网络首发
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摘要:
针对烟草废弃生物资源多用途开发与利用的关键问题，从烟草活性成分提取、纤维材料利用方面对国外技术研发现状进行梳理，指出：烟草活性成分包括烟碱、茄尼醇、多酚、蛋白、四酰基蔗糖酯和烟草类活性成分（叶绿体、线粒体）等，其中，烟碱、绿原酸、茄尼醇含量和附加值均较高，且提取工艺较为简单，在农药、医药、烟草制品添加物等领域的市场空间较大，国外已广泛实现产业化运营； 纤维材料的利用包括动物饲料、纤维材料（纸张、纤维板、刨花板和硝化纤维）、低聚木糖和生物炭有机肥等，其中，制备生物炭有机肥、纸张和纤维板是其规模化利用的主要研究方向，技术较为成熟，但成本相对较高，目前国外已有产业化的初步探索。未来，在进一步推动烟草多用途利用新兴产业发展时，围绕新型烟草制品添加物、医药用途场景，烟碱、茄尼醇和烟草致香成分提取是重要研究方向；围绕饲料应用场景，烟草新品种培育是重要发展方向；围绕大农业应用场景，基于烟草废弃物的多功能耦合的生物炭有机肥是重要发展方向； 此外，在成本许可范围内，增强型纸张和纤维板未来也将是烟草废弃物多元化利用的重点研发方向之一。
针对烟草废弃生物资源多用途开发与利用的关键问题，从烟草活性成分提取、纤维材料利用方面对国外技术研发现状进行梳理，指出：烟草活性成分包括烟碱、茄尼醇、多酚、蛋白、四酰基蔗糖酯和烟草类活性成分（叶绿体、线粒体）等，其中，烟碱、绿原酸、茄尼醇含量和附加值均较高，且提取工艺较为简单，在农药、医药、烟草制品添加物等领域的市场空间较大，国外已广泛实现产业化运营； 纤维材料的利用包括动物饲料、纤维材料（纸张、纤维板、刨花板和硝化纤维）、低聚木糖和生物炭有机肥等，其中，制备生物炭有机肥、纸张和纤维板是其规模化利用的主要研究方向，技术较为成熟，但成本相对较高，目前国外已有产业化的初步探索。未来，在进一步推动烟草多用途利用新兴产业发展时，围绕新型烟草制品添加物、医药用途场景，烟碱、茄尼醇和烟草致香成分提取是重要研究方向；围绕饲料应用场景，烟草新品种培育是重要发展方向；围绕大农业应用场景，基于烟草废弃物的多功能耦合的生物炭有机肥是重要发展方向； 此外，在成本许可范围内，增强型纸张和纤维板未来也将是烟草废弃物多元化利用的重点研发方向之一。
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摘要:
为改善羟丙基甲基纤维素(Hydroxypropyl Methylcellulose,HPMC)的可加工性和成膜性,使用zein-果胶复合颗粒作为稳定剂,考查明胶(Gelatin,GA)和HPMC的复配比(0∶10、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4和10∶0)对GAHPMC双水相体系微观结构、物理稳定性和流变特性的影响。结果表明:添加质量分数为0.3%的zein-果胶复合颗粒能降低GA与HPMC的相分离速度和相分离程度,这种稳定作用随着HPMC占比的增加(4%~7%)而增强;在zein-果胶复合颗粒质量分数相同的情况下,GA占比小于5%的体系可形成GA为分散相、HPMC为连续相的水包水结构,且随着GA占比的增加,GA-HPMC双水相体系的黏度和凝胶强度均逐渐增加;GA-HPMC双水相体系的胶凝温度(58.90~54.19℃)显著低于纯HPMC溶液(61.63℃),其胶融温度(28.80~32.23℃)的改变与GA占比呈正比。复配比对GA-HPMC双水相体系的稳定性和流变特性的影响呈相反趋势,应根据实际应用需求选择合适的复配比。
