膨脹煙梗顆粒在捲菸濾嘴中的應用的製作方法

2023-07-29 13:46:01

專利名稱：膨脹煙梗顆粒在捲菸濾嘴中的應用的製作方法
技術領域：
本發明屬於巻煙材料製備技術領域，涉及膨脹煙梗顆粒的用途，具體涉 及膨脹煙梗顆粒在捲菸濾嘴中的新用途。
背景技術：
目前，國際巻煙巿場出現加速向低焦油、低菸鹼等低有害成分巻煙發展的趨勢，而我國在2005年就明確提出全國名優捲菸焦油量平均降低到12mg/ 支左右，高於15mg/支的捲菸不準進入巿場銷售。因此，研究和開發低焦油、 低危害、高香氣捲菸成為巻煙企業目前的首要任務。20世紀60年代過濾嘴捲菸的問世，有效降低了巻煙焦油量。捲菸濾嘴對 降低捲菸焦油、菸鹼等有害成分的貢獻在於濾棒對煙氣中的粒相物發生機械 性過濾，捲菸抽吸時煙氣通過濾嘴而進入口腔，煙氣中的粒相物與濾嘴纖維 絲束接觸後，立即被粘住而不能重新返回到氣流中。因此，捲菸濾嘴對降低 焦油、菸鹼等有害成分的作用是最為顯著有效的。菸草行業一直積極開展捲菸濾嘴的研究，尤其在增強濾嘴的過濾、吸附 功能方面。—目前，針對增強濾嘴的過濾、吸附功能，多選擇一些具有大比表 面積，強吸附能力的材料添加到濾嘴絲東中形成強吸附能力的複合濾嘴。例 如中國專利CN01122241.7是將硅藻土均勻摻入到濾嘴芯棒中製成捲菸，其 與普通濾嘴捲菸相比可降低捲菸焦油10% ~ 60%。中國專利CN03119218. l提到將吸附有煙用香料的顆粒狀黃土塑性粒子 添加到捲菸濾嘴中，因黃土細顆粒成分為多孔質結構，表面積大，吸附性和 反應性強，能有效去除焦油、尼古丁等有害成分。目前普遍使用的另 一種複合濾嘴為活性炭濾嘴，將活性炭添加到捲菸中 製成二元複合濾嘴或三元複合濾嘴。活性炭濾嘴具有良好的吸附性，能有效 去除捲菸的焦油、菸鹼及一些揮發性的物質，但對煙氣中的如CO和NxOY等有
害氣相成分沒有作用。以上提到的硅藻土、黃土塑性粒子、活性炭等吸附材料，均是利用它們 具有的大比表面積，強吸附能力，用於捲菸濾嘴棒中能提高濾嘴的過濾、吸 附能力，但是採用這些材料製作出的複合濾嘴應還存在以下不足第一，由於這些材料強度較大，在濾嘴棒成型後的分切及巻菸捲制分切 的過程中，對分切刀片的磨損較大，造成設備費用上升和停機事故的增多。第二，由於這些材料缺乏韌性，在捲菸製造及運輸過程中容易因磨損而 產生粉塵。
一方面，這些粉塵會隨煙氣進入吸菸者口腔，對吸菸者的健康造成極大的危害；另一方面，由於中式烤菸型捲菸的香氣較為脆弱，這些粉塵 夾雜在煙氣中，使捲菸產生不同程度的雜氣，如"土腥味"，"炭味"等。第三，添加這些吸附材料製成的複合濾嘴，在生產、包裝、運輸的過程 中，會有部分吸附材料從濾嘴中脫落進入菸絲裡，影響捲菸的燃燒性能和燃 燒狀態，同時造成捲菸抽吸品質的不穩定。第四，捲菸製造中出現的不合格煙支，在回收過程中極易被上述吸附材 料所汙染，因此用這些吸附材料製成的複合濾棒巻煙的不合格品， 一般不進 行回收，作廢棄品處理，嚴重造成菸葉原料的損耗。上述問題的存在，嚴重製約了複合濾嘴在中式捲菸上的廣泛應用。因此， 研製一種過濾效率高、吸附能力強，同時不產生任何雜氣，不影響捲菸感官 品質的濾嘴用過濾材料就成為菸草行業亟待解決的技術問題。新近出現的膨脹煙梗顆粒是一種以煙梗、細梗、梗籤、梗塊為原料，經過微波工藝處理後，形成的粒徑在2 5mm之間、呈不規則顆粒狀態的膨脹 煙梗。煙梗內部細胞結構在微波膨脹作用下發生改變，乾癟的細胞迅速膨大， 形成多孔的空腔狀結構。其填充值^7.5ml/g (按中華人民共和國菸草行業 標準YC/T 152-2001菸絲填充值測定標準)，在其內部分布有許多孔徑100-400Mffi的小孔。該類材料具有較高的膨脹度和填充值，燃燒性能好，燃燒時 釋放的焦油和一氧化碳低，且煙氣中不帶有木質雜氣。已知的應用形式是與 菸絲或其他菸絲替代材料混合後製備捲菸，例如"三元多孔顆粒在捲菸生產
