CN101103845A

CN101103845A - 一种新型卷烟滤嘴用过滤材料及其制备方法

Info

Publication number: CN101103845A
Application number: CNA2007100661216A
Authority: CN
Inventors: 武怡; 曾晓鹰; 者为; 詹建波; 李祖红; 李赓; 陶鹰; 朱保昆; 杨涛; 罗丽莉; 马涛; 温光和; 徐兰兰; 杨伟祖
Original assignee: Hongyun Honghe Tobacco Group Co Ltd; Yunnan Reascend Tobacco Technology Group Co Ltd
Current assignee: China Tobacco Yunnan Industrial Co Ltd; Hongyun Honghe Tobacco Group Co Ltd
Priority date: 2007-08-17
Filing date: 2007-08-17
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2027-08-17
Also published as: CN101103845B

Abstract

本发明公开了一种卷烟滤嘴用过滤材料及其制备方法。以“一种膨胀烟梗颗粒的制备方法及其设备”(申请号：200710065892.3)所得到的膨胀烟梗颗粒为基础，经过进一步萃取和整形挑选后得到所需的过滤材料。该材料利用卷烟生产中的废弃物，不仅具有显著的经济效益，而且无需回收，不会造成设备的磨损，不影响卷烟的感官质量。将该过滤材料均匀地撒在滤嘴丝束上制成复合滤嘴，应用于卷烟中能够使卷烟烟香变得更加清晰、柔和，有效降低烟气中的焦油和烟碱含量。本发明操作简便，效果显著，具有良好地应用前景。

Description

一种新型卷烟滤嘴用过滤材料及其制备方法

技术领域

本发明属于卷烟材料制备技术领域，具体涉及一种用于卷烟滤嘴的新型过滤材料。同时本发明还涉及该过滤材料的制备方法。

背景技术

20世纪60年代过滤嘴卷烟的问世，有效降低了卷烟焦油量。卷烟滤嘴对降低卷烟焦油、烟碱等有害成分的贡献在于滤棒对烟气中的粒相物发生机械性过滤，卷烟抽吸时烟气通过滤嘴而进入口腔，烟气中的粒相物与滤嘴纤维丝束接触后，立即被粘住而不能重新返回到气流中。因此，卷烟滤嘴对降低焦油、烟碱等有害成分的作用是最为显著有效的。

烟草行业一直积极开展卷烟滤嘴的研究，尤其在增强滤嘴的过滤、吸附功能方面。目前，为了增强滤嘴的过滤、吸附功能，多选择一些具有大比表面积，强吸附能力的过滤材料添加到滤嘴丝束中形成强吸附能力的复合滤嘴。例如：中国专利CN01122241.7是将硅藻土均匀掺入到滤嘴芯棒中制成卷烟，其与普通滤嘴卷烟相比可降低卷烟焦油10％～60％。

中国专利CN03119218.1提到将吸附有烟用香料的颗粒状黄土塑性粒子添加到卷烟滤嘴中，因黄土细颗粒成分为多孔质结构，表面积大，吸附性和反应性强，能有效去除焦油、尼古丁等有害成分。

目前普遍使用的另一种复合滤嘴为活性炭滤嘴，将活性炭添加到卷烟中制成二元复合滤嘴或三元复合滤嘴。活性炭滤嘴具有良好的吸附性，能有效去除卷烟烟气中的焦油、烟碱及一些挥发性的物质，但对烟气中的如CO和N_XO_Y等有害气相成分没有作用。

以上提到的硅藻土、黄土塑性粒子、活性炭等过滤材料，均是利用它们具有的大比表面积，强吸附能力，用于卷烟滤嘴棒中能提高滤嘴的过滤、吸附效果，但是采用这些过滤材料制作出的复合滤嘴还存在以下不足：

第一，由于这些材料强度较大，在滤嘴棒成型后的分切及卷烟卷制分切的过程中，对分切刀片的磨损较大，造成设备费用上升和停机事故的增多。

第二，由于这些材料缺乏韧性，在卷烟制造及运输过程中容易因磨损而产生粉尘。一方面，这些粉尘会随烟气进入吸烟者口腔，危害吸烟者的健康；另一方面，由于中式烤烟型卷烟的香气较为脆弱，这些粉尘夹杂在烟气中，使卷烟产生不同程度的杂气，如“土腥味”，“炭味”等。

