再造煙葉萃取液低溫濃縮系統(tǒng)及其低溫濃縮方法
再造煙葉萃取液低溫濃縮系統(tǒng)及其低溫濃縮方法技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于再造煙葉技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種造紙法再造煙葉萃取液低溫濃縮系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及再造煙葉萃取液的低溫濃縮方法。
技術(shù)背景
[0002] 再造煙葉，又名煙草薄片，起源于20世紀(jì)50年代，其發(fā)展經(jīng)歷了輥壓、稠漿、造紙3個(gè)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(jīng)過提取、濃縮、加香、分離、打漿、抄造、烘干等工藝過程制成的性能優(yōu)良的煙葉基片，常用作卷煙填充物，回用于卷煙生產(chǎn)。隨著造紙法再造煙葉的發(fā)展，卷煙工業(yè)企業(yè)和科研院所對(duì)于造紙法再造煙葉的認(rèn)識(shí)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(yīng)用技術(shù)研究，使造紙法再造煙葉應(yīng)用技術(shù)水平得到顯著提升。
[0003]目前造紙法煙草薄片生產(chǎn)工藝中，萃取液的濃縮方法主要是減壓蒸發(fā)法，減壓蒸發(fā)法由于存在能耗大的問題，運(yùn)行成本較高，與國家提出的日益嚴(yán)格的節(jié)能減排政策也不相符，另外，由于蒸發(fā)過程中溫度較高(65°C)，料液中的有效成分(如香味物質(zhì))也可能變質(zhì)或被蒸發(fā)，從而影響*終煙草的品質(zhì)。膜分離技術(shù)作為一門新興的分離技術(shù)，用于再造煙葉萃取液的濃縮能大大降低了提取液中風(fēng)味物質(zhì)的損失，具有運(yùn)行成本低、能耗小、能保持濃縮液中的風(fēng)味成分的優(yōu)點(diǎn)，在造紙法再造煙葉的生產(chǎn)工藝中得到了廣泛應(yīng)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復(fù)合膜組件，將煙草提取液從初始質(zhì)量百分比濃度0.5%~2%濃縮至質(zhì)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(dá)到工藝要求的濃度(行業(yè)中一般要求質(zhì)量百分比濃度30%以上)，需要進(jìn)一步通過減壓蒸發(fā)的方式進(jìn)一步濃縮，不僅會(huì)增大風(fēng)味物質(zhì)的損失，而且膜濃縮裝置和減壓蒸發(fā)設(shè)備均需要投入，設(shè)備投資較大。
發(fā)明內(nèi)容
[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有造紙法再造煙葉生產(chǎn)中存在的萃取液蒸發(fā)濃縮能耗大、運(yùn)行成本高等缺點(diǎn)，提供一種能耗低、運(yùn)行成本低的再造煙葉萃取液低溫濃縮系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是，提供一種再造煙葉萃取液的低溫濃縮方法，該方法采取低溫反復(fù)濃縮，使*終濃縮液質(zhì)量百分比濃度達(dá)到30%，降低熱敏性風(fēng)味物質(zhì)的損失小。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種再造煙葉萃取液低溫濃縮系統(tǒng)，包括依次相連的預(yù)處理裝置、精制液儲(chǔ)罐、一級(jí)碟管式反滲透系統(tǒng)、二級(jí)碟管式反滲透系統(tǒng)和濃縮液儲(chǔ)罐，還包括清洗裝置，所述清洗裝置與一級(jí)碟管式反滲透系統(tǒng)連接。
[0007] 所述的預(yù)處理裝置是砂濾、矩形篩、離心機(jī)或超濾膜中的一種或兩種以上的結(jié)合。
[0008] 所述的一級(jí)碟管式反滲透系統(tǒng)包括依次相連的過濾器、一級(jí)高壓泵、一級(jí)碟管式反滲透裝置、一級(jí)濃度計(jì)和一級(jí)排放閥，一級(jí)高壓泵與一級(jí)濃度計(jì)上還并聯(lián)有一級(jí)回流閥。[0009] 所述的二級(jí)碟管式反滲透系統(tǒng)包括依次相連的二級(jí)高壓泵、二級(jí)碟管式反滲透裝置、二級(jí)濃度計(jì)和二級(jí)排放閥，二級(jí)高壓泵與二級(jí)濃度計(jì)上還并聯(lián)有二級(jí)回流閥。
