再造煙葉萃取液低溫濃縮系統及其低溫濃縮方法

本發明公開了一種再造煙葉萃取液低溫濃縮系統及其低溫濃縮方法，該系統包括依次相連的預處理裝置、精制液儲罐、一級碟管式反滲透系統、二級碟管式反滲透系統和濃縮液儲罐，還包括清洗裝置，所述清洗裝置與一級碟管式反滲透系統連接，該系統采用碟管式反滲透膜進行濃縮，能大大降低萃取液中熱敏性物質的損失，保留煙草萃取液中的香味成分，濃縮倍數遠高于普通反滲透膜的濃縮，此外，該系統還具有占地面積小、運行成本低和自動化程度高等優點。本方法将萃取液先經過預處理、再在5～40℃下經過碟管式反滲透系統兩級濃縮，将萃取液的濃度由2.5～8%濃縮至30～45%的濃縮液，由于不需要高溫濃縮，大大降低萃取液中熱敏性物質的損失，同時大大降低了能耗。權利要求(9)1.再造煙葉萃取液低溫濃縮系統，包括依次相連的預處理裝置、精制液儲罐、一級碟管式反滲透系統、二級碟管式反滲透系統和濃縮液儲罐，其特征在于:還包括清洗裝置，所述清洗裝置與一級碟管式反滲透系統連接。2.如權利要求1所述的再造煙葉萃取液低溫濃縮系統，其特征在于:所述的預處理裝置是砂濾、矩形篩、離心機或超濾膜中的一種或兩種以上的結合。3.如權利要求1所述的再造煙葉萃取液低溫濃縮系統，其特征在于:所述的一級碟管式反滲透系統包括依次相連的過濾器、一級高壓泵、一級碟管式反滲透裝置、一級濃度計和一級排放閥，一級高壓泵與一級濃度計上還并聯有一級回流閥。4.如權利要求1或3所述的再造煙葉萃取液低溫濃縮系統，其特征在于:所述的二級碟管式反滲透系統包括依次相連的二級高壓泵、二級碟管式反滲透裝置、二級濃度計和二級排放閥，二級高壓泵與二級濃度計上還并聯有二級回流閥。5.如權利要求1所述的再造煙葉萃取液低溫濃縮系統，其特征在于:所述的清洗裝置包括清洗液儲罐和清洗液進料閥。6.再造煙葉萃取液低溫濃縮方法，包括以下步驟: (1)将再造煙葉萃取液送入預處理裝置進行預處理，得到精制液，送入精制液儲罐，所述萃取液質量百分比濃度為2.5〜8% ； (2)将精制液送到一級碟管式反滲透膜系統，在壓力為5〜10 MPa，溫度5〜40 °C，膜表面流速為2.5〜3.5 m/s的條件下進行濃縮，得到一級濃縮液，一級濃縮液質量百分比濃度為12〜20% ； (3)将一級濃縮液送至二級碟管式反滲透膜系統，在壓力為8〜15 MPa，溫度5〜350C，膜表面流速為2〜3 m/s的條件下進行再濃縮，得到二級濃縮液，送入濃縮液儲罐，二級濃縮液質量百分比濃度為30〜45%。7.如權利要求6所述的再造煙葉萃取液低溫濃縮方法，其特征在于:步驟(I)所述的預處理是指砂濾、矩形篩慮、離心機離心或超濾膜過濾中的一種或兩種以上的結合。8.如權利要求6所述的再造煙葉萃取液低溫濃縮方法，其特征在于:步驟(2)所述的一級碟管式反滲透系統包括依次相連的過濾器、一級高壓泵、一級碟管式反滲透裝置、一級濃度計和一級排放閥，一級高壓泵與一級濃度計上還并聯有一級回流閥。9.如權利要求6所述的再造煙葉萃取液低溫濃縮方法，其特征在于:步驟(3)所述的二級碟管式反滲透系統包括依次相連的二級高壓泵、二級碟管式反滲透裝置、二級濃度計和二級排放閥，二級高壓泵與二級濃度計上還并聯有二級回流閥。說明

再造煙葉萃取液低溫濃縮系統及其低溫濃縮方法技術領域

[0001] 本發明屬于再造煙葉技術領域，具體是一種造紙法再造煙葉萃取液低溫濃縮系統，本發明還涉及再造煙葉萃取液的低溫濃縮方法。

技術背景

[0002] 再造煙葉，又名煙草薄片，起源于20世紀50年代，其發展經曆了輥壓、稠漿、造紙3個過程。造紙法再造煙葉是利用廢棄的煙梗、煙葉碎片或煙末等原料，經過提取、濃縮、加香、分離、打漿、抄造、烘幹等工藝過程制成的性能優良的煙葉基片，常用作卷煙填充物，回用于卷煙生産。随着造紙法再造煙葉的發展，卷煙工業企業和科研院所對于造紙法再造煙葉的認識不斷深入，重視程度也在不斷加大，積極開展造紙法再造煙葉應用技術研究，使造紙法再造煙葉應用技術水平得到顯著提升。

