对烟草废弃物的综合利用-副本

1、对烟草废弃物的综合利用摘要：我国的烟草种植面积和产量均居世界首位，其中约有近25%的烟叶、烟末等下脚料被废弃，不能用于卷烟生。经研究，烟叶中已鉴定出3000多种化合物，其中茄尼醇和烟碱都是应用价值极高的物质，若对烟草废料进行“资源化”利用，不仅可以变废为宝，而且能提高烟农的经济收入，促进我国“两烟”产业的健康发展。关键词：烟草废弃物,有效成分提取,功能性材料,病毒,综合利用一、 烟草废弃物现状我国烟草的种植面积和产量均居世界首位，烟草种植与产品加工在国民经济发展中发挥着重要的作用，烟草在我国农产品收入中，仅次于稻、麦、棉、大豆、玉米，居第六位。目前国内外种植的烟草主要用作卷烟。作为烟草生产大国

2、，我国每年烟叶产量450万500万t，其中约有近25%的烟叶、烟末等下脚料被废弃，不能用于卷烟生产，如云南作为烟草大省，每年烤烟产量中约有30%35%属于无法进行卷烟加工的低等或等外级烟叶未能得到合理利用，各卷烟企业也积存有大量的烟末，还有大量的上部烟叶、烟花和烟草秸秆等烟草废弃物，若对这些废弃物进行“资源化利用，不仅可以获得符合绿色卫生标准的天然化工原料，而且为企业脱贫解困、挖潜改造提供了可持续发展的契机，也可以减轻烟草废弃物带来的土质和土壤结构的改变，避免其中有害成分对地下水的污染。二、 烟草废弃物的利用现状经研究发现烟叶中含有多种化合物，包括生物碱、蛋白质、氨基酸、糖类、有机酸等物质。其

3、中茄尼醇、烟碱、有机酸、氨基酸等都是很有用的物质。大量资料显示，目前国内外对废、次烟叶的综合利用主要是从中提取茄尼醇、烟碱和蛋白质等，也有用于制作活性炭、有机肥料及鸡饲料的报道。三、 对于烟草废次物有效成分提取3.1烟草废弃物提取茄尼醇茄尼醇是一种重要的医药中间体，是泛醌类药物中间体不可替代的成分，是合成维生素K的侧链和辅酶Q10以及合成抗溃疡药物、抗癌药物不可替代的天然原料，其结构：目前已经研究出的提取茄尼醇的技术方法如下：大量的研究结果表明，茄尼醇具有较强的抗癌生物活性，是合成治疗心血管疾病、抗癌、抗溃疡等药物的中间体，如作为合成辅酶Q10和维生素K2的侧链，在医学上用途广泛。茄尼醇在日本

4、、韩国、西欧及北美均有较大的销售市场，所以从废次烟草中提取茄尼醇，不仅能获得一种重要的医药原料，而且可以提高烟草工业附加值。3.2烟草废弃物提取烟碱烟碱通常是指烟草碱及其类似生物碱的总称。自然界中存在最丰富的烟碱有烟草碱、假木贼碱和原烟草碱3种，其化学结构式如图所示：目前利用烟草废弃物提取天然烟碱技术方法较多，有的技术已经成为专利技术，有的方法仍然处于实验阶段。目前国外主要采用的方法有:(1)水蒸汽蒸馏法，但该方法生产能耗高，收率低，浓度低；(2)离子交换法，该法周期长，产品损失严重，树脂易中毒，操作不容易，效益差；(3)超临界溶剂萃取法；(4)溶剂萃取法。随着循环经济、清洁生产的提倡，烟草废

5、物的经济价值的体现，国内外越来越多的研究学者投入研究。国内近几年来对烟草废物的研究也相当重视，特别是烟碱和茄尼醇的经济价值得到市场的肯定后，在提纯分离方面开展了不少的工作，也取得了一定的的进展。3.3烟草废弃物提取植物蛋白植物蛋白是从绿色植物的茎叶中直接提取出来的蛋白质制品，富含多种氨基酸，尤其是苏氨酸和色氨酸等限制性氨基酸含量远高于鱼粉等动物性蛋白质饲料添加剂，是一种优良的天然营养食品添加原料和饲料添加剂。早在20世纪70年代，美国科学家就开始了利用新鲜烟叶提取植物蛋白的研究，并且取得了一定的进展。在对2000多种植物蛋白质含量的研究中，发现烟草的蛋白质含量达10。68%，与玉米、甘蔗等作物

