CN102178347A - 一种选择性降低卷烟烟气的滤嘴及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种选择性降低卷烟烟气成分的过滤嘴及其制备方法。它是在滤嘴成型过程中或成型后，在滤嘴材料中加入微波吸收材料，水、醇类、酯类、无机氧化物中一种或几种的混合物，利用微波对滤嘴进行处理。用水的添加量为滤嘴材料质量的6-20%，用醇类的添加量为滤嘴材料质量的5－8%，用酯类的添加量为滤嘴材料质量的5－8%，添加无机氧化物时，添加量为滤嘴材料质量的0.5%－2.5%，添加混合物时为滤嘴材料质量的3-7%。再微波对滤嘴处理，利用微波能量使滤嘴内部的丝束性状或丝束排列方式发生扰动，从而改变滤嘴的过滤性能，达到选择性降低某些烟气有害成分的目的。

Description

一种选择性降低卷烟烟气的滤嘴及其制备方法

技术领域

本发明涉及卷烟工业技术领域，具体地说是一种选择性降低卷烟烟气的滤嘴及其制备方法。

背景技术

自1930年用棉花作过滤材料的第一个卷烟滤嘴问世以来，过滤嘴便成为卷烟设计中的一个重要部分。但是，直到20世纪50年代，随着醋酸纤维的开发，过滤嘴卷烟才开始得到消费者的认可。60年代初，由于反吸烟运动的日益高涨，烟草行业受到很大冲击。开发低焦油安全型卷烟是烟草工业的出路之一。滤嘴作为吸烟者与主流烟气之间的桥梁，不仅能滤除烟气中的部分有害成分，而且在卷烟上接装滤嘴，可以有效截留卷烟主流烟气中的总粒相物，降低焦油含量，减少烟气对人体健康及环境的危害。

随着烟草科技的进步和消费者需求的不断变化，卷烟滤嘴在烟支中扮演着越来越重要角色。卷烟滤嘴的作用已经从单纯过滤烟气作用过渡到了承载品牌文化，传递产品个性的作用上来。尤其是在高档卷烟中，它既体现了产品形象、个性，又充实了品牌内涵、提升了产品的价格档次。

随着各国政府对卷烟的限制越来越严格，以及消费者对吸烟与健康的关注日益增强，仅凭一种单功能添加剂的特殊滤嘴已经难以满足卷烟市场的发展需求，特殊滤嘴已由一种添加剂单种功能向多种添加剂多功能的方向发展。

从减少卷烟烟气中危害性成分的角度而言，难点在于选择性降低。一方面，据美国烟草公司研究证明，在（a）单种主流烟气成分或侧流烟气成分释放量与（b）焦油、烟碱释放量或卷烟设计参数（如烟丝重）之间存在函数关系，采用这些函数可以预测其它牌号卷烟的烟气成分释放量。这说明在降低焦油等烟气量的同时，44种（Hoffmann名单）或7种卷烟烟气危害性指标化合物也可能随之降低。另一方面，从烟气危害性指标化合物的化学性质看，也存在相当的难度。如Taylor指出，大部分烟气危害性指标化合物在形成之后由于沸点不同，在粒相和气相中的分布并不相同，因此要先选择性除去必须考虑不同的手段。针对挥发和半挥发性化合物，可以采用滤嘴技术，而针对一些不难挥发或不挥发性组分，则必须考虑其他办法。

微波是一种能量形式，在电介质中可以转化为热量。将可吸收微波能量的物料置于高频交变电场中，物料中的粒子会发生反复的变向运动，致使碰撞加剧，产生耗散热(或焦耳热)，发生能量转化。因此微波干燥是一种介电干燥，在介电干燥过程中，物料内部产生热量，传质推动力主要是物料内部迅速产生的蒸气压力梯度。与用热风、蒸气加热的普通干燥相比，微波干燥的主要优点是，能量的有效利用率高、对物料无破坏性(在较低的环境温度下进行干燥，不需要高的表面温度)、其它易挥发性物质的损失量少且作用均匀(能形成更加均匀的湿度场和湿度分布)、干燥迅速(干燥时间可缩短50%以上)，有利于提高制丝质量(如避免烟丝表面硬化等)。有研究认为，微波辐射可以分离烟草中的致癌物质亚硝胺和氮氧化合物，适当的微波处理可以降低烟叶中特有亚硝胺的含量。卷烟过滤嘴主要采用醋酸丝束成型进行生产。有文献报道可以采用微波烘干方法去除其中的水溶性胶，从而达到快速干燥成型的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种选择性降低卷烟烟气的滤嘴及其制备方法，该滤嘴可以直接作为一元滤嘴使用，也可以作为复合滤嘴中的单元滤嘴参与复合。

本发明在开发特殊滤嘴时，加大了科研投入，加强了对各种滤嘴添加剂性能的基础性研究，了解和掌握各种滤嘴添加剂的降焦减害性能、用量、添加方法和生产成本等，根据市场和卷烟设计的要求，有目的有选择性地将各种添加剂较佳地组合起来，开发出多功能具有理想降焦减害效果的特殊滤嘴。

本发明的技术方案是：在滤嘴成型过程中或成型后，在滤嘴材料中加入微波吸收材料，水、醇类、酯类、无机氧化物中一种或几种的混合物，用水的添加量为滤嘴材料质量的6-20%（最好在8%左右），用醇类的添加量为滤嘴材料质量的5－8%，用酯类的添加量为滤嘴材料质量的5－8%，添加无机氧化物时，添加量为滤嘴材料质量的0.5%－2.5%（1%最佳），添加混合物时为滤嘴材料质量的3-7%（6%最佳）。

所述的醇类是甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、丙三醇、异丙醇、丁醇等中的一种或者是它们的混合物。

所述的脂类是乙酸乙酯、丙酸乙酯、三醋酸甘油酯等中一种或者是它们的混合物。

所述的无机氧化物是Fe₂O₃·nH₂O、Al₂O₃、ZnO等中一种或者是它们的混合物。

采用混合物时的几种情况：用水与醇类混合，混合比例为1：1—5：1摩尔比（以2：1最佳）；用水与酯类混合，混合比例为1：1—6：1摩尔比（以1：1为最佳）；用水、醇、酯混合，混合比例以1：1：1摩尔比。

在利用微波对滤嘴进行处理时，微波功率1千瓦—5千瓦，时间1-10分钟。

其中水是比较好的微波吸收材料，在吸收微波后快速蒸发导致成型的丝束发生膨胀，形成更多的空隙，使过滤嘴过滤效率增加。有可以使水和其他材料的混合物，其中水和异丙醇的混合物比较好。

经过以上处理，微波吸收材料在此过程中吸收微波能量发生物理或者是化学作用，使滤嘴内部的丝束自身结构或丝束排列方式发生扰动，如采用水、醇类、酯类使醋纤丝束之间增大空隙或相互粘着，采用氧化物使醋纤丝束的表面产生凹凸或熔洞，从而改变滤嘴的过滤性能，达到选择性降低某些烟气有害成分的目的。

本发明的利用微波处理卷烟过滤嘴的方法与采用微波烘干不同，在滤嘴中加入水或其他微波吸收材料，再利用微波能量处理滤嘴使滤嘴内部发生物理或化学变化。经过此方法处理后的滤嘴吸阻略有减少，但由于内部结构的变化，对某些烟气成分，尤其是烟气有害性成分具有选择性过滤作用。经过如此处理的滤嘴可以直接作为一元滤嘴使用，也可以作为复合滤嘴中的单元滤嘴参与复合。

具体实施方式

实施例1：

成型好的滤嘴放入恒温恒湿环境中，温度40℃，相对湿度70%，平衡时间为48小时。平衡好的滤嘴取出测定其含水量19%左右，将平衡好的滤嘴放入微波装置中，调节功率3千瓦，加热时间4.5分钟后取出，测定其吸阻，结果见表1。处理后的滤嘴放入恒温恒湿箱平衡水分到相应的工艺指标设计值，按正常生产条件存放并进行卷烟生产，并进行相关烟气分析，结果见表2，结果显示主流烟气中苯并[α]芘与对照相比有选择性降低。

实施例2：

滤嘴制造过程的加入增塑剂的工艺环节中，在正常添加增塑剂的基础上，在滤嘴材料中加入滤嘴材料质量5 %的三醋酸甘油酯（或乙酸乙酯、或丙酸乙酯），随后进入喇叭口被成型纸包裹，置入微波装置，固定功率2kw，时间6分钟，之后的工艺环节照旧，得到的滤嘴与普通工艺生产的外观无差异。

实施例3：

滤嘴制造过程的加入增塑剂的工艺环节中，在正常添加增塑剂的基础上，在滤嘴材料中加入滤嘴材料质量8%的脂类混合物，脂类混合物为三醋酸甘油酯中与丙酸乙酯，比例为1：1摩尔比，随后进入喇叭口被成型纸包裹，置入微波装置，固定功率3kw，时间3分钟，之后的工艺环节照旧，得到的滤嘴与普通工艺生产的外观无差异。

实施例4：

滤嘴制造过程的加入增塑剂的工艺环节中，在滤嘴材料中加入滤嘴材料质量8%的异丙醇（或甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、丙三醇、丁醇中的一种），随后进入喇叭口被成型纸包裹，置入微波装置，固定功率4kw，时间2分钟，之后的工艺环节照旧，得到的滤嘴与普通工艺生产的外观无差异。

