再造烟叶萃取液中，使 Cu含量选择性降低，并有效避免烟碱和有机酸的流失，在降低Cu含量的同时，显著提高造 纸法再造烟叶吸食品质。
[0005] 本发明通过一价阴离子选择性透过膜的使用高效降低烟草萃取液中Cu含量，并 有效避免了烟碱和有机酸的流失，实现了Cu含量降低的选择性。
[0006] 本发明解决技术问题，采用如下技术方案：
[0007] 本发明造纸法再造烟叶萃取液中Cu含量的选择性降低方法，其特点是：
[0008]a、将按照造纸法再造烟叶生产工艺所制备的烟草萃取液引入电渗析装置的淡化 室，并在浓缩室中加入水或电解质；所述烟草萃取液的固形物含量为7-10%。
[0009] 所述电渗析装置的阴离子交换膜为一价阴离子选择性透过膜，阳离子交换膜优选 均相阳离子交换膜。
[0010] 按照造纸法再造烟叶生产工艺制备烟草萃取液的步骤为：将造纸法再造烟叶原 料（烟梗、烟叶和/或烟末）加入搅拌罐中，加入4-10倍重量的水，搅拌提取1小时，使 用双螺旋挤浆机进行固液分离，所得到的烟草水溶液经过80-120目的振筛粗过滤，再在 2500-3500rmb转速条件下离心分离，清液即为电渗析处理所需的烟草萃取液。
[0011] b、在恒定电流条件下对烟草萃取液进行电渗析处理脱除Cu离子，即进行脱铜处 理；电渗析处理的流量为4-8L/min;恒定电流密度为15-30mA/cm2。
[0012] c、在脱铜处理过程中通过淡化室内电导率的变化或者Cu的实际含量来控制处理 程度；同时检测淡化室内烟碱含量及有机酸总量（包括柠檬酸、草酸和苹果酸）以考察脱铜 处理的选择性；
[0013]d、将脱铜后的烟草萃取液按照造纸法再造烟叶生产工艺继续进行处理，用于再造 烟叶的加工。
[0014] 通常状况下，烟草提取液呈酸性，其pH范围约为4. 5-6. 5,其中的烟碱主要以一价 盐的形态存在。从理论上来说，烟碱可通过一价选择性离子交换膜，但实验发现：电渗析过 程中烟碱并不通过一价阴离子选择性透过膜，这主要可能是由于烟碱阴离子的离子水合半 径大，一价阴离子选择性透过膜对其有物理选择性。从而，本发明可以通过一价阴离子选择 性透过膜的使用，在高效降低烟草萃取液中Cu含量的同时，有效避免了烟碱和有机酸的流 失，实现了Cu含量的选择性降低。
[0015] 与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
[0016] 1、本发明不仅能有效降低Cu含量，同时可避免烟碱和烟草主要有机酸的流失，提 升造纸法再造烟叶萃取液的品质，最大程度地保证了再造烟叶的吸食品质。
[0017] 2、本发明生产工艺简单、可控性强、质量稳定，可广泛应用于造纸法再造烟叶