一种再造烟叶平转型连续洗涤、浸提、酶解组合、耦合化工艺与设备

摘要

本发明涉及一种再造烟叶平转型连续洗涤、浸提、酶解组合、耦合化工艺与设备，特别是利用不能直接用于卷烟制品生产的低、废次烟草原料，采用一种再造烟叶平转型连续洗涤、浸提、酶解组合、耦合化工艺与设备实现烟梗料或烟叶碎片的连续进液、加料、洗涤、预浸泡、浸提、酶解、排液、固液分离出料操作。本工艺与现有生产工艺相比，可以实现再造烟叶烟梗料、烟碎片料的组合、耦合化连续加料、进液、洗涤、预浸泡、浸提、酶解、排液、固液分离等操作，由此省去了传统工艺间歇、繁重的二到三步的浸提、固液分离操作、工艺及其设备，简化了再造烟叶生产工艺、设备、操作与流程，且此过程工序不产生再造烟叶生产废水、污水，环保、低碳、节能，有利于实现再造烟叶组合化配方产品的组合、耦合化工艺应用与生产。

主权项

一种再造烟叶平转型连续洗涤、浸提、酶解组合、耦合化工艺与设备，特别是利用不能直接用于卷烟制品生产的低、废次烟草原料，采用一种再造烟叶平转型连续洗涤、浸提、酶解组合、耦合化工艺与设备实现烟梗料或烟叶碎片的连续加料、进液、洗涤、预浸泡、浸提、酶解、排液、固液分离出料操作。本工艺与现有生产工艺相比，可以实现再造烟叶烟梗料、烟碎片料的组合、耦合化连续加料、进液、洗涤、预浸泡、浸提、酶解、排液、固液分离等操作，由此省去了传统工艺间歇、繁重的二到三步的浸提、固液分离操作、工艺及其设备，简化了再造烟叶生产工艺、设备、操作与流程，且此过程工序不产生再造烟叶生产废水、污水，环保、低碳、节能，有利于实现再造烟叶组合化配方产品的组合化工艺生产应用。其特征在于包括以下步骤：第一步，原料组成：按再造烟叶目标产品工艺要求配伍原料，由烟梗混合料和烟叶碎片混合料组成。烟梗混合料可以由短梗、烟梗等混和组成；烟叶碎片混合料可以由烟叶碎片、烟末、烟棒粉碎料等混和组成。烟梗混合料：烟叶碎片混合料＝3～5∶7～5。原料含水率8％～15％。第二步，烟梗料的水洗、预浸泡、浸提、酶解组合、耦合化制备工艺：按再造烟叶目标产品工艺要求，经计量、配伍的烟梗混合料进行水洗、预浸泡、浸提、酶解、料液分离。洗梗旨在除氯、除尘、除部分硝酸盐和亚硝酸盐。洗梗料工艺控制：洗梗溶剂：软水，洗梗水温：30～40℃，水洗时间30～50秒；浸提工艺采用平转型连续浸提，浸提溶剂为软水或去离子水或10％～80％甲醇或10％～80％乙醇水溶液软水，浸提固液比控制在1∶4～8，浸提温度控制在50～90℃，浸提时间8～12小时，出液系数4～5；(按总进料量、单罐排液量计或按总进料量、总排液量计)，喷淋强度150kg/m2.min，头步烟梗浸提、酶解液总固物含量4％，波美度为3～5°Be′，总固物可溶物抽提率≥85％，总固物加料量抽出率20％～35％，烟梗料含水率15.75％～17.23％，取16.29％，容重302kg/m3，烟梗料吸水率79％；烟梗料层高度≤890mm；酶解酶制剂的加入量为烟梗质量的0.05％～5％，酶解温度20～70℃，酶解时间为1～15h，酶解的pH值为3～7，其pH值可以通过加入柠檬酸等来调节，搅拌速度10～60rmp。蛋白酶酶解添加量0.1％～2％，酶解温度为50～60℃，pH值3.0～5.5；纤维素酶酶解添加量0.5～2％，pH值4.0～5.5，酶解温度45～50℃；果胶酶控制酶解添加量0.5％～2％，pH值在3.5～5.5，酶解温度为50～60℃。浸提、酶解完后，进行烟梗浸提、酶解料液的平转型连续固液分离。