XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Курительные изделия производят из сложных табачных смесей (мешек).

В табачной мешке содержится 60 % резаного табака, полученного из табачного листа, восстановленного табака — 20 %, расширенной жилки — 10 %, ароматизаторов и веществ, улучающих водно-физические и курительные свойства табака, — 10%. Смешивание табака и добавок для получения желаемого аромата, горючести и выхода дыма очень важно при создании изделия.

Производство восстановленного табака

На табачных предприятиях образуются табачные отходы, которые по своим технологическим показателям не могут быть использованы в производстве курительных изделий, либо их использование экономически нецелесообразно.

Отходы табачного сырья состоят из некондиционной фарматуры, табачной пыли от фильтров различных пневматических установок, табачной фракции пыль-мелочь от аспирации сигаретных машин и срезов табачной жилки.

Табачная жилка длиной от 3 до 10 см используется для производства расширенной жилки. Короткая жилка до 3 см и вся жилка, полученная от сигаретных машин при формировании табачного жгута, а также табачная фарматура, табачная фракция пыль-мелочь и табачная пыль используются для производства восстановленного табака.

Количество табачных отходов зависит от применяемой технологии и оборудования, свойств перерабатываемого табачного сырья, складских помещений, климатических условий и др.

Табачная пыль составляет большую долю производственных отходов и характеризуется большой дисперсностью и значительным содержанием минеральных примесей. Ее можно применять в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Опыты Кубанской агроакадсмии в Краснодарском крае и Липецкой области показали определенный рост урожайности и улучшения качества зерна пшеницы и сахарной свеклы, а также снижение заболеваемости растений. А в Средней Азии табачные отходы используются в качестве добавки в корм овцам.

Однако наиболее эффективный способ использования табачных отходов — производство восстановленного табака, который внешне напоминает ткань табачного листа и обладает хорошими технологическими свойствами, позволяющими перерабатывать его вместе с листовым табаком.

Существует пять способов изготовления восстановленного табака.

1. Суспензионный (литьевой) способ производства восстановленного табака широко распространен. Схема производства включает следующие технологические участки: приготовление табачного компонента, получение армирующего и связующего компонентов, гомогенизация смеси компонентов (приготовление табачной пульпы).

Фарматуру и мелочь очищают от посторонних примесей (кусков шпагата, бумаги, камней, металла и др.), используя крупные сита и магниты. После этого табачные отходы сушат до влажности 5 % и измельчают, отбирая на сите фракцию, проходящую через мелкие сита. Наиболее часто используют сита, размер отверстий которых 160 мкм. Табачную пыль сначала подвергают фракционированию на сите с целью отделения минеральных примесей, оставшуюся на сите пыль дополнительно измельчают до размеров частиц менее 160 мкм.

В состав восстановленного табака входят армирующие и связующие компоненты, которые получают посредством разбивки в воде промышленной целлюлозы или бумаги с помощью специального технологического оборудования (гидроразбиватели, роллы, энштиперы и т. п.).

Другим источником волокон целлюлозы является табачная жилка, отделяемая из резаного табака на сигаретных машинах. Срезы табачных жилок на жилкорезальной машине разрезают на кусочки размером 3-10 мм, затем их подвергают тепловой обработке в автоклаве в водном растворе химикатов (щелочей) при постоянном перемешивании. Цель этой операции — увлажнение, нагревание, умягчение и извлечение пектинового вещества. Далее табачные жилки обрабатывают в гомогенизаторе. Дефебрирование жилок (разделение на волокна в длину) происходит в двух последовательных рафинерах, расположенных каскадом. Дефебрированные жилки подаются в смеситель, где их разбавляют водой.

В качестве клеящего вещества наиболее часто используют раствор натриевой соли кар-боксиметилцеллюлозы 7%-ной концентрации. При необходимости реагент предварительно измельчают в мельнице ударного действия (дисмембраторе), а затем растворяют в воде, используя сбивальную машину.

Армирующий и клеящий компоненты соединяются вместе, в результате чего образуется довольно устойчивая водная суспензия, которая непрерывно перемешивается.

Далее табачные и нетабачные компоненты смешивают, получают так называемую табачную пульпу, которую при постоянном перемешивании подают на литьевую машину. Концентрация сухих веществ в пульпе составляет 20 %. Примерный рецептурный состав сухих веществ восстановленного табака, в %:

• табак — 80;

• натриевая соль карбоксиметил целлюлозы — 8;

• волокна целлюлозы — 9;

• пластификатор (глицерин) — 3.

