CN102828441A - 一种减害提质的卷烟纸燃烧调节剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减害提质的卷烟纸燃烧调节剂及其应用，该燃烧调节剂由乌头酸的碱金属盐、古洛糖醛酸的碱金属盐、古洛糖酸内酯和葡萄糖酸内酯配制而成。将含有燃烧调节剂的一定浓度的水溶液在卷烟纸生产的施胶工段通过计量棒式膜转移施胶机均匀添加到卷烟纸中，所述的燃烧调节剂在卷烟纸中的添加量以质量百分数计为0.5%~6%。相对于现有技术，本发明具有如下优点：本发明所述的减害提质卷烟纸燃烧调节剂其制备过程简便、易于控制，可根据生产需要进行即时生产；其应用简便，无须改变现有卷烟纸生产工艺，原料成本低廉，具有较好的工业应用价值。

Description

一种减害提质的卷烟纸燃烧调节剂及其应用

技术领域

本发明属于卷烟材料，具体涉及一种卷烟纸燃烧调节剂，以及该燃烧调节剂的应用。

背景技术

卷烟纸是卷烟生产中的重要材料，是实现卷烟减害降焦目标的有效途径之一。卷烟纸的主要特点是直接参与卷烟燃烧，它对烟支的阴燃性、燃烧速度、烟支主流烟气和侧流烟气的释放量、烟气有害成分释放量、卷烟吸味和外观质量等方面有重要影响。卷烟纸的燃烧性能影响烟支的燃烧性能，且要与烟支的燃烧性能相匹配。燃烧性好的卷烟纸可以加快卷烟的自由燃烧速度，降低抽吸口数。卷烟纸的燃烧性能与卷烟纸中的添加剂有很大关系，卷烟纸中的添加剂特别是燃烧调节剂的种类和用量直接影响卷烟的自由燃烧速度、抽吸口数、烟气释放量和烟气中有害成分的释放量。燃烧调节剂的使用不仅要调节卷烟纸的燃烧速率使之与烟支的燃烧速率相匹配，加快烟支阴燃速率，降低抽吸口数，实现卷烟减害降焦的目的，还要保证其对卷烟的吃味不产生负面影响，甚至对卷烟感官品质有提升作用。功能性卷烟纸燃烧调节剂的研究开发是赋予卷烟纸高技术含量，进而适应卷烟安全、低危害、改善吸味、提升品质等要求的重要技术手段。

有机酸碱金属盐是一种用于增加卷烟纸和烟支阴燃速率的燃烧调节剂。Liu C等（Beitrage zur Tabakforschuang International/Contributions to Tobacco Research, 2003,20(5):341-347）将苹果酸钾、柠檬酸钾、酒石酸钾喷洒到烟丝中，发现烟丝中加入苹果酸钾总钾含量为3.1%~8.3%时抽吸温度几乎呈直线下降，同时吸阻逐渐增加。烟丝中总钾含量为5.1%时，三种有机酸钾盐均可以降低主流烟气中的烟碱25%~32%、降低CO24%~35%。Yamamoto T等（Beitrage zurTabakforschuang International, 1990,14(6):379-385）研究了外加钾盐对降低主流烟气中焦油、烟碱、CO的影响，发现随着烟丝中外加钾盐量的增加，焦油、烟碱和CO的递送量降低。添加苹果酸盐抽吸口数几乎不变，硝酸盐口数轻微下降。对于降低CO而言苹果酸钾比硝酸钾更为有效，对烟碱则相反。外加钾盐和烟叶本身钾盐量的提高均可以通过降低燃烧区的峰值温度来影响CO的递送量。加入低于2%的苹果酸钾可以消除烟气刺激性和吸味损失。戴亚等（烟草科技，1998(1):11-12；1998(5):3-4）研究了外加钾盐对卷烟燃烧性和焦油释放量的影响，表明加入适量的钾盐能够加速卷烟的燃烧、降低抽吸口数和焦油释放量。

