對(duì)煙草廢棄物的綜合利用-副本

1、對(duì)煙草廢棄物的綜合利用摘要：我國(guó)的煙草種植面積和產(chǎn)量均居世界首位，其中約有近25%的煙葉、煙末等下腳料被廢棄，不能用于卷煙生。經(jīng)研究，煙葉中已鑒定出3000多種化合物，其中茄尼醇和煙堿都是應(yīng)用價(jià)值極高的物質(zhì)，若對(duì)煙草廢料進(jìn)行“資源化”利用，不僅可以變廢為寶，而且能提高煙農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收入，促進(jìn)我國(guó)“兩煙”產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。關(guān)鍵詞：煙草廢棄物,有效成分提取,功能性材料,病毒,綜合利用一、 煙草廢棄物現(xiàn)狀我國(guó)煙草的種植面積和產(chǎn)量均居世界首位，煙草種植與產(chǎn)品加工在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用，煙草在我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品收入中，僅次于稻、麥、棉、大豆、玉米，居第六位。目前國(guó)內(nèi)外種植的煙草主要用作卷煙。作為煙草生產(chǎn)大國(guó)

2、，我國(guó)每年煙葉產(chǎn)量450萬500萬t，其中約有近25%的煙葉、煙末等下腳料被廢棄，不能用于卷煙生產(chǎn)，如云南作為煙草大省，每年烤煙產(chǎn)量中約有30%35%屬于無法進(jìn)行卷煙加工的低等或等外級(jí)煙葉未能得到合理利用，各卷煙企業(yè)也積存有大量的煙末，還有大量的上部煙葉、煙花和煙草秸稈等煙草廢棄物，若對(duì)這些廢棄物進(jìn)行“資源化利用，不僅可以獲得符合綠色衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的天然化工原料，而且為企業(yè)脫貧解困、挖潛改造提供了可持續(xù)發(fā)展的契機(jī)，也可以減輕煙草廢棄物帶來的土質(zhì)和土壤結(jié)構(gòu)的改變，避免其中有害成分對(duì)地下水的污染。二、 煙草廢棄物的利用現(xiàn)狀經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)煙葉中含有多種化合物，包括生物堿、蛋白質(zhì)、氨基酸、糖類、有機(jī)酸等物質(zhì)。其

3、中茄尼醇、煙堿、有機(jī)酸、氨基酸等都是很有用的物質(zhì)。大量資料顯示，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)廢、次煙葉的綜合利用主要是從中提取茄尼醇、煙堿和蛋白質(zhì)等，也有用于制作活性炭、有機(jī)肥料及雞飼料的報(bào)道。三、 對(duì)于煙草廢次物有效成分提取3.1煙草廢棄物提取茄尼醇茄尼醇是一種重要的醫(yī)藥中間體，是泛醌類藥物中間體不可替代的成分，是合成維生素K的側(cè)鏈和輔酶Q10以及合成抗?jié)兯幬?、抗癌藥物不可替代的天然原料，其結(jié)構(gòu)：目前已經(jīng)研究出的提取茄尼醇的技術(shù)方法如下：大量的研究結(jié)果表明，茄尼醇具有較強(qiáng)的抗癌生物活性，是合成治療心血管疾病、抗癌、抗?jié)兊人幬锏闹虚g體，如作為合成輔酶Q10和維生素K2的側(cè)鏈，在醫(yī)學(xué)上用途廣泛。茄尼醇在日本

4、、韓國(guó)、西歐及北美均有較大的銷售市場(chǎng)，所以從廢次煙草中提取茄尼醇，不僅能獲得一種重要的醫(yī)藥原料，而且可以提高煙草工業(yè)附加值。3.2煙草廢棄物提取煙堿煙堿通常是指煙草堿及其類似生物堿的總稱。自然界中存在最豐富的煙堿有煙草堿、假木賊堿和原煙草堿3種，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如圖所示：目前利用煙草廢棄物提取天然煙堿技術(shù)方法較多，有的技術(shù)已經(jīng)成為專利技術(shù)，有的方法仍然處于實(shí)驗(yàn)階段。目前國(guó)外主要采用的方法有:(1)水蒸汽蒸餾法，但該方法生產(chǎn)能耗高，收率低，濃度低；(2)離子交換法，該法周期長(zhǎng)，產(chǎn)品損失嚴(yán)重，樹脂易中毒，操作不容易，效益差；(3)超臨界溶劑萃取法；(4)溶劑萃取法。隨著循環(huán)經(jīng)濟(jì)、清潔生產(chǎn)的提倡，煙草廢

