一種降低捲菸煙氣中氫氰酸含量的濾嘴添加劑及其製備方法
2024-03-03 09:45:15
專利名稱：：一種降低捲菸煙氣中氫氰酸含量的濾嘴添加劑及其製備方法
技術領域：
：本發明屬於捲菸添加劑
技術領域：
，具體涉及一種能顯著降低捲菸煙氣中氫氰酸含量的濾嘴添加劑。同時，本發明還涉及該濾嘴添加劑的製備方法。
背景技術：
：吸菸有害健康，這已是不爭的事實。近幾年來，對如何降低捲菸煙氣中有害成分的研究在我囯越來越受到重視。國家菸草專賣局組織研究了163種國內外捲菸的29種有害物質和4項毒理學指標，採用了遺傳算法和無信息變量刪除法等數據挖掘技術，發現僅用C0、HCN、NNK、仰3、B[a]P、苯酚和巴豆醛等7種最主要的有害成分即可表徵巻煙煙氣的危害性。在這7種有害成分中，氫氰酸(HCN)是巻煙煙氣中含量較高的一種，而且其毒性最大。如何有效降低巻煙煙氣中氫氰酸的含量，對於捲菸企業就顯得尤為重要。近年來，在採用過濾嘴添加劑進行逸擇性過濾方面已經做了大量的研究工作。目前應用最為廣泛的過濾嘴添加劑是,性炭，實驗數據表明，活性炭能有效地從捲菸煙氣中除去大量的氣相化合物，在這些去除的物質名單中也包括氫氰酸(HCN)。然而，釆用活性炭製作的嘴棒也有不足之處，因為活性炭對這些氣相化合物的吸附程度是類似的，沒有表現出較好的HCN選擇性吸附能力，故活性炭也被描述為"總的吸附劑"。此外，大量研究數據表明，採用活性炭添加在嘴棒中會導致烤菸型巻煙抽吸品質下降。因此，研製一種對巻煙煙氣中有害氣體成分吸附能力強，特別是能有效吸附煙氣中的HCN,同時又不影響捲菸感官品質的濾嘴添加劑就成為菸草行業亟待解決的技術問題
發明內容本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種吸附能力強，特別是能有效吸附捲菸煙氣中的氫氰酸成分，同時又不影響捲菸感官品質的濾嘴添加劑。本發明的目的還在於提供一種製備上述濾嘴添加劑的方法。本發明的目的通過以下技術方案予以實現。除非另有說明，本發明所釆用的百分數均為重量百分數，份數均為重量份。一種降低捲菸煙氣中氫氰酸含量的濾嘴添加劑，其特徵在於將澱粉與過渡金屬鹽混合，以醋酸緩衝溶液浸漬，經糖化酶酶解後，再經乾燥、粉碎、過篩後製得的金屬浸漬改性多孔澱粉顆粒；其中，所述的過渡金屬鹽為銅、鉬、錳、鈷、鋅或鐵的鹽酸鹽中的一種或多種。所述的過渡金屬鹽優選鐵的鹽酸鹽或銅的鹽酸鹽。過渡金屬鹽的添加量優選為澱粉乾重的1%~5%。一種製備上述濾嘴添加劑的方法，包括以下步驟1、取20份澱粉，加入0.2~2份過渡金屬鹽混合均勻；2、加入1份、濃度為0.lmol/L、pH值5.0的醋酸緩衝率液，在S0。C條件下，攪拌均勻，配製成混合澱粉乳；3、加入0.2份糖化酶，在5(TC、pH值5.0的條件下恆溫撹拌酶解20小時；4、加入l份濃度為4%的氫氧化鈉溶液終止反應，離心分離，得漿狀含金屬離子的多孔澱粉；5、製得的漿狀含金屬離子的多孔澱粉再經微波乾燥、粉碎後，過10~100目篩，製得的金屬浸漬改性多孔澱粉顆粒即為所需的濾嘴添加劑。本發明所釆用的顆粒尺寸是目。最終產品的顆粒尺寸取決於要求的性能和過濾嘴結構。適合的顆粒尺寸在2mm(10目)至l.5mm(100目)之間。優選O.6mm(30目)至0.212mm(70目)之間的顆粒。