一種連續去除煙草提取或萃取液中氯和硝酸鹽的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種連續去除再造煙葉的煙草提取或萃取液中氯和硝酸鹽的工藝。
【背景技術】
[0002]煙草薄片(或再造煙葉)，是利用煙梗、煙末、碎煙片等煙草物質為原料制成片狀或絲狀的再生產品，用作卷煙填充物。在卷煙中添加煙草薄片不僅可實現廢棄煙葉原料的再利用，還可使卷煙的理化性質得到可控的調節，從而提高卷煙的內在品質，減少和改善煙草中不良成分的危害。目前國內主要利用造紙法生產再造煙葉，以煙葉碎片、煙末和煙梗為主要原料，綜合應用浸提、制漿、抄造等關鍵工藝，加工出再造煙葉。
[0003]造紙法煙草薄片在萃取的過程中，氯離子、硝酸根及亞硝酸根離子含量過高對卷煙的品質造成很大的影響。氯離子影響煙草的收濕性和燃燒性，煙葉的含氯量在1.0%以下時則燃燒性較好，含氯量超過2%將造成嚴重熄火。而硝酸根離子在卷煙的燃燒過程中會與煙堿反應生成致癌性的亞硝胺(TSNA)，對人體的健康造成了嚴重的危害。硝酸鹽的去除還增加了抽吸口數，進而增加了 TPM、煙氣煙堿以及C0釋放量。因此開發一種簡單、方便、高效、環境污染小、可行的去除煙草提取或萃取液中氯和硝酸鹽的方法是十分必要的。
[0004]造紙法再造技術的迅速發展促使人們發明了各種方法去除煙草提取或萃取液中氯和硝酸鹽。B&W公司在1978就開發了連續逆流萃取工藝去除硝酸根離子，該工藝最高可去除90 %的硝酸鹽，且梗絲的填充值提高，但煙梗萃取物利用率低。美國專利(US3847164A)進一步提出了利用離子交換樹脂的方法去除硝酸鹽，將煙梗萃取液通過選擇性除去離子的樹月旨，可實現硝酸鹽的有效去除。中國發明專利《一種造紙法再造煙葉脫除氯離子的方法》(申請號:201310564761.5)所公開的是利用不同型號的陰離子交換樹脂對煙草提取液進行處理從而脫除其中的氯離子，氯離子的相對脫除效率大于60%。這些方法雖然能實現對造紙法薄片中氯離子和硝酸根離子的去除，但是在去除過程中通常需要其他的化學試劑、容易造成二次污染、去除的效率不高、且容易造成卷煙中有效成分的損失。同時離子交換樹脂在使用過程中粒度破碎容易對交換容量產生影響、再生過程復雜，增加了生產成本，浪費資源，且很容易造成環境污染。
【發明內容】
[0005]為克服現有煙草提取或萃取液中氯和硝酸鹽的去除方法所存在的去除效率不高、易造成卷煙中有效成分的損失、存在化學藥劑在煙草提取或萃取液中殘留、浪費資源、容易造成環境污染等缺點，本發明旨在提供一種連續、快捷的新型分離方法來實現對造紙法再造煙葉提取或萃取液中氯離子和硝酸根離子的去除。
[0006]本發明連續去除煙草提取或萃取液中氯和硝酸鹽的方法，其特點在于:使用陶瓷膜裝置和電滲析裝置組合去除煙草提取或萃取液中氯和硝酸鹽，實現再造煙葉中化學組分的分離。具體的，是取造紙法再造煙葉生產中的煙草提取或萃取液，調控其固含量達到操作要求，然后引入陶瓷膜裝置進行循環過濾，得到的透析液連續進入到電滲析裝置的淡化室內循環進行電滲析，去除其中的氯和硝酸鹽。電滲析后淡化室內液體用作造紙法再造煙葉生產中涂布基片上的物料。
[0007]所述的陶瓷膜裝置包括陶瓷膜組件、料液罐和陶瓷膜裝置循環栗；陶瓷膜裝置循環栗提供操作壓力、膜面流速。所述陶瓷膜組件里設有陶瓷膜，所述料液罐的輸液口通過管道與所述陶瓷膜裝置循環栗的進液口連接，所述陶瓷膜裝置循環栗的出液口通過管道與所述陶瓷膜組件連接;所述陶瓷膜組件的截留出液口通過管道與料液罐的進液口連接，透析出液口用于輸出透析液;料液罐輸出管道上還設有用于輸出截留液的閥控出液口；陶瓷膜組件里所用陶瓷膜的規格為lOOnm。
[0008]所述的電滲析裝置由淡化室物料罐、濃縮室物料罐、極室物料罐、電滲析膜組件、三個電滲析裝置循環栗、直流電源及管道組成;所述電滲析膜組件是由陽極、陰極和依次交替疊加排列的陽離子交換膜、隔網、陰離子交換膜構成，組成陽極室、淡化室、濃縮室及陰極室；所述陽極室和陰極室通過一個循環栗共同與極室物料罐相連通;淡化室通過循環栗與淡化室物料罐相連通，濃縮室通過循環栗與濃縮室物料罐相連通;淡化室物料罐的進液口與所述陶瓷膜裝置中陶瓷膜組件的透析出液口連通；陽極和陰極分別通過導線連接在直流電源的正極和負極上；具體設置時，三個物料罐的輸出口通過管道分別與三個電滲析裝置循環栗的進液口連接，三個循環栗的輸液口分別通過管道與膜組件上相應間室的進液口連接，膜組件上各隔室的輸液口通過管道與相應物料罐上的進液口連接。
