CN103584281A - 一种香烟过滤嘴及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可降解材料，更具体涉及一种植物多糖等天然来源物质制备的香烟过滤嘴。它由以下重量份的原料混合发酵后，通过挤出机挤压成型制成，原料配比如下：多糖5-60、溶剂20-60、吸附剂0.5-10、增塑剂1-30、植物蛋白0.1-10、发酵菌1-5。本发明焦油降低量较传统的醋酸纤维丝降低5%。内在孔隙均一、低密度、截留焦油和有毒有害物质能力强、可快速生物降解。土埋实验显示，本发明材料28天内可完全生物降解。
Description
本发明涉及可降解材料，更具体涉及一种植物多糖等天然来源物质制备的香烟过滤嘴。
背景技术
现有香烟过滤嘴材料主要分为两类：一是醋酸纤维；二是聚丙烯纤维。醋酸纤维即纤维素醋酸酯，它是利用植物纤维素和醋酸经酯化反应得到的人造纤维，所制成的过滤嘴有吸味效果好、截留主流烟气焦油效率高、质地坚挺等优越的综合性能，适合在中高档卷烟中使用。但醋酸纤维生产过程中存在三废污染、生产成本较高、使用后难以生物降解等缺点。目前我国醋酸纤维主要依靠进口。聚丙烯纤维原料便宜，但可纺性较差，所制成的过滤嘴综合性能较差，只在低档卷烟中使用，且无法生物降解，对环境造成污染。经检索中国专利，申请号为：CN201110231849.6、发明名称为植物多糖香烟过滤嘴及制备方法的发明专利，公开了一种植物多糖香烟过滤嘴，它由一定比例的重量份的原料制成：植物多糖、淀粉类、吸附剂、增塑剂、乳化剂、防水剂、植物蛋白；所述的植物多糖为薯类淀粉、魔芋、卡拉胶、黄原胶等多糖、壳聚糖、玉米淀粉、稻米淀粉、秸秆、纤维素或改性纤维素其中的一种或4-7种任意组合；所述的改性淀粉为预糊化淀粉、热塑化改性淀粉其中的一种或2-4种任意组合；所述的淀粉类多糖以玉米、薯类、魔芋、甲壳素；所述的增塑剂为增塑剂为水、甘油、乙二醇、丙二醇、甘油单醚、戊二醇、环己二醇、木糖、木糖醇、聚乙二醇、单糖、脂肪酸及其衍生物其中的一种或2-13种任意组合；所述的乳化剂为单硬脂酸甘油酯、双甘油酯、山梨醇、羧甲基纤维素、卵磷脂、阿拉伯胶及其复合物其中的一种或2-6种任意组合；所述的防水剂为硬脂酸、软脂酸等脂类、甲基硅油有机硅及其复合物其中的一种或2-5种任意组合；所述的吸附剂为活性炭、蒙脱石、沸石、海泡石惰性无机物其中的一种或2-5种任意组合。其制备方法是：A.淀粉类、水、增塑剂三者混合，在温度10-100℃下搅拌20-80min后，得到改性淀粉溶液。搅拌速度为100-20000rpm；B.将植物多糖与改性淀粉溶液混合；C.在温度为10-100℃，搅拌速度为100-20000rpm条件下，将乳化剂、防水剂、吸附剂加到植物多糖与改性淀粉混合溶液中，搅拌20-80min后，将混合物取出经除气泡处理，注入防冻防热材料制成的长圆柱体模具中成型；D.将步骤C的半成品置于冷冻环境中冷冻，预冷冻温度为-60—-20℃，时间2—24小时；E.将步骤D半成品置于冻干机中冷冻干燥，温度为-20—-60℃，真空度低于200pa，干燥时间为6—36小时；F.从模具中取出多孔复合体，经去毛边，外包裹处理得到植物多糖香烟过滤嘴棒。
现有以多糖类等天然物质为基础制备可降解滤嘴材料的方法主要有填充法、纺丝卷制法、冷冻干燥法等。填充法是想其他滤嘴材料中添加，无实质性改变；纺丝卷制法是将天然多糖类材料先纺丝然后用醋酸纤维滤嘴成型加工法，纺丝制备成本高，加工技术体系复杂，收得率较低。并且产品使用效果有待改善；冷冻干燥法制备需要大的设备投入，采用冷加工方法，存在孔隙闭孔结构偏多，能耗高、生产效率不高等问题。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供了一种香烟过滤嘴，该香烟过滤嘴采用天然可再生原料制成，与传统香烟过滤嘴相比，使用后可快速生物降解，对环境无污染，降焦减害效果好。同时，此方法适用于规模化生产。
本方法采用先发酵后热挤出，制备的发泡体材料结构更细腻、均匀，过滤性能更好，生产体系投入少，相对能耗较低。更重要的是产品降解周期更短。
本方法采用的多糖类物质是指凡具有可糊化特性，可被酵母、醋酸菌、乳酸菌等发酵利用的多糖。在发酵过程中可被控制性适度降解。在后期加工过程中可为所需要的组织结构所利用，并提供良好的过滤吸附截留功能。但纤维素类多糖目前不宜采用，它既不易发酵且对组织结构改善形成障碍。