4相對於現有技術，本發明具有以下優點1、氫化氰的毒性來自於它對金屬離子(Fe3+)的超強配位能力，這也導致它非常容易被金屬離子或金屬配合物選擇性吸附。本發明的濾嘴添加劑因為採用過渡金屬離子浸漬，故能有效降低捲菸煙氣中HCN含量。2、該濾嘴添加劑保留了改性多孔澱粉顆粒較強的吸附特性，應用於巻煙濾嘴後不僅對HCN具有較好的選擇性脫除，而且對其他有害氣體的降低無不利影響。且由於添加的金屬量很少，故對香菸味道影響較小。3、現有的濾嘴用吸附材料對HCN及其它揮發性物質的吸附效率會隨著存放時間的延長而降低，但本發明的濾嘴添加劑在存放6個月甚至更長的時間後，其吸附效率也不會顯著降低。4、製備工藝簡便、質量可靠，過渡金屬離子附著非常穩定。5、該濾嘴添加劑可以應用於所有已知形式的捲菸濾嘴中，每支濾嘴中添加使用10~50rag都可以獲得良好的吸附效果。考慮到成本的原因，優選添加量為25mg/cig。具體實施例方式下面接合實施例對本發明作進一步的詳細說明，但它們並不是對本發明的限定。實施例1取20g澱粉，加入2g三氯化鐵以及40aiL濃度為0.lmol/L,pH值為5.0的醋酸緩衝溶液，在5(TC條件下攪拌均勻後，加入0.2g糖化酶，在501C、pH值5.0的條件下恆溫攪拌酶解20小時後，加入濃度為4%的氫氧化鈉lml終止反應，離心分離，得漿狀含金屬離子的改性澱粉，所述的漿狀改性澱粉再經900瓦微波爐乾燥1分鐘，粉碎固化的多孔澱粉，過30-70目篩後，得到填充有三氯化鐵的濾嘴添加劑。(測試樣品1)。實施例2重複實施例l,有以下不同點加入2g氯化銅混合均句。製成填充有氯化銅的濾嘴添加劑(測試樣品2)。實施例3取20g澱粉，加入lg三氯化鐵以及40mL濃度為0.lmol/L,pH值為5.0的醋酸緩衝溶液，在5(TC條件下攪拌均勻後，加入0.2g糖化酶，在5(TC、pH值5.0的條件下恆溫攪拌酶解20小時後，加入濃度為4%的氫氧化鈉lml終止反應，離心分離，得漿狀含金屬離子的改性澱粉，所述的漿狀改性澱粉再經900瓦微波爐乾燥1分鐘，粉碎固化的多孔澱粉，過2040目篩後，製成填充有三氯化鐵的濾嘴添加劑(測試樣品3)。實施例4重複實施例3，有以下不同點加入lg氯化銅混合均勾。製成填充有氯化銅的濾嘴添加劑(測試樣品4)。實施例5重複實施例3，有以下不同點過30~70目篩。製成填充有三氯化鐵的濾嘴添加劑(測試樣品5)。實施例6重複實施例4,有以下不同點過30-70目篩。製成填充有氯化銅的濾嘴添加劑(測試樣品5)。實施例7重複實施例3，有以下不同點加入0.5g三氯化鐵混合均勻。製成填充有三氯化鐵的濾嘴添加劑(測試樣品7)。實施例8重複實施例3，有以下不同點加入0.5g氯化銅混合均勻。製成填充有氯化銅的濾嘴添加劑(測試樣品8)。實施例9重複實施例l，有以下不同點加入0.5g三氯化鐵混合均匈。製成填充有三氯化鐵的濾嘴添加劑(測試樣品9)。實施例10重複實施例l，有以下不同點加入0.5g氯化銅混合均勻。製成填充有氯化銅的濾嘴添加劑(測試樣品10)。實施例11重複實施例l，有以下不同點加入0.2g三氯化鐵混合均勻。製成填充有三氯化鐵的濾嘴添加劑(測試樣品11)。實施例12重複實施例l,有以下不同點加入0.2g氯化銅混合均勻。製成填充有氯化銅的濾嘴添加劑(測試樣品12)。