[0009]在電滲析膜組件中所用離子交換膜為均相離子交換膜、異相離子交換膜或一二價離子交換膜。
[0010]本發明利用上述陶瓷膜裝置和電滲析裝置，連續去除煙草提取或萃取液中氯和硝酸鹽的方法的具體操作步驟為:
[0011]首先將固含量為5%?20%的煙草提取或萃取液引入陶瓷膜裝置的料液罐中，控制操作溫度< 35°C、操作壓力< 0.5MPa，進行循環過濾；
[0012]然后將所得透析液從透析出液口連續輸出至電滲析裝置的淡化室物料罐中，并在濃縮室物料罐中加入自來水，在極室物料罐中加入電極液;通過循環栗控制透析液在淡化室和淡化室物料罐之間循環流動，控制自來水在濃縮室和濃縮室物料罐之間循環流動，控制電解液在陽極室、陰極室和極室物料罐之間循環流動；
[00?3]最后通過直流電源向電滲析膜組件的陰極和陽極上施加5?20mA/cm2的恒定電流，控制操作溫度在35°C以下，進行電滲析處理，即完成煙草提取或萃取液中氯和硝酸鹽的去除。
[0014]若所述煙草提取或萃取液的固含量高于20%，則通過水或乙醇進行稀釋。
[0015]本發明所得的脫除氯和硝酸鹽后的煙草提取或萃取液可以直接輸送至精制濃縮工藝，用于涂布液的調配。
[0016]本發明的有益效果是:
[0017](1)本發明使用陶瓷膜裝置和電滲析裝置組合對煙草提取或萃取液進行處理后，氯離子的去除率達到95%以上，硝酸鹽的去除率達到90%以上，得率(煙草提取或萃取液的主要成分煙堿的得率)大于78%。
[0018](2)本發明在不改變煙草的化學成分的前提下，實現卷煙中有害化學物質的選擇性去除，可有效地改善再造煙葉的內在品質，起到降焦減害的作用。
[0019](3)本發充分提高了煙梗、煙末、碎煙片等煙草物質的利用率，提高了原料的綜合利用率。
[0020](4)本發明這種調控煙草提取或萃取液中氯和硝酸鹽的方法工藝簡單，操作控制容易，不會破壞煙草原有的致香成份，不會造成環境污染，氯和硝酸鹽的去除率很高，是一種適宜推廣應用的理想工藝方法。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本發明的工藝流程圖；
[0022]圖中標號:1為陶瓷膜組件;2為料液罐;3為陶瓷膜裝置循環栗;4為濃縮室物料罐；5為淡化室物料罐;6為極室物料罐;7為電滲析膜組件;8為直流電源;9為電滲析裝置循環栗Ο
【具體實施方式】
[0023]實施例1:
[0024]本實施例連續去除煙草提取或萃取液中氯和硝酸鹽的方法，是使用陶瓷膜裝置和電滲析裝置組合進行。
[0025]如圖1所示，陶瓷膜裝置包括陶瓷膜組件1、料液罐2和陶瓷膜裝置循環栗3;陶瓷膜組件里設有陶瓷膜，料液罐2的輸液口通過管道與陶瓷膜裝置循環栗3的進液口連接，陶瓷膜裝置循環栗3的出液口通過管道與陶瓷膜組件1連接;陶瓷膜組件1的截留出液口通過管道與料液罐2的進液口連接，透析出液口用于輸出透析液；
[0026]如圖1所示，電滲析裝置由淡化室物料罐5、濃縮室物料罐4、極室物料罐6、電滲析膜組件7、三個電滲析裝置循環栗9、直流電源8及管道組成；電滲析膜組件是由陽極、陰極和依次交替疊加排列的陽離子交換膜、隔網、陰離子交換膜構成，組成陽極室、淡化室、濃縮室及陰極室，膜對數為30對(所選均相離子膜為合肥科佳高分子材料科技有限公司生產，陽離子膜為型號為CJMC-2，陰離子膜型號為CJMA-2，膜面積為200mm X 400mm);陽極室和陰極室通過一個循環栗共同與極室物料罐6相連通;淡化室通過循環栗與淡化室物料罐5相連通，濃縮室通過循環栗與濃縮室物料罐4相連通;淡化室物料罐5的進液口與陶瓷膜裝置中陶瓷膜組件的透析出液口連通；陽極和陰極分別通過導線連接在直流電源8的正極和負極上。
[0027]本實施例的具體操作步驟為:
[0028]首先將15L固含量為20%的煙草提