[发明专利]烟草废弃物中木质素和纤维素的再利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学提取领域，特别涉及农业废料的化学提取方法。

背景技术

我国是烟草生产大国，不仅在烟叶的储运和卷烟生产的过程中产生大量的烟屑、烟渣、烟梗、污染或霉变烟叶等烟草废弃物，而且烟农每年弃于田间的低次烟叶的数量也是可观的。烟叶中含有多种有利用价值的化学成分，若对其进行综合利用，则不仅改善了废弃物对环境的污染，同时又为国家创造了财富。但由于目前工艺条件落后，产品成本较高而造成市场竞争力不高、综合利用效率低下的局面。

发明内容

本发明提供了一种从烟草中连续提取烟碱、半纤维素后，所剩废渣再提取木质素、纤维素产品的新方法，该方法绿色环保，适用于大规模运用。

为达到以上目的，其技术方案包括：

本提取工艺可以分别对预处理液中的滤液和滤渣进行处理，滤液中可提取烟碱和半纤维素，滤渣中可提取木质素和纤维素。本方案设计巧妙，环保实用，可大规模的实现工业化生产。

烟草废弃物中木质素和纤维素的再利用方法，具体包括以下步骤：

A原料预处理

将烟草废弃物粉碎，加相当于烟草废弃物体积10-30倍水，调整pH值为11-13，在功率为100W的微波下处理不少于1分钟，得预处理料；

B木质素的提取

将步骤A所得预处理料过滤，滤渣用酸调节pH值为4.0-5.0，反应不低于40分钟，并用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐充分溶解反应，固液分离，得液体和固体，所述固体为木质素。

进一步，将步骤B所得液体中加入去离子水，得沉淀，所述沉淀为纤维素，所述纤维素与所述离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐的质量比为1∶6～1∶20。

进一步，将所得纤维素用冷水冲洗，抽滤并进行真空干燥，干燥温度为70～100℃，干燥时间为10～12小时。

进一步，所述溶解反应在搅拌状态下进行，反应时间为30～240分钟。

进一步，步骤B中，所述固液分离的方式具体为离心分离，离心的时间为5～8分钟，离心速度为1500～4000转/分钟。

进一步，在步骤B中，将步骤A所得预处理料过滤，滤渣用酸调节pH值为4.0-5.0，在70-95℃条件下反应60分钟，冷却。

进一步，在步骤B中，溶解反应的温度为70-95℃，反应的时间为4小时。

本发明的有益效果在于：本工艺提供了一种烟碱、半纤维素、木质素和纤维素的连续提取工艺；在产率较高的获得烟碱产品后，剩余物用于提取半纤维素、木质素和纤维素，其中，纤维素感官好，可用作高端材料；整个方法环保，生产成本低，适于大规模生产。

具体实施方式

本发明中所指的烟草废弃物，又名烟草下脚料，具体为：废次的烟叶、烟梗。大量低、次烟叶和卷烟下脚料，烟草废弃物是卷烟生产中产生的大量副产品，富含各种有机成分和次生代谢产物。烟草废弃物也可以用烟草作材料替代。

下述实施例中的烟草废弃物来自于重庆银福生物有机肥有限公司，其含水量占烟草废弃物总质量的7％。

下述实施例中，纤维素的纯度是指纤维素的收率。

纤维素的纯度检测方法为硝酸乙醇法。木质素，半纤维素纯度的检测方法为范式纤维法。另外，采用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐提取纤维素的详细方案，详见申请号为201110248519.8的中国专利申请。

实施例1

将20目100g烟草废弃物粉末，烘干去杂后加入相当于烟草废弃物体积10倍常温水，调整pH值为11，于微波功率200W下，微波20min后，过滤，滤液用质量分数为10％的硫酸作为溶剂进行蒸馏提取，蒸馏温度为100℃，得产物硫酸烟碱，然后用正己烷萃取得到天然烟碱3.2g；剩余滤液用HCL调节滤液pH值为3.0，离心(1500r/min条件下离心10min)，得半纤维素A8.6g；离心后的悬浮液用体积分数95％的乙醇沉析、离心(2000r/min条件下离心10min)，得半纤维素B4.2g。

将步骤A所得预处理料过滤后的滤渣同步进行木质素的提取，具体为：滤渣用0.3mol/l HCL调节pH值为4.0，加热到75℃反应1小时，冷却、过滤，过滤的滤渣中含有木质素和纤维素。将滤渣采用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐加热到80℃反应4h后，分离固体和液体，固体为木质素，液体中立即加入去离子水得到纤维素，并于80℃条件下放于真空干燥箱中干燥12h。