В литьевой машине табачная пульпа наносится на нержавеющую полированную непрерывную конвейерную ленту с помощью формовочного аппарата, снабженного мажущей фильерой с регулируемым зазором. В камере табачная пульпа высушивается, затем отделяется скребком, режется на небольшие куски и расфасовывается в транспортную тару.

Производство восстановленного табака литьевым способом осуществляют на установках разной конструкции и производительности (от 100 до 700 кг/час). Этим способом можно перерабатывать табачные отходы любого вида, недостатком его является необходимость использовать дорогостоящую ленту из нержавеющей стали.

2. Бумажный способ. При производстве восстановленного табака эти способом не используются клеящие вещества. Процесс получения табака делится на две части: изготовление основы (непрерывная бумажная лента) и получение концентрата водорастворимых веществ, которым она пропитывается. Естественно, что в реальном процессе производства они совмещены и взаимосвязаны.

Бумажную основу восстановленного табака можно получить по следующей технологической схеме. Процесс начинается с того, что табачные жилки и целлюлозу (можно фарматуру) замачивают в теплой воде и увлажненную массу подают в ролл для смешивания и окончательного размола. Волокнистую табачную массу сливают в бассейн, где ее дополнительно разбавляют водой и перемешивают до полной однородности. Из бассейна табачная пульпа центробежным насосом подается в смесительный бак.

Благодаря распределительному пластинчатому устройству этого бака можно разбавлять табачную пульпу сначала чистой водой при пуске бумагоделательной машины, а затем оборотны ми экстрактивными водами, которые подаются в смесительный бак из специального сборника воды — регистрового бака.

Разбавленная до необходимой концентрации табачная пульпа самотеком поступает в напорный бак, откуда непрерывным потоком переливается на движущуюся сеточную поверхность стола бумагоделательной машины. Из жидкой суспензии на сетке волокна осаждаются, и образуется полотно. Табачное полотно обезвоживается ступенчато: часть воды уходит через сетку самотеком в регистровый бак, другая часть отсасывается вакуум-установками, расположенными под сеткой по ходу движения транспортера, и вакуум-насосом, затем направляется в канализацию. С сетчатого стола табачное полотно подается на гауч-вал, где оно дополнительно обезвоживается и поступает на прессующие валики. Сушку проводят контактным способом на термобарабанах с внутренним обогревом и температурой поверхности 80-100 °C. Интенсивность съема влаги регулируется температурой и скоростью вращения барабанов.

Для улучшения курительных свойств восстановленного табака бумажную основу во время изготовления пропитывают концентратом водорастворимых веществ. Полученный экстракт наносят на табачную основу, имеющую влажность 35 %, что позволяет восстановить в получаемом материале первоначальное содержание сухих водорастворимых веществ. Примерная рецептура для производства восстановленного табака бумажным способом, %:

• срезы табачных жилок — 30;

• табачная пыль — 65;

• целлюлоза — 5.

Из-за сложности и громоздкости технологического оборудования производство восстановленного табака бумажным способом, как правило, крупнотоннажно. К недостаткам этой технологии следует отнести большие потери сухих веществ, которые уходят с промывными водами в канализацию. Особенно возрастает количество потерь с повышением в рецептуре пылевидных частиц табака.

3. Экструзионный способ. Приготовленная табачная паста загружается в плунжерный или червячный экструдер и под давлением, а иногда и при повышенной температуре, продавливается через фильеру, при этом образуется лист или отдельные волокна. Фильеры могут иметь плоскую или кольцевую щель — листообразующие фильеры, а также отдельные отверстия различного профиля — фильеры для формирования волокон.

Производство восстановленного табака экструзионным способом включает следующие технологические участки:

• приготовление табачного компонента;

• получение связующего компонента;

• гомогенизацию и гранулирование табачной пасты;

• технологическую обработку сформованного материала, а также экструдера.

Табачный компонент готовят так же, как и при литьевом способе. В приготовлении связующего компонента используют клеящие вещества, которые хорошо растворяются в воде (например, натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы). Армирующие компоненты не применяют, они забивают фильерные отверстия. На участке гомогенизации табачные и нетабачные компоненты тщательно смешиваются (гомогенизируются).

В отличие от литьевого способа, экструзионный является более сложным и энергоемким, так как содержание воды в табачной пасте в несколько раз меньше по сравнению с табачной пульпой.

Кроме того, полученную смесь гранулируют для придания текучести и удаления включений воздуха, после чего ее направляют в экструдер. В нем предусмотрена дополнительная гомогенизация табачной пасты с помощью истирающей головки. Экструдер нагревают до 90— 135 °C. Под действием температуры и развиваемого экструдером давления (7-34 МПа) табачная паста выдавливается через фильеру и в виде волокон или листа с помощью направляющих роликов подается на транспортерную ленту, а затем в сушильную камеру, после которой получают восстановленный табак.