5、物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值的體現(xiàn)，國(guó)內(nèi)外越來越多的研究學(xué)者投入研究。國(guó)內(nèi)近幾年來對(duì)煙草廢物的研究也相當(dāng)重視，特別是煙堿和茄尼醇的經(jīng)濟(jì)價(jià)值得到市場(chǎng)的肯定后，在提純分離方面開展了不少的工作，也取得了一定的的進(jìn)展。3.3煙草廢棄物提取植物蛋白植物蛋白是從綠色植物的莖葉中直接提取出來的蛋白質(zhì)制品，富含多種氨基酸，尤其是蘇氨酸和色氨酸等限制性氨基酸含量遠(yuǎn)高于魚粉等動(dòng)物性蛋白質(zhì)飼料添加劑，是一種優(yōu)良的天然營(yíng)養(yǎng)食品添加原料和飼料添加劑。早在20世紀(jì)70年代，美國(guó)科學(xué)家就開始了利用新鮮煙葉提取植物蛋白的研究，并且取得了一定的進(jìn)展。在對(duì)2000多種植物蛋白質(zhì)含量的研究中，發(fā)現(xiàn)煙草的蛋白質(zhì)含量達(dá)10。68%，與玉米、甘蔗等作物

6、的蛋白質(zhì)含量相當(dāng)，按當(dāng)時(shí)美國(guó)大豆種植產(chǎn)量水平測(cè)算，每667m2密植煙草獲取的植物蛋白約是大豆的4倍。3.4用煙草廢物做活性炭作為一種優(yōu)質(zhì)的吸附劑，活性炭具有獨(dú)特的孔隙結(jié)構(gòu)和表面官能團(tuán)，具有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度，以及耐酸、耐堿、耐熱的性能?；钚蕴吭跉猓ㄆ┫辔椒矫娴膽?yīng)用是從第一次世界大戰(zhàn)中的防毒面具開始的，以后逐漸推向化學(xué)工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、溶劑回收、氣體凈化和分離等領(lǐng)域?；钚蕴吭跉猓ㄆ┫辔椒矫娴膽?yīng)用主要有：毒氣和有害氣體的防護(hù)；氣（汽）體凈化、精制、分離和儲(chǔ)存；活性炭還可用于微量氣體吸附劑?；钚蕴吭谝合嘀凶魑絼┦褂檬菑木铺敲撋_始?；钚蕴勘砻娴氖杷允顾軓乃芤褐形礁鞣N物質(zhì)，因

7、此廣泛應(yīng)用在水溶液的凈化中。在制藥工業(yè)中利用活性炭進(jìn)行吸附處理，其目的除脫色、脫臭外，還可提高藥品的純度，增加藥品的穩(wěn)定性和減少或避免副作用。在石油化學(xué)工業(yè)中，許多產(chǎn)品如精制石油、溶劑石油、高級(jí)潤(rùn)滑油等的脫色、去除有機(jī)硫化物，都要用有機(jī)活性炭處理。在無機(jī)工業(yè)中，磷酸、鹽酸、硼酸、明礬等也必須用活性炭處理。在冶金工業(yè)中，特別是在濕法冶金中，如金、銀、鎳、鈾等貴金屬的提取中（特別是從海水中提取鈾），都廣泛使用活性炭。四、 煙草廢棄物制功能性材料4.1煙草廢次物制煙草薄片煙草薄片是煙草廢次物利用的重要途徑煙草薄片又稱再造煙葉或勻質(zhì)煙葉，它是煙草工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的綜合利用產(chǎn)物該技術(shù)是將整個(gè)卷煙生產(chǎn)過程中廢

8、棄的煙梗、煙末以及部分低檔次煙葉采用不同加工方法處理，制備成性狀接近或優(yōu)于天然煙葉的產(chǎn)品，再應(yīng)用于卷煙生產(chǎn)它不僅能使煙葉原料最大限度地得到應(yīng)用，有效降低卷煙的生產(chǎn)成本，而且可以在一定程度上使卷煙物理性能和化學(xué)成分按人們的意愿和要求得到調(diào)整和改善，從而有助于卷煙內(nèi)在品質(zhì)的提高，有利于卷煙的降焦減害4.2煙草廢次物制紙或纖維板早在八十年代末，我國(guó)云南、山東等地已經(jīng)用煙梗生產(chǎn)紙漿二十世紀(jì)初，菲律賓致力于煙梗生產(chǎn)的原紙漿產(chǎn)品來生產(chǎn)紙板，取得一定進(jìn)展在國(guó)內(nèi)，對(duì)此方面的研究也有了進(jìn)展：(1) 在廢紙回收漿中較大比例的加入廢棄煙梗、葉，仍能加工出合格的黃板紙，使造紙成本大幅降低，而且不存在排廢污染環(huán)境的問題

9、；(2) 將廢煙梗送入萃取裝置中進(jìn)行萃取，然后固液分離和碎漿，加入重量百分?jǐn)?shù)為的長(zhǎng)纖維木漿，再將混合漿料加水稀釋后抄造成形并進(jìn)行前干燥處理得到紙幅，將紙幅涂布后干燥處理，即獲得煙草栽培用紙制得的煙草栽培用紙不僅具有較好的保溫、保濕、遮光、透氣性，又能促進(jìn)煙苗生長(zhǎng)，且是綠色環(huán)保的可替代塑料薄膜的煙草栽培用紙；(3) 煙桿木質(zhì)化纖維扁而寬、易扭曲，是制造高密度纖維板的理想原料且由于煙桿纖維中含有一定量的果膠和木素，這些物質(zhì)在下變粘，在高壓作用下可將纖維彼此粘結(jié)起來，再加上在高壓加熱條件下，纖維表面的纖維分子之間的分子引力和氫鍵結(jié)合力的作用，可以實(shí)現(xiàn)無膠制板使用煙桿制造纖維板即解決了廢棄煙桿對(duì)環(huán)境的

10、損害，又緩解了以木材為原料的工業(yè)對(duì)森林的砍伐；(4) 以煙桿為主，搭配楊木等無異味木材纖維原料，用半干法制造煙桿無膠高密度纖維板這種無膠高密度纖維板無異味，可作為煙草加工行業(yè)所需的煙夾板，經(jīng)板面裝飾后可作為綠色裝飾材料；這些方法，不經(jīng)很好的=地利用了煙草廢物，也保護(hù)了環(huán)境，創(chuàng)造商機(jī)。4.3煙梗直接切絲工藝煙葉中約含有的煙梗，煙梗纖維素含量較高，經(jīng)膨脹工藝生產(chǎn)的梗絲使用在卷煙產(chǎn)品上，不僅可降低原料消耗，而且能夠降低卷煙焦油含量、平衡煙氣、改善煙支燃燒性能目前制梗絲工藝已相當(dāng)成熟，使得煙梗的有效利用率和梗絲加工質(zhì)量大幅度提高。煙梗切絲工藝流程：ESS（Expanded Shredded Stem）

11、ESS是一種新型的梗絲處理技術(shù)，由英國(guó)DICKINSON-LEGG公司研發(fā)的ESS工藝是和傳統(tǒng)的梗絲處理方法完全不同的處理工藝經(jīng)過ESS設(shè)備處理后產(chǎn)品呈顆粒狀，富有彈性，填充能力強(qiáng)，而且與傳統(tǒng)的梗絲相比，ESS梗絲的降焦效果更加顯著得到的梗絲經(jīng)篩分和經(jīng)膨化處理，添加到卷煙中梗絲能有效降低煙草中的焦油、尼古丁、等有害物質(zhì)的含量，提高煙廠的經(jīng)濟(jì)效益五、 煙草廢棄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煙草秸稈厭氧發(fā)酵沼氣的論文，里面提到，煙草秸稈、小麥秸稈和豬糞通過微生物（TMV:煙草花葉病毒；CMV:巨細(xì)胞病毒）的共消化作用，最大甲烷產(chǎn)量達(dá)(35

12、C)0。163m3CH4/公斤。測(cè)試方法表明，巨細(xì)胞病毒嗜中溫、高溫厭氧消解時(shí)，而煙草花葉病毒只能滅活嗜熱厭氧消化。結(jié)果表明，使用煙草秸稈作為原料厭氧消化以及消化殘?jiān)闹乩檬强尚械?。六?生物技術(shù)在煙草廢次物綜合利用上的應(yīng)用除上述煙草廢次物成分的提取外，生物技術(shù)的廣泛應(yīng)用，也為煙草廢物的利用開辟了途徑。七、 總結(jié)煙草廢棄物的利用，一直受到國(guó)內(nèi)外研究者的重視，煙草的利用是煙草行業(yè)世紀(jì)的重要研究方向，也是煙草農(nóng)業(yè)與卷煙工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求目前，煙草廢次多用于提取煙堿、茄尼醇等用作制藥原料，以及生產(chǎn)煙草薄片和煙梗直接切絲關(guān)于煙草廢次的研究，建議重點(diǎn)考慮以下方面：（）煙草廢次物中除含有煙堿、茄尼

13、醇、果膠、蛋白質(zhì)外，還含有氨基酸、有機(jī)酸類和糖等化學(xué)成分，煙草廢次中有效成分的高效提取、多種物質(zhì)的復(fù)合提取成為以后科研的方向（）輥壓法薄片的成絲率低、大量添加卷煙后吃味差，且提高了產(chǎn)品的焦油含量；煙梗絲由于其香氣和風(fēng)格上的缺陷，也不宜大量添加因此開發(fā)高品質(zhì)的造紙法煙草薄片和梗絲的膨化、調(diào)香的配套工藝是產(chǎn)品研發(fā)的方向合理開發(fā)、綜合利用，使煙草廢次物不僅作為卷煙工業(yè)原料，而且成為化工、食品以及醫(yī)藥的重要原料，煙草的生產(chǎn)將會(huì)產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益參考文獻(xiàn)：1徐永建，趙睿，譚海風(fēng),煙草廢次物綜合利用研究進(jìn)展J.陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào)2012,10:1000-5811. 2岑波，段文貴從廢次煙草中提取

14、茄尼醇的新工藝研究J.廣西大學(xué)學(xué)報(bào)，2002,27(3):240-241.3蔡靜蕊，李光沛，鹿振友煙桿無膠纖維板的研制與應(yīng)用前景J.林產(chǎn)工業(yè)，2002,29(5):16-18.4董占能，白聚川，張皓東.煙草廢棄物資源化J.中國(guó)煙草科學(xué)2008，29（1）：39-42.5瞿先中，程濤，蔣士盛，等.連續(xù)流動(dòng)法測(cè)定煙草中的蛋白質(zhì)J.煙草科技，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