第三，在卷烟生产、包装、运输的过程中，难免会有部分过滤材料从滤嘴中脱落进入烟丝里，影响卷烟的燃烧性能和燃烧状态，同时造成卷烟抽吸品质的不稳定。

第四，卷烟生产过程中出现的不合格烟支，在回收过程中极易被上述过滤材料所污染，因此用这些过滤材料制成的复合滤棒卷烟的不合格品，一般不进行回收，作废弃品处理，严重造成烟叶原料的损耗。

上述问题的存在，严重制约了复合滤嘴在中式卷烟上的广泛应用。因此，研制一种过滤效率高、吸附能力强，同时不产生任何杂气，不影响卷烟感官品质的滤嘴用过滤材料就成为烟草行业亟待解决的技术问题。

中国专利“一种膨胀烟梗颗粒的制备方法及其设备”(申请号：200710065892.3，申请日：2007年5月18日)公开了一种新型膨胀烟梗颗粒，在原料分析的基础上控制烟梗的混合比例，通过原料掺配使混合烟梗的总糖含量为10％～18％、还原糖含量8％～16％、烟碱含量0.3％～1.5％、总氮含量1.0％～2.0％，再经过萃取、膨胀、贮存、回潮、造粒、恢复定型、清选风选和加香平衡后制成所需的膨胀烟梗颗粒。该材料具有较大的比表面积，强吸附能力，原设计用于与烟丝掺配，以改善卷烟的抽吸品质。但发明人进一步研究发现，在对该材料作进一步处理后应用于卷烟滤嘴，具有非常理想的技术效果，能够较好地克服现有滤材所存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种新型卷烟滤嘴用过滤材料。

本发明的目的还在于提供一种制备上述卷烟滤嘴用过滤材料的方法。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

除非另有说明，本发明中采用的百分数均为重量百分数。

本发明的卷烟滤嘴用过滤材料是以“一种膨胀烟梗颗粒的制备方法及其设备”(申请号：200710065892.3)所公开的技术方案制备得到的膨胀烟梗颗粒为基础，经过进一步加工得到。

一种新型卷烟滤嘴用过滤材料，由下述方法制成：

(1)原料分析：测定并记录制备膨胀烟梗颗粒所使用原料的总糖、还原糖、烟碱和总氮的具体含量；调整烟梗的混合比例，使混合烟梗的总糖含量为10％～18％、还原糖含量8％～16％、烟碱含量0.3％～1.5％、总氮含量1.0％～2.0％，所得到的混合比例即为每种产品所对应的掺配方案；

(2)原料掺配：按照步骤(1)确定的掺配方案将各种烟梗混合均匀，形成一个批次的生产物料，掺配的同时剔除原料中的粉尘、细小梗块和金属杂质；

(3)萃取处理：将掺配好的烟梗置于萃取设备中进行萃取，控制萃取后的烟梗水分为10％～18％；

(4)烟梗膨胀处理：将完成萃取的烟梗与加热至130℃～200℃的微波固体颗粒介质混合均匀，置于微波膨胀设备内，使烟梗迅速膨胀，设定微波作用时间为30～180秒，之后分离膨胀烟梗与微波固体颗粒介质；

(5)贮存：待膨胀烟梗冷却至≤25℃后装入常规包装袋中，置于阴凉、通风的环境中贮存1～3个月；

(6)回潮、平衡：贮存后的膨胀烟梗先回潮至含水率25％～40％，然后将膨胀烟梗置于贮存柜内平衡4～48小时，设定贮存柜内的温度为10℃～40℃，相对湿度为30％～60％；

