叢 珊，李新生

（上海煙草集團(tuán)太倉海煙煙草薄片有限公司，江蘇太倉 215433）

1 煙草薄片概述

煙草薄片是利用煙草加工過程中產(chǎn)生的煙梗、煙末等煙草廢料通過一定的加工工藝生產(chǎn)的再造煙葉[1]。造紙法所生產(chǎn)的煙草薄片具有密度小、填充值大、機(jī)械性能好、焦油低等優(yōu)點，是目前煙草薄片的主要生產(chǎn)技術(shù)[2]。上海煙草、湖北煙草、云南煙草等中煙公司都有造紙法煙草薄片配套生產(chǎn)企業(yè)，所生產(chǎn)的煙草薄片按照適當(dāng)比例添加至各卷煙配方中使用。

“三分抄造，七分打漿”，合適的打漿方式可以確保漿料的均勻性，進(jìn)而保證抄造的穩(wěn)定性并滿足紙張的各項物理指標(biāo)。傳統(tǒng)意義上的打漿，是利用機(jī)械作用處理懸浮于水中的纖維原料，使纖維受到剪切力、摩擦力等，使纖維被切斷或分絲帚化，從而使纖維原料達(dá)到生產(chǎn)所要求的特征[3-4]。由于煙草薄片的原料較為特殊，煙梗漿纖維微觀組分呈細(xì)長帶狀，壁薄，胞腔徑大，具有典型的草類原料纖維特征；煙末為非纖維細(xì)胞組分，微觀形態(tài)粗短，且雜細(xì)胞含量高，經(jīng)過輕微打漿易形成碎片，微觀形態(tài)見圖1[5-7]。不管是煙梗還是煙末，都不可能通過打漿實現(xiàn)分絲帚化[8]，故打漿方式上也就存在了眾多不同的工藝，是分打還是混打，是高濃還是低濃，各個薄片企業(yè)都在尋找適合自己的最佳流程。

圖1 煙梗（左）、煙末（右）的光學(xué)顯微鏡圖（×40倍）

煙草薄片對抗張強度的要求不高，只要能夠滿足基本的抄造強度即可，過高的抗張強度反而會影響卷煙廠的切絲穩(wěn)定性。煙草薄片對于松厚度和滲透性的要求更高，好的松厚度確?？扇芪镉行Щ赝康交?，避免白芯、發(fā)粘等不良后果的產(chǎn)生。為保障煙草薄片良好的物理特性，煙梗和煙片都需要被均勻有效地進(jìn)行打漿處理。

本文對不同的打漿理念和方式進(jìn)行了提煉和匯總，為各薄片企業(yè)探尋最適合自身的打漿方式提供借鑒和參考。

2 煙草薄片漿料處理工藝介紹

煙草薄片的主要纖維構(gòu)成有3部分:煙梗、煙片（末）和外加纖維，打漿方式也根據(jù)這3部分的結(jié)構(gòu)特點有所不同。如果將薄片比作鋼筋混凝土樓板，那么煙片漿則是混凝土結(jié)構(gòu)，主要起填充作用；外加纖維和煙梗漿則是鋼筋結(jié)構(gòu)，主要起支撐作用。鑒于煙梗纖維數(shù)量較少，且自身結(jié)構(gòu)挺硬，不能單獨保證薄片穩(wěn)定抄造的強度，故需要補充一定的外加纖維予以支撐，具體打漿工藝后續(xù)一一介紹。

2.1 高濃打漿工藝

高濃打漿的漿濃為質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%～25%，一般為煙梗和煙片混合打漿，主要依靠物料間的相互搓揉和擠壓實現(xiàn)纖維的切斷和分絲，高濃打漿工藝流程見圖2。

圖2 高濃打漿工藝流程

由于高濃打漿作用時間短，物料混合均勻性較低且物料形態(tài)差異顯著，煙片比煙梗更容易達(dá)到成漿狀態(tài)，若要保證漿料的勻度，需要提高打漿級數(shù)。肖選虎等人研究表明，四級高濃打漿方式對應(yīng)的纖維處理效果較好，可用于抄造的長纖維最多，漿料均勻性較好[9]。高濃打漿需要特別關(guān)注漿料的輸送與喂料穩(wěn)定性，以此確保漿料過程質(zhì)量均勻性。

2.2 低濃打漿工藝

低濃打漿的漿濃范圍一般為質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%～6%，采用低濃打漿工藝的薄片企業(yè)較多，且具體形式多樣，下面進(jìn)行逐一介紹。