6、的蛋白质含量相当，按当时美国大豆种植产量水平测算，每667m2密植烟草获取的植物蛋白约是大豆的4倍。3.4用烟草废物做活性炭作为一种优质的吸附剂，活性炭具有独特的孔隙结构和表面官能团，具有足够的化学稳定性、机械强度，以及耐酸、耐碱、耐热的性能。活性炭在气（汽）相吸附方面的应用是从第一次世界大战中的防毒面具开始的，以后逐渐推向化学工业、医药工业、溶剂回收、气体净化和分离等领域。活性炭在气（汽）相吸附方面的应用主要有：毒气和有害气体的防护；气（汽）体净化、精制、分离和储存；活性炭还可用于微量气体吸附剂。活性炭在液相中作吸附剂使用是从精制糖脱色开始。活性炭表面的疏水性使它能从水溶液中吸附各种物质，因

7、此广泛应用在水溶液的净化中。在制药工业中利用活性炭进行吸附处理，其目的除脱色、脱臭外，还可提高药品的纯度，增加药品的稳定性和减少或避免副作用。在石油化学工业中，许多产品如精制石油、溶剂石油、高级润滑油等的脱色、去除有机硫化物，都要用有机活性炭处理。在无机工业中，磷酸、盐酸、硼酸、明矾等也必须用活性炭处理。在冶金工业中，特别是在湿法冶金中，如金、银、镍、铀等贵金属的提取中（特别是从海水中提取铀），都广泛使用活性炭。四、 烟草废弃物制功能性材料4.1烟草废次物制烟草薄片烟草薄片是烟草废次物利用的重要途径烟草薄片又称再造烟叶或匀质烟叶，它是烟草工农业生产中的综合利用产物该技术是将整个卷烟生产过程中废

8、弃的烟梗、烟末以及部分低档次烟叶采用不同加工方法处理，制备成性状接近或优于天然烟叶的产品，再应用于卷烟生产它不仅能使烟叶原料最大限度地得到应用，有效降低卷烟的生产成本，而且可以在一定程度上使卷烟物理性能和化学成分按人们的意愿和要求得到调整和改善，从而有助于卷烟内在品质的提高，有利于卷烟的降焦减害4.2烟草废次物制纸或纤维板早在八十年代末，我国云南、山东等地已经用烟梗生产纸浆二十世纪初，菲律宾致力于烟梗生产的原纸浆产品来生产纸板，取得一定进展在国内，对此方面的研究也有了进展：(1) 在废纸回收浆中较大比例的加入废弃烟梗、叶，仍能加工出合格的黄板纸，使造纸成本大幅降低，而且不存在排废污染环境的问题

9、；(2) 将废烟梗送入萃取装置中进行萃取，然后固液分离和碎浆，加入重量百分数为的长纤维木浆，再将混合浆料加水稀释后抄造成形并进行前干燥处理得到纸幅，将纸幅涂布后干燥处理，即获得烟草栽培用纸制得的烟草栽培用纸不仅具有较好的保温、保湿、遮光、透气性，又能促进烟苗生长，且是绿色环保的可替代塑料薄膜的烟草栽培用纸；(3) 烟杆木质化纤维扁而宽、易扭曲，是制造高密度纤维板的理想原料且由于烟杆纤维中含有一定量的果胶和木素，这些物质在下变粘，在高压作用下可将纤维彼此粘结起来，再加上在高压加热条件下，纤维表面的纤维分子之间的分子引力和氢键结合力的作用，可以实现无胶制板使用烟杆制造纤维板即解决了废弃烟杆对环境的