中的應用"(申請號200710065612.9，申請日2007年1月12日)所公開的應用形式。發明內容本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種膨脹煙梗顆粒的新用 途，即在製備捲菸濾嘴中的新應用。膨脹煙梗顆粒在製備捲菸濾嘴中的應用方法，其特徵在於將膨脹煙梗 顆粒添加於構成捲菸濾嘴的濾芯或成型紙中。一種應用膨脹煙梗顆粒製備捲菸濾嘴的方法，其具體做法如下在濾嘴 絲束成型前，將所述的膨脹煙梗顆粒按4~30mg/10mm絲東的添加量均勾地 撒在濾芯上，製得複合顆粒過濾棒；將複合顆粒過濾棒與常規濾芯過濾棒進 行複合，製得二元複合濾嘴。一種應用膨脹煙梗顆粒製備捲菸濾嘴的方法，其具體做法如下在濾嘴 絲束成型前，將所述的膨脹煙梗顆粒按4~30mg/10mm絲東的添加量均勾地 撒在濾芯上，製得複合顆粒過濾棒；截取複合顆粒過濾棒和常規濾芯過濾棒， 並在濾棒成型過程中，往複合顆粒過濾棒與常規濾芯過濾棒之間預留的空腔 中添加10~60mg的膨脹煙梗顆粒，製得三元複合濾嘴。所述的膨脹煙梗顆粒的粒徑優選為20~80目。所述的濾芯為醋纖絲東、聚丙烯絲束或紙芯等常規過濾材料中的一種。 一種應用膨脹煙梗顆粒製備巻煙濾嘴的方法，其具體做法如下將膨脹 煙梗顆粒按原紙重量百分數2 % ~ 30%的添加量均勻塗敷於巻煙濾嘴棒用成 型紙內壁上，形成顆粒層，最後用這種塗布有膨脹煙梗顆粒的成型紙進行濾 棒成型，'得到顆粒層複合濾嘴。所述的膨脹煙梗顆粒的粒徑優選為100 - 500目。為了進一步降低成本，提高原料的利用率，本發明的膨脹煙梗顆粒優選 由顆粒生產過程中產生的細末顆粒經研磨、篩選後得到。本發明的膨脹煙梗顆粒優選"一種膨脹煙梗顆粒的製備方法及其設備"(申請號200710065892.3，申請日2007年5月18曰)所公開的技術方 案製備得到的膨脹煙梗顆粒。本發明的技術原理是煙氣氣溶膠粒子在通過濾嘴時，由於膨脹煙梗顆 粒具有的巨大比表面積，且富含極性基團，會接觸到很多的氣溶膠粒子並將 粒子吸附在顆粒上，對煙氣形成直接過濾。與常規絲束相比，膨脹煙梗顆粒 的多孔空腔結構促使濾嘴壓降發生改變，變化的壓降產生了動態的力場作 用，煙氣氣溶膠粒子在濾嘴中的運動阻力增大，與過濾材料的碰撞機會增多， 過濾效率增大。並且多孔空腔結構增加了空氣的進入量，增強空氣對捲菸煙 氣的稀釋作用，使氣溶膠粒子濃度變低，使焦油、菸鹼等有害成分降低。氣 溶膠粒子在經過常規絲束和顆粒時因受阻力不同形成了濃度差，在此濃度差 的推力作用下，小直徑粒子和氣體分子克服變化的壓降產生的動態力場和分 散介f或介質的阻力作布朗運動，增加了小直徑的粒子和部分氣相粒子的過 濾效率。另外，膨脹煙梗顆粒在生產過程中，發生了一系列複雜的變化，除菸草 本身含有的香味物質外，還產生了許多致香成份，如^^喃類化合物等，這使 得這種新型複合濾嘴在巻煙中具有較大的應用價值。