2.2.1 全混合低濃打漿工藝

在萃取工序之前設(shè)置有大型高濃水力碎漿機(jī)，煙梗、煙片和外加纖維按照配方比例加入，同步進(jìn)行萃取和低濃打漿，此方法的優(yōu)勢在于煙草物料和外加纖維可以進(jìn)行充分的攪拌和混合，且因為外加纖維的混入，物料之間的纏繞和交織效果提高，萃取后物料的擠干效果良好，有利于提高可溶物與不可溶物的分離效果，不足之處在于，混合物料的種類較多，打漿難易程度不等，即煙末的打漿難度小于煙梗，煙梗的打漿難度小于外加纖維。由于外加纖維尺寸要明顯小于煙草纖維，若磨漿間隙過小，則可能導(dǎo)致煙漿處理強度過大，打漿度偏高；若磨漿間隙過大，煙草漿料處理效果良好，則外加纖維的分絲效果較差，后續(xù)存在“云彩花”的風(fēng)險。全混合低濃打漿工藝流程見圖3。

圖3 全混合低濃打漿工藝流程

綜合以上優(yōu)劣，全混合打漿有利于物料的充分混合與流送，但需要盡可能選擇短纖維進(jìn)行摻配，如闊葉木纖維相比針葉木更加合適，分布勻度更好。

2.2.2 煙漿混合低濃打漿工藝

該打漿方式將物料分為煙草漿和非煙草漿，并分別進(jìn)行處理。對于煙草漿料，采用低濃“多級柔打”的理念，輕進(jìn)刀，多循環(huán)，通過磨盤的磨齒對煙草物料進(jìn)行反復(fù)搓打和撞擊，盡量在保證纖維長度的前提下，實現(xiàn)漿料的打細(xì)和打勻。煙漿混合低濃打漿工藝流程見圖4。

圖4 煙漿混合低濃打漿工藝流程

宋成劍等人專門針對高濃和低濃打漿的效果進(jìn)行了系統(tǒng)比較，研究結(jié)果表明，相比傳統(tǒng)高濃打漿工藝，“多級柔打”的低濃打漿工藝?yán)w維長度提高了10.8%，寬度下降了17.8%，粗度降低了9.5%，漿料和基片勻度得到明顯改善[10]。

與此同時，外加纖維單獨處理，可以選擇更側(cè)重疏解效果的錐形磨漿機(jī)，對外加纖維進(jìn)行循環(huán)式游離打漿，一方面促使外加纖維分絲帚化，提高纖維交織強度和交織勻度，避免過多“云彩花”的產(chǎn)生；同時打漿度不能過高，以免濾水困難對抄造產(chǎn)生負(fù)面影響，具體外加纖維種類和打漿強度，還要依據(jù)具體薄片產(chǎn)品進(jìn)行針對性設(shè)計。該打漿方式的優(yōu)勢在于可以針對煙草物料和外加纖維特點進(jìn)行單獨處理，纖維處理勻度和功能性更加契合；缺點在于配漿比例的穩(wěn)定性高度依賴流量計和濃度計的準(zhǔn)確性，對在線監(jiān)測設(shè)備的要求更高。

由于外加纖維可單獨打漿處理，故其種類和添加比例也會對整體的漿料特性產(chǎn)生顯著影響。李龍等人研究了不同外加纖維種類和配比對煙草薄片松厚度的影響規(guī)律。結(jié)果表明，相比針葉木，闊葉木纖維的分布均勻性更好，基片的纖維交織和填充效果更好，有利于在保障打漿過程質(zhì)量的前提下，整體改善纖維的分布勻度和穩(wěn)定性；隨著闊葉木纖維含量的增加，基片絮團(tuán)指數(shù)下降4.5%，松厚度提升4.7%，扭結(jié)指數(shù)提升11%，柔軟性提升16.7%，基片綜合物理性質(zhì)得到顯著提升[11]。

2.2.3 全分開低濃打漿工藝

本打漿工藝對煙梗、煙片和外加纖分別單獨處理，包括單獨萃取和單獨打漿。優(yōu)點是煙梗萃取液和煙末萃取液可以根據(jù)生產(chǎn)節(jié)奏和產(chǎn)品品質(zhì)需求靈活進(jìn)行調(diào)整，且可分別按照物料的形態(tài)特點設(shè)計打漿磨盤、制定打漿參數(shù)和過程質(zhì)量指標(biāo)，對各類物料進(jìn)行定制化處理；缺點是設(shè)備投入與能耗較高，配漿穩(wěn)定性對計量儀器的精度要求很高。全分開低濃打漿工藝流程見圖5。

圖5 全分開低濃打漿工藝流程

2.3 高低濃結(jié)合打漿工藝

郝明顯和許江虹等人在總結(jié)了造紙法再造煙葉原料特點和現(xiàn)有制漿技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出一種多級高濃制漿與循環(huán)低濃打漿相結(jié)合的漿料制備技術(shù)，并在現(xiàn)有生產(chǎn)線基礎(chǔ)上進(jìn)行了技改和連續(xù)生產(chǎn)（高低濃結(jié)合打漿工藝流程見圖6）；提取后煙梗和碎片調(diào)節(jié)濃度至質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%～25%后進(jìn)入四級串聯(lián)高濃制漿至打漿度（18±2）°SR，外加纖維水力碎漿后調(diào)節(jié)濃度至質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%～8%后進(jìn)入二級低濃磨漿至（18±2）°SR，不同原料所得粗漿按照配方比例混配均勻后稀釋濃度至質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%～8%進(jìn)入低濃磨循環(huán)打漿至打漿度（30±2）°SR，濕重 3.5 g；該方法有效結(jié)合了高濃對纖維的搓揉和低濃對纖維的剪切處理作用，漿料勻度較好，但整套打漿設(shè)備能耗較高，仍有進(jìn)一步優(yōu)化的空間[12-13]。