[0003]目前造紙法煙草薄片生産工藝中，萃取液的濃縮方法主要是減壓蒸發法，減壓蒸發法由于存在能耗大的問題，運行成本較高，與國家提出的日益嚴格的節能減排政策也不相符，另外，由于蒸發過程中溫度較高(65°C)，料液中的有效成分(如香味物質)也可能變質或被蒸發，從而影響*終煙草的品質。膜分離技術作為一門新興的分離技術，用于再造煙葉萃取液的濃縮能大大降低了提取液中風味物質的損失，具有運行成本低、能耗小、能保持濃縮液中的風味成分的優點，在造紙法再造煙葉的生産工藝中得到了廣泛應用。專利CN102823935A公開了一種煙草提取液的濃縮處理方法，采用寬流道卷式反滲透複合膜組件，将煙草提取液從初始質量百分比濃度0.5%~2%濃縮至質量百分比濃度為16%~18%的*終濃縮液，但是該方法的*終濃縮液不能達到工藝要求的濃度(行業中一般要求質量百分比濃度30%以上)，需要進一步通過減壓蒸發的方式進一步濃縮，不僅會增大風味物質的損失，而且膜濃縮裝置和減壓蒸發設備均需要投入，設備投資較大。

發明内容

[0004] 本發明要解決的技術問題是針對現有造紙法再造煙葉生産中存在的萃取液蒸發濃縮能耗大、運行成本高等缺點，提供一種能耗低、運行成本低的再造煙葉萃取液低溫濃縮系統。

[0005] 本發明要解決的另一技術問題是，提供一種再造煙葉萃取液的低溫濃縮方法，該方法采取低溫反複濃縮，使*終濃縮液質量百分比濃度達到30%，降低熱敏性風味物質的損失小。

[0006] 為解決上述技術問題，本發明提供一種再造煙葉萃取液低溫濃縮系統，包括依次相連的預處理裝置、精制液儲罐、一級碟管式反滲透系統、二級碟管式反滲透系統和濃縮液儲罐，還包括清洗裝置，所述清洗裝置與一級碟管式反滲透系統連接。

[0007] 所述的預處理裝置是砂濾、矩形篩、離心機或超濾膜中的一種或兩種以上的結合。

[0008] 所述的一級碟管式反滲透系統包括依次相連的過濾器、一級高壓泵、一級碟管式反滲透裝置、一級濃度計和一級排放閥，一級高壓泵與一級濃度計上還并聯有一級回流閥。[0009] 所述的二級碟管式反滲透系統包括依次相連的二級高壓泵、二級碟管式反滲透裝置、二級濃度計和二級排放閥，二級高壓泵與二級濃度計上還并聯有二級回流閥。

[0010] 所述的清洗裝置包括清洗液儲罐和清洗液進料閥。

[0011] 本發明的再造煙葉萃取液低溫濃縮系統，可以在室溫(5〜40 °C)下對再造煙葉萃取液進行濃縮，濃縮過程無相變，可以大大降低萃取液中熱敏性物質的損失，保留煙草萃取液中的香味成分，濃縮倍數遠高于普通反滲透膜的濃縮，且能耗遠低于傳統的蒸發濃縮，該系統還利用清洗裝置對一級碟管式反滲透系統和二級碟管式反滲透系統進行清洗，提高一級碟管式反滲透系統和二級碟管式反滲透系統中膜組件的利用率，而且增加一級濃縮液回流閥和二一級濃縮液回流閥，從而進行多次膜濃縮，使濃縮液達到行業要求；該系統還具有占地面積小、運行成本低和自動化程度高的優點。

[0012] 為解決另一技術問題，本發明提供一種再造煙葉萃取液的低溫濃縮方法，包括以下步驟:

(1)将再造煙葉萃取液送入預處理裝置中進行砂濾、矩形篩慮、離心機離心或超濾膜過濾等預處理，得到精制液，送入精制液儲罐，所述萃取液質量百分比濃度為2.5〜8% ；

(2)将精緻液通過增壓泵送到一級碟管式反滲透膜系統，在壓力為5〜10 MPa，溫度5〜40 V,膜表面流速為2.5〜3.5 m/s的條件下進行濃縮，得到一級濃縮液，一級濃縮液質量百分比濃度為12〜20% ；

