CN101433372B - 一种卷烟滤棒的过滤材料及卷烟滤棒 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卷烟滤棒的过滤材料及卷烟滤棒。所述过滤材料包括纤维基材和增塑剂，纤维基材中添加有膨胀烟丝颗粒，所述膨胀烟丝颗粒粒级为30～100目，添加量为0.5mg/mm滤棒；本发明同时提供了应用所述过滤材料的卷烟滤棒。本发明选取膨胀烟丝颗粒材料作为新型功能过滤棒用吸附材料，并确定膨胀烟丝颗粒粒级、填充量和增塑剂的添加比例等因素，提升膨胀烟丝在卷烟滤棒中的可用性，使所述颗粒更加发挥有效地吸附、截留烟气中粒相有害成分的作用，为生产提质降害的新型嘴棒打下坚实的技术基础，同时解决了烟草生产企业堆放和利用膨胀烟丝废物的技术难题。
Description
技术领域
本发明属于卷烟生产技术领域，具体涉及一种卷烟材料，尤其是涉及一种卷烟滤棒的过滤材料以及应用所述过滤材料的卷烟滤棒。
背景技术
随着中国经济的发展，人民生活水平和健康意识的提高，消费者对卷烟的吸食品质、安全性提出越来越高的要求。当前我国烟草行业正向高香味、低危害、低焦油的中式卷烟方向发展高端卷烟品牌，这对卷烟生产的各个环节包括原料和工艺提出了新的要求。
近年来，烟用材料方面的研究和新型材料的应用不断推动着卷烟产品的改革与创新，发达国家一直把材料方面的研究作为提高卷烟技术含量的突破口，而卷烟滤棒作为材料的一个主要组成部分，由于能够有效的滤除烟气中的部分有害成分，因而得到了广泛的重视与应用。
目前，醋酸纤维滤棒已经得到普及。但随着人们对抽吸品质和安全性投入更多的关注，单一的醋纤滤棒由于材质单一、吸附选择性较弱，已经不能满足新型卷烟产品开发的需要，寻找各种对烟气不良成分有更好选择性吸附作用的新型材料成为近年来国内外烟草行业科技研发重点之一。
我国卷烟滤棒生产及研究起步较晚，虽然能够从整体的生产能力和数量上满足我国目前烟草行业的需要，但是质量、档次和适用性均不是很高。现有的过滤棒使用的过滤材料不太适用于中式卷烟叶组配方，还不能完全满足卷烟企业发展的需要和消费者对卷烟的吸食品质、安全性的要求。
申请号为200710065891.9的“烟梗膨胀法”中公开了一种烟梗的膨胀方法，处理后的烟梗可以添加在卷烟滤棒中；申请号为200710066121.6的“一种新型卷烟滤嘴用过滤材料及其制备方法”公开了一种膨胀烟丝的制备方法，申请号为200710066122.0的“膨胀烟丝在卷烟滤嘴中的应用”中也公开了膨胀烟丝的制备方法。膨胀烟丝是一种以烟梗、细梗、梗签和梗块为原料，经过微波处理后形成的粒径在2～5mm之间的不规则颗粒。
为提高卷烟烟丝质量，需要对烟丝做膨化处理。膨胀烟丝碎末(Expanded Tobacco Thread)是在采用干冰法制备膨胀烟丝时产生的烟丝碎末，其尺寸一般是在1mm之内。由于膨胀烟丝碎末尺寸较小，在卷烟生产中应用很少，一般作为废弃物，需要场地堆放或者花费人力物力进行清运处理。随着技术进步和人们对低焦油安全性卷烟的追求，卷烟中的膨胀烟丝用量不断增大，膨胀烟丝碎末的量也随之剧烈增长。随着经济效益增长的要求和环保的要求，膨胀烟丝碎末的处理一直是烟草生产行业需要迫切解决的问题。
虽然有上述的膨胀烟梗颗粒的新应用出现和参照，但烟梗和烟丝的性质相差比较远，烟梗的吸湿性大于烟丝，制作卷烟的时候使用烟梗和使用烟丝处理的工艺条件、增香剂等添加剂的添加量也大大不同。这给膨胀烟丝碎末的再利用带来了技术难题。
目前尚未见到关于膨胀烟丝碎末使用于卷烟滤棒中的相关技术报道。
发明内容
