王佳珺，文 俊，曾 健，饒國華，姚平章，方細(xì)玲

廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，廣州市荔灣區(qū)東沙環(huán)翠南路88 號 510385

煙梗和煙末作為再造煙葉的重要組成部分，也是再造煙葉的主要原料。再造煙葉在理化調(diào)控能力方面有很強的可塑性，賦予再造煙葉產(chǎn)品更多的功能，使其在卷煙生產(chǎn)領(lǐng)域的使用范圍不斷得到拓寬[1-2]，也使得煙梗和煙末的使用范圍越來越廣。目前，關(guān)于不同定量對再造煙葉的物理性能、煙氣性能和滲透性能方面有一定的研究[3-5]，但再造煙葉片基定量對片基相關(guān)性能的影響研究，以及片基作為加香載體在卷煙包裝中的應(yīng)用研究鮮見報道。因此，探討再造煙葉片基在不同定量條件下的物理性能、滲透性能和微觀結(jié)構(gòu)，掌握不同定量對片基性能的影響情況，優(yōu)選出適宜的加香涂布量，經(jīng)激光雕刻后應(yīng)用于卷煙包裝中，旨在為提高再造煙葉原料的利用率，拓寬煙梗和煙末的使用途徑，提高卷煙的包裝品質(zhì)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

煙梗、煙末、木漿、植物纖維等再造煙葉原料（廣東省金葉科技開發(fā)有限公司提供）。

ZT1-00 型電熱蒸煮鍋（興平市中通恒泰裝備有限公司）；KRK-2500Ⅱ高濃磨漿機（日本KRK 株式會社）；PFI 磨漿機、PTI 快速抄片器、S81502 臥式拉力機、S16502 多功能厚度儀（德國Frank-PTI 公司）；EST12 滲透動態(tài)分析儀（德國Emtec 公司）；LDA02 高精度纖維質(zhì)量分析儀（北京丹貝爾儀器有限公司）；Quintix124-1CN 分析天平[感量：0.000 1 g，賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司]。

1.2 方法

單段浸漬提取：提取實驗在電熱蒸煮鍋中進行，具體的實驗條件為：①煙梗：固液比為1∶7，溫度60 ℃，時間100 min；②煙末：固液比為1∶10，溫度70 ℃，時間60 min。

磨漿：在高濃磨漿機中對浸漬提取后的煙梗、煙末進行磨漿，磨漿濃度為20%。煙梗采用三段磨漿，磨盤間隙分別為0.40、0.20 和0.15；煙末采用兩段磨漿，磨漿間隙分別為0.20 和0.15 mm。磨漿之后煙梗和煙末的打漿度分別為24和47 °SR；木漿和植物纖維采用PFI 磨漿機進行磨漿，磨漿濃度為10%，磨漿之后木漿和植物纖維的打漿度分別為34 和39 °SR。

抄片：磨漿后的漿料按照煙梗、煙末、木漿和植物纖維的比例40∶40∶7∶13 進行配漿，采用PTI快速抄片器抄造再造煙葉片基。

按照文獻[6-7]中的方法采用滲透動態(tài)分析儀PDA 檢測片基的動態(tài)滲透特性。再造煙葉漿料纖維質(zhì)量的分析檢測以及片基的物理性能（定量、厚度、抗張指數(shù)、抗張強度、松厚度、緊度、挺度）檢測根據(jù)文獻[8]中的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進行。

2 結(jié)果與討論

2.1 再造煙葉漿料纖維質(zhì)量分析

漿料按照煙梗、煙末、木漿和植物纖維的比例40∶40∶7∶13 進行配漿后的再造煙葉紙漿的纖維質(zhì)量分析結(jié)果如表1 所示。由表1 可見，再造煙葉紙漿的纖維重均長度（Lw）為0.63 mm，打漿度為39 °SR，濕質(zhì)量為3.0 g。