4. Способ напыления. Табачные отходы очищают и измельчают в сухом виде. Раствор связующего компонента готовят отдельно. Затем на предварительно увлаженную конвейерную ленту напыляют тонкий равномерный слой табачного порошка, на который в свою очередь напыляют раствор связующего компонента. Сформованный таким образом слой сушат и снимают с ленты. Излишек табачной пыли удаляют пневматическим устройством.

Существенным недостатком табака, полученного этим способом, является то, что во время его переработки в производстве множество частиц табачной пыли отклеиваются от пластины, в результате ухудшаются свойства курительного изделия.

5. Способ пропитки. Табачный порошок и клеящий компонент смешивают с водой и в виде пульпы присоединяют к горючей или несгораемой основе в специальном дозаторе. Пульпа удерживается благодаря действиям сил адгезии.

Табачная пульпа из шнековых смесителей самотеком поступает в приемник дозатора, откуда выносится барабаном через регулирующую щель на пористую бумажную ленту. Сверху слой пульпы накрывают второй подобной лентой и направляют в сушилку. После сушки ленту окрашивают в цвет табачных листьев и разрезают на куски.

Этот способ производства восстановленного табака является достаточно простым, однако качество табака низкое (высокая масса 1м2 и толщина).

Свойства и использование восстановленного табака. Прежде всего, представляет интерес заполняющая способность восстановленного табака. Расход его зависит в значительной мере от способа изготовления. Например, в результате применения в табачной мешке 10 % восстановленного табака экономится от 7 до 9 % по фактическому расходу табака на единицу готового изделия.

Немаловажное значение с точки зрения рациональной переработки имеет способность восстановленного табака к измельчению. Согласно данным некоторых зарубежных фирм, количество табачной пыли, образующееся во время переработки натурального табака, составляет 5 %, а при переработке восстановленного, полученного бумажным способом, — 2 %.

Гигроскопические свойства восстановленного табака следующие: характер кривых сорбции (поглощения) влаги для него такой же, как и у листового табака. Но способность поглощать влагу из окружающего воздуха ниже по сравнению с натуральным табаком, равновесная влажность при разных значениях соответственно ниже. Если рассматривать десорбцию влаги, то во всех случаях скорость этого процесса практически одинакова.

Благоприятное влияние оказывает восстановленный табак на улучшение горючести.

Восстановленный табак — эффективное средство для уменьшения токсических свойств дыма. Биологическая активность табачного дыма, который получается при сгорании восстановленного табака, значительно меньше в сравнении с натуральным табачным дымом.

В процессе производства восстановленного табака можно направленно влиять на концентрацию определенных компонентов табака, которые воздействуют на курительные и токсические свойства табачного дыма, вносить различные ароматизаторы в процессе его изготовления, регулировать содержание смолы и никотина в восстановленном табаке.

Таким образом, с помощью восстановленного табака успешно решаются задачи не только утилизации табачных отходов, но также улучшения качества курительных изделий.

Для ароматизации табака используют различные душистые вещества, их подразделяют на натуральные ароматические вещества, выделяемые из табачных отходов, натуральные ароматические вещества нетабачного происхождения и синтетические душистые вещества.

Натуральные ароматические вещества извлекают экстрагированием различными растворителями табачных отходов (табачной пыли, фарматуры, жилок). После удаления растворителя получают экстракты ароматических веществ. Также можно извлекать из табачных отходов ароматические вещества методом адсорбционной хроматографии. Так, ароматические вещества, выделяемые адсорбционной хроматографией из нейтральной части бензолового табачного экстракта и петролейно-эфирного экстракта, придают дыму скелетного табака аромат того купаж-ного сырья, из которого были выделены эти вещества. Соединения серноэфирной хроматографической фракции сообщают дыму приятные цветочные оттенки.

Основным преимуществом использования веществ табачного происхождения для ароматизации является возможность получения ароматизированных изделий, обладающих естественным табачным ароматом. Недостатками — сложность выделения из табака ароматических веществ и необходимость использования взрывоопасных и легковоспламеняющихся растворителей.

Список литературы:

ГОСТ 31629-2017 «Табак и табачные изделия. Контрольный образец. Требования и применение»

Ресурсы интернет:

Производство и переработка табака: официальный сайт. – Москва. –URL: https://www.agroprodmash-expo.ru/ru/ui/17141/ (дата обращения 08.12.2021)

Код для цитирования: Скопировать