综上所述，本发明的技术核心是将常用的各种天然来源物质材料经过微生物发酵处理适度降解，再经热挤出膨化加工，形成良好的海绵体结构，经一次造形加工成为具有优良吸附截留性能的可降解环保香烟滤嘴材料。较现有其他方法而言是更简便、实用，更易于工业化的一种全新技术路线。
为了实现上述的目的，本发明采用以下技术方案：
一种环保型香烟过滤嘴，它由以下重量份的原料制成：
本发明较好的配比是：
本发明更好的配比是：
本发明最好的配比是：
所述的多糖为具有可发酵性的淀粉、魔芋葡甘聚糖、卡拉胶、海藻酸钠、果胶、纤维素及其改性纤维素等其中的一种或多种任意组合。
所述的溶剂为水或乙醇中的一种或两种任意组合。
所述的吸附剂为活性炭、蒙脱石、沸石、海泡石等其中的一种或多种任意组合。
所述的增塑剂为甘油、乙二醇、丙二醇、甘油单醚、戊二醇、环己二醇、木糖、木糖醇、聚乙二醇、单糖、脂肪酸、脂质及其衍生物其中的一种或多种任意组合。
所述的植物蛋白为大豆蛋白、小麦蛋白的一种或两种任意组合。
所述的发酵菌为酵母菌、醋酸菌、乳酸菌的一种或多种任意组合。本发明的制备方法包括以下步骤：
A.按照上述配比将溶剂和发酵菌二者混合均匀，得到发酵菌混合液。
B.按照上述配比将多糖、吸附剂、增塑剂、植物蛋白混合均匀后，加入发酵菌混合液，在室温下用搅拌机10-1000rpm的转速搅拌5-20min，使之成团，获得一种预发酵物；
C.将步骤B混合均匀成团的预发酵物放入温度20-50℃，湿度50%-90%的恒温恒湿箱中发酵,发酵时间10-100min。
D.将步骤C发酵好的物料团送入螺旋杆挤出机，控制送料段、熔融段、膨化加热温度，充分膨化，定型后即得香烟过滤嘴。螺杆挤出膨化机的工艺参数为：螺杆L/D取值20-30，三段温度分别为90-160℃、160-200℃、200-250℃，转速为100-400rpm。
E.成型工序通过模具实现。在挤出膨化末端连接有一定长度的定型模具，强制挤出的发泡材料固定成模具提供的形状。切去定型物料的两端修整成香烟过滤嘴。模具尺寸：内径6-10mm，长度20-40mm。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
本发明制备的香烟过滤嘴，因高温挤压膨化，水蒸气逃逸过程使本材料内部结构具有更多的开孔结构，透气率更高。生产效率较冷加工方法更高。本发明原料来源广、价格低廉，制备成本低，生产过程和产品无三废，产品性能良好；焦油降低量较传统的醋酸纤维丝降低5%。内在孔隙均一、低密度、截留焦油和有毒有害物质能力强、可快速生物降解。土埋实验显示，本发明材料28天内可完全生物降解。
具体实施方式
实施例1：
本发明由下述重量份的原料配制：
本发明的制备方法包括以下步骤：
1、按照上述配比将干酵母粉溶解于水；
2、按照上述配比将淀粉、卡拉胶、魔芋葡甘聚糖、羟丙基甲基纤维素、活性炭、甘油、大豆蛋白按比例混合均匀后，加入酵母菌的水溶液，在室温（20－25℃）下以100rpm的速度搅拌10min成团，获得一种预发酵物；
3、将步骤2混合均匀成团的预发酵物放入28℃、湿度80%的恒温恒湿箱中发酵40min；
4、将步骤3发酵好的物料送入双螺旋挤出膨化机，控制送料段、熔融段、膨化加热温度，充分膨化，定型后即得香烟过滤嘴，双螺杆挤出膨化机的工艺参数为：螺杆L/D取值20，三段温度分别为150℃、180℃、220℃，转速为250rpm。强制挤出的海绵物料固化成模具的形状，模具为内径7mm、长30mm的空心圆柱体。产品修整后最终得到直径7mm、长度30mm的产品。
该香烟过滤嘴综合性能好，可比普通的醋酸纤维过滤嘴香烟降低25-40%的焦油量、15-22%的烟碱量。使用后废弃物可快速生物降解，土埋28天失重达到82.4%。这一效果的获得是因为采用了微生物发酵技术，在代谢过程中产生的酶等已对部分大分子物质进行了可控制性的降解。相比纺丝法、填充法、冷冻干燥法中未被降解的大分子材料用后而言，经土埋实验的周期明显缩短，可见其环保效果显著提升。实施例2：
本发明由下述重量份的原料配制：
本发明的制备方法包括以下步骤：
1、按照上述配比将干酵母粉溶解于水；