10、损害，又缓解了以木材为原料的工业对森林的砍伐；(4) 以烟杆为主，搭配杨木等无异味木材纤维原料，用半干法制造烟杆无胶高密度纤维板这种无胶高密度纤维板无异味，可作为烟草加工行业所需的烟夹板，经板面装饰后可作为绿色装饰材料；这些方法，不经很好的=地利用了烟草废物，也保护了环境，创造商机。4.3烟梗直接切丝工艺烟叶中约含有的烟梗，烟梗纤维素含量较高，经膨胀工艺生产的梗丝使用在卷烟产品上，不仅可降低原料消耗，而且能够降低卷烟焦油含量、平衡烟气、改善烟支燃烧性能目前制梗丝工艺已相当成熟，使得烟梗的有效利用率和梗丝加工质量大幅度提高。烟梗切丝工艺流程：ESS（Expanded Shredded Stem）

11、ESS是一种新型的梗丝处理技术，由英国DICKINSON-LEGG公司研发的ESS工艺是和传统的梗丝处理方法完全不同的处理工艺经过ESS设备处理后产品呈颗粒状，富有弹性，填充能力强，而且与传统的梗丝相比，ESS梗丝的降焦效果更加显著得到的梗丝经筛分和经膨化处理，添加到卷烟中梗丝能有效降低烟草中的焦油、尼古丁、等有害物质的含量，提高烟厂的经济效益五、 烟草废弃物在微生物方面的研究在Bio-resource Technology中登有一篇研究病毒利用烟草秸秆厌氧发酵沼气的论文，里面提到，烟草秸秆、小麦秸秆和猪粪通过微生物（TMV:烟草花叶病毒；CMV:巨细胞病毒）的共消化作用，最大甲烷产量达(35

12、C)0。163m3CH4/公斤。测试方法表明，巨细胞病毒嗜中温、高温厌氧消解时，而烟草花叶病毒只能灭活嗜热厌氧消化。结果表明，使用烟草秸秆作为原料厌氧消化以及消化残渣的重利用是可行的。六、 生物技术在烟草废次物综合利用上的应用除上述烟草废次物成分的提取外，生物技术的广泛应用，也为烟草废物的利用开辟了途径。七、 总结烟草废弃物的利用，一直受到国内外研究者的重视，烟草的利用是烟草行业世纪的重要研究方向，也是烟草农业与卷烟工业可持续发展的必然要求目前，烟草废次多用于提取烟碱、茄尼醇等用作制药原料，以及生产烟草薄片和烟梗直接切丝关于烟草废次的研究，建议重点考虑以下方面：（）烟草废次物中除含有烟碱、茄尼

13、醇、果胶、蛋白质外，还含有氨基酸、有机酸类和糖等化学成分，烟草废次中有效成分的高效提取、多种物质的复合提取成为以后科研的方向（）辊压法薄片的成丝率低、大量添加卷烟后吃味差，且提高了产品的焦油含量；烟梗丝由于其香气和风格上的缺陷，也不宜大量添加因此开发高品质的造纸法烟草薄片和梗丝的膨化、调香的配套工艺是产品研发的方向合理开发、综合利用，使烟草废次物不仅作为卷烟工业原料，而且成为化工、食品以及医药的重要原料，烟草的生产将会产生更大的经济、社会、生态效益参考文献：1徐永建，赵睿，谭海风,烟草废次物综合利用研究进展J.陕西科技大学学报2012,10:1000-5811. 2岑波，段文贵从废次烟草中提取

14、茄尼醇的新工艺研究J.广西大学学报，2002,27(3):240-241.3蔡静蕊，李光沛，鹿振友烟杆无胶纤维板的研制与应用前景J.林产工业，2002,29(5):16-18.4董占能，白聚川，张皓东.烟草废弃物资源化J.中国烟草科学2008，29（1）：39-42.5瞿先中，程涛，蒋士盛，等.连续流动法测定烟草中的蛋白质J.烟草科技，2006（1）：41-42.6Yi Liu a, Jianxin Dong ,etc. Co-digestion of tobacco waste with different agricultural biomass feedstocks and the inhibition of tobacco viruses