(7)造粒处理：回潮平衡后的膨胀烟梗进入造粒设备，经造粒、筛选制得粒径为1～5mm的烟梗颗粒；

(8)恢复定型处理：将烟梗颗粒置于恢复定型设备中，在微波作用下使回潮后萎缩的烟梗脱水膨胀并定型，设定微波作用时间30～250秒；

(9)清选、风选：定型后的烟梗颗粒先经清选除去粉尘、轻杂和金属杂物，再经风选得到填充值≥7.5ml/g的，具有合格粒径的产品；

(10)加香平衡：将风选合格的烟梗颗粒与烟用香精混合均匀，密封放置平衡4～36小时，得到用于与烟丝掺配的膨胀烟梗颗粒；

(11)萃取处理：对加香平衡后的膨胀烟梗颗粒进行萃取处理，所述的萃取为有机溶剂萃取或是超临界CO₂流体萃取，控制萃取后的颗粒水分为8％～18％；

萃取后的颗粒水分优选为10％～15％。

其中有机溶剂萃取所使用的萃取剂为：乙醇、乙酸乙酯、石油醚中的一种。

膨胀烟梗颗粒与萃取剂的重量比优选为1∶3～1∶12，萃取温度为20℃～90℃，萃取时间为2h～168h，萃取次数2～4次。

所述的超临界CO₂流体萃取的压力为7MPa～30MPa，萃取温度≥35℃，萃取时间为1h～3h。

(12)整形挑选：萃取处理后的膨胀烟梗颗粒经打碎和研磨后，通过筛网调整颗粒形状，筛选得到具有不规则球状外形，粒径范围为20～500目的颗粒，即为所需的卷烟滤嘴用过滤材料。

本发明的卷烟滤嘴用过滤材料还进一步采用中草药熏蒸加香，中草药提取物的用量为过滤材料重量的0.2％～10％。

所述的中草药提取物包括下述重量份的原料：甘草提取物10～25份，百部提取物8～30份，枇杷提取物5～30份，川贝母提取物5～15份。

所述的中草药提取物还包括：紫苏提取物0～15份，半边莲提取物0～18份，野菊花提取物0～10份。

本发明的技术原理是：将本发明所得卷烟滤嘴用过滤材料均匀地撒在滤嘴丝束上制成复合滤嘴。烟气气溶胶粒子在通过滤嘴时，由于膨胀烟梗颗粒具有的巨大比表面积，且富含极性基团，会接触到很多的气溶胶粒子并将粒子吸附在颗粒上，对烟气形成直接过滤。与常规丝束相比，膨胀烟梗颗粒的多孔空腔结构促使滤嘴压降发生改变，变化的压降产生了动态的力场作用，烟气气溶胶粒子在滤嘴中的运动阻力增大，与过滤材料的碰撞机会增多，过滤效率增大。并且多孔空腔结构增加了空气的进入量，增强空气对卷烟烟气的稀释作用，使气溶胶粒子浓度变低，使焦油、烟碱等有害成分降低。气溶胶粒子在经过常规丝束和颗粒时因受阻力不同形成了浓度差，在此浓度差的推力作用下，小直径粒子和气体分子克服变化的压降产生的动态力场和分散介质或介质的阻力作布朗运动，增加了小直径的粒子和部分气相粒子的过滤效率。

膨胀烟梗颗粒在生产过程中，发生了一系列复杂的变化，除烟草本身含有的香味物质外，还产生了许多致香成份，如呋喃类化合物等，这使得这种新型过滤材料在卷烟中具有较大的应用价值。

另外，膨胀烟梗颗粒所添加的中草药提取物是为具有润肺、止咳、生津、清热功效的中草药。将富集有这些中草药提取物的膨胀烟梗颗粒应用于滤嘴中，不但可降低卷烟的干刺感，改善卷烟口感，提升卷烟的抽吸品质，而且因为是对肺部具备一定功效的中草药，还能在一定程度上缓解吸烟对人体健康地损害。

本发明具有以下优点：

(1)卷烟滤嘴用过滤材料为天然植物材料，具有很好的韧性，有利于滤棒的成型和卷烟的制造，不会造成设备的磨损；

(2)卷烟滤嘴用过滤材料具有多孔空腔结构，具有较大的比表面积和富含羧基、羟基、羰基等极性基团，由此制备的卷烟复合滤嘴具有较高的过滤效率和强吸附能力，应用于卷烟中能有效去除焦油、烟碱等有害成分；