实施例5：

滤嘴制造过程的加入增塑剂的工艺环节中，在滤嘴材料中加入滤嘴材料质量6%的醇类混合物，即乙二醇、丙三醇和异丙醇的混合物，比例1：1：1摩尔比（也可以是甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、丙三醇、异丙醇、丁醇任意两种或两种以上的混合，比例为等比例），随后进入喇叭口被成型纸包裹，置入微波装置，固定功率5kw，时间1分钟，之后的工艺环节照旧，得到的滤嘴与普通工艺生产的外观无差异。

实施例6：

滤嘴制造过程的加入增塑剂的工艺环节中，在滤嘴材料中加入滤嘴材料质量3%的水与醇类混合物，水与醇类混合物由异丙醇与水混合，混合比例为1：1（或至5：1）摩尔比，随后进入喇叭口被成型纸包裹，置入微波装置，固定功率2kw，时间7分钟，之后的工艺环节照旧，得到的滤嘴与普通工艺生产的外观无差异。

实施例7：

滤嘴制造过程的加入增塑剂的工艺环节中，在滤嘴材料中加入滤嘴材料质量7%的水与脂类混合物，水与脂类混合物由丙酸乙酯与水混合形成的乳液，混合比例为1：1（或至6：1）摩尔比，随后进入喇叭口被成型纸包裹，置入微波装置，固定功率2kw，时间4分钟，之后的工艺环节照旧，得到的滤嘴与普通工艺生产的外观无差异。

实施例8：

在活性炭滤嘴的生产过程中，使用Fe₂O₃·nH₂O代替活性炭添加进滤嘴，加入量为滤嘴材料质量的1%，随后进入喇叭口被成型纸包裹，置入通过微波装置，固定功率2kw，时间2分钟，之后的工艺环节照旧，得到的滤嘴与普通工艺生产的外观无差异。

实施例9：

滤嘴制造过程的加入增塑剂的工艺环节中，在滤嘴材料中加入滤嘴材料质量5%的水与脂类、醇类混合物，水与脂类、醇类混合物由丙酸乙酯、异丙醇与水混合，混合比例为1：1：1摩尔比，随后进入喇叭口被成型纸包裹，置入微波装置，固定功率4kw，时间2分钟，之后的工艺环节照旧，得到的滤嘴与普通工艺生产的外观无差异。

上述实施例同样适用于二元复合滤嘴的生产。

Claims (9)

1.一种选择性降低卷烟烟气成分的过滤嘴的制备方法，其特征在于在滤嘴成型过程中或成型后，在滤嘴材料中加入微波吸收材料，水、醇类、酯类、无机氧化物中一种或几种的混合物，用水的添加量为滤嘴材料质量的6-20%，用醇类的添加量为滤嘴材料质量的5－8%，用酯类的添加量为滤嘴材料质量的5－8%，添加无机氧化物时，添加量为滤嘴材料质量的0.5%－2.5%，添加混合物时为滤嘴材料质量的3-7%。

2.根据权利要求1所述的选择性降低卷烟烟气成分的过滤嘴的制备方法，其特征在于所述的醇类是甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、丙三醇、异丙醇、丁醇中的一种或者是它们的混合物。

3.根据权利要求1所述的选择性降低卷烟烟气成分的过滤嘴的制备方法，其特征在于所述的脂类是乙酸乙酯、丙酸乙酯、三醋酸甘油酯中一种或者是它们的混合物。

4.根据权利要求1所述的选择性降低卷烟烟气成分的过滤嘴的制备方法，其特征在于所述的无机氧化物是Fe₂O₃·nH₂O、Al₂O₃、ZnO中一种或者是它们的混合物。

5.根据权利要求1所述的选择性降低卷烟烟气成分的过滤嘴的制备方法，其特征在于用水与醇类混合时，混合比例为1：1－5：1摩尔比。

6.根据权利要求1所述的选择性降低卷烟烟气成分的过滤嘴的制备方法，其特征在于用水与酯类混合时，混合比例为1：1－6：1摩尔比。

7.根据权利要求1所述的选择性降低卷烟烟气成分的过滤嘴的制备方法，其特征在于用水、醇、酯混合时，混合比例为1：1：1摩尔比。

8.根据权利要求1所述的选择性降低卷烟烟气成分的过滤嘴的制备方法，其特征在于在利用微波对滤嘴进行处理时，微波功率1千瓦－5千瓦，时间1-10分钟。

9.一种用权利要求1所述的选择性降低卷烟烟气成分的过滤嘴的制备方法制备的过滤嘴。