[0010] 所述的清洗裝置包括清洗液儲(chǔ)罐和清洗液進(jìn)料閥。
[0011] 本發(fā)明的再造煙葉萃取液低溫濃縮系統(tǒng)，可以在室溫(5?40 °C)下對(duì)再造煙葉萃取液進(jìn)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(zhì)的損失，保留煙草萃取液中的香味成分，濃縮倍數(shù)遠(yuǎn)高于普通反滲透膜的濃縮，且能耗遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的蒸發(fā)濃縮，該系統(tǒng)還利用清洗裝置對(duì)一級(jí)碟管式反滲透系統(tǒng)和二級(jí)碟管式反滲透系統(tǒng)進(jìn)行清洗，提高一級(jí)碟管式反滲透系統(tǒng)和二級(jí)碟管式反滲透系統(tǒng)中膜組件的利用率，而且增加一級(jí)濃縮液回流閥和二一級(jí)濃縮液回流閥，從而進(jìn)行多次膜濃縮，使?jié)饪s液達(dá)到行業(yè)要求；該系統(tǒng)還具有占地面積小、運(yùn)行成本低和自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。
[0012] 為解決另一技術(shù)問題，本發(fā)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)將再造煙葉萃取液送入預(yù)處理裝置中進(jìn)行砂濾、矩形篩慮、離心機(jī)離心或超濾膜過濾等預(yù)處理，得到精制液，送入精制液儲(chǔ)罐，所述萃取液質(zhì)量百分比濃度為2.5?8% ；
(2)將精致液通過增壓泵送到一級(jí)碟管式反滲透膜系統(tǒng)，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(jìn)行濃縮，得到一級(jí)濃縮液，一級(jí)濃縮液質(zhì)量百分比濃度為12?20% ；
(3)將一級(jí)濃縮液送至二級(jí)碟管式反滲透膜系統(tǒng)，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(jìn)行再濃縮，得到二級(jí)濃縮液，送入濃縮液儲(chǔ)罐，二級(jí)濃縮液質(zhì)量百分比濃度為30?45%。
[0013] 步驟(2)所述的一級(jí)碟管式反滲透系統(tǒng)包括依次相連的過濾器、一級(jí)高壓泵、一級(jí)碟管式反滲透裝置、一級(jí)濃度計(jì)和一級(jí)排放閥，一級(jí)高壓泵與一級(jí)濃度計(jì)上還并聯(lián)有一級(jí)回流閥。一級(jí)碟管式反滲透裝置濃縮后的濃縮液經(jīng)一級(jí)濃度計(jì)測(cè)量濃度后，未達(dá)到預(yù)期要求的經(jīng)一級(jí)回流閥泵入一級(jí)碟管式反滲透裝置進(jìn)行再濃縮，達(dá)到預(yù)期要求的經(jīng)一級(jí)排放閥泵入二級(jí)碟管式反滲透系統(tǒng)。
[0014] 步驟(3)所述的二級(jí)碟管式反滲透系統(tǒng)包括依次相連的二級(jí)高壓泵、二級(jí)碟管式反滲透裝置、二級(jí)濃度計(jì)和二級(jí)排放閥，二級(jí)高壓泵與二級(jí)濃度計(jì)上還并聯(lián)有二級(jí)回流閥。二級(jí)碟管式反滲透裝置濃縮后的濃縮液經(jīng)二級(jí)濃度計(jì)測(cè)量濃度后，未達(dá)到預(yù)期要求的經(jīng)二級(jí)回流閥泵入二級(jí)碟管式反滲透裝置進(jìn)行再濃縮，達(dá)到預(yù)期要求的經(jīng)二級(jí)排放閥泵入濃縮液儲(chǔ)罐中儲(chǔ)存。
[0015] 本發(fā)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(tǒng)兩級(jí)處理方式，將萃取液的質(zhì)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(zhì)的損失，保留煙草萃取液中的香味成分，濃縮倍數(shù)遠(yuǎn)高于普通反滲透膜的濃縮，同時(shí)，該方法的能耗遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的蒸發(fā)濃縮，碟管式反滲透膜系統(tǒng)還具有占地面積小、運(yùn)行成本低和自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。