本发明的目的是针对现有卷烟滤棒技术领域和产品的不足，提供一种卷烟滤棒的过滤材料。
本发明的另一个目的是提供应用了上述过滤材料的卷烟滤棒，采用不同材质的滤芯，并采用沟槽设计，达到更好的选择性吸附效果，改良烟气口感。
本发明的目的通过以下技术方案来予以实现：
提供一种卷烟滤棒的过滤材料，包括纤维基材和增塑剂，所述纤维基材中添加有膨胀烟丝颗粒。
所述膨胀烟丝颗粒添加量优选为0.5mg/mm滤棒。
所述膨胀烟丝颗粒粒级为30～100目。
可选择粒度为30～100目膨胀烟丝碎末，按照增香剂∶膨胀烟丝碎末的重量比为0.005～0.015∶1添加增香剂，控制水分含量为8～10％制备得到。膨胀烟丝碎末是在采用干冰法制备膨胀烟丝时产生的烟丝碎末，可直接筛分选择使用，粒度过大的膨胀烟丝碎末可以研磨后筛分使用。
所述增塑剂的添加量为滤棒过滤材料总重量的6～8％。
所述的纤维基材优选醋酸纤维。
所述增塑剂优选三醋酸甘油酯。
本发明同时提供一种卷烟滤棒，包括滤芯和用于卷包滤芯的成型纸，所述滤芯由至少两节横截面积相同的滤芯组成，所述滤芯的相邻端面彼此接触；所述滤芯至少有一节采用上述卷烟滤棒的过滤材料。
膨胀烟丝颗粒的颜色属于棕色或米黄等，如果使用在滤棒中，一定程度上影响卷烟雪白的滤棒带来的观感，所以本发明采用与卷烟烟丝相接的一节滤芯采用上述卷烟滤棒的过滤材料。
所述滤芯可以多节，优选两节，两节滤芯的长度比例优选为1∶1。
所述成型纸选择瓦楞纸，形成沟槽设计，达到更好的选择性吸附效果。所述瓦楞纸应用于接触嘴的一节滤芯的与嘴接触的一端，覆盖所述节滤芯长度的1/2。
所述成型纸外侧可以再卷包接装纸。
本发明的有益效果是：本发明选取膨胀烟丝颗粒材料作为新型功能过滤棒用吸附材料，并确定膨胀烟丝颗粒粒级、填充值和增塑剂的添加比例等因素，提升膨胀烟丝在卷烟滤棒中的可用性，使所述颗粒更加发挥有效地吸附、截留烟气中粒相有害成分的作用，为生产提质降害的新型嘴棒打下坚实的技术基础。
通过滤棒的滤芯过滤材料分节和沟槽设计，选用不同材质的过滤材料，一节滤芯采用醋酸纤维材料，外表看起来，滤芯洁白美观，置于与嘴接触的一端，而掺有膨胀烟丝颗粒的一节滤芯因为外表看起来有麻麻点点，不是那么美观，置于与卷烟烟丝接触的一端，这样不仅利用了膨胀烟丝颗粒这一“废物”，有效提升烟气浓度，保证自然烟香无损失，大幅度降低烟气焦油和烟碱量，主流烟气水分损失比较少，而且滤棒整体外观洁白美观；采用瓦楞纸，形成滤棒沟槽，提高滤棒的过滤效率，使烟气更加醇和、绵延，口感津甜纯净。
附图说明
图1滤棒结构示意图
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步详细说明本发明。
实施例1膨胀烟丝颗粒的制备
所述颗粒是选择粒度为30～100目膨胀烟丝颗粒，按照增香剂∶膨胀烟丝颗粒的重量比为0.005～0.015∶1添加增香剂，控制颗粒水分含量为8～10％。膨胀烟丝颗粒是在采用干冰法制备膨胀烟丝时产生的烟丝碎末，可直接筛分选择使用，粒度过大的膨胀烟丝颗粒可以研磨后筛分使用。
所述增香剂∶膨胀烟丝颗粒的重量比优选为0.01∶1。所述增香剂可使用烟草生产行业通用的烟丝增香剂。
所述颗粒水分含量优选为10％。
收集膨胀烟丝车间制备膨胀烟丝是产生的烟丝碎末，将烟丝碎末筛分成几个级别的颗粒，选择30～100目的颗粒，进行以下处理：
将筛分后的颗粒置于烘箱中加热，在50℃下加热约2h，使其含水率为8％左右；
以10g香精/kg颗粒的施加量加入，使香精与颗粒混合均匀，放置平衡箱中平衡水分48小时，使其含水率约为10％。
