一种强化纤维素降解的烟草增香提质装置及其使用方法与流程

本申请属于烟草增香，更具体地说，是涉及一种强化纤维素降解的烟草增香提质装置及其使用方法。

背景技术：

1、新型电子香烟需要其主要成分能够在250℃下分解释放烟香，然而烟草中纤维素、半纤维素等大分子物质因其结构复杂、稳定性高，失重温度远高于250℃，因此急需探讨适用于烟草纤维素、半纤维素的降解技术，使其降解为易于热分解的小分子物质。现代生物技术是利用功能微生物以及特种生物酶来提供某种作用的技术，具有操作条件温和、能耗低、无污染的优势，被认为是一种具有广阔发展前景的大分子有机质降解手段。但是，纤维素结构复杂，难以被生物快速分解，故而需要将生物与其他物理手段耦合，提高纤维素的降解效率。

2、电场强化生物降解技术是一种高效增强微生物代谢活性、提高生物酶催化活性的技术，其具有可操作性强、效率高、无额外物质引入、无有毒副产物产生等优点。电场耦合生物技术已经广泛用于水体、土壤等环境中大分子有机质降解研究，并取得了良好的效果。但是目前尚未见到利用电场耦合微生物技术降解烟草中纤维素实现烟草增香提质的报道。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的不足，本申请实施例的目的在于提供一种强化纤维素降解的烟草增香提质装置，其将微生物降解技术与低电流电场强化技术相结合，利用电极将箱体内分隔为多个大小适中的降解反应区，通过外加低电压电场强化了微生物降解活性，打破了微生物降解纤维素的能垒，提升了难以生物利用纤维素半纤维素的降解，同时解决了由于降解反应区池容较大而导致的外加电源电压过大的问题，保证了工艺的可行性和经济性。

2、为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种强化纤维素降解的烟草增香提质装置，包括：箱体，电极、供电系统、补水保湿系统和保温系统，所述箱体内设有若干降解反应区，待处理烟草和微生物菌剂混合投放至所述降解反应区内，每个所述降解反应区内均设有所述电极，所述电极与所述供电系统电连接，所述补水保湿系统向各所述降解反应区内喷水，所述保温系统对各所述降解反应区内加热保温。

3、在一个实施方式中，所述箱体内间隔设有若干对称式卡槽，所述电极为片状电极，一块所述片状电极插入至对称的一组卡槽内。

4、在一个实施方式中，所述电极为石墨电极、铂电极、钛电极、铜电极或不锈钢电极。

5、在一个实施方式中，所述电极的阴电极和阳电极间隔设置且间距为1-20cm。

6、在一个实施方式中，所述供电系统提供的电场强度为0.5-5v/cm。

7、在一个实施方式中，所述微生物菌剂为纤维素、半纤维素降解菌混合制剂，至少包括枯草芽孢杆菌、纤维单胞菌、纤维弧菌、噬胞菌、芽孢梭菌、产琥珀酸拟杆菌及溶纤维丁酸弧菌中的一种。

8、在一个实施方式中，所述微生物菌剂的添加量为5％-30％；所述降解反应区的湿度为60％-70％；所述降解反应区的温度为20℃-40℃，所述降解反应区的反应时间为4h-48h。

9、在一个实施方式中，所述补水保湿系统包括水箱、输水泵、控制阀门、计量泵、布水管和湿度传感器，布水管将所述水箱、输水泵、控制阀门及计量泵连接，所述箱体的侧壁上设有布水板，所述布水板上开设有若干相互连通进水孔和喷水孔，所述布水管与所述进水孔连接。

10、在一个实施方式中，所述保温系统包括电加热器和温度传感器。

11、本申请的另一目的在于提供一种强化纤维素降解的烟草增香提质装置的使用方法，基于上述的强化纤维素降解的烟草增香提质装置，所述使用方法，包括以下步骤：

12、s1、根据要处理的烟草数量，将合适数量的电极插入箱体内；且使电极的阴电极和阳电极交替放置，以将箱体内分割为若干个降解反应区，将阴电极和阳电极接通电源；

13、s2、称取若干份一定质量的烟草物料和适量微生物菌剂，所述微生物菌剂为烟草质量的5％-20％，搅拌混合均匀；

14、s3、将若干份步骤s2中的混合物料，分别投加到各所述降解反应区，混合物料将各伸所述降解反应区填满，关闭箱体的顶盖；

15、s4、开启补水保湿系统的输水泵、控制阀门和湿度传感器，调节各降解反应区内的湿度到达60％-70％；

16、s5、开启补水保湿系统的同时，开启保温系统的电加热器和温度传感器，调节各降解反应区内的温度，并稳定在37℃；

17、s6、待湿度和温度达到预定条件后，打开电源的开关，并调节电源所提供的外加电场至预定强度；

18、s7、根据要求反应预定时间，待反应结束后，关闭电源，打开箱体，将降解后的烟草物料混合物取出，用清水清洗待使用。

19、本申请提供的一种强化纤维素降解的烟草增香提质装置及其使用方法的有益效果在于：

20、1.将微生物降解技术与低电流电场强化技术相结合，通过外加低电压电场强化了微生物降解活性，打破了微生物降解烟草纤维素的能垒，增强了微生物对烟草有害成分的耐受能力，提升了难以生物利用纤维素半纤维素的降解，有效降低了烟草的烟香释放温度；