[0016] 說明書附圖
圖1是本發(fā)明再造煙葉萃取液低溫濃縮系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖。
具體實(shí)施方式[0017] 以下通過具體實(shí)施方式對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步說明。此處所描述的具體實(shí)施方式僅以解釋發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0018] 實(shí)施例1:
再造煙葉萃取液低溫濃縮系統(tǒng)，如圖1所示，包括依次相連的預(yù)處理裝置1、精制液儲(chǔ)罐2、閥3、增壓泵4、一級(jí)碟管式反滲透系統(tǒng)、二級(jí)碟管式反滲透系統(tǒng)和濃縮液儲(chǔ)罐16，還包括清洗液儲(chǔ)罐17和清洗液進(jìn)料閥18，清洗液儲(chǔ)罐17經(jīng)過清洗液進(jìn)料閥18與一級(jí)碟管式反滲透系統(tǒng)連接。
[0019] 所述的預(yù)處理裝置I是離心機(jī)。
[0020] 所述的一級(jí)碟管式反滲透系統(tǒng)包括依次相連的過濾器5、一級(jí)高壓泵6、一級(jí)碟管式反滲透裝置7、一級(jí)濃度計(jì)8和一級(jí)排放閥10，一級(jí)高壓泵6與一級(jí)濃度計(jì)8上還并聯(lián)有一級(jí)回流閥9。
[0021] 若經(jīng)過一級(jí)碟管式反滲透裝置7濃縮后的濃縮液達(dá)到預(yù)期濃度要求，則一級(jí)排放閥10打開，濃縮液進(jìn)入二級(jí)碟管式反滲透系統(tǒng)進(jìn)行濃縮；若經(jīng)過一級(jí)碟管式反滲透裝置7濃縮后的濃縮液未達(dá)到預(yù)期濃度要求，則一級(jí)回流閥9打開，濃縮液由一級(jí)高壓泵6泵入一級(jí)碟管式反滲透裝置7中進(jìn)行再濃縮，直到濃度達(dá)到預(yù)期要求。
[0022] 所述的二級(jí)碟管式反滲透系統(tǒng)包括依次相連的二級(jí)高壓泵11、二級(jí)碟管式反滲透裝置12、二級(jí)濃度計(jì)13和二級(jí)排放閥15，二級(jí)高壓泵11與二級(jí)濃度計(jì)13上還并聯(lián)有二級(jí)回流閥14。
[0023] 若經(jīng)過二級(jí)碟管式反滲透裝置12濃縮后的濃縮液達(dá)到預(yù)期濃度要求，則二級(jí)排放閥15打開，濃縮液進(jìn)入濃縮液儲(chǔ)罐16儲(chǔ)存；若經(jīng)過二級(jí)碟管式反滲透裝置12濃縮后的濃縮液未達(dá)到預(yù)期濃度要求，則二級(jí)回流閥14打開，濃縮液由二級(jí)高壓泵11泵入二級(jí)碟管式反滲透裝置12進(jìn)行再濃縮，直到濃度達(dá)到預(yù)期要求。
[0024] 實(shí)施例2
再造煙葉萃取液低溫濃縮方法，包括以下步驟:
(1)將煙梗、煙末萃取液(質(zhì)量百分比濃度為4%)送入矩形篩(預(yù)處理裝置I)中預(yù)處理，去除萃取液中的細(xì)小纖維等懸浮物質(zhì)，得到精制液，送入精制液儲(chǔ)罐2 ；
(2)打開閥3，將精致液通過增壓泵4依次經(jīng)過過濾器5、一級(jí)高壓泵6送到一級(jí)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(jìn)行濃縮，得到一級(jí)濃縮液，經(jīng)一級(jí)濃度計(jì)8測(cè)量，一級(jí)濃縮液質(zhì)量百分比濃度為20% ；
(3)打開一級(jí)排放閥10，將一級(jí)濃縮液經(jīng)二級(jí)高壓泵11送至二級(jí)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(jìn)行再濃縮，得到二級(jí)濃縮液，送入濃縮液儲(chǔ)罐16，經(jīng)二級(jí)濃度計(jì)13測(cè)量，二級(jí)濃縮液質(zhì)量百分比濃度為35%。
[0025] (4)濃縮完畢，關(guān)閉閥3，打開清洗液進(jìn)料閥18，清洗液儲(chǔ)罐中的清洗液泵入一級(jí)碟管式反滲透膜裝置7和二級(jí)碟管式反滲透膜裝置12中進(jìn)行清洗，清洗廢水排出至廢水儲(chǔ)槽。
[0026] 實(shí)施例3:
再造煙葉萃取液低溫濃縮方法，包括以下步驟:
(I)將煙梗、煙末萃取液(質(zhì)量百分比濃度為2.5%)送入離心機(jī)(預(yù)處理裝置I)中預(yù)處理，去除萃取液中的固體雜質(zhì)，得到精制液，送入精制液儲(chǔ)罐2 ； (2)打開閥3，將精致液通過增壓泵4依次經(jīng)過過濾器5、一級(jí)高壓泵6送到一級(jí)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(jìn)行濃縮，得到一級(jí)濃縮液，經(jīng)一級(jí)濃度計(jì)8測(cè)量，一級(jí)濃縮液質(zhì)量百分比濃度為12% ；
(3)打開一級(jí)排放閥10，將一級(jí)濃縮液經(jīng)二級(jí)高壓泵11送至二級(jí)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(jìn)行再濃縮，得到二級(jí)濃縮液，送入濃縮液儲(chǔ)罐16，經(jīng)二級(jí)濃度計(jì)13測(cè)量，二級(jí)濃縮液質(zhì)量百分比濃度為30%。
[0027] (4)濃縮完畢，關(guān)閉閥3，打開清洗液進(jìn)料閥18，清洗液儲(chǔ)罐中的清洗液泵入一級(jí)碟管式反滲透膜裝置7和二級(jí)碟管式反滲透膜裝置12中進(jìn)行清洗，清洗廢水排出至廢水儲(chǔ)槽。
[0028] 實(shí)施例4:
再造煙葉萃取液低溫濃縮方法，包括以下步驟:
(1)將煙梗、煙末萃取液(質(zhì)量百分比濃度為8%)送入超濾膜(預(yù)處理裝置I)中預(yù)處理，去除萃取液中的固體和可溶性大分子物質(zhì)，得到精制液，送入精制液儲(chǔ)罐2 ；
(2)打開閥3，將精致液通過增壓泵4依次經(jīng)過過濾器5、一級(jí)高壓泵6送到一級(jí)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(jìn)行濃縮，得到一級(jí)濃縮液，經(jīng)一級(jí)濃度計(jì)8測(cè)量，一級(jí)濃縮液質(zhì)量百分比濃度為20% ；
(3)打開一級(jí)排放閥10，將一級(jí)濃縮液經(jīng)二級(jí)高壓泵11送至二級(jí)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(jìn)行再濃縮，得到二級(jí)濃縮液，送入濃縮液儲(chǔ)罐16，經(jīng)二級(jí)濃度計(jì)13測(cè)量，二級(jí)濃縮液質(zhì)量百分比濃度為45%。
[0029] (4)濃縮完畢，關(guān)閉閥3，打開清洗液進(jìn)料閥18，清洗液儲(chǔ)罐中的清洗液泵入一級(jí)碟管式反滲透膜裝置7和二級(jí)碟管式反滲透膜裝置12中進(jìn)行清洗，清洗廢水排出至廢水儲(chǔ)槽。
[0030] 實(shí)施例5:
再造煙葉萃取液低溫濃縮方法，包括以下步驟:
(1)將煙梗、煙末萃取液(質(zhì)量百分比濃度為5%)送入砂濾(預(yù)處理裝置I)中預(yù)處理，去除萃取液中的懸浮物物質(zhì)，得到精制液，送入精制液儲(chǔ)罐2 ；
(2)打開閥3，將精致液通過增壓泵4依次經(jīng)過過濾器5、一級(jí)高壓泵6送到一級(jí)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(jìn)行濃縮，得到一級(jí)濃縮液，經(jīng)一級(jí)濃度計(jì)8測(cè)量，一級(jí)濃縮液質(zhì)量百分比濃度為15% ；
(3)打開一級(jí)排放閥10，將一級(jí)濃縮液經(jīng)二級(jí)高壓泵11送至二級(jí)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(jìn)行再濃縮，得到二級(jí)濃縮液，送入濃縮液儲(chǔ)罐16，經(jīng)二級(jí)濃度計(jì)13測(cè)量，二級(jí)濃縮液質(zhì)量百分比濃度為40%。
[0031] (4)濃縮完畢，關(guān)閉閥3，打開清洗液進(jìn)料閥18，清洗液儲(chǔ)罐中的清洗液泵入一級(jí)碟管式反滲透膜裝置7和二級(jí)碟管式反滲透膜裝置12中進(jìn)行清洗，清洗廢水排出至廢水儲(chǔ)槽。
[0032] 以上所述僅是本發(fā)明的具體實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行若干變形或者等同替換，這些也應(yīng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
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