烟梗料的水洗、预浸泡、浸提、酶解组合、耦合化操作一并在平转型连续洗梗、浸提、酶解组合、耦合器中完成。由此得到的烟梗料平转型连续浸渣送解纤、磨浆工序，而被平转型连续洗梗、浸提、酶解组合、耦合器分离出的浸提、酶解液经过板框压滤或离心沉降分离或沉降分离或管式过滤分离及其以上组合净化精制工艺处理后，可以单独浓缩或与烟叶碎片浸提、酶解精制液混合浓缩。含有10～80％甲醇或10％～80％乙醇软水溶液的浸提、酶解液的浓缩，首先需要先回收甲醇或乙醇，然后再减压浓缩。最终浓缩液波美度为25～30°Be′，总固物含量40％～50％。浓缩设备可以采用升膜或降膜或短管减压蒸发器，真空度为0.090～0.095MPa。第三步，再造烟叶烟梗料平转型连续洗梗、浸提、酶解组合、耦合器：其基本结构组成：物料回转格20个(20×18°＝360°)；洗梗溶液格1个(2×18°＝36°)，浸提、酶解溶液格8个(13×18°＝234°)，浸提、酶解溶液滴干、浸提溶剂加液格1个(2×18°＝36°)，排渣出料格1个(2×18°＝36°)。20个动态物料回转格功能划分为：加料洗梗、喷淋浸提酶解、滴干、出渣四个功能区划。即2×18°(加料、洗梗)+14×18°(浸提、酶解)+2×18°(滴干)+2×18°(出渣)＝20格。而20个静态溶液、出渣料格功能划分为：洗梗溶液、喷淋浸提酶解、滴干溶剂、出渣四个功能区划。即2×18°(加料、洗梗)+14×18°(浸提、酶解)+2×18°(滴干)+2×18°(出渣)＝20格。即考虑与加料洗梗、浸提酶解、滴干等物料回转格的对应关系与因素可将溶液格分为：第1区格为洗梗液区(对应加料、洗梗格区域)2×18°＝可以设1格(36°/格)；第2区格为喷淋分级浸提、酶解区(喷淋浸提、酶解格区域)14×18°＝可以平分9格(28°/格)；第三区格为浸提、酶解液滴干、浸提溶剂加液区(滴干、浸提溶剂加液格区域)2×18°＝可以设1格(36°/格)。循环泵9～11台，喷淋管8～10根，上溶剂泵2～4台；排渣出料格占二等份物料格：2×18°。回转料格浸提烟梗回转周期12～16小时/圈，实际喷淋格数14×18°，故实际浸提时间＝14×(12～16)/20＝(8.4～11.2)小时。再造烟叶烟梗料平转型连续洗涤、浸提、酶解组合、耦合器回转料格、溶液格工艺尺寸可以选择为：回转料格：d2000‑D6100x1400(20格)溶液格：d1800‑D6100x1800(11格)喷淋泵选用液下泵，材料1cr18ni9Ti，数量9～11台(浸提)+1台(转液)，扬程10m，流量9m3/hr；配用1.1kw防爆4级电动机，1380转/min。再造烟叶烟梗料平转型连续洗梗、浸提、酶解组合、耦合器配置的辅助设备有浸提溶剂高位槽、浸提溶剂预热器、加料出料、出渣封闭绞龙、头步浸提、酶解液组合过滤器、头步液储槽、头步液输送泵、再造烟叶烟梗料平转型连续洗梗、浸提、酶解组合、耦合器回流冷凝器、刮板输送机等。第四步，烟叶碎片预浸泡、浸提、酶解组合、耦合化制备工艺：按再造烟叶目标产品工艺要求，经计量、配伍的烟叶碎片混合料进行预浸泡、浸提、酶解、料液分离。预浸、浸提、酶解工艺采用平转型连续预浸、浸提与酶解。