21、2.利用电极将箱体内分隔为多个大小适中的降解反应区，解决了由于降解反应区池容较大而导致的外加电源电压过大的问题，保证了工艺的可行性和经济性。

22、3.将微生物降解技术与低电流电场强化技术相结合，不需要引入化学试剂，有效防止了对烟草的污染，也极大地简化了降解后的烟草的清洗处理程序，保证了烟草提质工艺的安全性和高效性。

技术特征：

1.一种强化纤维素降解的烟草增香提质装置，其特征在于，包括：箱体(1)，电极、供电系统(4)、补水保湿系统(5)和保温系统(6)，所述箱体(1)内设有若干降解反应区，待处理烟草和微生物菌剂混合投放至所述降解反应区内，每个所述降解反应区内均设有所述电极，所述电极与所述供电系统(4)电连接，所述补水保湿系统(5)向各所述降解反应区内喷水，所述保温系统(6)对各所述降解反应区内加热保温。

2.如权利要求1所述的一种强化纤维素降解的烟草增香提质装置，其特征在于：所述箱体(1)内间隔设有若干对称式卡槽(11)，所述电极为片状电极，一块所述片状电极插入至对称的一组卡槽(11)内。

3.如权利要求1所述的一种强化纤维素降解的烟草增香提质装置，其特征在于：所述电极为石墨电极、铂电极、钛电极、铜电极或不锈钢电极。

4.如权利要求1所述的一种强化纤维素降解的烟草增香提质装置，其特征在于：所述电极的阴电极(2)和阳电极(3)间隔设置且间距为1-20cm。

5.如权利要求1所述的一种强化纤维素降解的烟草增香提质装置，其特征在于：所述供电系统(4)提供的电场强度为0.5-5v/cm。

6.如权利要求1所述的一种强化纤维素降解的烟草增香提质装置，其特征在于：所述微生物菌剂为纤维素、半纤维素降解菌混合制剂，至少包括枯草芽孢杆菌、纤维单胞菌、纤维弧菌、噬胞菌、芽孢梭菌、产琥珀酸拟杆菌及溶纤维丁酸弧菌中的一种。

7.如权利要求1所述的一种强化纤维素降解的烟草增香提质装置，其特征在于：所述微生物菌剂的添加量为5％-30％；所述降解反应区的湿度为60％-70％；所述降解反应区的温度为20℃-40℃，所述降解反应区的反应时间为4h-48h。

8.如权利要求1所述的一种强化纤维素降解的烟草增香提质装置，其特征在于：所述补水保湿系统(5)包括水箱、输水泵、控制阀门、计量泵、布水管和湿度传感器，布水管将所述水箱、输水泵、控制阀门及计量泵连接，所述箱体(1)的侧壁上设有布水板(51)，所述布水板(51)上开设有若干相互连通进水孔(511)和喷水孔，所述布水管与所述进水孔(511)连接。

9.如权利要求1所述的一种强化纤维素降解的烟草增香提质装置，其特征在于：所述保温系统(6)包括电加热器(61)和温度传感器。

10.一种强化纤维素降解的烟草增香提质装置的使用方法，基于权利要求1-9中任一项所述的强化纤维素降解的烟草增香提质装置，所述使用方法，包括以下步骤：

技术总结本申请涉及烟草增香技术领域，提供一种强化纤维素降解的烟草增香提质装置及其使用方法，所述装置，包括：箱体，电极、供电系统、补水保湿系统和保温系统，箱体内设有若干降解反应区，待处理烟草和微生物菌剂混合投放至降解反应区内，每个降解反应区内均设有电极，电极与供电系统电连接，补水保湿系统向各降解反应区内喷水，保温系统对各降解反应区内加热保温。利用电极将箱体内分隔为多个大小适中的降解反应区，通过外加低电压电场强化了微生物降解活性，打破了微生物降解纤维素的能垒，提升了难以生物利用纤维素半纤维素的降解，同时解决了由于降解反应区池容较大而导致的外加电源电压过大的问题，保证了工艺的可行性和经济性。技术研发人员：张博,王志国,孔波,黄平,文雅萍,赵国玲,孙志伟受保护的技术使用者：湖南中烟工业有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13