实施例2
将膨胀烟丝粉碎，过30～100目筛。按照现有技术的工艺方法，分别将膨胀烟丝颗粒和增塑剂与开松的醋酸纤维基材均匀混合。增塑剂选用三醋酸甘油酯，添加的比例为滤棒过滤材料总重量的6～8％；膨胀烟丝按照每毫米长滤棒添加0.5mg的比例添加。
表1膨胀烟丝颗粒的控制标准
实施例3颗粒在卷烟滤棒中的应用
按照现有技术的工艺方法，分别将膨胀烟丝和增塑剂与开松的醋酸纤维基材均匀混合。增塑剂选用三醋酸甘油酯，添加的比例为滤棒过滤材料总重量的6～8％；膨胀烟丝按照每毫米长滤棒添加0.5mg的比例添加。增塑剂控制标准参照现有常规，表1给出了一个参照：
表1增塑剂控制标准
表2膨胀烟丝颗粒的控制标准
实施例4
见附图1，一种卷烟滤棒，包括滤芯和用于卷包滤芯的成型纸3，所述滤芯由两节横截面积相同、不同材质的滤芯1、2组成，所述不同滤芯1、2的相邻端面4彼此接触。
滤芯2可采用普通的醋酸纤维、聚丙烯纤维或纸纤维，本实施例优选醋酸纤维，使用于接触嘴的一端，外表看起来白净美观，并具有常规的滤棒过滤作用；滤芯1可采用膨胀烟丝颗粒与醋酸纤维混合的材料，因为膨胀烟丝颗粒有较大的吸附比表面积，能有效地吸附、截留烟气中粒相有害成分。滤芯1、2的相邻端面4彼此接触，采用常规的卷烟生产二元合成的技术用成型纸3将二者卷包起来。滤芯1另一端与烟丝卷对接，生产卷烟。
成型纸3可采用瓦楞纸，可形成滤棒沟槽，提高滤棒的过滤效率。作为一种方案设计，瓦楞纸应用于滤芯2与嘴接触的一端，并且优选瓦楞纸覆盖滤芯2长度的1/2。
单支滤棒长度参考值15～40mm长，所述滤芯1和滤芯2的长度比例优选为1∶1。
成型纸(3)外侧再卷包漂亮美观的接装纸。
实施例4过滤材料对照实验
对照样A采用200710065891.9和200710066122.0所述膨胀烟梗颗粒材料，采用本发明颗粒样B，A和B除滤棒外，其他卷烟材料例如烟丝等、加工工艺均相同，制成卷烟。
1、实验方法
将颗粒A、B按照相应的工艺制成滤棒。然后，采用相同的卷烟材料(卷烟纸、接装纸等，滤棒除外)，相同的烟丝，在相同的工艺条件下，将两种滤棒制成卷烟。对两种卷烟的物理参数，烟气化学成分进行分析检测，并对两种卷烟进行感官评吸，比较两种卷烟的差异性。
烟支重量按YC/T28.4-1996测定，烟支压降按YC/T28.5-1996测定，烟支圆周按YC/T28.3-1996测定，纸透气度按YC/T 172-2002/ISO2965：1997，嘴透气度采用综合测试台测试。
2、实验仪器
Borgwaldt-kc综合测试台，CERULEAN ASM500吸烟机，Agilent6890气相色谱，SODIM D23-PERMEABILITY METER透气度测定仪等。
3、实验试剂
烟碱标准样品，异丙醇，十七碳烷，无水乙醇，丙酮等烟草生产试验室通用的常规实验试剂。
实验检测结果见表3和表4。
(一)物理参数比较
表3两种卷烟物理参数比较
| 检测项目 | 重量(g) | 压降(mm H2O) | 圆周(mm) | 纸透气度(％) | 嘴透气度(％) |
| A | 0.94 | 90 | 24.5 | 6.5 | 21.7 |
| B | 0.92 | 98 | 24.5 | 5.7 | 19.1 |
(二)感官评吸结果
与对照样B复合滤棒卷烟相比，采用本发明颗粒的滤棒的A样卷烟烟气浓度稍有增大，烟气稍显混浊，突出；香气似感丰厚，余味及口腔残留度接近，刺激性似有增加。
(三)烟气分析结果
表4
| 检测项目 | 焦油(mg) | 总粒相物(mg) | 抽吸口数 | 水分(mg) | 烟碱(mg) | 一氧化碳(mg) |
