CN102960854A

CN102960854A - 一种降低卷烟燃烧温度的添加剂及其应用

Info

Publication number: CN102960854A
Application number: CN2012104884144A
Authority: CN
Inventors: 沈凯; 周国俊; 储国海; 肖卫强; 戴路; 胡安福; 詹望成; 郭杨龙; 卢冠忠
Original assignee: China Tobacco Zhejiang Industrial Co Ltd
Current assignee: China Tobacco Zhejiang Industrial Co Ltd
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2032-11-26
Also published as: CN102960854B

Abstract

本发明公开了一种降低卷烟燃烧温度的添加剂及其应用。所述的添加剂为碱金属盐和过渡金属盐的混合物；所述的碱金属盐的阴离子为乙酸根离子、草酸根离子或柠檬酸根离子。所述的添加剂可用于降低卷烟燃烧温度。与不含添加剂的对照烟相比，在烟丝中添加一定量的添加剂，可使卷烟的最高燃烧温度降低51℃。本发明的添加剂不仅可显著降低卷烟的燃烧温度，而且添加工艺简单。

Description

一种降低卷烟燃烧温度的添加剂及其应用

技术领域

本发明涉及卷烟的烟丝用添加剂领域，具体涉及一种降低卷烟燃烧温度的添加剂及其应用。

背景技术

卷烟燃烧温度是影响卷烟主流和侧流烟气中化学成分及其释放量的特性参数之一，进而影响卷烟的品质。卷烟燃烧温度直接影响卷烟燃烧过程中烟草成分的热解合成反应以及各种挥发、半挥发成分在烟气中的释放量。如主流烟气中多种稠环芳烃的存在被认为主要是高温合成产生的，高温度下CO₂能被C还原为CO，降低燃烧温度可减少CO的释放量。因此，利用调控卷烟燃烧温度来调控烟气化学组成成为可能，从而为卷烟减害降焦研究提供新的思路。

早在20世纪五六十年代，国外研究人员就发现在烟丝或卷烟纸中添加钾盐，能够降低卷烟的燃烧温度。例如，Harry等[US 2972557]将占烟丝重量的5%-8%的碳酸氢钠、碳酸氢钾、钌酸钾等碱金属盐，与20-40目的烟丝颗粒进行充分地机械混合，采用常规方法卷制成卷烟，可以明显降低卷烟的燃烧温度。由于碱金属盐类便宜易得，而且容易将其添加到烟丝和卷烟纸上，对降低卷烟燃烧温度和调变烟气成分具有较好的效果，因此受到了国内外广大研究者的关注。美国Philip Morris研究人员[Food andChemical Toxicology，2008,46(1):339]发现在烟叶中添加山梨酸钾，可以减少烟气中的总粒相物、一氧化碳、氢氰酸、2-硝基丙烷和烟草特有亚硝胺等，但会增加烟气中尼古丁、1,3-丁二烯、异戊二烯、一些多环芳烃等的含量。郑赛晶等人[中国烟草学会2005年会]考察了烤烟、香料烟和白肋烟的燃烧温度和钾含量后，发现烟丝中的有机钾盐含量增高，有助于降低卷烟的燃烧温度。汪波等[中国科学技术大学学报，2002，32(4)：433-439]采用普通热电偶对含有各种钾盐的卷烟样品进行了简单的测温实验，发现钾盐的添加确实可以降低卷烟的最高燃烧温度，其中添加酒石酸钾在烟草中的重量比为5%时，可以降低31℃。

除了传统的碱金属盐，随着研究的深入，人们发现其它过渡金属氧化物，甚至分子筛等材料对降低卷烟燃烧温度和改变烟气成分，也具有一定的效果。Philip Morris的研究人员[WO2003/086115]将纳米级的Fe₂O₃作为催化剂添加到烟丝中，降低其裂解温度，从而降低了CO的释放量。包头稀土研究院的研究人员[CN1729877A]将微米级或纳米级CeO₂粉末作为助剂，配制成悬浊液、乳浊液、溶液或溶胶分散体系，以机械混合、喷洒或浸泡的方式加入卷烟烟叶或烟丝或烟草薄片，有效地降低了卷烟烟气中的CO等物质的含量。史超等[CN1286052A]在烟丝中加入了一种或几种纳米材料的复合粉剂，如纳米SiO₂、Al₂O₃、TiO₂等，有效改善卷烟燃烧性能，降低焦油及其他烟气成分的释放量，同时使卷烟保持较好的香味。Colton等[Beitraege zur Tabakforschung,1968,4(7):269]将占烟丝重量的1-2%的硅树脂添加到烟丝上，可以降低卷烟的燃烧速率，降低卷烟的燃烧温度，提高烟气的吸味。Meier等人[Microporous and Mesoporous Materials,1999,33:307]发现在烟丝表面添加Y型分子筛，可减少主流烟气中的多环芳烃（PAHs）的产生。