(3)卷烟滤嘴用过滤材料来源于烟草，由此制备的复合滤嘴不会带来烟草以外的气味，若颗粒从滤嘴中脱落进入烟丝中参与燃烧，产生的也是烟草本香，并不会引入杂气，不会影响卷烟的感官质量，同时也不会影响卷烟生产过程中残烟的回收；

(4)生产成本低廉，由于卷烟滤嘴用过滤材料是以卷烟生产中的烟梗、梗签、梗块等废弃原料制备而得，综合利用卷烟生产中的废弃物，提高了烟草原料的利用率，增加了卷烟企业的经济效益；

(5)卷烟滤嘴用过滤材料所富集的中草药提取物大多为具有润肺、止咳、生津、清热功效的中草药。应用于滤嘴中，不但可降低卷烟的干刺感，改善卷烟口感，提升卷烟的抽吸品质，而且因为是对肺部具备一定功效的中草药，还能在一定程度上缓解吸烟对人体健康地损害。

(6)本发明工艺制备方法简单，操作方便可行。

附图说明

图1为用本发明过滤材料制备成的二元复合滤嘴的结构示意图。

图中1.普通醋纤棒，2.滤嘴过滤材料颗粒，3.颗粒醋纤棒

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步地详细说明，但它们不是对本发明的限定。

实施例1

以“一种膨胀烟梗颗粒的制备方法及其设备”(申请号：200710065892.3)所公开的技术方案制备得到的膨胀烟梗颗粒作为原料。该膨胀烟梗颗粒由下述方法制备得到：以近红外光谱分析仪扫描不同产地、不同年份、不同等级、不同类型的烟梗中总糖、还原糖、烟碱和总氮的含量。根据扫描结果，对不同产地、不同年份、不同等级、不同类型的烟梗进行混合试验，以使各批次的混合烟梗原料的总糖含量范围为12％～15％，还原糖含量范围为10％～15％，烟碱含量范围为0.6％～1.1％，总氮含量范围为1.3％～1.8％，最终形成原料掺配方案。按掺配方案所确定的掺配比例将各烟梗原料混合均匀，混合的同时筛除原料中的粉尘、小于1mm的梗条和梗块、以及混入烟梗中的石块、金属等杂物。对混匀后的烟梗进行有机溶剂萃取，选择石油醚作为萃取剂，烟梗与萃取剂的重量比为1∶8，设定萃取温度为70℃，萃取时间3h，萃取3次，萃取后测定烟梗的水分为16.5％。萃取后的烟梗与加热至190℃的微波固体颗粒介质混合均匀，在微波作用下进行膨胀。膨胀后的烟梗冷却到室温(≤25℃)后装入麻袋中，放置于通风、阴凉的贮存仓库中贮存1个月，使膨胀后的烟梗在自然环境中陈化，促使膨胀烟梗的内在品质达到平衡。贮存后的膨胀烟梗回潮至含水量28％～33％。回潮后的膨胀烟梗放置在温度30℃±2℃，相对湿度55％±5％的环境中贮存平衡12小时。平衡好的膨胀烟梗进行造粒处理，将膨胀烟梗打成不规则的颗粒，筛选出粒径为1～5mm的合格烟梗颗粒置于恢复定型设备中，在微波作用下迅速脱水、干燥膨胀，使回潮后萎缩的体积再次膨胀并定型，提高烟梗颗粒的填充值。定型后的烟梗颗粒先除去其中的粉尘、轻杂及金属杂物，然后经风选挑选出填充值≥7.5ml/g的烟梗颗粒。风选合格的烟梗颗粒按颗粒重量的2％添加烟用香精，加香后的烟梗颗粒置于贮存柜内密封平衡24小时，即得到所需的膨胀烟梗颗粒原料。

接下来对膨胀烟梗颗粒原料进行萃取处理。选择乙酸乙酯作为萃取剂，原料颗粒与萃取剂的重量比为1∶6，设定萃取温度为20℃，萃取时间168h，萃取2次，萃取后测定颗粒的水分为10.0％。萃取处理后的膨胀烟梗颗粒进入打碎设备和研磨设备，经打碎和研磨后，通过筛网筛选粒径为20目的颗粒即为所需的卷烟滤嘴用过滤材料。