浸提溶剂为软水或去离子水或10％～80％甲醇或10％～80％乙醇水溶液软水，预浸泡固液比1∶3～5，预浸泡温度控制在40～60℃，预浸泡时间20～30min；浸提固液比控制在1∶5～10，浸提温度控制在60～90℃，浸提时间7～10小时，出液系数4～5；(按总进料量、单罐排液量计或按总进料量、总排液量计)，喷淋强度150kg/m2.min，头步烟叶碎片浸提、酶解液总固物含量4％，波美度为3～5°Be′，总固物可溶物抽提率≥90％，总固物加料量抽出率20％～35％，烟叶碎末含水率按17.58％计；松容重249.6～396kg/m3，振实容料280～472.8kg/m3，烟叶料吸水率71％；烟叶料层高度≤890mm；酶解酶制剂的加入量为烟叶碎片质量的0.05％～5％，酶解温度20～70℃，酶解时间为1～16h，酶解的pH值为3～7，其pH值可以通过加入柠檬酸等来调节，搅拌速度10～60rmp。蛋白酶酶解添加量0.1％～2％，酶解温度为50～60℃，pH值3.0～5.5；纤维素酶酶解添加量0.5～2％，pH值4.0～5.5，酶解温度45～50℃；果胶酶控制酶解添加量0.5～2％，pH值在3.5％～5.5，酶解温度为50～60℃。浸提、酶解完后，进行烟梗浸提、酶解料液的平转型连续固液分离。烟叶碎片料的预浸、浸提、酶解组合、耦合化操作一并在平转型连续预浸、浸提、酶解组合、耦合器中完成。由此得到的烟叶碎片平转型连续浸渣送磨浆工序与烟梗浸渣混合磨浆，而被平转型连续预浸、浸提、酶解组合、耦合器分离出的浸提、酶解液经过板框压滤或离心沉降分离或沉降分离或管式过滤分离及其以上组合净化精制工艺处理后，可以单独浓缩或与烟梗料浸提、酶解精制液混合浓缩。含有10％～80％甲醇或10％～80％乙醇软水溶液的浸提、酶解液的浓缩，首先需要先回收甲醇或乙醇，然后再减压浓缩。最终浓缩液波美度为25～30°Be′，总固物含量40％～50％。浓缩设备可以采用升膜或降膜或短管减压蒸发器，真空度为0.090～0.095Mpa。第五步，再造烟叶烟叶碎片料平转型连续预浸、浸提、酶解组合、耦合器：其基本结构组成：物料回转格20个(20×18°＝360°)；加料、预浸溶液格1个(2×18°＝36°)，浸提、酶解溶液格8个(13×18°＝270°)，浸提、酶解溶液滴干、浸提溶剂 加液格1个(3×18°＝54°)，排渣出料格1个(2×18°＝36°)。20个动态烟叶碎片料回转格功能划分为：加料预浸、喷淋浸提、滴干、出渣四个功能区划。即2×18°(加料+预浸)+13×18°(浸提+酶解)+3×18°(滴干+溶剂)+2×18°(出渣)＝20格。而20个静态溶液、出渣料格功能划分为：加料预浸、喷淋浸提酶解、滴干溶剂、出渣四个功能区划。即2×18°(加料、预浸)+13×18°(浸提、酶解)+3×18°(滴干、溶剂)+2×18°(出渣)＝20格。即考虑与加料、浸提、滴干等物料回转格的对应关系与因素可将溶液格分为：第1区格为头步液区(对应加料、预浸与第一浸提格区域)4×18°＝可以设2格(36°/格)；第2区格为喷淋分级浸提、酶解区(喷淋浸提、酶解格区域)10×18°＝可以平分8格(22.5°/格)；第三区格为浸提、酶解液滴干、浸提溶剂加液区(滴干、浸提溶剂加液格区域)3×18°＝可以平分2格(27°/格)。循环泵9～11台，喷淋管8～10根，上溶剂泵2～4台；排渣出料格占二等份物料格：2×18°。回转料格浸提烟叶碎片回转周期12～18小时/圈，实际喷淋浸提格数为10～12格，故实际浸提时间＝(10～12)×(12～18)/20＝(6～9)～(7.2～10.8)小时。如适当增加措施，可以增加浸提时间。