實施例13取20g澱粉，加入0.25g氯化銅和0.25g三氯化鐵，以及40mL濃度為0.lmol/L,pH值為5.O的醋酸緩衝溶液，在5(TC條件下攪拌均勻後，加入0.2g糖化酶，在5(TC、pH值5.0的條件下恆溫撹拌酶解20小時後，加入濃度為4%的氫氧化鈉lml終止反應，離心分離，得漿狀含金屬離子的改性澱粉,所述的漿狀改性澱粉再經900瓦微波爐乾燥1分鐘，粉碎固化的多孔澱粉，過30-70目篩後，得到填充有銅和鐵混合離子的濾嘴添加劑。(測試樣品13)。應用實施例將以上實施例中的測試樣品以25mg/cig的量遵照二元複合嘴棒捲菸生產標準進行嘴棒和巻煙的製備，測得樣品與椰殼活性炭和普通一元醋酸纖維嘴棒進行比較，測定他們對捲菸煙氣中氫氰酸的選擇性吸附情況並其做相應的評吸，結果示於表1和表2中。表1名稱平均VP降低(％)HCN降低(％)測試樣品12738測試樣品22637測試樣品329417tableseeoriginaldocumentpage8注對照樣品採用普通一元醋酸纖維製成的香菸過濾嘴棒，根據文獻報導VP(香菸煙氣中不希望的氣象組分)含量約為477.5mg/cig，HCN含量為120mg/cig。檢測結果分析由表1和表2中的數據，我們可得到以下幾點結論首先，和普通的一元醋酸纖維嘴棒相比，含過渡金屬鹽的改性多孔澱粉顆粒的香菸過濾嘴棒對巻煙煙氣中HCN表現出較好的選擇性吸附能力；其次，為了獲得對HCN較高程度的降低，此添加劑中應具有相對低水平的金屬浸漬劑(低於10%,優選1%到5%);最後，所述結果還清楚地顯示，較小目尺寸(例如目尺寸30/70US)與較大的目尺寸(例如比較樣品2和3)相比在HCN吸附方面顯示出優越的性能。此外，在表中也可看出，在金屬離子的選擇上，用三氯化鐵作為金屬鹽浸漬改性多孔澱粉和用氯化銅浸漬效果都差不多，且這兩種金屬浸漬改性多孔澱粉添加劑的加入對煙支抽吸口感影響較小。為了確定此添加劑在香菸過濾嘴中的添加量，我們設計了以下的單因素實驗進行比較。將如上所述的測試樣品5和6,以25mg/cig和45mg/cig分別添加到相同的香菸過濾嘴中，比較它們對HCN的選擇性降低情況及香菸評吸情況，結果如下表3和表'4所示。表3測試樣品5和6降低巻煙煙氣中VP和HCN的情況tableseeoriginaldocumentpage9表4用測試樣品5和6所制捲菸樣品評吸結果tableseeoriginaldocumentpage9tableseeoriginaldocumentpage10由上表可看出，添加量為25mg/cig和45mg/cig比起來，二者差異不大,再考慮到成本的原因，我們就優選添加量為25mg/cig。老化實驗已知活性炭過濾嘴的缺點是，在貯藏期間過濾嘴中的炭吸附存在於過濾嘴中或菸草中的揮發性物質，因此降低了在吸菸時所述炭除去HCN的效率，本發明測試了過濾嘴香菸(包括本發明的過濾嘴)的性能變化，所述過濾嘴椰殼活性炭包含大約25mg/cig的過濾嘴，測試樣品包含約25mg/cig金屬浸漬劑改性多孔澱粉顆粒。結果示於表5。表5老化實驗分析數據tableseeoriginaldocumentpage10由上表我們可看出，在不同時間段，填充有過渡金屬的改性多孔澱粉添加劑的HCN降低性能沒有顯著降低；但是椰殼活性炭降低HCN的效率下降明顯。上述二元嘴棒的添加方法也適用於三元複合嘴棒的添加模式。本發明的過濾嘴可以具有任何過去為包含顆粒吸附劑的捲菸煙氣過濾嘴建議的設計樣式，其中用本發明的金屬浸漬改性多孔澱粉顆粒替代已知的顆粒吸附劑。在實際生產中，含金屬浸漬劑改性澱粉添加劑的過濾嘴可以設計成以下樣式。