本發明具有以下優點(1)膨脹煙梗顆粒為天然植物材料，具有很好的韌性，有利於濾棒的成 型和捲菸的製造，不會造成設備的磨損；(2 )膨脹煙梗顆粒具有多孔空腔結構，具有較大的比表面積和富含羧基、 羥基、羰基等極性基團，由此製備的捲菸濾嘴具有較高的過濾效率和強吸附 能力，應用於捲菸中能有效去除焦油、菸鹼等有害成分；(3) 膨脹煙梗顆粒來源於菸草，由此製備的濾嘴不會帶來菸草以外的氣 味，若顆粒從濾嘴中脫落進入菸絲中參與燃燒，產生的也是菸草本香，並不 會引入雜氣，不會影響捲菸的感官質量，同時也不會影響捲菸生產過程中殘 煙的回收；(4) 生產成本低廉，由於膨脹煙梗顆粒是以捲菸生產中的煙梗、梗籤、
梗塊等廢棄原料製備而得，綜合利用捲菸生產中的廢棄物，提高了菸草原料的利用率，增加了捲菸企業的經濟效益；(5)本發明工藝製備方法簡單，搡作方便可行。


圖1為本發明中二元複合濾嘴的結構示意圖；圖2為本發明中三元複合濾嘴的結構示意圖； 圖3為本發明中顆粒層複合濾嘴的結構示意圖。圖中1.常規濾芯過濾棒，2.膨脹煙梗顆粒，3.複合顆粒過濾棒，4.膨脹 煙梗顆粒層。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的內容 完全不局限於此。除非另有說明，本發明中釆用的百分數均為重量百分數。 實施例1如圖l所示，將膨脹煙梗顆粒生產過程中產生的顆粒細末進行研磨、篩 選，挑選粒徑為20目的膨脹煙梗顆粒2添加於捲菸濾嘴中。添加方案為在 濾嘴醋纖絲東成型前，將三元多孔顆粒按4mg/10mm醋纖絲束的添加量均勻 地撒在醋纖絲東上，製得複合顆粒醋纖棒3，截取複合顆粒醋纖棒3和普通 醋纖棒l,將普通醋纖棒與複合顆粒醋纖棒複合製得二元複合濾嘴。將該二 元複合濾嘴棒應用於捲菸，對該巻煙感觀品質沒有任何負面影響，同比降低 焦油10%,降低菸鹼5%。實施例2重複實施例l,有以下不同點挑選粒徑為40目的膨脹煙梗顆粒添加於 濾嘴聚丙烯絲東中，添加量為12mg/10mm聚丙烯絲束。製得的二元複合濾嘴 棒應用於捲菸，使捲菸煙香變得更清晰、更柔和，同比降低焦油25%,降低菸鹼12%。 實施例3重複實施例l，有以下不同點挑選粒徑為80目的膨脹煙梗顆粒添加於 濾嘴紙芯濾材中，添加量為30mg/10mm紙芯。製得的二元複合濾嘴棒應用於 捲菸，使捲菸煙香變得更清晰、醇和，舒適性得到顯著改善，同比降低焦油 48%，降低菸鹼16%。實施例4如圖2所示，將膨脹煙梗顆粒生產過程中產生的細末顆粒進行研磨、篩 選，挑選粒徑為20目的膨脹煙梗顆粒添加於巻煙濾嘴中。添加方案為在濾 嘴醋纖絲束成型前，將膨脹煙梗顆粒2按4mg/10mm醋纖絲東的添加量均勻 地撒在醋纖絲東上，製得複合顆粒醋纖棒，截取複合顆粒醋纖棒3和普通醋 纖棒l,並在濾棒成型過程中，往複合顆粒醋纖棒與普通醋纖棒之間預留的 空腔中添加60mg的膨脹煙梗顆粒2,最終製得三元複合濾嘴棒。將該三元復 合濾嘴棒應用於巻煙，使捲菸煙香變得更透發、更優雅，舒適性得到顯著改 善，同比降低焦油56%,降低菸鹼20%。實施例5重複實施例4,有以下不同點將50目的膨脹煙梗顆粒按17mg/10咖聚 丙烯絲束的添加量，勻地撒在聚丙烯絲束上，製得複合顆粒聚丙烯絲束棒。 將複合顆粒聚丙烯絲束棒與純醋纖棒複合，同時往複合顆粒聚丙烯絲東棒與 純醋纖棒之間預留的空腔中添加40mg的30目的膨脹煙梗顆粒，最終製得三元複合濾嘴棒。將該三元複合濾嘴棒應用於捲菸，使捲菸煙香變得更透發、 更厚實，口腔刺激得到顯著改善，同比降低焦油40%，降低菸鹼15%。 實施例6重複實施例4,有以下不同點將80目的膨脹煙梗顆粒按30mg/10nmi紙 芯濾材的添加量均勻地撒在紙芯濾材上，製得複合顆粒紙芯棒，將複合顆粒 紙芯棒與純醋纖棒複合，同時往複合顆粒紙芯棒與純醋纖棒之間預留的空腔 中添加10mg的40目的膨脹顆粒，最終製得三元複合濾嘴棒。將該三元複合
濾嘴棒應用於捲菸，使巻煙煙香變得圓潤，口腔和喉部刺激得到顯著改善，同比降低焦油50%,降低菸鹼17%。 實施例7 '如圖3所示，將IOO目的膨脹煙梗顆粒2按2%的添加量均勻塗敷於巻 煙濾嘴棒用成型紙內壁上，形成均勻的顆粒層4，再用這種塗布有膨脹煙梗 顆粒的成型紙對純醋酸纖維進行濾棒成型，得到顆粒層複合濾嘴。將該顆粒 層複合濾嘴應用於捲菸，使捲菸煙香變的醇和，同比降低焦油5%，降低煙 鹼5 % 。實施例8將200目的膨脹煙梗顆粒按10%的添加量均勾塗敷於捲菸濾嘴棒用成 型紙內壁上，形成均勻的顆粒層，再用這種塗布有膨脹煙梗顆粒的成型紙對 純聚丙烯纖維進行濾棒成型，得到顆粒層複合濾嘴。將該顆粒層複合濾嘴應 用於捲菸，使巻煙煙香變的豐滿、醇和，同比降低焦油12%,降低菸鹼8%。實施例9將300目的膨脹煙梗顆粒按18%的添加量均勾塗敷於捲菸濾嘴棒用成 型紙內壁上，形成均勻的顆粒層，再用這種塗布有膨脹煙梗顆粒的成型紙對 純紙芯濾材進行濾棒成型，得到顆粒層複合濾嘴。將該顆粒層複合濾嘴應用 於捲菸，使捲菸煙香變的豐滿、厚實，同比降_低焦油55%,降低菸鹼30%。實施例10先將500目的膨脹煙梗顆粒按30%的添加量均勻塗敷於捲菸濾嘴棒用 成型紙上，形成均勻的顆粒層成型紙。再將膨脹煙梗顆粒生產過程中產生的 顆粒細末進行研磨、篩選，挑選粒徑為20目的膨脹煙梗顆粒添加於捲菸濾 嘴中，添加方案為在濾嘴絲束成型前，將膨脹煙梗顆粒按4mg/10mm醋纖絲 束的添加量均句地撒在醋纖絲束上，製得複合顆粒醋纖棒，截取複合顆粒醋 纖棒和普通醋纖棒，將普通醋纖棒與複合顆粒醋纖棒釆用上述顆粒層成型紙 進行複合，製得二元複合濾嘴，將該二元複合濾嘴應用於巻煙，使捲菸煙香變的濃鬱、優雅，同比降低焦油50%，降低菸鹼28%。 實施例11重複實施例IO，有以下不同點所述的膨脹煙梗顆粒由以下方法製成， 以近紅外光譜分析儀掃描不同產地、不同年份、不同等級、不同類型的煙梗 中總糖、還原糖、菸鹼和總氮的含量。根據掃描結果，對不同產地、不同年 份、不同等級、不同類型的煙梗進行混合試驗，以使各批次的混合煙梗原料 的總糖含量範圍為12%~15%,還原糖含量範圍為10%~15%,菸鹼含量範圍 為0.6%~1.1%,總氮含量範圍為1. 3%~1.8%,最終形成原料摻配方案。按 摻配方案所確定的摻配比例將各煙梗原料混合均句，混合的同時篩除原料中 的粉塵、小於l腿的梗條和梗塊、以及混入煙梗中的石塊、金屬等雜物。對 混勻後的煙梗進行有機溶劑萃取，選擇石油醚作為萃取劑，煙梗與萃取劑的 重量比為l: 8，設定萃取溫度為70。C,萃取時間3h,萃取3次，萃取後測 定煙梗的水分為16.5 /。。萃取後的煙梗與加熱至190'C的微波面體顆粒介質 混合均勻，在微波作用下進行膨脹。