2、按照上述配比将淀粉、卡拉胶、魔芋葡甘聚糖、羟丙基甲基纤维素、活性炭、甘油、大豆蛋白按比例混合均匀后，加入酵母菌的水溶液，在室温（20－25℃）下以100rpm的速度搅拌10min成团，获得一种预发酵物；
3、将步骤2混合均匀成团的预发酵物放入28℃、湿度80%的恒温恒湿箱中发酵40min；
4、将步骤3发酵好的物料送入双螺旋挤出膨化机，控制送料段、熔融段、膨化加热温度，充分膨化，定型后即得香烟过滤嘴，双螺杆挤出膨化机的工艺参数为：螺杆L/D取值20，三段温度分别为150℃、180℃、220℃，转速为250rpm。强制挤出的海绵物料固化成模具的形状，模具为内径7mm、长30mm的空心圆柱体。产品修整后最终得到直径7mm、长度30mm的产品。
该香烟过滤嘴综合性能好，可比普通的醋酸纤维过滤嘴香烟降低25-40%的焦油量、15-22%的烟碱量。使用后废弃物可快速生物降解，土埋28天失重达到82.1%。这一效果的获得是因为采用了微生物发酵技术，在代谢过程中产生的酶等已对部分大分子物质进行了可控制性的降解。相比纺丝法、填充法、冷冻干燥法中未被降解的大分子材料用后而言，经土埋实验的周期明显缩短，可见其环保效果显著提升。实施例3
本发明由下述重量份的原料配制：
其制备步骤与实施例1相同。
实施例4
本发明由下述重量份的原料配制：
其制备步骤与实施例1相同。
实施例5
本发明由下述重量份的原料配制：
其制备步骤与实施例1相同。
实施例6：
本发明由下述重量份的原料配制：
其制备步骤与实施例1相同。
工艺参数表
成品指标
Claims (9)
1.一种香烟过滤嘴，它由以下重量份的原料混合发酵后，通过挤出机挤压成型制成，原料配比如下：
多糖 5-60 溶剂 20-60
吸附剂 0.5-10 增塑剂 1-30
植物蛋白 0.1-10 发酵菌 1-5。
2.根据权利要求1所述的一种香烟过滤嘴，其原料配比如下：
多糖 20-40 溶剂 35-45
吸附剂 2-7 增塑剂 8-20
植物蛋白 2-7 发酵菌 2-4。
3.根据权利要求1或2所述的一种香烟过滤嘴，其中所述的多糖为具有可发酵性的淀粉、魔芋葡甘聚糖、卡拉胶、海藻酸钠、果胶、纤维素及其改性纤维素等其中的一种或多种任意组合。
4.根据权利要求1或2所述的一种香烟过滤嘴，所述的溶剂为水或乙醇中的一种或两种任意组合。
5.根据权利要求1或2所述的一种香烟过滤嘴，其中所述的吸附剂为活性炭、蒙脱石、沸石、海泡石等其中的一种或多种任意组合。
6.根据权利要求1或2所述的一种香烟过滤嘴，其中所述的增塑剂为甘油、乙二醇、丙二醇、甘油单醚、戊二醇、环己二醇、木糖、木糖醇、聚乙二醇、单糖、脂肪酸、脂质及其衍生物其中的一种或多种任意组合。
7.根据权利要求1或2所述的一种香烟过滤嘴，其中所述的植物蛋白为大豆蛋白、小麦蛋白的一种或两种任意组合。
8.根据权利要求1或2所述的一种香烟过滤嘴，其中所述的发酵菌为酵母菌、醋酸菌、乳酸菌的一种或多种任意组合。
9.一种香烟过滤嘴的制备方法，它包括以下步骤：
A.按照权利要求1或2的配比将溶剂和发酵菌二者混合均匀，得到发酵菌混合液；
B.按照权利要求1或2的配比将多糖、吸附剂、增塑剂、植物蛋白混合均匀后，加入发酵菌混合液，在室温下用搅拌机10-1000rpm的转速搅拌5-20min，使之成团，获得一种预发酵物；
C.将步骤B混合均匀成团的预发酵物放入温度20-50℃，湿度50%-90%的恒温恒湿箱中发酵,发酵时间10-100min；
D.将步骤C发酵好的物料团送入螺旋杆挤出机，控制送料段、熔融段、膨化加热温度，充分膨化，定型后即得香烟过滤嘴。螺杆挤出膨化机的工艺参数为：螺杆L/D取值20-30，三段温度分别为90-160℃、160-200℃、200-250℃，转速为100-400rpm；
E.在挤出膨化末端连接有定型模具，强制挤出的发泡材料固定成模具提供的形状，切去定型物料的两端修整成香烟过滤嘴，模具尺寸：内径6-10mm，长度20-40mm。
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| CN103584281B (zh) | 2015-10-28 |
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