如附图所示，在滤嘴丝束成型前，将该卷烟滤嘴用过滤材料2按4mg/10mm丝束的添加量均匀地撒在丝束上，制得颗粒醋纤棒3，截取颗粒醋纤棒3和普通醋纤棒1，将普通醋纤棒与颗粒醋纤棒复合制得二元复合滤嘴。将该二元复合滤嘴棒应用于卷烟，对该卷烟感观品质没有任何负面影响，同比降低焦油10％，降低烟碱5％。

实施例2

重复实施例1，有以下不同点：选择乙醇作为萃取剂，原料颗粒与萃取剂的重量比为1∶3，设定萃取温度为90℃，萃取时间2h，萃取3次，萃取后测定颗粒的水分为8.0％。萃取处理后的膨胀烟梗颗粒经打碎和研磨后，筛选粒径为50目的颗粒即为所需的卷烟滤嘴用过滤材料。

实施例3

重复实施例1，有以下不同点：选择石油醚作为萃取剂，原料颗粒与萃取剂的重量比为1∶12，设定萃取温度为20℃，萃取时间100h，萃取2次，萃取后测定颗粒的水分为15.0％。萃取处理后的膨胀烟梗颗粒经打碎和研磨后，筛选粒径为150目的颗粒即为所需的卷烟滤嘴用过滤材料。

实施例4

重复实施例1，有以下不同点：选择乙酸乙酯作为萃取剂，原料颗粒与萃取剂的重量比为1∶12，设定萃取温度为60℃，萃取时间4h，萃取4次，萃取后测定颗粒的水分为18.0％。萃取处理后的膨胀烟梗颗粒经打碎和研磨后，筛选粒径为300目的颗粒即为所需的卷烟滤嘴用过滤材料。

实施例5

重复实施例1，有以下不同点：采用超临界CO₂流体萃取，萃取压力为7MPa，萃取温度≥35℃，萃取时间为1h。萃取处理后的膨胀烟梗颗粒经打碎和研磨后，筛选粒径为250目的颗粒即为所需的卷烟滤嘴用过滤材料。

实施例6

重复实施例5，有以下不同点：采用超临界CO₂流体萃取，萃取压力为15MPa，萃取温度≥35℃，萃取时间为2h。萃取处理后的膨胀烟梗颗粒经打碎和研磨后，筛选粒径为350目的颗粒即为所需的卷烟滤嘴用过滤材料。

实施例7

重复实施例5，有以下不同点：采用超临界CO₂流体萃取，萃取压力为30MPa，萃取温度≥35℃，萃取时间为3h。萃取处理后的膨胀烟梗颗粒经打碎和研磨后，筛选粒径为500目的颗粒即为所需的卷烟滤嘴用过滤材料。

实施例8

重复实施例1，有以下不同点：对制备得到的卷烟滤嘴用过滤材料进行中草药熏蒸加香。中草药提取物的配方如表1，用量为过滤材料重量的0.2％。

表1中草药提取物组成及用量

组成	用量
组成	用量	甘草提取物百部提取物枇杷提取物川贝母提取物	25％30％30％15％

将该卷烟滤嘴用过滤材料按12mg/10mm丝束的添加量均匀地撒在丝束上，制得二元复合滤嘴。将该二元复合滤嘴棒应用于卷烟，使卷烟烟香变得更清晰、更柔和，同比降低焦油25％，降低烟碱12％。同时，由于采用了中草药熏蒸，降低了卷烟烟气的干刺感，改善卷烟口感，并在一定程度上缓解吸烟对人体健康的损害。

实施例9

重复实施例1，有以下不同点：选择石油醚作为萃取剂，原料颗粒与萃取剂的重量比为1∶8，设定萃取温度为70℃，萃取时间4h，萃取3次，萃取后测定烟梗的水分为13.5％。筛选粒径为40目的膨胀烟梗颗粒。