为改善羟丙基甲基纤维素(Hydroxypropyl Methylcellulose,HPMC)的可加工性和成膜性,使用zein-果胶复合颗粒作为稳定剂,考查明胶(Gelatin,GA)和HPMC的复配比(0∶10、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4和10∶0)对GAHPMC双水相体系微观结构、物理稳定性和流变特性的影响。结果表明:添加质量分数为0.3%的zein-果胶复合颗粒能降低GA与HPMC的相分离速度和相分离程度,这种稳定作用随着HPMC占比的增加(4%~7%)而增强;在zein-果胶复合颗粒质量分数相同的情况下,GA占比小于5%的体系可形成GA为分散相、HPMC为连续相的水包水结构,且随着GA占比的增加,GA-HPMC双水相体系的黏度和凝胶强度均逐渐增加;GA-HPMC双水相体系的胶凝温度(58.90~54.19℃)显著低于纯HPMC溶液(61.63℃),其胶融温度(28.80~32.23℃)的改变与GA占比呈正比。复配比对GA-HPMC双水相体系的稳定性和流变特性的影响呈相反趋势,应根据实际应用需求选择合适的复配比。
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摘要:
针对加热卷烟烟支端部常见质量缺陷(烟支变形、空头、空松等)难以进行在线检测的问题,基于机器视觉检测技术设计了一种加热卷烟烟支端部质量检测系统。该系统利用高速计数卡、工业相机、爆闪控制器等硬件完成图像采集,在工控机中先使用 Canny 算法进行烟支轮廓检测识别,而后分别基于轮廓半径均值和标准差判定烟支变形、基于全局阈值二值化识别烟支空头、基于局部自适应二值化识别烟支空松,根据识别结果对烟支变形、空头、空松的端部缺陷进行在线剔除。对该系统所使用的二值化算法的性能的情况以及系统在实际生产中,结果表明:与 OTSU、Bernsen、Niblack 等方法相比,全局阈值二值化在空头检测上具有最高的准确率(99.8%),自适应二值化在空松检测上具有最高的准确率(99.0%);该系统对加热卷烟烟支端部变形、空头及空松等缺陷的检测准确率≥ 99%,并在计算时间上有明显优势,适应于生产线高速运行要求,可为提升加热卷烟烟支端部质量及生产过程控制提供参考。
针对加热卷烟烟支端部常见质量缺陷(烟支变形、空头、空松等)难以进行在线检测的问题,基于机器视觉检测技术设计了一种加热卷烟烟支端部质量检测系统。该系统利用高速计数卡、工业相机、爆闪控制器等硬件完成图像采集,在工控机中先使用 Canny 算法进行烟支轮廓检测识别,而后分别基于轮廓半径均值和标准差判定烟支变形、基于全局阈值二值化识别烟支空头、基于局部自适应二值化识别烟支空松,根据识别结果对烟支变形、空头、空松的端部缺陷进行在线剔除。对该系统所使用的二值化算法的性能的情况以及系统在实际生产中,结果表明:与 OTSU、Bernsen、Niblack 等方法相比,全局阈值二值化在空头检测上具有最高的准确率(99.8%),自适应二值化在空松检测上具有最高的准确率(99.0%);该系统对加热卷烟烟支端部变形、空头及空松等缺陷的检测准确率≥ 99%,并在计算时间上有明显优势,适应于生产线高速运行要求,可为提升加热卷烟烟支端部质量及生产过程控制提供参考。
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为改善再造梗丝产品香气平淡、杂气较多的问题,对其原有制备工艺进行优化调整,具体为以组合酶萃取代替温水萃取,辅以组氨酸 Heyns 化合物(His-H)进行回填加香,并采用核磁共振波谱(NMR)技术、气相色谱-质谱联用法等对工艺调整前后再造梗丝中试产品常规化学成分、细胞壁主要组分和感官品质的变化进行探讨。 结果表明:萃取时使用的最优溶液应为质量分数 0. 8% Ec 和质量分数 0. 4% Ep 的组合酶溶液,萃取后产品质软色浅;回填阶段添加质量分数 0. 25%的 His-H 后,再造梗丝香气质提升,杂气减少,刺激性下降,感官品质整体优于对照梗丝;工艺调整后再造梗丝中试产品的常规化学成分保持协调,中性香气物质总含量提升约 27. 0%,细胞壁主要组分(纤维素、果胶和木质素)含量降低率超过 15. 0%,所制卷烟烟气透发性优于对照品,木质气下降,香气量明显增加,吸食品质明显提升。