虽然目前许多文献和专利将一些助剂甚至催化剂添加到卷烟烟丝中，但是除了传统的钾盐和钠盐之外，很少有文献提供助剂对降低卷烟燃烧温度的确切数据。另外，助剂的遴选范围还比较局限，除了钾盐和钠盐之外的绝大部分添加剂为氧化物，不溶于水和常规溶剂，添加工艺繁琐，通常需要采用分散剂和其它一些试剂与其混合制成浆料后才能添加。

所以，研究一种添加工艺简单、降低卷烟燃烧温度效果较好的添加剂，具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能降低卷烟燃烧温度的由碱金属盐和过渡金属盐组成的混合添加剂。

一种降低卷烟燃烧温度的添加剂，为碱金属盐和过渡金属盐的混合物；所述的碱金属盐的阴离子为乙酸根离子、草酸根离子或柠檬酸根离子等。

本发明添加剂采用阴离子为乙酸根离子、草酸根离子或柠檬酸根离子等的碱金属盐和过渡金属盐共同作用，应用于卷烟中时能够降低卷烟燃烧温度。其中，碱金属离子可与烟草燃烧的中间产物结合生成更加稳定的物种，可使烟草在燃烧过程中暂时中断，减少了各个温度段下的燃烧热量，从而降低卷烟的燃烧温度。而过渡金属离子在烟草燃烧时可提供氧，使卷烟能在较低的温度下进行燃烧。碱金属离子和过渡金属离子相辅相成，可显著降低卷烟的燃烧温度，同时，乙酸根离子、草酸根离子或柠檬酸根离子等酸根离子的引入既方便添加剂使用时的简便添加又不会影响添加剂的效果。

所述的碱金属盐优选为锂盐、钾盐或钠盐。

所述的过渡金属盐优选为铜盐、锌盐、锰盐、钴盐或铁盐。

所述的过渡金属盐优选水溶性过渡金属盐，因此，所述的过渡金属盐的阴离子优选为乙酸根离子或柠檬酸根离子等。

所述的添加剂中碱金属盐的重量百分含量优选为20%-90%，添加剂具有更好的应用性能，如能够较好地降低卷烟燃烧温度。

本发明添加剂的制备方法简单，将碱金属盐和过渡金属盐混合得到所述的添加剂。

所述的添加剂可以作为或用于制备降低卷烟燃烧温度的添加剂。

所述的添加剂还可以用于制备卷烟燃烧温度较低的卷烟，如用于制备卷烟燃烧温度低至747℃-785℃的卷烟。卷烟的制备采用现有技术。

一种含有所述的添加剂的卷烟。

所述的添加剂的重量为卷烟烟丝重量的0.1%-10%，优选5%-10%，降低卷烟燃烧温度的效果更好。

所述的卷烟的制备方法，包括：将添加剂溶解于水中制成盐溶液，将盐溶液均匀喷洒到卷烟的烟丝中按照现有的卷烟制备方法制备卷烟。以此来降低卷烟的燃烧温度。

所述的盐溶液的浓度优选为1%-35%，便于操作。

本发明具有如下有益效果：

（1）本发明添加剂的性能较好，最优可使卷烟的最高燃烧温度降低51℃；（2）添加工艺简单，溶于水后可喷洒到烟丝表面，添加方式简便；（3）本发明添加剂的原料即碱金属盐和过渡金属盐采用市售产品即可，来源方便、广泛。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

从卷烟厂一个批次中取得一定数目的卷烟样品，以保证所有实施例和对照烟使用的卷烟为同一批次。

试验烟的制备步骤：将一定量的混合盐溶解于水，制成一定浓度的盐溶液，采用CIJECTOR香精注射机将50μl的盐溶液均匀喷洒到卷烟的烟丝中，然后将卷烟在温度为22℃±1℃和相对湿度为60%±2%的平衡箱中平衡48h以上，备用。取同样的卷烟样品，用CIJECTOR香精注射机注入50μl水，作为对照烟，同样在温度为22℃±1℃和相对湿度为60%±2%的平衡箱中平衡48h。