2009年，谢剑平等（烟草科技，2009(2):5-15；）基于卷烟主流烟气7种有害成分释放量和烟气毒理学试验结果建立了卷烟危害性定量评价指标——卷烟危害性指数，首次将卷烟烟气有害成分的释放量与其危害性联系起来。功能性卷烟纸燃烧调节剂的主要研究目标就是降低卷烟危害性指数。

专利US6557561公开了一种含有香料的能改善主流烟气吸味的卷烟纸，所述主流烟气吸味改良剂为内酯或与内酯相对应的羟基羧酸盐。所述内酯包括γ-丁内酯、γ-戊内酯、γ-庚内酯、γ-己内酯、γ-辛内酯、δ-辛醇内酯、δ-癸内酯、γ-十一烷酸内酯、葫芦巴内酯、γ-戊基丁内酯等。抽吸时烟气产生的不良气味可以被主流烟气吸味改良剂释放的香气物质所屏蔽，香味成分没有大量进入主流烟气而是选择性地进入侧流烟气中，卷烟的香气和吃味没有被显著破坏。内酯类化合物分子结构中的—CO—O—C—是致香基团，五元环或更多元环的γ-内酯或δ-内酯可以作为主流烟气吸味改良剂。古洛糖酸内酯、葡萄糖酸内酯分别为含有4个羟基的γ-己内酯、δ-己内酯，其用于卷烟纸燃烧调节剂和吸味改善剂方面未见报道。

专利CN1154817公开了一种香烟过滤嘴滴加剂，用浓度1%~10%的有机酸如蚁酸、醋酸、草酸、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、延胡索酸、戊二酸、乌头酸等有机酸做香烟过滤嘴保健滴加剂，滴入香烟滤嘴内，可以醇化烟气中的尼古丁，改善吸味等。乌头酸是一种不饱和三元羧酸，常以顺式-乌头酸存在，天然存在于甜菜根、糖萝卜中，具有蔬菜香、霉香、坚果香、烤香等，乌头酸盐用于卷烟纸燃烧调节剂未见报道。

常用的卷烟纸燃烧调节剂有柠檬酸盐、苹果酸盐、酒石酸盐、琥珀酸盐、醋酸盐等。目前国内大多数卷烟纸制造企业所使用的燃烧调节剂为柠檬酸钾和柠檬酸钠的混合盐。使用柠檬酸盐虽然可以增加烟支静燃速率，降低抽吸口数，但CO每口的递送量增加较大，过量使用柠檬酸盐也会对卷烟感官品质产生负面影响。综合考虑优选既具有减害降焦效果，又不会对卷烟吸味产生较大负面影响，且符合食品安全性要求的新型卷烟纸燃烧调节剂，成为卷烟材料制备领域新的课题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有减害提质功能的卷烟纸燃烧调节剂。同时，本发明还提供了该卷烟纸燃烧调节剂的应用。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现，本发明中采用的份数均为质量份数，采用的百分数均为质量百分数。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是，一种减害提质的卷烟纸燃烧调节剂，该燃烧调节剂由乌头酸的碱金属盐、古洛糖醛酸的碱金属盐、古洛糖酸内酯和葡萄糖酸内酯配制而成。

优选地，所述乌头酸、古洛糖酸内酯、葡萄糖酸内酯均为食品级添加剂。

进一步地，所述乌头酸碱金属盐、古洛糖醛酸碱金属盐分别通过乌头酸、古洛糖酸内酯与碱在水溶液中反应制得，所述的碱是指氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸钠中的一种或几种。

优选地，所述乌头酸盐为乌头酸钾或乌头酸钠，所述古洛糖醛酸盐为古洛糖醛酸钾或古洛糖醛酸钠，所述古洛糖酸内酯为L-古洛糖酸-γ-内酯或D-古洛糖酸-γ-内酯，所述葡萄糖酸内酯为D-葡萄糖酸-δ-内酯。

优选地，所述水溶液中各化合物质量浓度分别为：乌头酸盐浓度为3%～30%，古洛糖醛酸盐浓度为3%～30%，古洛糖酸内酯浓度为1%～6%或葡萄糖酸内酯浓度为1%～6%。