为改善再造梗丝产品香气平淡、杂气较多的问题,对其原有制备工艺进行优化调整,具体为以组合酶萃取代替温水萃取,辅以组氨酸 Heyns 化合物(His-H)进行回填加香,并采用核磁共振波谱(NMR)技术、气相色谱-质谱联用法等对工艺调整前后再造梗丝中试产品常规化学成分、细胞壁主要组分和感官品质的变化进行探讨。 结果表明:萃取时使用的最优溶液应为质量分数 0. 8% Ec 和质量分数 0. 4% Ep 的组合酶溶液,萃取后产品质软色浅;回填阶段添加质量分数 0. 25%的 His-H 后,再造梗丝香气质提升,杂气减少,刺激性下降,感官品质整体优于对照梗丝;工艺调整后再造梗丝中试产品的常规化学成分保持协调,中性香气物质总含量提升约 27. 0%,细胞壁主要组分(纤维素、果胶和木质素)含量降低率超过 15. 0%,所制卷烟烟气透发性优于对照品,木质气下降,香气量明显增加,吸食品质明显提升。
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为揭示加热卷烟抽吸过程中的传质机理,通过构建加热卷烟烟气关键成分的烟芯段释放动力学模型和滤嘴段逐口截留模型,建立了加热卷烟中丙二醇、丙三醇和烟碱的传质模型,并采用 COMSOL Multiphysics软件对模型进行数值求解,对烟支逐口抽吸过程中烟芯段和滤嘴段丙二醇、丙三醇、烟碱的含量及浓度场进行模拟。 结果表明:模拟得到的加热卷烟逐口抽吸过程中烟芯段丙二醇、丙三醇、烟碱剩余量与实验值较为吻合,建立的动力学模型可较好地反映加热卷烟 3 种关键成分的释放机理;烟气丙二醇、丙三醇、烟碱出口释放量与实验值较为吻合,建立的截留模型可较好地反映逐口抽吸过程中滤嘴段对烟气 3 种关键成分的截留机理;抽吸时烟芯段外壁较加热片附近固相物质传质效率低;随着抽吸口数的增加,烟气中丙二醇、丙三醇、烟碱的质量浓度在烟芯和滤嘴段呈动态变化,其中滤嘴段的质量浓度先升后降,烟芯段的质量浓度则从第 2口开始减少;单口抽吸过程中,烟芯段和滤嘴段烟气丙二醇、丙三醇、烟碱的质量浓度随着气流速度的变化而发生动态变化。
为揭示加热卷烟抽吸过程中的传质机理,通过构建加热卷烟烟气关键成分的烟芯段释放动力学模型和滤嘴段逐口截留模型,建立了加热卷烟中丙二醇、丙三醇和烟碱的传质模型,并采用 COMSOL Multiphysics软件对模型进行数值求解,对烟支逐口抽吸过程中烟芯段和滤嘴段丙二醇、丙三醇、烟碱的含量及浓度场进行模拟。 结果表明:模拟得到的加热卷烟逐口抽吸过程中烟芯段丙二醇、丙三醇、烟碱剩余量与实验值较为吻合,建立的动力学模型可较好地反映加热卷烟 3 种关键成分的释放机理;烟气丙二醇、丙三醇、烟碱出口释放量与实验值较为吻合,建立的截留模型可较好地反映逐口抽吸过程中滤嘴段对烟气 3 种关键成分的截留机理;抽吸时烟芯段外壁较加热片附近固相物质传质效率低;随着抽吸口数的增加,烟气中丙二醇、丙三醇、烟碱的质量浓度在烟芯和滤嘴段呈动态变化,其中滤嘴段的质量浓度先升后降,烟芯段的质量浓度则从第 2口开始减少;单口抽吸过程中,烟芯段和滤嘴段烟气丙二醇、丙三醇、烟碱的质量浓度随着气流速度的变化而发生动态变化。