一種過濾嘴是27咖長和大約24.2mm圓周，口端濾嘴部分是14鵬長為普通醋酸纖維絲東嘴棒-即預先形成的增塑纖維素醋酸酯絲東組成的，以其本領域中眾所周知的方式通過嘴棒成型機加工成的嘴棒。上遊端是13mm長的預先形成的增塑纖維素醋酸酯長絲組成，以本領域中眾所周知的方式集聚和粘合在一起。按照以上方法製備並且具有與如上所述測試樣品相同組成的含金屬浸漬改性多孔澱粉顆粒(25mg)被分散在過濾嘴中，負載在被集聚而形成所述濾嘴的絲東材料上。兩部分嘴棒通過嘴棒複合機製備成27mm長的二元複合過濾嘴。另一種過濾嘴是"mm長和大約hm圓周，口端濾嘴部分是10mm長為普通醋酸纖維絲束嘴棒-即預先形成的增塑纖維素醋酸酯絲東組成的，以其本領域中眾所周知的方式通過嘴棒成型機加工成的嘴棒。上遊端是同樣是lOmm長的預先形成的增塑纖維素醋酸酯長絲組成，空腔漬改性多孔澱粉顆粒(60mg/cig)填充。過濾嘴條通過透氣的成型紙卷製成中空的三元複合嘴棒。總之，本發明的含金屬浸漬劑的改性多孔澱粉顆粒在吸附捲菸煙氣中HCN能力優於椰殼活性炭，將其添加於一般過濾嘴材料中而製成的過濾嘴能有效降低煙氣中的HCN含量，使香菸對人體的毒害作用大大降低，且此種添加劑的加入對香菸口感無不良影響，具有良好的應用前景。權利要求1、一種降低捲菸煙氣中氫氰酸含量的濾嘴添加劑，其特徵在於將澱粉與過渡金屬鹽混合，以醋酸緩衝溶液浸漬，經糖化酶酶解後，再經乾燥、粉碎、過篩後製得的金屬浸漬改性多孔澱粉顆粒；其中，所述的過渡金屬鹽為銅、鉬、錳、鈷、鋅或鐵的鹽酸鹽中的一種或多種。2、根據權利要求1所述的濾嘴添加劑，其特徵在於所述的過渡金屬鹽為鐵的鹽酸鹽或銅的鹽酸鹽。3、根據權利要求1所述的濾嘴添加劑，其特徵在於過渡金屬鹽的添加量為澱粉乾重的1%~5%。4、製備權利要求l所述濾嘴添加劑的方法，包括以下步驟(1)取20份澱粉，加入0.2~2份過渡金屬鹽混合均勻；(2)加入1份、濃度為0.lmol/L、PH值5.0的醋酸緩衝溶液，在50t;條件下，攪拌均勻，配製成混合澱粉乳；(3)加入0.2份糖化酶，在50°C、pH值5.0的條件下恆溫攪拌酶解20小時；(4)加入l份濃度為4%的氫氧化鈉溶液終止反應，離心分離，得漿狀含金屬離子的多孔澱粉；(5)製得的漿狀含金屬離子的多孔澱粉再經微波乾燥、粉碎後，過10~100目條，製得的金屬浸漬改性多孔澱粉顆粒即為所需的濾嘴添加劑。5、根據權利要求4所述的方法，其特徵在於所述濾嘴添加劑的顆粒尺寸為30目~70目。全文摘要本發明公開了一種降低捲菸煙氣中氫氰酸含量的濾嘴添加劑及其製備方法。將澱粉與過渡金屬鹽混合，以醋酸緩衝溶液浸漬，經糖化酶酶解後，再經乾燥、粉碎、過篩後製得的金屬浸漬改性多孔澱粉顆粒即為所需的濾嘴添加劑。該顆粒應用於捲菸濾嘴不僅對HCN具有較好的選擇性脫除，而且對其他有害氣體的降低無不利影響。由於添加的金屬量很少，故對香菸味道影響較小。該產品存放6個月甚至更長的時間後，其吸附效率也不會顯著降低。本發明製備工藝簡便、質量可靠，過渡金屬離子附著非常穩定，可以應用於所有已知形式的捲菸濾嘴中。文檔編號A24D3/06GK101524186SQ20091009431公開日2009年9月9日申請日期2009年4月9日優先權日2009年4月9日發明者巍劉,孔維松,崔柱文,張承明,楊光宇,繆明明,兵賀,金永燦申請人:雲南菸草科學研究院