表1 再造煙葉漿料纖維分析結(jié)果Tab.1 Analysis results of reconstituted tobacco pulp fiber

2.2 定量對再造煙葉片基物理性能的影響

不同定量再造煙葉片基的物理性能如表2 所示。由表2 可知，定量為60 g/m2時再造煙葉片基的抗張強度和抗張指數(shù)分別為1.17 kN/m 和19.57 N·m/g，定量為240 g/m2時再造煙葉片基的抗張強度和抗張指數(shù)分別為6.22 kN/m 和25.92 N·m/g，片基的抗張強度和抗張指數(shù)均隨著再造煙葉片基定量的增加而快速增加。

只要能增強原紙中纖維間的交織強度，就可以提高原紙的彈性模量，增強抗應(yīng)變、抗變形和抗彎曲的能力，紙板的挺度就越好[9]；對紙和紙板而言，影響挺度的主要因素是厚度和彈性模量[10]。由表2 可知，再造煙葉片基定量的增加使得片基的厚度相應(yīng)增加，片基的挺度也隨之上升。從實驗結(jié)果看，當(dāng)定量增加至180 g/m2，再造煙葉片基的挺度為92.00 mN·m，能滿足片基后續(xù)加香、雕刻、包裝的強度要求。

2.3 定量對再造煙葉片基滲透性能的影響

定量對再造煙葉片基滲透性能的影響如表3所示。特征值t95是紙樣被液體滲透且信號強度達到95%時所經(jīng)歷的時間，它是以水溶液作為測試液體，此時紙樣的滲透性只受紙面孔隙結(jié)構(gòu)的影響，孔隙越大或越開放時，水溶液滲透越快。因此t95值越大，表示片基的表面孔隙度越小，則抗?jié)B透性能越好。由表3 可見，定量為60 g/m2的t95值最大（0.144 s）；定量為240 g/m2的t95值較小（0.024 s），說明此時再造煙葉片基表面的孔隙率較高，有利于液體滲透至片基內(nèi)部。隨著片基定量的逐漸增大，片基的t95值呈下降趨勢，表明片基定量增大，纖維在片基表面的交織會形成更多的孔隙，從而有利于液體從片基表面到片基內(nèi)部的吸收。

表2 不同定量對再造煙葉片基物理性能的影響Tab.2 Effects of grammage on physical properties of base-sheet of reconstituted tobacco

潤濕性WMax是指片基被完全潤濕且信號強度達到最高之后的時間，它隨著液體在紙張表面停留時間的增加而增加。本實驗中以水為測試液體，WMax值越大，表示片基的抗水性能越好。由表3可見，隨著片基定量的增大，WMax值逐漸變小，WMax值與t95值的變化規(guī)律基本一致。定量為60 g/m2的片基WMax值最大（0.129 s），片基的表面滲透性能最差；當(dāng)片基定量為240 g/m2時，WMax值最?。?.028 s）。片基定量的增加使得纖維與纖維之間能形成較多的疏松孔隙，有利于液體在片基表面的吸收，進而使片基的滲透性能得到改善。

表3 定量對再造煙葉片基滲透性能的影響Tab.3 Effect of grammage on permeability of base-sheet of reconstituted tobacco

從表3 可以看出，片基的定量為60 g/m2，此時Cobb30值與Cobb60值最小，分別為27.1 g/m2和29.0 g/m2，片基吸液性能最差。隨著定量的增加，Cobb30值與Cobb60值都呈大幅增加的趨勢，當(dāng)定量為240 g/m2時，片基的Cobb30值與Cobb60值分別升至98.7 g/m2和103.6 g/m2。

綜上可知，隨著片基定量的增加，由于片基中纖維與纖維之間的交織會更多，使片基表面和片基內(nèi)部形成更多孔，從而有利于改善片基對液體的吸收與滲透。

2.4 不同定量再造煙葉片基的掃描電鏡分析

圖1 不同定量片基的表面SEM 圖（100 倍）Fig.1 SEM of surface of base-sheet at different grammages（×100）

圖1 為不同定量的再造煙葉片基表面SEM圖。由圖1a～g 可見，定量為60 g/m2的片基表面表現(xiàn)出比較封閉的狀態(tài)，片基表面纖維交織所形成的孔隙相對較少；隨著片基定量的逐漸增加，相互交錯的纖維在片基表面營造出更多的孔隙，表面孔隙的增加有利于液體對片基的滲透。

圖2 不同定量片基的橫切面SEM 圖（500 倍）Fig.2 SEM of cross section of base-sheet at different grammages（×500）

定量不同的片基橫切面SEM 圖如圖2 所示。由圖2a 可見，定量為60 g/m2的片基的厚度較小，纖維與纖維交織所形成的孔隙數(shù)量較少；逐漸增加片基的定量，片基的厚度也相應(yīng)增加，同時，由于纖維的彈性和柔韌性，片基內(nèi)部會形成更多的孔隙，從而使片基的滲透性能得到提高。

2.5 加香涂布對再造煙葉片基的影響

由于涂布的是香精（密度0.980 9 g/cm3，相對密度0.982 7，折光指數(shù)1.391 3，揮發(fā)性成分總量84.11%，酸值2.9 mg KOH/g），為確保涂布后香精最大程度地保留在片基中，采用風(fēng)干的形式進行干燥，同時涂布之后片基的表面不能出現(xiàn)形變，以免影響后續(xù)的雕刻加工與包裝。因此，采用180 g/m2的再造煙葉片基對香精涂布量進行梯度篩選實驗，涂布量分別為20、30、40、50、60 g/m2，涂布后香精在再造煙葉片基中的涂布效果和香韻表現(xiàn)如表4 所示。由表4 可見，涂布量為40 g/m2時，香精的涂布量適中，涂布均勻，且香氣豐滿細(xì)膩、自然透發(fā)。因此選定香精的涂布量為40 g/m2。

2.6 再造煙葉片基激光雕刻及在卷煙包裝中的應(yīng)用

將涂布好香精的再造煙葉片基采用激光雕刻成圖3 中的圖案，通過插入的方式，置于罐裝卷煙的蓋板紙上（如圖4 所示）。在打開包裝罐后，片基細(xì)膩、透發(fā)的自然香韻會第一時間被消費者捕捉到，實現(xiàn)對卷煙特征香韻的有效補充；另一方面，通過植物纖維和雕刻的圖案帶來的視覺沖擊，可以提升包裝的檔次，使卷煙包裝具有自然、純樸的包裝理念，迎合消費者的口味。

表4 加香涂布對再造煙葉片基的影響Tab.4 Effect of flavoring coating on base-sheet of reconstituted tobacco

圖3 雕刻后的再造煙葉片基圖案Fig.3 Pattern of engraved reconstituted tobacco base-sheet

圖4 再造煙片基在蓋板紙上的展現(xiàn)效果Fig.4 The visualization effect of reconstituted tobacco base-sheet to cover liner

3 結(jié)論

（1）不同定量再造煙葉片基的物理性能分析結(jié)果表明，片基的定量從60 g/m2增加到240 g/m2，由于纖維與纖維之間的交織與結(jié)合增加，片基的抗張指數(shù)、抗張強度、挺度得到明顯改善，定量為180 g/m2的再造煙葉片基能滿足片基后續(xù)加香涂布、雕刻、包裝的強度要求。

（2）不同定量再造煙葉片基的滲透性能分析結(jié)果表明，隨著片基定量的增加，由于片基中纖維與纖維之間的交織更多，會使片基表面和內(nèi)部存在更多孔隙，從而提升片基的滲透性能和吸液性能。

（3）片基表面和橫切面的SEM 分析結(jié)果表明，隨著片基定量的逐漸增加，片基表面和內(nèi)部由于纖維的交織且在纖維的彈性和柔韌性作用下會形成更多的孔隙，改善了片基的表面性能，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也變得疏松，從而使片基的吸液性能和滲透性能得到提高。

（4）片基的加香涂布分析結(jié)果表明，涂布量為40 g/m2時，香精的涂布量適中，涂布均勻，且香氣豐滿細(xì)膩、自然透發(fā)。加香涂布的片基應(yīng)用于罐裝卷煙時能顯著增加卷煙的開包香韻，提升卷煙的包裝檔次。