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为探索辐射传热型加热针对中心加热卷烟温度分布和气溶胶释放的影响,在低发射率加热针表面涂覆硅氧烷涂层制备高发射率发热针,测定了高/ 低发射率发热针的发射率,对高/ 低发射率发热针加热时烟支的温度场和实际温度进行了模拟和测量,同时检测和分析了加热过程中烟支的气溶胶释放情况。 结果表明:高/ 低发射率发热针的发射率分别为 90%和 10%;采用相同温度曲线加热 200 s 后,与低发射率加热针相比,高发射率发热针加热的烟支内部平均温度更高(154. 1 ℃ ),且与加热元件的温差更小,温度分布更均匀;使用高发射率发热针加热时,烟支气溶胶中总粒相物、烟碱和甘油释放量比低发射率加热针加热时分别提升了42. 8%、17. 6%和 44. 5%。 综上,辐射传热型高发射率发热针对提高中心加热卷烟的加热效率具有重要作用,相关研究数据可为中心加热烟具的设计和改进提供理论指导和数据支撑。
为探索辐射传热型加热针对中心加热卷烟温度分布和气溶胶释放的影响,在低发射率加热针表面涂覆硅氧烷涂层制备高发射率发热针,测定了高/ 低发射率发热针的发射率,对高/ 低发射率发热针加热时烟支的温度场和实际温度进行了模拟和测量,同时检测和分析了加热过程中烟支的气溶胶释放情况。 结果表明:高/ 低发射率发热针的发射率分别为 90%和 10%;采用相同温度曲线加热 200 s 后,与低发射率加热针相比,高发射率发热针加热的烟支内部平均温度更高(154. 1 ℃ ),且与加热元件的温差更小,温度分布更均匀;使用高发射率发热针加热时,烟支气溶胶中总粒相物、烟碱和甘油释放量比低发射率加热针加热时分别提升了42. 8%、17. 6%和 44. 5%。 综上,辐射传热型高发射率发热针对提高中心加热卷烟的加热效率具有重要作用,相关研究数据可为中心加热烟具的设计和改进提供理论指导和数据支撑。
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以麦麸糊粉层粉取代部分高筋小麦粉制作手抓饼，探究麦麸糊粉层粉的添加量（0%、5%、10%、15%、20%、25%和30%）对混合粉、面团特性及所制作手抓饼的食用品质的影响。结果表明：随着麦麸糊粉层粉添加量的增加，混合粉的蛋白质、膳食纤维含量、a*和b*均增加，灰分、淀粉含量和L*均减少；面团的吸水率、弱化度和稳定时间均增加，湿面筋含量、面筋指数、粉质指数、延伸度、峰值黏度和最终黏度均减少；手抓饼的硬度和咀嚼性均增加，颜色变深，含油率和弹性均下降；当麦麸糊粉层粉添加量为0%~10%时，手抓饼的品质良好；当麦麸糊粉层粉添加量为15%~20%时，手抓饼的品质尚可；当麦麸糊粉层粉添加量超过20%时，手抓饼的品质劣变严重。因此，当麦麸糊粉层粉添加量≤20%时，手抓饼在保证其食用品质的同时也起到了减油的效果。
以麦麸糊粉层粉取代部分高筋小麦粉制作手抓饼，探究麦麸糊粉层粉的添加量（0%、5%、10%、15%、20%、25%和30%）对混合粉、面团特性及所制作手抓饼的食用品质的影响。结果表明：随着麦麸糊粉层粉添加量的增加，混合粉的蛋白质、膳食纤维含量、a*和b*均增加，灰分、淀粉含量和L*均减少；面团的吸水率、弱化度和稳定时间均增加，湿面筋含量、面筋指数、粉质指数、延伸度、峰值黏度和最终黏度均减少；手抓饼的硬度和咀嚼性均增加，颜色变深，含油率和弹性均下降；当麦麸糊粉层粉添加量为0%~10%时，手抓饼的品质良好；当麦麸糊粉层粉添加量为15%~20%时，手抓饼的品质尚可；当麦麸糊粉层粉添加量超过20%时，手抓饼的品质劣变严重。因此，当麦麸糊粉层粉添加量≤20%时，手抓饼在保证其食用品质的同时也起到了减油的效果。
期刊信息
1986年创刊， 双月刊
主管：河南省教育厅
主办：郑州轻工业大学
主编：魏世忠
执行主编：邹 琳
副主编：曲双红
编辑出版：轻工学报编辑部
CN 41-1437/TS
ISSN 2096-1553
通信地址：河南省郑州市科学大道136号
邮编：450001
电话号码：(086)0371-86608635
(086)0371-86608633