圖6 高低濃結(jié)合打漿工藝流程

2.4 煙梗預(yù)處理——解纖工藝

2.4.1 磨盤式解纖工藝

由于煙梗和煙末的外觀形態(tài)差別較大，不管是分開打漿還是混合打漿，煙梗都不適合直接進(jìn)入磨機(jī)，所以必要的“預(yù)處理”非常關(guān)鍵，即解纖工藝[14]。幾乎所有的薄片廠都會在預(yù)萃或洗梗之后，設(shè)計有煙梗解纖工序，若煙梗在預(yù)萃過程中添加了其他過程助劑，建議在解纖前增加擠干設(shè)備；若無，則建議在解纖后增加擠干設(shè)備，以此保障固液分離效果。盤磨式解纖的原理和打漿類似，但磨盤齒形以疏解為主，即通過物料垂直方向的機(jī)械擠壓力實現(xiàn)煙梗的搓揉和細(xì)化，解纖濃度一般為質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%～25%，該類解纖機(jī)的解纖效果取決于磨盤間隙，通過控制解纖電流控制不同的解纖效果。

朱紅琴等人研究了盤磨解纖對造紙法再造煙葉基片吸收性的影響，結(jié)果表明，煙梗打漿度的提高主要來自于長纖維被切斷，而并非來自纖維表面的分絲帚化。隨著煙梗打漿度的提高，再造煙葉的基片強度提高，但是吸收性能下降。煙梗打漿度為18°SR，造紙法再造煙葉的各項性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)[15]。

曾健等對煙梗纖維成紙性能進(jìn)行了綜合研究和分析，明確隨著打漿度的提高，打漿破壞了煙梗纖維的細(xì)胞壁，使纖維分絲細(xì)化，打漿后期纖維變短，分絲程度增加，增加了結(jié)合面積，從而使松厚度迅速下降；透氣度方面，未打漿的煙梗纖維挺硬，制成薄片紙基時纖維與纖維之間的結(jié)合沒有那么緊密，纖維與纖維之間存在大量的空隙，使空氣易于通過，隨著打漿度提高，薄片紙基的松厚度下降，緊度上升，透氣度下降[16]。

2.4.2 嚙齒型解纖工藝

嚙齒型磨盤由原來相互作用的豎直方向的間隙增加了水平方向的間隙，不僅使纖維漿料在解纖和磨漿過程中磨齒與漿料相互作用得到加強，而且增加了水平方向的解纖作用，有效接觸長度的增加，減少了相互作用過程中纖維長度的切斷，有利于纖維長度的保留，磨盤齒形原理對照圖見圖7。

圖7 磨盤齒形原理對照圖

高大磊等人研究結(jié)果表明，相比傳統(tǒng)的解纖磨盤，嚙齒型磨盤可以實現(xiàn)較少的纖維切斷、較小的纖維粗度和寬度，較長的纖維長度，得到的纖維更易于破碎分散和分絲細(xì)化，進(jìn)而使得解纖纖維漿料打漿度提高，濕重降低[17-18]。

嚙齒型盤磨的適用漿濃范圍是質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%～35%，解纖效果更均勻，但對設(shè)備運轉(zhuǎn)時的同心度要求也更高，一旦主軸存在振動偏差大或安裝不到位的情況，磨齒極易受到劇烈磨損，設(shè)備壽命顯著降低，解纖效果大打折扣，采用嚙齒型磨盤的磨機(jī)實物圖見圖8。

圖8 采用嚙齒型磨盤的磨機(jī)實物圖

3 結(jié)語

漿料的種類不同，其處理方式也是多元化的，濃度可以不同、流程可以不同、預(yù)處理方式可以不同，但是漿料的處理效果和預(yù)期是一致的。不管是煙梗、煙末還是外加纖維，都需要首先保證其處理勻度，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)產(chǎn)品的共性或個性需求，對整體漿料處理工藝進(jìn)行定制化設(shè)計。煙草薄片，擔(dān)負(fù)著卷煙降焦減害的重要使命，現(xiàn)有的漿料處理工藝主要以機(jī)械法為主，只能從纖維形態(tài)方面對薄片的框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行介入和調(diào)節(jié)，未來可進(jìn)一步考慮從化學(xué)法、生物法等方面，加強對煙草漿料成分的指向化處理，進(jìn)一步提高對漿料內(nèi)在品質(zhì)的調(diào)控能力，助力煙草薄片的多元化應(yīng)用與推廣。