如头步液可设预浸即提浸一步，由此增加浸提时间0.6～1.2小时。再造烟叶烟叶碎片料平转型连续洗涤、浸提、酶解组合、耦合器回转料格、溶液格工艺尺寸可以选择为：回转料格：d2000‑D7000×1400(20格)；溶液格：d1800‑D7100×1800(12格)。喷淋泵选用液下泵，材料1cr18ni9Ti，数量9～11台(浸提)+1台(转液)，扬程10m，流量9m3/hr；配用1.1kw防爆4级电动机，1380转/min。再造烟叶烟叶碎片料平转型连续洗梗、浸提、酶解组合、耦合器配置的辅助设备有浸提溶剂高位槽、浸提溶剂预热器、加料出料、出渣封闭绞龙、头步浸提、酶解液组合过滤器、头步液储槽、头步液输送泵、再造烟叶烟叶碎片料平转型连续洗梗、浸提、酶解组合、耦合器回流冷凝器、刮板输送机等。第六步，解纤与磨浆烟梗解纤的目的旨在使被浸泡受热润涨、软化的烟梗分丝帚化、切断、压溃、扭曲，使烟梗粗纤维化。梗料浸泡完成后，即进行浸泡原料的解纤操作。梗料解纤后的打浆度为：10～15°SR。解纤后的梗料与浸泡好的烟叶碎片混合均匀，进行一级高浓磨磨浆提取，磨浆浓度：16％～20％，打浆度：20％～24％；经过一级高浓磨磨浆提取后的磨浆料液，串联混合进行第二次磨浆操作，二级高浓磨磨浆浓度控制在：12％～16％，打浆度：25％～29％；二级混合磨浆料液经斜螺旋挤浆机或平螺旋挤浆机或卧螺分离机一次分离出磨浆液和磨浆料。滤液过100～120目筛网或滤布，其也可以作为提取烟梗、烟碎的浸提或提取溶剂回收使用。原料浸泡后设计的混合磨浆浓度为20％～25％。混合磨浆浓度可以控制在25％～12％的范围内，不足水量可以补充加入后续洗浆工艺水。原料含水率为8％～15％，取原料的含水率12％计算。解纤采用解纤工艺及其设备；磨浆采用高浓磨浆工艺及其设备。第七步，磨浆洗浆后的贮浆、配浆、精浆贮浆的目的旨在进一步使浆料混配均匀，进而平衡浆料的含水率和打浆度。木浆纤维加入量5％～10％；湿浆浓度一般在15％～25％(干度)。磨浆洗浆后的贮浆浓度控制约8％～12％，取10％为计算值。配浆浆料浓度控制在3。5％。从萃取机分离出来的固体物耕被送到打浆机中再次打浆，制成平均长度为10毫米，截面积为1.3mm2的纤维浆料。再送到精浆机中使纤维细微化，并用抄纸机的回收水将浆料稀释至1％的浓度，再用泵将其送到抄纸机的配料箱中。精浆打浆度控制在27±2°SR，成浆浓度3.5％。精浆贮浆浓度控制在2.5％，精浆出浆浓度控制在0.8％～1.0％。第八步，重组浆料送到配料箱后用长网抄纸机制成纤维网(片基)，经过抄纸机后部的真空脱水装置，使片基的水份含量为90％左右。经辊压后水份含量降到70％左右，然后经过烘缸和干燥辊干燥使水份含量降为30％。这时用浸涂或喷涂的方法将浓缩液浸涂(或回喷)到片基上，这时片基的含水率大约为45％。在抄纸机网上滤出的水大部分约80％回收使用，其余20％的水分经污水处理后排放。基片控制水分16％～18％，基片定量65±2g/m2。第九步，基片涂布基片涂布液总固物浓度40％～50％，基片涂布液定量38％～40％～45g/m2；薄片水分16％～18％，薄片定量105～110g/m2。第十步，干燥成片湿的烟草薄片被送入专门设计的热风隧道式干燥机，在出口处薄片的水份为17％～20％。接着用打叶机，将薄片撕碎成不定形的碎片，再送入一滚筒式干燥机中使薄片的含水率达到10％～15％，此后根据需要可设一个加香筒，对薄片进行加香。