| A | 9.6 | 11.37 | 6.4 | 0.9 | 0.9 | 12.6 |
| B | 8.8 | 10.22 | 6.1 | 0.6 | 0.8 | 11.6 |
实施例5卷烟滤棒对照实验
醋酸纤维滤棒对照样A-1、A-2、A-3和采用本发明过滤棒样品B-1、B-2、B-3除滤棒外其他材料和加工工艺均相同。经实验测试，本发明过滤棒能有效降低焦油和烟碱含量分别为10％左右。
(一)、GC-MS法测定卷烟烟气中PAHs
1、仪器
Smoking machine RMI/PLUS单孔道吸烟机(德国Borgwaldttechnik公司)；HBRM/cs 20孔道转盘式吸烟机(德国Borgwaldttechnik公司)；AG204分析天平(感量0.1mg，瑞士METTLERTOLEDO公司)；BüCHI B-480恒温水浴锅；BüCHI R-124旋转蒸发仪，BüCHI B-721真空控制器，BüCHI V-500空气真空泵，(瑞士BüCHI公司生产)；HP 6890气相色谱仪，HP 5793质谱检测仪，HP 7683自动进样器，HP质谱工作站(美国安捷仑公司)。直径92mm的剑桥滤片，5ml SPE柱(大连化学物理研究所)。
2、试剂
环己烷、正己烷和甲醇为色谱纯，使用水为二次蒸馏水。内标：氘代二氢苊(Acenaphthene-d10)、氘代菲-d10(Phenanthrene-d10)、氘代北-d12(perylene-d12)，购自Aldrich公司。标准品：从ChemService购买配制好浓度的标品1ml，其名称和浓度如下均为2000ug/ml。配好的溶液避光保存。
3、GC/MSD工作条件
色谱柱：30m×0.25mm的BPX-35弹性石英毛细管柱。经选择优化的条件是：载气He；进样口温度280℃；接口温度280℃；恒定柱流量0.8ml/min；分流比1∶1；SIM离子选择模式。选择离子组如表3；程序升温如表6。总运行时间：95min。
表5SIM离子选择模式下的选择例子系列
| 组编号 | 开始时间(min) | 结束时间(min) | 选择例子(M/Z) |
| 1 | 40 | 20 | 128；164 |
| 2 | 20 | 23 | 152；154；164 |
| 3 | 23 | 27 | 154；166 |
| 4 | 27 | 58 | 178；188；202；228；252 |
| 5 | 58 | 95 | 228；252；264；276；278 |
表6升温程序
| 序列 | 升温速率(℃/min) | 温度(℃) | 保持时间(min) |
| 1 | 0 | 80 | 0 |
| 2 | 4 | 230 | 0 |
| 3 | 2 | 260 | 0 |
| 4 | 1 | 280 | 0 |
| 5 | 2 | 290 | 17.50 |
实验检测结果见表7。
表7主流烟气烟草特有亚硝胺(TSNA)的分析测定结果
| 对照样卷烟 | NNN(ng/支) | NAT+NAB(ng/支) | NNK(ng/支) | 总计(ng/支) |
| A-1 | 3.87 | 6.50 | 5.90 | 16.27 |
| A-2 | 3.97 | 6.17 | 5.33 | 15.47 |
| A-3 | 4.47 | 4.68 | 5.85 | 14.99 |
| 平均值 | 4.10 | 5.78 | 5.69 | 15.58 |