(3)将一級濃縮液送至二級碟管式反滲透膜系統，在壓力為8〜15 MPa，溫度5〜350C，膜表面流速為2〜3 m/s的條件下進行再濃縮，得到二級濃縮液，送入濃縮液儲罐，二級濃縮液質量百分比濃度為30〜45%。

[0013] 步驟(2)所述的一級碟管式反滲透系統包括依次相連的過濾器、一級高壓泵、一級碟管式反滲透裝置、一級濃度計和一級排放閥，一級高壓泵與一級濃度計上還并聯有一級回流閥。一級碟管式反滲透裝置濃縮後的濃縮液經一級濃度計測量濃度後，未達到預期要求的經一級回流閥泵入一級碟管式反滲透裝置進行再濃縮，達到預期要求的經一級排放閥泵入二級碟管式反滲透系統。

[0014] 步驟(3)所述的二級碟管式反滲透系統包括依次相連的二級高壓泵、二級碟管式反滲透裝置、二級濃度計和二級排放閥，二級高壓泵與二級濃度計上還并聯有二級回流閥。二級碟管式反滲透裝置濃縮後的濃縮液經二級濃度計測量濃度後，未達到預期要求的經二級回流閥泵入二級碟管式反滲透裝置進行再濃縮，達到預期要求的經二級排放閥泵入濃縮液儲罐中儲存。

[0015] 本發明的再造煙葉萃取液的低溫濃縮方法，采用碟管式反滲透膜系統兩級處理方式，将萃取液的質量百分比濃度由2.5〜8%濃縮至30〜45%，大大降低萃取液中熱敏性物質的損失，保留煙草萃取液中的香味成分，濃縮倍數遠高于普通反滲透膜的濃縮，同時，該方法的能耗遠低于傳統的蒸發濃縮，碟管式反滲透膜系統還具有占地面積小、運行成本低和自動化程度高的優點。

[0016] 說明書附圖

圖1是本發明再造煙葉萃取液低溫濃縮系統的構成示意圖。

具體實施方式[0017] 以下通過具體實施方式對發明作進一步說明。此處所描述的具體實施方式僅以解釋發明，并不用于限定本發明的保護範圍。

[0018] 實施例1:

再造煙葉萃取液低溫濃縮系統，如圖1所示，包括依次相連的預處理裝置1、精制液儲罐2、閥3、增壓泵4、一級碟管式反滲透系統、二級碟管式反滲透系統和濃縮液儲罐16，還包括清洗液儲罐17和清洗液進料閥18，清洗液儲罐17經過清洗液進料閥18與一級碟管式反滲透系統連接。

[0019] 所述的預處理裝置I是離心機。

[0020] 所述的一級碟管式反滲透系統包括依次相連的過濾器5、一級高壓泵6、一級碟管式反滲透裝置7、一級濃度計8和一級排放閥10，一級高壓泵6與一級濃度計8上還并聯有一級回流閥9。

[0021] 若經過一級碟管式反滲透裝置7濃縮後的濃縮液達到預期濃度要求，則一級排放閥10打開，濃縮液進入二級碟管式反滲透系統進行濃縮；若經過一級碟管式反滲透裝置7濃縮後的濃縮液未達到預期濃度要求，則一級回流閥9打開，濃縮液由一級高壓泵6泵入一級碟管式反滲透裝置7中進行再濃縮，直到濃度達到預期要求。

[0022] 所述的二級碟管式反滲透系統包括依次相連的二級高壓泵11、二級碟管式反滲透裝置12、二級濃度計13和二級排放閥15，二級高壓泵11與二級濃度計13上還并聯有二級回流閥14。

[0023] 若經過二級碟管式反滲透裝置12濃縮後的濃縮液達到預期濃度要求，則二級排放閥15打開，濃縮液進入濃縮液儲罐16儲存；若經過二級碟管式反滲透裝置12濃縮後的濃縮液未達到預期濃度要求，則二級回流閥14打開，濃縮液由二級高壓泵11泵入二級碟管式反滲透裝置12進行再濃縮，直到濃度達到預期要求。

[0024] 實施例2

再造煙葉萃取液低溫濃縮方法，包括以下步驟:

(1)将煙梗、煙末萃取液(質量百分比濃度為4%)送入矩形篩(預處理裝置I)中預處理，去除萃取液中的細小纖維等懸浮物質，得到精制液，送入精制液儲罐2 ；

(2)打開閥3，将精緻液通過增壓泵4依次經過過濾器5、一級高壓泵6送到一級碟管式反滲透裝置7中，在壓力為5 MPa，溫度40 °C，膜表面流速為2.5 m/s的條件下進行濃縮，得到一級濃縮液，經一級濃度計8測量，一級濃縮液質量百分比濃度為20% ；

(3)打開一級排放閥10，将一級濃縮液經二級高壓泵11送至二級碟管式反滲透膜裝置12中，在壓力為12 MPa，溫度35 °C，膜表面流速為2.5 m/s的條件下進行再濃縮，得到二級濃縮液，送入濃縮液儲罐16，經二級濃度計13測量，二級濃縮液質量百分比濃度為35%。

[0025] (4)濃縮完畢，關閉閥3，打開清洗液進料閥18，清洗液儲罐中的清洗液泵入一級碟管式反滲透膜裝置7和二級碟管式反滲透膜裝置12中進行清洗，清洗廢水排出至廢水儲槽。

[0026] 實施例3:

再造煙葉萃取液低溫濃縮方法，包括以下步驟:

(I)将煙梗、煙末萃取液(質量百分比濃度為2.5%)送入離心機(預處理裝置I)中預處理，去除萃取液中的固體雜質，得到精制液，送入精制液儲罐2 ； (2)打開閥3，将精緻液通過增壓泵4依次經過過濾器5、一級高壓泵6送到一級碟管式反滲透裝置7中，在壓力為5 MPa，溫度5 °C，膜表面流速為2.5 m/s的條件下進行濃縮，得到一級濃縮液，經一級濃度計8測量，一級濃縮液質量百分比濃度為12% ；

(3)打開一級排放閥10，将一級濃縮液經二級高壓泵11送至二級碟管式反滲透膜裝置12中，在壓力為8 MPa，溫度5 °C，膜表面流速為2 m/s的條件下進行再濃縮，得到二級濃縮液，送入濃縮液儲罐16，經二級濃度計13測量，二級濃縮液質量百分比濃度為30%。

[0027] (4)濃縮完畢，關閉閥3，打開清洗液進料閥18，清洗液儲罐中的清洗液泵入一級碟管式反滲透膜裝置7和二級碟管式反滲透膜裝置12中進行清洗，清洗廢水排出至廢水儲槽。

[0028] 實施例4:

再造煙葉萃取液低溫濃縮方法，包括以下步驟:

(1)将煙梗、煙末萃取液(質量百分比濃度為8%)送入超濾膜(預處理裝置I)中預處理，去除萃取液中的固體和可溶性大分子物質，得到精制液，送入精制液儲罐2 ；

(2)打開閥3，将精緻液通過增壓泵4依次經過過濾器5、一級高壓泵6送到一級碟管式反滲透裝置7中，在壓力為10 MPa，溫度40 °C，膜表面流速為3 m/s的條件下進行濃縮，得到一級濃縮液，經一級濃度計8測量，一級濃縮液質量百分比濃度為20% ；

(3)打開一級排放閥10，将一級濃縮液經二級高壓泵11送至二級碟管式反滲透膜裝置12中，在壓力為15 MPa，溫度5 °C，膜表面流速為2 m/s的條件下進行再濃縮，得到二級濃縮液，送入濃縮液儲罐16，經二級濃度計13測量，二級濃縮液質量百分比濃度為45%。

[0029] (4)濃縮完畢，關閉閥3，打開清洗液進料閥18，清洗液儲罐中的清洗液泵入一級碟管式反滲透膜裝置7和二級碟管式反滲透膜裝置12中進行清洗，清洗廢水排出至廢水儲槽。

[0030] 實施例5:

再造煙葉萃取液低溫濃縮方法，包括以下步驟:

(1)将煙梗、煙末萃取液(質量百分比濃度為5%)送入砂濾(預處理裝置I)中預處理，去除萃取液中的懸浮物物質，得到精制液，送入精制液儲罐2 ；

(2)打開閥3，将精緻液通過增壓泵4依次經過過濾器5、一級高壓泵6送到一級碟管式反滲透裝置7中，在壓力為6 MPa，溫度25 °C，膜表面流速為3.5 m/s的條件下進行濃縮，得到一級濃縮液，經一級濃度計8測量，一級濃縮液質量百分比濃度為15% ；

(3)打開一級排放閥10，将一級濃縮液經二級高壓泵11送至二級碟管式反滲透膜裝置12中，在壓力為12 MPa，溫度25 °C，膜表面流速為3 m/s的條件下進行再濃縮，得到二級濃縮液，送入濃縮液儲罐16，經二級濃度計13測量，二級濃縮液質量百分比濃度為40%。

[0031] (4)濃縮完畢，關閉閥3，打開清洗液進料閥18，清洗液儲罐中的清洗液泵入一級碟管式反滲透膜裝置7和二級碟管式反滲透膜裝置12中進行清洗，清洗廢水排出至廢水儲槽。

[0032] 以上所述僅是本發明的具體實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明的技術方案進行若幹變形或者等同替換，這些也應視為屬于本發明的保護範圍。

專利引用

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