一种再造烟叶冷凝水中香味组分的回收方法、由其形成的洗脱液及用途

技术领域

本发明涉及再造烟叶领域，特别是涉及一种再造烟叶冷凝水中香味组分的回收方法、由其形成的洗脱液及用途。

背景技术

造纸法再造烟叶是国内外流行的一种烟草再造烟叶制造技术，其工艺流程中真空浓缩工段会产生大量的冷凝水，其特点是流量大，有机物浓度低，组分复杂。

冷凝水有机物中含多种烟草中性香味成分，从中回收香气物质可提升资源利用效率，但目前还缺乏成熟的工艺技术。

冷凝水中香味成分浓度低，采用精馏浓缩能耗成本过高，采用有机溶剂液液萃取无法有效萃取，且有机溶剂残留对产品安全有较大影响。分子蒸馏、超临界萃取等新型分离技术也被用于烟草香味物质的分离，但这些技术的设备成本高、处理量很小，无法应用于大通量低浓度的再造烟叶生产冷凝水处理。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种再造烟叶冷凝水中香味组分的回收方法、由其形成的洗脱液及用途，用于解决现有技术中冷凝水的香味成分回收不易、成本高等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过包括以下技术方案获得的。

本发明提供一种再造烟叶冷凝水中香味组分的回收方法，包括如下步骤:

1)将烟草再造烟叶生产过程中产生的冷凝水进行过滤获得滤液；

2)滤液经反渗透浓缩获得含有香味组分的截留浓缩液；

3)所述截留浓缩液经吸附剂吸附；

4)用洗脱剂对吸附剂进行洗脱，得到富含香味组分的洗脱液。

根据上述所述的方法，步骤1)中，再造烟叶生产过程中冷凝水的过滤可以采用各种过滤设备，为筒式过滤机、弧形筛过滤机或离心过滤机。优选地，过滤的滤网目数为200～300目。

根据上述所述的方法，步骤2)中，滤液进行反渗透浓缩所使用的的膜组件为选自平板膜、管式膜、卷式膜和中空纤维膜中的一种或多种。

根据上述所述的方法，步骤2)中，反渗透中采用的反渗透膜的孔径为0.1～1.0nm。反渗透出水达到GB 3544-2008规定的制浆造纸工业水污染物排放标准。

根据上述所述的方法，步骤3)中，吸附剂为选自XAD-4树脂、HZ-814树脂、HP-20树脂和Tenax-TA吸附剂中的一种或多种。

根据上述所述的方法，步骤3)中，截留浓缩液吸附方式为固定床吸附或搅拌釜静态吸附。

根据上述所述的方法，步骤3)中，固定床吸附时，上样速度为3～7BV/h。以保证浓缩液中的香气物质充分吸附在吸附剂上。

根据上述所述的方法，步骤4)中，洗脱剂为体积百分含量为90％以上的乙醇水溶液。

根据上述所述的方法，步骤4)中，洗脱剂用量为3～5BV，洗脱速度2～3BV/h。

根据上述所述的方法，步骤2)和步骤4)中，所述的香味组分选自茄酮、二氢大马酮、香叶基丙酮、β-紫罗兰酮、二氢猕猴桃内酯、巨豆三烯酮、3-羟基-β-二氢大马酮、3-氧代-α-紫罗兰醇、3-羟基-索拉韦惕酮和法尼基丙酮中的一种或多种。

本发明还公开了一种根据如上述所述的回收方法获得的洗脱液。

本发明还公开了如上述所述的洗脱液作为添香剂用于烟草再造烟叶涂布液中的用途。

本发明将再造烟叶生产过程冷凝水中香味组分经过过滤预处理、反渗透一级浓缩、吸附剂的吸附-洗脱的二次浓缩，最终得到富含香味组分的洗脱液，洗脱液中香味成分浓度可达原冷凝水香味成分浓度数千倍以上，洗脱液可继续精制制备香精香料或直接添加到再造烟叶涂布液中用于再造烟叶生产。

本发明的优点在于：

1)工艺能耗低：对大通量的水溶液中所含的低浓度有机物成分进行富集分离，采用膜分离技术，与蒸馏、精馏相比能耗较低。

2)耗材成本低：反渗透膜以及吸附剂均可多次重复使用，节约生产成本。

3)产品纯度高：与仅用反渗透浓缩相比，所选吸附剂具有选择性，可特异性吸附浓缩液中非极性和弱极性等香气物质，提高洗脱液中香气物质的纯度。

4)浓缩效果好：二级浓缩倍数可达原冷凝水中浓度的数千倍，与仅用反渗透浓缩相比提高数百倍。

5)处理效率高：一级反渗透浓缩通量较大，可大幅减少吸附剂吸附的上样处理量，提升香味成分回收的处理效率。

6)操作简单，便于实现生产应用。

附图说明

图1为本申请实施例中所述方法的流程示意图

图2为本申请实施例3中反渗透一级浓缩液中部分关键香味成分浓缩倍数图

图3为本申请实施例3中树脂洗脱二级浓缩液中部分关键香味成分浓缩倍数

图4为本申请实施例4中烟草中性香味成分总量的浓缩倍数

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。

此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

本申请实施例中采用的方法如图1所示，具体操作如下：

1)再造烟叶冷凝水的过滤处理：再造烟叶冷凝水用板框过滤机过滤，滤液进入反渗透处理；板框过滤机的过滤网的目数为200-300目；

2)反渗透浓缩：采用板式反渗透膜设备将冷凝水初步浓缩，操作压力1.0MPa，浓缩倍数约为8.5倍，透过液直接排放或回用于生产，反渗透浓缩液去大孔树脂固定床进行吸附；

