烟梗纤维形态与构造的分析

丁晓丽杨　斌王　磊

（1.日照职业技术学院，现代汽车学院，山东省日照市，276826　2.日照港集团有限公司铁路运输公司，山东省日照市，276826　3.湖北工业大学制浆造纸工程学院，湖北武汉，430068）

实验与研究

烟梗纤维形态与构造的分析

丁晓丽1杨斌2王磊3

（1.日照职业技术学院，现代汽车学院，山东省日照市，2768262.日照港集团有限公司铁路运输公司，山东省日照市，2768263.湖北工业大学制浆造纸工程学院，湖北武汉，430068）

烟梗纤维形态扫描电镜体视显微镜

造纸法重组烟叶又名烟草薄片，是利用烟末、烟梗、碎烟片等烟草物质或同时添加少量外加纤维（针叶木、阔叶木等）为原料制成片状（或丝状）的再生产品，其理化特性与烟草相似，一般用作卷烟填充料。与辊压法和稠浆法薄片相比，造纸法重组烟叶在降低卷烟中有害物质和改善卷烟各项质量指标方面具有较明显的优势，因此，在卷烟工业中得到越来越广泛的应用［1-3］。

烟梗原料的纤维长度是评价原料和重组烟叶质量的重要指标之一，目前多采用纤维形态分析仪进行测定（FQA）［4-7］；扫描电镜（SEM）多用于观察纤维表面结构和组织形态［8］；另外，体视显微镜可以用于植物纤维表面形貌的观察［9］。目前，国内研究者对于烟草浆料的助留助滤体系、填料的添加等方面研究较多，而对于重组烟叶中烟梗纤维的微观结构、纤维形态等方面的研究较少［10-14］。

本研究中主要对造纸法重组烟叶的烟梗原料通过纤维形态分析仪（FQA）、扫描电镜（SEM）、体视显微镜、透射电子显微镜 （TEM）、及X射线探测器（EDXA）等仪器设备，全面分析烟梗原料的纤维形态，尤其是纤维长度、宽度和纤维结构等，为进一步提高造纸法重组烟叶的物理性能和感官质量提供必要的理论支持。

1　实验原料与方法

1.1实验原料与仪器

烟梗原料等（湖北中烟集团提供）。

KRK2500-II高浓盘磨（日本KRK公司），L&W纤维形态分析仪（Lorentzen&Wettre）、体视显微镜、透射电子显微镜（TEM）、扫描电镜（SEM）及X射线探测器（EDXA）等。

1.2烟梗纤维形态与表面形貌分析

采用KRK2500-II高浓盘磨（磨盘间距0.5 mm）对烟梗原料进行解离和萃取，其中萃取条件为：烟梗，料液比1：3.75，在温度（65±5）℃的条件下，萃取40 min，固液分离；再将质量分数为30%～35%的CH3COOH和H2O2溶液（V（CH3COOH）/V（H2O2）=1：1）分别与萃取后的烟梗纤维原料混合于样品袋中，并置于60℃的水浴锅中保温30～48 h，使纤维进一步分散随后进行PFI打浆，最后在不同打浆度下进行烟梗纤维形态分析、体视显微镜、扫描电镜（SEM）观察和透射电镜EDXA分析。

表1　烟梗纤维形态分析

图1　烟梗纤维形态的观察

2　实验结果与讨论

2.1烟梗纤维形态分析

图2　烟梗纤维表面SEM图

从表1可以看出，随着打浆度的提高，烟梗纤维的长度（Lw）和宽度呈现下降的趋势，而细小纤维的含量呈现上升的趋势。这是由于打浆度的提高，纤维分丝帚化和切断增加，导致纤维长度和宽度的下降，而细小纤维的含量增加；同时，研究发现，烟梗纤维1.0 mm以上占30%，0.5～1 mm占30%，0.5 mm以下占40%，表明烟梗纤维长度较短。因此，烟梗适合制备机械浆或化机浆，同时与外加纤维配合抄造层叠式重组烟叶基片。

2.2烟梗纤维体视显微镜观察分析

由图1可知，烟梗原料的纤维经体视显微镜观察（番红溶液染色），打浆后的烟草纤维和外纤纤维解离比较好，纤维分散合理，说明打浆处理作用效果较好，纤维的形态也得到改善。另外，从体视显微镜中也可以看到烟梗纤维中还存在部分纤维束和杂细胞。

2.3烟梗纤维扫描电镜（SEM）观察分析

由植物纤维原料的纤维化学结构可知，纤维素大分子组成的微细纤维构成了细胞壁的骨架结构，半纤维素和木素作为填充物质存在于微细纤维之间。通过SEM图2可以看出，烟梗原料经打浆后纤维表面变得粗糙不平，还有一些孔洞和凹坑，有纤维骨架露出，说明了打浆可以促进烟梗纤维的细纤维化和分丝帚化，都有利于提高造纸法重组烟叶的品质。