卷烟抽吸按照“GB 19609-2004卷烟用常规分析用吸烟机测定总粒相物和焦油”。

卷烟燃烧温度测试方法：采用热电偶测温装置，包括8根热电偶和数据记录仪。测试卷烟燃烧温度时，在距离烟支头端18mm处将第一根热电偶插入烟支的中部，其后在同一截面水平上往滤嘴端方向每隔1mm插入一根热电偶，共计8根。烟支抽吸开始后，采用数据记录仪对各个热电偶的燃烧温度进行实时检测，选取实时检测过程中8根热电偶的最高温度为最高燃烧温度，重复测试10支烟，取其平均值作为最终的最高燃烧温度。

实施例1

将1.34克的乙酸锂和1.34克的乙酸铜溶解于5.0克的水中（碱金属：过渡金属盐重量比为50%：50%），搅拌至完全溶解，得到盐溶液；然后采用CIJECTOR香精注射机在每支烟的烟丝中均匀注入50μl的盐溶液，使得混合盐的总重量占每支卷烟烟丝总重量的5%。把烟支放入温度为22±1℃和相对湿度为60±2%的平衡箱中平衡48h，制得试验烟a。添加剂对降低卷烟燃烧温度的效果：见表1。

实施例2

将1.34克的乙酸钾和1.34克的乙酸锌溶解于5.0克的水中（碱金属：过渡金属盐重量比为50%：50%），搅拌至完全溶解，得到盐溶液；然后采用CIJECTOR香精注射机在每支烟的烟丝中均匀注入50μl的盐溶液，使得混合盐的总重量占每支卷烟烟丝总重量的5%。把烟支放入温度为22±1℃和相对湿度为60±2%的平衡箱中平衡48h，制得试验烟b。添加剂对降低卷烟燃烧温度的效果：见表1。

实施例3

将1.34克的柠檬酸钾和1.34克的乙酸钴溶解于5.0克的水中（碱金属：过渡金属盐重量比为50%：50%），搅拌至完全溶解，得到盐溶液；然后采用CIJECTOR香精注射机在每支烟的烟丝中均匀注入50μl的盐溶液，使得混合盐的总重量占每支卷烟烟丝总重量的5%。把烟支放入温度为22±1℃和相对湿度为60±2%的平衡箱中平衡48h，制得试验烟c。添加剂对降低卷烟燃烧温度的效果：见表1。

实施例4

将1.34克的乙酸钾和1.34克的柠檬酸铁溶解于5.0克的水中（碱金属：过渡金属盐重量比为50%：50%），搅拌至完全溶解，得到盐溶液；然后采用CIJECTOR香精注射机在每支烟的烟丝中均匀注入50μl的盐溶液，使得混合盐的总重量占每支卷烟烟丝总重量的5%。把烟支放入温度为22±1℃和相对湿度为60±2%的平衡箱中平衡48h，制得试验烟d。添加剂对降低卷烟燃烧温度的效果：见表1。

实施例5

将1.34克的柠檬酸钠和1.34克的乙酸锰溶解于5.0克的水中（碱金属：过渡金属盐重量比为50%：50%），搅拌至完全溶解，得到盐溶液；然后采用CIJECTOR香精注射机在每支烟的烟丝中均匀注入50μl的盐溶液，使得混合盐的总重量占每支卷烟烟丝总重量的5%。把烟支放入温度为22±1℃和相对湿度为60±2%的平衡箱中平衡48h，制得试验烟e。添加剂对降低卷烟燃烧温度的效果：见表1。

实施例6

将0.54克的乙酸钾和2.15克的柠檬酸铁溶解于5.0克的水中（碱金属：过渡金属盐重量比为20%：80%），搅拌至完全溶解，得到盐溶液；然后采用CIJECTOR香精注射机在每支烟的烟丝中均匀注入50μl的盐溶液，使得混合盐的总重量占每支卷烟烟丝总重量的5%。把烟支放入温度为22±1℃和相对湿度为60±2%的平衡箱中平衡48h，制得试验烟f。添加剂对降低卷烟燃烧温度的效果：见表1。

实施例7

将2.42克的乙酸钾和0.27克的柠檬酸铁溶解于5.0克的水中（碱金属：过渡金属盐重量比为90%：10%），搅拌至完全溶解，得到盐溶液；然后采用CIJECTOR香精注射机在每支烟的烟丝中均匀注入50μl的盐溶液，使得混合盐的总重量占每支卷烟烟丝总重量的5%。把烟支放入温度为22±1℃和相对湿度为60±2%的平衡箱中平衡48h，制得试验烟g。添加剂对降低卷烟燃烧温度的效果：见表1。