优选地，所述水溶液中各化合物质量浓度分别为：乌头酸盐浓度为5%～20%，古洛糖醛酸盐浓度为5%～20%，古洛糖酸内酯浓度为2%～3%或葡萄糖酸内酯浓度为2%～3%。

优选地，所述水溶液的pH值范围为6.5～8.5。

本发明还提供了上述减害提质卷烟纸燃烧调节剂的应用，将含有燃烧调节剂的一定浓度的水溶液在卷烟纸生产的施胶工段通过计量棒式膜转移施胶机均匀添加到卷烟纸中，所述的燃烧调节剂在卷烟纸中的添加量以质量百分数计为0.5%～6%。

优选地，所述的燃烧调节剂在卷烟纸中的添加量以质量百分数计为1%～4%。

将制得的功能性卷烟纸成品用于卷烟生产，即具有较好的减害效果，且对卷烟感官品质具有一定的提升作用。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

（1）本发明所述的减害提质卷烟纸燃烧调节剂其制备过程简便、易于控制，可根据生产需要进行即时生产。

（2）本发明所述的减害提质卷烟纸燃烧调节剂，其应用简便，无须改变现有卷烟纸生产工艺，原料成本低廉，具有较好的工业应用价值。

（3）多次试验结果表明，将含有本发明所述燃烧调节剂的卷烟纸用于卷烟，可以降低主流烟气中焦油、7种有害成分释放量10%～20%，降低卷烟危害性指数7%～18%，且对卷烟感官品质具有较好的提升作用。

具体实施方式

通过下面的实例可以更清楚地了解本发明，但它们并不是对本发明的限定。若无特别说明，本发明实施例中所述浓度为质量浓度。

实施例1

将1948份水缓缓加入到168份氢氧化钾中，启动搅拌，溶解后将174份乌头酸缓缓加入到氢氧化钾水溶液中，继续搅拌20min，反应完毕后将168份古洛糖酸内酯加入到反应体系中，保持搅拌，完全溶解后静置2h，生成的燃烧调节剂悬浮液中乌头酸钾浓度为10.3%，古洛糖酸内酯浓度为6%，测得水溶液pH值为6.97。

将配制好的燃烧调节剂悬浮液在卷烟纸生产的施胶工段通过计量棒式膜转移施胶机均匀添加到卷烟纸中，调整生产工艺和纸机设备参数，制得卷烟纸定量为31.3g/m²，透气度为61.4CU，其物理指标见表1。将制得的功能性卷烟纸与普通卷烟纸（空白样）用于川渝中烟某一牌号的卷烟生产，对卷制的卷烟进行主流烟气7种有害成分分析、卷烟危害性指数分析和感官质量评价。结果分别见表2、表3。

实施例2

将实施例1中的燃烧调节剂水溶液稀释1倍，即乌头酸钾浓度为5.2%，古洛糖酸内酯浓度为3%，重复以上生产过程及分析测试，结果见结果见表1～表3。

实施例3

称取178份古洛糖酸内酯加入到1646份水中搅拌均匀，静置2h，将100份碳酸氢钾缓缓加入到古洛糖酸内酯溶液中，保持搅拌，控制加入速度不要使气泡溢出反应容器，反应0.5小时后将40份古洛糖酸内酯加入到反应体系中保持搅拌0.5h，生成的燃烧调节剂悬浮液中古洛糖醛酸钾浓度为11.7%，古洛糖酸内酯浓度2%，测得水溶液pH值为7.12。利用配制好的燃烧调节剂悬浮液，重复以上生产过程及分析测试，结果见结果见表1～表3。

实施例4

将实施例3中的燃烧调节剂水溶液稀释1倍，即燃烧调节剂悬浮液中古洛糖醛酸钾浓度为5.85%，古洛糖酸内酯浓度1%，重复以上生产过程及分析测试，结果见结果见表1～表3。