对制备得到的卷烟滤嘴用过滤材料进行中草药熏蒸加香。中草药提取物的配方如表2，用量为过滤材料重量的1.5％。

表2中草药提取物组成及用量

组成	用量
组成	用量	甘草提取物百部提取物枇杷提取物川贝母提取物紫苏提取物半边莲提取物野菊花提取物	10％8％24％15％15％18％10％

实施例10

重复实施例1，有以下不同点：选择乙醇作为萃取剂，原料颗粒与萃取剂的重量比为1∶3，设定萃取温度为90℃，萃取时间2h，萃取4次，萃取后测定膨胀烟梗颗粒水分为14.5％。经打碎、研磨后，筛选粒径为80目的膨胀烟梗颗粒。

对制备得到的卷烟滤嘴用过滤材料进行中草药熏蒸加香。中草药提取物的配方如表3，用量为过滤材料重量的4％。

表3中草药提取物组成及用量

组成	用量
组成	用量	甘草提取物百部提取物枇杷提取物川贝母提取物紫苏提取物半边莲提取物野菊花提取物	17％25％25％10％10％8％5％

实施例11

重复实施例8，有以下不同点：选择超临界CO₂萃取，萃取后测定膨胀烟梗颗粒水分为12％。

经打碎、研磨后，筛选粒径为100目的膨胀烟梗颗粒。

中草药提取物的熏蒸加香用量为过滤材料重量的5％。

实施例12

重复实施例9，有以下不同点：经打碎、研磨后，筛选粒径为300目的膨胀烟梗颗粒。

中草药提取物的熏蒸加香用量为过滤材料重量的8％。

实施例13

重复实施例9，有以下不同点：经打碎、研磨后，筛选粒径为500目的膨胀烟梗颗粒。

中草药提取物的熏蒸加香用量为过滤材料重量的10％。

Claims

1.一种新型卷烟滤嘴用过滤材料，该过滤材料由下述方法制成：

2.根据权利要求1所述的卷烟滤嘴用过滤材料，其特征在于：所述的卷烟滤嘴用过滤材料中还添加有中草药提取物，中草药提取物的用量为过滤材料重量的0.2％～10％。

3.根据权利要求2所述的卷烟滤嘴用过滤材料，其特征在于：所述的中草药提取物包括下述重量份的原料：甘草提取物10～25份，百部提取物8～30份，枇杷提取物5～30份，川贝母提取物5～15份。

4.根据权利要求3所述的卷烟滤嘴用过滤材料，其特征在于：所述的中草药提取物还包括：紫苏提取物0～15份，半边莲提取物0～18份，野菊花提取物0～10份。

5.一种制备权利要求1所述卷烟滤嘴用过滤材料的方法，包括以下步骤：

(6)回潮、平衡：贮存后的膨胀烟梗先回潮至含水率2 5％～40％，然后将膨胀烟梗置于贮存柜内平衡4～48小时，设定贮存柜内的温度为10℃～40℃，相对湿度为30％～60％；

6.根据权利要求5所述的制备卷烟滤嘴用过滤材料的方法，其特征在于：所述的卷烟滤嘴用过滤材料还进一步采用中草药熏蒸加香。

7.根据权利要求1或5所述的卷烟滤嘴用过滤材料，其特征在于：步骤(11)中，萃取后的颗粒水分优选为10％～15％。

8.根据权利要求1或5所述的卷烟滤嘴用过滤材料，其特征在于：步骤(11)中，所述的有机溶剂萃取所使用的萃取剂为：乙醇、乙酸乙酯、石油醚中的一种。

9.根据权利要求1或5所述的卷烟滤嘴用过滤材料，其特征在于：步骤(11)中，所述的有机溶剂萃取，膨胀烟梗颗粒与萃取剂的重量比优选为1∶3～1∶12，萃取温度为20℃～90℃，萃取时间为2h～168h，萃取次数2～4次。

10.根据权利要求1或5所述的卷烟滤嘴用过滤材料，其特征在于：步骤(11)中，所述的超临界CO₂流体萃取的压力为7MPa～30MPa，萃取温度≥35℃，萃取时间为1h～3h。