实施例8

将0.027克的乙酸钾和0.027克的柠檬酸铁溶解于5.0克的水中（碱金属：过渡金属盐重量比为50%：50%），搅拌至完全溶解，得到盐溶液；然后采用CIJECTOR香精注射机在每支烟的烟丝中均匀注入50μl的盐溶液，使得混合盐的总重量占每支卷烟烟丝总重量的0.1%。把烟支放入温度为22±1℃和相对湿度为60±2%的平衡箱中平衡48h，制得试验烟h。添加剂对降低卷烟燃烧温度的效果：见表1。

实施例9

将2.7克的乙酸钾和2.7克的柠檬酸铁溶解于5.0克的水中（碱金属：过渡金属盐重量比为50%：50%），搅拌至完全溶解，得到盐溶液；然后采用CIJECTOR香精注射机在每支烟的烟丝中均匀注入50μl的盐溶液，使得混合盐的总重量占每支卷烟烟丝总重量的10%。把烟支放入温度为22±1℃和相对湿度为60±2%的平衡箱中平衡48h，制得试验烟i。添加剂对降低卷烟燃烧温度的效果：见表1。

对比例1

采用中国专利ZL 03124590.0中实施例1的一种添加剂。

称取50g无水ZnCl₂，加50g水于反应器中溶解，在高速搅拌下缓慢加入质量百分浓度为50%的KOH的水溶液中和至中性pH值为7，反应生成的混合物采用同实施例1的方法均匀喷洒在烟丝中，采用同本发明实施例1的方法制得试验对比烟j。

对比例2

采用中国专利ZL 03124590.0中的一种添加剂。

称取100g无水ZnCl₂，加400g水于反应器中溶解，在高速搅拌下缓慢加入质量百分浓度为50%的硅酸钾的水溶液中和至中性，反应生成的混合物采用同实施例1的方法均匀喷洒在烟丝中，采用同本发明实施例1的方法制得试验对比烟k。

对比例3

除了用2.68克的乙酸锂替代实施例1中的1.34克的乙酸锂和1.34克的乙酸铜之外，其余操作同实施例1，制得试验对比烟l。

对比例4

除了用2.68克的乙酸铜替代实施例1中的1.34克的乙酸锂和1.34克的乙酸铜之外，其余操作同实施例1，制得试验对比烟m。

表1、添加各种添加剂的试验烟的最高燃烧温度

卷烟	最高燃烧温度（℃）
		试验烟a	780

试验烟b	765
		试验烟c	772
试验烟d	760
		试验烟e	764
试验烟f	780
		试验烟g	768
试验烟h	783
		试验烟i	747
试验对比烟j	791
		试验对比烟k	790
试验对比烟l	789
		试验对比烟m	790
对照烟	798

本发明所述范围内的任意组合均可实现本发明的效果，在此不再赘述。

Claims

1.一种降低卷烟燃烧温度的添加剂，其特征在于，所述的添加剂为碱金属盐和过渡金属盐的混合物；所述的碱金属盐的阴离子为乙酸根离子、草酸根离子或柠檬酸根离子。

2.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述的碱金属盐为锂盐、钾盐或钠盐；所述的过渡金属盐为水溶性铜盐、水溶性锌盐、水溶性锰盐、水溶性钴盐或水溶性铁盐。

3.根据权利要求1或2所述的添加剂，其特征在于，所述的过渡金属盐的阴离子为乙酸根离子或柠檬酸根离子。

4.根据权利要求1或2所述的添加剂，其特征在于，所述的添加剂中碱金属盐的重量百分含量为20%-90%。

5.根据权利要求1-4任一项所述的添加剂的应用，其特征在于，所述的添加剂在作为或制备降低卷烟燃烧温度的添加剂中的应用。

6.一种卷烟，其特征在于，所述的卷烟中含有权利要求1-4任一项所述的添加剂。

7.根据权利要求6所述的卷烟，其特征在于，所述的添加剂的重量为卷烟烟丝重量的0.1%-10%。

8.根据权利要求6所述的卷烟，其特征在于，所述的添加剂的重量为卷烟烟丝重量的5%-10%。

9.根据权利要求6-8任一项所述的卷烟的制备方法，其特征在于，所述的卷烟的制备方法包括：将添加剂溶解于水中制成盐溶液，将盐溶液均匀喷洒到卷烟的烟丝中制备卷烟。

10.根据权利要求9所述的卷烟的制备方法，其特征在于，所述的盐溶液的浓度为1%-35%。