实施例5

将1512份水缓缓加入到84份氢氧化钾中，启动搅拌，待完全溶解后将87份乌头酸缓缓加入到氢氧化钾水溶液中，保持搅拌20min，反应完毕后将89份古洛糖酸内酯加入到反应体系中，溶解后加入50份碳酸氢钾，保持搅拌至反应完毕。再将54份古洛糖酸内酯、54份葡萄糖酸内酯加入到反应体系中，继续搅拌至完全溶解后静置2h，生成的燃烧调节剂悬浮液中乌头酸钾浓度为8%，古洛糖醛酸钾浓度为6.5%，古洛糖酸内酯浓度为3%，葡萄糖酸内酯浓度3%，测得水溶液pH值为7.17。

利用配制好的燃烧调节剂悬浮液，重复以上生产过程及分析测试，结果见表1～表3。

表1 燃烧调节剂试制卷烟纸物理指标

表2 燃烧调节剂试制卷烟焦油、7种有害成分释放量及危害性指数分析

注：卷烟危害性评价指数 $H=\frac{Y_{\mathrm{CO}}}{C_1}+\frac{Y_{\mathrm{HCN}}}{C_2}+\frac{Y_{\mathrm{NNK}}}{C_3}+\frac{Y_{{\mathrm{NH}}_3}}{C_4}+\frac{Y_{B\left[a\right]P}}{C_5}+\frac{Y_{\mathrm{PHE}}}{C_6}+\frac{Y_{\mathrm{CRO}}}{C_7}$ ，Y-卷烟主流烟气有害成分释放量；C₁-C₇为参考值，评价方法参见：谢剑平，卷烟危害性评价原理与方法，化学工业出版社，2009年第1版。

表3 卷烟纸燃烧调节剂试制卷烟感官质量评吸表（评委人数7人）

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种减害提质的卷烟纸燃烧调节剂，其特征在于，该燃烧调节剂由乌头酸的碱金属盐、古洛糖醛酸的碱金属盐、古洛糖酸内酯和/或葡萄糖酸内酯配制而成。

2.根据权利要求1所述的一种减害提质的卷烟纸燃烧调节剂，其特征在于，所述的乌头酸碱金属盐、古洛糖醛酸碱金属盐分别通过乌头酸、古洛糖酸内酯与碱在水溶液中反应制得，所述的碱是指氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸钠中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的一种减害提质的卷烟纸燃烧调节剂，其特征在于，所述乌头酸盐为乌头酸钾或乌头酸钠，所述古洛糖醛酸盐为古洛糖醛酸钾或古洛糖醛酸钠，所述古洛糖酸内酯为L-古洛糖酸-γ-内酯或D-古洛糖酸-γ-内酯，所述葡萄糖酸内酯为D-葡萄糖酸-δ-内酯。

4.根据权利要求2所述的一种减害提质的卷烟纸燃烧调节剂，其特征在于，所述水溶液中各化合物质量浓度分别为：乌头酸盐浓度为3%~30%，古洛糖醛酸盐浓度为3%~30%，古洛糖酸内酯浓度为1%~6%或葡萄糖酸内酯浓度为1%~6%。

5.根据权利要求4所述的一种减害提质的卷烟纸燃烧调节剂，其特征在于，所述水溶液中各化合物质量浓度分别为：乌头酸盐浓度为5%~20%，古洛糖醛酸盐浓度为5%~20%，古洛糖酸内酯浓度为2%~3%或葡萄糖酸内酯浓度为2%~3%。

6.根据权利要求4所述的一种减害提质卷的烟纸燃烧调节剂，其特征在于，所述水溶液的pH值为6.5~8.5。

7.根据以上任一权利要求所述的一种减害提质的卷烟纸燃烧调节剂的应用，其特征在于，将含有燃烧调节剂的一定浓度的水溶液在卷烟纸生产的施胶工段通过计量棒式膜转移施胶机均匀添加到卷烟纸中，所述的燃烧调节剂在卷烟纸中的添加量以质量百分数计为0.5%~6%。

8.根据权利要求7所述的一种减害提质的卷烟纸燃烧调节剂的应用，其特征在于，所述的燃烧调节剂在卷烟纸中的添加量以质量百分数计为1%~4%。