2.4烟梗纤维X射线探测器（EDXA）分析

由烟梗纤维的EDXA检测可知（图3），烟梗纤维C含量最高，说明其主要由碳水化合物组成；同时，我们发现烟梗原料含有金属元素锑，其是对人体有害的元素。

3　结论

3.1烟梗纤维形态分析表明，随着打浆度的提高，烟梗纤维的长度（Lw）和宽度呈现下降的趋势，而细小纤维的含量呈现上升的趋势。同时，研究发现，烟梗纤维1.0 mm以上占30%，0.5～1 mm占30%，0.5 mm以下占40%，表明烟梗纤维长度较短。因此，烟梗适合制备机械浆或化机浆，同时与外加纤维配合抄造层叠式重组烟叶基片。

3.2烟梗原料的纤维经体视显微镜观察 （番红溶液染色），打浆后的烟草纤维和外纤纤维解离比较好，纤维分散合理，说明打浆处理作用效果较好，纤维的形态也得到改善。另外，从体视显微镜中也可以看到烟梗纤维中还存在部分纤维束和杂细胞。

3.3烟梗纤维的SEM观察分析可以看出，烟梗原料经打浆后纤维表面变得粗糙不平，还有一些孔洞和凹坑，有纤维骨架露出，说明了打浆可以促进烟梗纤维的细纤维化和分丝帚化，都有利于提高造纸法重组烟叶的品质。

图3　烟梗纤维表面EDXA图

3.4烟梗纤维的EDXA检测可知，烟梗纤维C含量最高，说明其主要由碳水化合物组成；同时，我们发现烟梗原料含有金属元素锑，其是对人体有害的元素。

［1］缪应菊，刘维涓，刘刚，等.烟草薄片制备工艺的现状［J］.中国造纸，2009，28（2）:55.

［2］方得胜.造纸法生产烟草薄片工艺探讨［J］.纸和造纸，2001，4:62.

［3］唐兴平，陈学榕，戴达松，等.烟草废弃物造纸法制烟草薄片 ［J］.福建农林大学学报:自然科学版，2007，36（2）:205.

［4］王菊华，田德卿，等.GB/T 10336-2002造纸纤维长度的测定（偏振光法）［S］.中国制浆造纸研究院，北京，2002.

［5］赖燕明，谢益民，伍红.纤维平均长度及其仪器法测定结果分析［J］.造纸科学与技术，2003，22（3）:35.

［6］赖燕明，刘道恒，伍红，等.纤维粗度的测定及其影响因素［J］.广东造纸，2000，5:45.

［7］刘凯，何北海，黎小敏，等.利用新型纤维形态分析仪分析杉木CTMP浆纤维形态 ［J］.中国造纸，2009，28（12）:14.

［8］白晓莉，霍红，蒙延峰，等.烟草薄片微观结构的SEM表征及物理性能比较［J］.食品工业，2009（5）:33.

［9］段玉琪，晋艳，杨宇虹，等.体视显微镜法观察烤烟花芽分化的研究［J］.中国农学通报，2011，27（3）:143.

［10］黄明，王凤兰，姚元军，等.超声波辅助鉴别造纸法再造烟叶碳酸钙的含量［J］.纸和造纸，2012，31（9）:71.

［11］王亮，胡惠仁，唐向兵，等.微粒助留助滤体系对烟草薄片浆料助留助滤性能的影响，中华纸业，2011，32（18）:48.

［12］温洋兵，罗冲，胡惠仁，等.改善造纸法烟草基片松厚度的研究［J］.中国造纸，2012，34（4）:30.

［13］孙德平，王亮，王凤兰，等.重质碳酸钙在造纸法烟草薄片基片生产中的应用 ［J］.中华纸业，2010，31（24）：54.

［14］罗冲，温洋兵，胡惠仁，等.制浆工艺对造纸法烟草薄片性质的影响［J］.纸和造纸，2012，31（7）：37.

2014-12-23

实验采用纤维形态分析仪（FQA）、扫描电镜（SEM）和体视显微镜等全面分析烟梗原料的纤维形态和结构，尤其是分析纤维长度、宽度和纤维表面形貌等，为提高重组烟叶的物理性能和感官质量提供必要的理论支持。实验结果表明，烟梗原料的纤维长度1.16 mm，宽度51.25 μm；烟梗原料体视显微镜观察可知，烟梗纤维经打浆后纤维解离比较好，但存在少量杂细胞；烟梗原料SEM观察可知，烟梗纤维经打浆后纤维表面变得粗糙不平，还有一些孔洞和凹坑，有纤维骨架露出，打浆促进了纤维的细纤维化和分丝帚化，都有利于提高造纸法重组烟叶的物理性能和感官品质；烟梗纤维的EDXA检测可知，烟梗纤维C含量最高，说明其主要由碳水化合物组成；同时，我们发现烟梗原料含有金属元素锑，其是对人体有害的元素。