膨脹後的煙梗冷卻到室溫(<25'C-)後 裝入麻袋中，放置於通風、陰涼的貯存倉庫中貯存l個月，使膨脹後的煙梗 在自然環境中陳化，促使膨脹煙梗的內在品質達到平衡。貯存後的膨脹煙梗 回潮至含水量28%~33%。回潮後的膨脹煙梗放置在溫度3(TC土2'C,相對溼 度55%土5%的環境中貯存平衡12小時。平衡好的膨脹煙梗進行造粒處理，將 膨脹煙梗打成不規則的顆粒，篩選出粒徑為l~5mm的合格煙梗顆粒置於恢 復定型設備中，在微波作用下迅速脫水、乾燥膨脹，使回潮後萎縮的體積再 次膨脹並定型，提高煙梗顆粒的填充值。定型後的煙梗顆粒先除去其中的粉塵、輕雜及金屬雜物，然後經風選挑選出填充值^7.5ml/g的煙梗顆粒。風選合格的煙梗顆粒按顆粒重量的2%添加煙用香精，加香後的煙梗顆粒置於貯存拒內密封平衡24小時，即得到所需的膨脹煙梗顆粒。
權利要求
1、膨脹煙梗顆粒在製備捲菸濾嘴中的應用。
2、 根據權利要求1所述的膨脹煙梗顆粒的應用，其特徵在於將膨脹 煙梗顆粒添加於構成巻煙濾嘴的濾芯或成型紙中。
3、 根據權利要求2所述的應用方法，其具體做法如下在濾嘴絲束成 型前，將所述的膨脹煙梗顆粒按4~30mg/10mm絲東的添加量均勻地撒在濾 芯上，製得複合顆粒過濾棒；將複合顆粒過濾棒與常規濾芯過濾棒進行複合, 製得二元複合濾嘴。
4、 根據權利要求2所述的應用方法，其具體做法如下在濾嘴絲束成 型前，將所述的膨脹煙梗顆粒按4~30mg/10mm絲束的添加量均勻地撒在濾 芯上，製得複合顆粒過濾棒；截取複合顆粒過濾棒和常規濾芯過濾棒，並在 濾棒成型過程中，往複合顆粒過濾棒與常規濾芯過濾棒之間預留的空腔中添 加10 60mg的膨脹煙梗顆粒，製得三元複合濾嘴。
5、 根據權利要求3或4所述的應用方法，其特徵在於所述的膨脹煙 梗顆粒的粒徑優選為20~80目。
6、 根據權利要求2或3或4所述的應用方法，其特徵在於所述的濾 芯為醋纖絲束、聚丙烯絲束或紙芯等常規過濾材料中的一種。
7、 根據權利要求2所述的應用方法，其具體做法如下將膨脹煙梗顆 粒按原紙重量百分數2% ~30%的添加量均勻塗敷於捲菸濾嘴棒用成型紙內 壁上，形成顆粒層，最後用這種塗布有膨脹煙梗顆粒的成型紙進行濾棒成型， 得到顆粒層複合濾嘴。
8、 根據權利要求7所述的應用方法，其特徵在於所述的膨脹煙梗顆 粒的粒徑優選為100 ~ 500目。
9、 根據權利要求2或3或4或5或6或7或8所述的應用方法，其特徵在於所述的膨脹煙梗顆粒優選由顆粒生產過程中產生的細末顆粒經研 磨、篩選後得到。
全文摘要
本發明公開了膨脹煙梗顆粒在捲菸製備中的新用途，即將膨脹煙梗顆粒添加於構成捲菸濾嘴的濾芯或成型紙中，進而製成複合濾嘴。膨脹煙梗顆粒是以捲菸生產中的廢棄原料製備而得，不僅成本低廉，而且具有很好的韌性，有利於濾棒的成型和捲菸的製造，不會造成設備的磨損。所製備的捲菸濾嘴具有較高的過濾效率和強吸附能力，應用於捲菸中能有效去除焦油、菸鹼等有害成分。其燃燒時產生的是菸草本香，不會影響捲菸的感官質量，同時也不會影響捲菸生產過程中殘煙的回收。
文檔編號A24B3/02GK101108027SQ20071006612
公開日2008年1月23日 申請日期2007年8月17日 優先權日2007年8月17日
發明者軍 倪, 徐蘭蘭, 濤 楊, 桂永發, 溫光和, 牟定榮, 濤 王, 王曉輝, 繆明明, 羅麗莉, 偉 董, 濤 馬 申請人:紅塔菸草(集團)有限責任公司;雲南瑞升菸草技術(集團)有限公司