3)固定床吸附：浓缩液以5BV/h的流速通过Rohm Hass公司的XAD-4非极性大孔树脂固定床，流出液收集后加入到下一批次待浓缩的滤液当中，待吸附结束后，准备用洗脱剂对床层进行淋洗；

4)香味物质洗脱：用4BV的90％乙醇，以3BV/h的流速，对树脂床层进行淋洗，洗脱液可用于添加到烟草再造烟叶涂布液中。

使用Agilent 7890A-7000C型气相色谱串级质谱对实验结果进行检测，以C17为内标，采用半定量方法测定冷凝水、反渗透浓缩液以及树脂洗脱液中香味成分，香味成分含量待测物与内标峰面积比值表示，结果如表1所示。

表1冷凝水、反渗透浓缩液和树脂洗脱液中中性香味成分含量

经过反渗透浓缩以后，浓缩液中13种香味物质的浓度是原冷凝水中的8.5倍，经过吸附-洗脱过程的二次浓缩后，香气物质的浓度进一步显著提高，已经达到原冷凝水中的1336倍。

实施例2

本申请实施例中采用的方法如图1所示，具体操作如下：

1)再造烟叶冷凝水的过滤处理：再造烟叶冷凝水用板框过滤机过滤，滤液进入反渗透处理；板框过滤机的过滤网的目数为200-300目；

2)反渗透浓缩：采用板式反渗透膜设备将冷凝水初步浓缩，操作压力1.5MPa，浓缩倍数约为5.2倍，透过液直接排放或回用于生产，反渗透浓缩液去大孔树脂固定床进行吸附；

3)固定床吸附：浓缩液以3BV/h的流速通过华震科技有限公司的HZ-814弱极性大孔树脂固定床，流出液收集后加入到下一批次待浓缩的滤液当中，待吸附结束后，准备用洗脱剂对床层进行淋洗；

4)香味物质洗脱：用5BV的90％乙醇，以2.5BV/h的流速，对树脂床层进行淋洗。

使用Agilent 7890A-7000C型气相色谱串级质谱对实验结果进行检测，以C17为内标，采用半定量方法测定冷凝水、反渗透浓缩液以及树脂洗脱液中香味成分，香味成分含量待测物与内标峰面积比值表示，结果如表2所示。

表2冷凝水、反渗透浓缩液和树脂洗脱液中中性香味成分含量

经过反渗透浓缩以后，浓缩液中10种香味物质的浓度是原冷凝水中的5.2倍，经过吸附-洗脱过程的二次浓缩后，香气物质的浓度进一步显著提高，已经达到原冷凝水中的664倍。

实施例3

本申请实施例中采用的方法如图1所示，具体操作如下：

1)再造烟叶冷凝水的过滤处理：再造烟叶冷凝水用板框过滤机过滤，滤液进入反渗透处理；板框过滤机的过滤网的目数为200-300目；

2)反渗透浓缩：采用板式反渗透膜设备将冷凝水初步浓缩，操作压力2.0MPa，浓缩倍数约为8.2倍，透过液直接排放或回用于生产，反渗透浓缩液去大孔树脂固定床进行吸附；

3)固定床吸附：浓缩液以4BV/h的流速通过的三菱化学公司的HP-20非极性大孔树脂固定床，流出液收集后加入到下一批次待浓缩的滤液当中，待吸附结束后，准备用洗脱剂对床层进行淋洗；

4)香味物质洗脱：用4BV的90％乙醇，以2BV/h的流速，对树脂床层进行淋洗。

使用Agilent 7890A-7000C型气相色谱串级质谱对实验结果进行检测，以C17为内标，采用半定量方法测定冷凝水、反渗透浓缩液以及树脂洗脱液中香味成分，关键烟草香味成分如茄酮、二氢猕猴桃内酯、巨豆三烯酮、3-氧代-α-紫罗兰醇的浓缩倍数如图2、图3所示。

实施例4

本申请实施例中采用的方法如图1所示，具体操作如下：

1)再造烟叶冷凝水的过滤处理：再造烟叶冷凝水用板框过滤机过滤，滤液进入反渗透处理；板框过滤机的过滤网的目数为200-300目；

2)反渗透浓缩：采用板式反渗透膜设备将冷凝水初步浓缩，操作压力3.0MPa，浓缩倍数约为10.4倍，透过液直接排放或回用于生产，反渗透浓缩液去搅拌釜进行静态吸附；

3)搅拌釜静态吸附：浓缩液加入1；100(体积比)的Tenax-TA吸附剂，静态吸附6小时后过滤除去液体；

4)香味物质洗脱：在搅拌釜吸附剂中加入5:1(质量比)的90％乙醇，以200rpm转速进行香味物质洗脱。

使用Agilent 7890A型气相色谱串级质谱对实验结果进行检测，以C17为内标，采用半定量方法测定冷凝水、反渗透浓缩液以及树脂洗脱液中香味成分，烟草中性香味成分总量的反渗透浓缩液、静态吸附-洗脱液与冷凝水原料香味成分相比，浓缩倍数如图4所示。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。