| 试样卷烟 | NNN(ng/支) | NAT+NAB(ng/支) | NNK(ng/支) | 总计(ng/支) |
| B-1 | 4.28 | 6.43 | 5.40 | 16.11 |
| B-2 | 3.77 | 5.54 | 4.86 | 14.17 |
| B-3 | 4.84 | 4.26 | 5.36 | 14.45 |
| 平均值 | 4.30 | 5.41 | 5.20 | 14.91 |
(二)、测定卷烟烟气TSNAs
1、仪器
Trace-2000气相色谱仪(带AS2000C.U.自动进样器，意大利ThermalQuest公司)TEA-543型热能分析仪(美国ThermedicsDetection Inc.)；BüCHI R-114旋转蒸发仪，(瑞士BüCHI公司)；SE-54毛细管色谱柱(30m×0.25mm×1um，中国大连化物所)；AB204-S型电子天平(瑞士Mettler Toledo公司，感量0.0001g)；超声波发生器；玻璃层析柱(具塞，内径20mm，长35cm)；TEA专用过滤器(美国Thermedics Detection Inc.)；Smoking machine RMI/PLUS单孔道吸烟机(德国Borgwaldt technik公司)；HBRM/cs 20孔道转盘式吸烟机(德国Borgwaldt technik公司)。
2、试剂
二氯甲烷、甲醇(AR，天津化学试剂厂)；抗坏血酸、无水硫酸钠(AR，上海化学试剂厂)；碱性氧化铝(AR，100目，广州化学试剂厂)；N-亚硝基降烟碱(NNN)、N-亚硝基假木贼碱(NAT)、N-亚硝基新烟碱(NAB)、4-(甲基亚硝胺基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)和二丁基亚硝胺(内标)(98％，美国ChemService公司)；高纯水(购自昆明物理所)。
3、GC-TEA条件
气相色谱仪：EC2000
色谱柱：DB5石英柱(30m×0.53mm×1.0um)
进样口温度：240℃；载气：氦气；载气流速：4ml/min；进样量：3ul(不分流)；
采用升温程序：50℃，2min→165℃，10℃/min，1min→205℃，3℃/min，3min→230℃，10℃/min，2min。
TEA：裂解温度：500℃；接口温度：250℃；氧气流速：18ml/min。检测结果见表8。
表8主流烟气多环芳烃(PAHs)的分析测定结果
Claims (2)
1.一种膨胀烟丝颗粒的应用，其特征在于将膨胀烟丝颗粒和增塑剂与开松的醋酸纤维基材均匀混合制备滤棒，所述增塑剂选用三醋酸甘油酯，添加的比例为滤棒过滤材料总重量的6～8％，所述膨胀烟丝颗粒按照每毫米长滤棒添加0.5mg的比例添加于滤棒中；所述膨胀烟丝颗粒通过以下步骤的制备方法制备得到：
(1)收集膨胀烟丝车间制各膨胀烟丝时产生的烟丝碎末，筛分选择30～100目的颗粒；
(2)将筛分后的颗粒置于烘箱中加热，在50℃下加热2小时，使其含水率为8％；
(3)按照膨胀烟丝碎末的重量比为0.005～0.015∶1添加增香剂，使增香剂与颗粒混合均匀，放置平衡箱中平衡水分48小时，使其含水率为10％，即得。
2.一种应用权利要求1中所述膨胀烟丝颗粒的卷烟滤棒，包括滤芯和用于卷包滤芯的成型纸，其特征在于所述滤芯由至少两节横截面积相同的滤芯组成，所述滤芯的相邻端面彼此接触；所述滤芯至少有一节应用权利要求1中所述膨胀烟丝颗粒。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |