CN103689797A - 一种改性花生壳多孔材料及其在卷烟中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改性花生壳多孔材料及其在卷烟中的应用。花生壳经过微波膨胀、粉碎造粒、改性剂改性、微波膨胀干燥等工序后得到所述的多孔材料。将改性花生壳多孔材料应用于卷烟滤嘴中，添加量为嘴棒总重量的12～55%，制备得到二元复合嘴棒应用于卷烟中。通过实际应用表明，能够有效降低卷烟烟气中的焦油、烟碱、氰化氢、苯酚及巴豆醛等成分。本发明操作简便、成本低廉，具有良好的应用前景。

Description

一种改性花生壳多孔材料及其在卷烟中的应用

技术领域

本发明属于卷烟材料技术领域，具体涉及一种利用花生壳通过化学改性制备得到的多孔材料。同时，本发明还涉及该多孔材料在卷烟加工中的应用。

背景技术

花生是我国主要的油料作物，其总产量和出口量均居世界首位。我国花生年总产量达l500万吨左右，占世界花生总产量的42％，每年约可产500万吨花生壳。据报道，花生壳的最大成分是粗纤维，含量65.7%～79.3%。花生壳中其它营养成分也很丰富，粗蛋白4.8%～7.2%，粗脂肪1.2%～1.8%，还原糖0.3%～1.8%，双糖1.7%～2.5%，戊糖16.1%～17.8%，淀粉0.7%，还含有一些矿物质，如含钙0.20%、磷0.06%、镁0.07%、钾0.57%、氮1.09%，铁262mg/kg、锰45mg/kg、锌13mg/kg、铜10mg/kg、硼13mg/kg、铝454mg/kg、锶262mg/kg、钡16mg/kg、钠66mg/kg。此外，花生壳中还含有一些药用成分（如：β-谷甾醇、胡萝卜素、皂草甙、木糖等），经过处理后还可提取一些重要的化工原料（如醋酸、糠醛、丙酮、甲醇、菲丁等）。因此，多年以来科研工作者对花生壳综合开发利用进行了大量研究，如用于农用肥料、饲料、食品、胶粘剂、复合材料、活性炭污水处理、催化制氢等多种领域。

由于花生壳本身具有多孔的结构特征，具有良好的吸附性能，科研工作者已经对花生壳进行化学改性以及将其转化为活性碳后用于污水处理，能够很好地吸附污水中的重金属和苯酚等化学污染物质。而随着吸烟与健康的问题越来越受到关注，如何提高卷烟的吸食安全性、降低卷烟烟气中的有害成分、提高抽吸的舒适感就成为各卷烟生产企业研发的热点。但关于利用花生壳为原料制备能够有效降低卷烟烟气中焦油、烟碱、氰化氢、苯酚及巴豆醛等化学成分的多孔植物材料方面的报道较少，这也是本领域尚待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种能够有效降低卷烟烟气中部分有害成分的改性花生壳多孔材料。

本发明的目的还在于提供所述改性花生壳多孔材料在卷烟生产中的应用。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

*除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为质量百分数。

一种改性花生壳多孔材料，通过以下步骤的方法制得：

（1）将水分含量为15%～20%的花生壳置于微波膨胀设备中，在微波功率为500～3000W条件下膨胀15～90秒；

（2）膨胀后的花生壳用蒸馏水反复喷洒，调节含水率至22%～26%，并放置于室温下平衡6～12小时，备用；

（3）用蒸馏水配制浓度为0.2%～20%的金属盐水溶液，用浓盐酸调节溶液pH值至2～3，得到改性溶液，备用；所述的金属盐为氯化锌、硫酸锌、氯化铜、硫酸铜、氯化铁、硫酸铁中的一种；

（4）按质量份数称取20～30份的备用花生壳，置于40～80份备用改性溶液中，在溶液温度为50～90℃的条件下均匀搅拌2h后，自然冷却至室温，去除溶剂；

（5）将除去溶剂的花生壳置于微波膨胀设备中，在功率500～1000W条件下干燥膨胀60～120秒，粉碎成粒径为20～80目的颗粒，即得到所需的改性花生壳多孔材料。

其中，所述的花生壳可以是普通型花生壳、珍珠型花生壳、多粒型花生壳或是龙生型花生壳。

所述改性花生壳多孔材料在卷烟生产中的应用，具体为：将所述改性花生壳多孔材料通过复合滤棒成型机添加到卷烟滤嘴中，制备得到二元复合嘴棒。

添加量优选为嘴棒总重量的12～55%。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.通过本方法处理得到的改性花生壳多孔材料内部结构较为疏松，具有较高的比表面积，金属盐能够均匀的分散在多孔材料的中，烟气通过含有该多孔材料的滤棒时，能够充分与多孔材料及其中的金属盐接触，以物理吸附和化学吸附的方式充分吸附卷烟烟气中的焦油、烟碱、苯酚、巴豆醛、氰化氢等成分。

2.本发明操作简便、原料易得、成本低廉，具有良好地应用前景。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不是对本发明技术方案的限定。

实施例1

称取500g普通型花生壳，调节水分至15%，然后置于微波膨胀设备中，在800w功率下膨胀30秒，膨胀后的花生壳用蒸馏水反复喷洒，调节花生壳水分至22%，在室温下放置6小时后，将花生壳置于1kg氯化铜水溶液（pH为3、浓度为5%）中，在溶液温度为55℃条件下均匀搅拌2h后，自然冷却至室温，去除溶剂，然后置于微波膨胀设备中，在功率900W条件下干燥膨胀60秒，粉碎成粒径为20目的颗粒，即得到所需的改性花生壳多孔材料。

实施例2

称取1kg珍珠型花生壳，调节水分为15%，然后置于微波膨胀设备中，在1200w功率下膨胀60秒，膨胀后的花生壳用蒸馏水反复喷洒，调节花生壳水分至26%，在室温下放置6小时后，将花生壳置于2.5kg硫酸锌水溶液（pH为2、浓度为20%）中，在溶液温度为60℃的条件下均匀搅拌2h后，自然冷却至室温，去除溶剂，然后置于微波膨胀设备中，在功率1000W条件下干燥膨胀90秒，粉碎成粒径为60目的颗粒，即得到所需的改性花生壳多孔材料。

实施例3

称取3kg多粒型花生壳，调节水分为18%，然后置于微波膨胀设备中，在2500w功率下膨胀70秒，将膨胀后的花生壳用蒸馏水反复喷洒，调节花生壳水分至25%，在室温下放置8小时后，将花生壳置于8kg氯化铁水溶液（pH为3、浓度为12%）中，在溶液温度为90℃的条件下均匀搅拌2h后，自然冷却至室温，去除溶剂，然后置于微波膨胀设备中，在功率1000W条件下干燥膨胀60秒，粉碎成粒径为80目的颗粒，即得到所需的改性花生壳多孔材料。

实施例4

重复实施例1，有以下不同点：花生壳为龙生型花生壳，改性溶液为1kg硫酸铜水溶液（pH为3、浓度为5%）。

实施例5

重复实施例2，有以下不同点：花生壳为多粒型花生壳，改性溶液为2.5kg氯化锌水溶液（pH为2、浓度为20%）。

实施例6

重复实施例3，有以下不同点：花生壳为珍珠型花生壳，改性溶液为8kg硫酸铁水溶液（pH为3、浓度为12%）

应用实施例1

将实施例1所得到的改性花生壳多孔材料通过复合滤棒成型机添加到卷烟滤嘴中，添加量为嘴棒总重量的20%，制备得到二元复合嘴棒并制备成卷烟，与对照空白样品的加工工艺条件相同，同时进行卷烟烟气成分检测。结果表明：卷烟烟气中焦油降低8.2%、烟碱降低11.6%、苯酚降低18.0%、巴豆醛降低22.3%、氰化氢降低14.1%。对样品与对照进行感官评价表明，该样品明显能够丰富卷烟自然香气，对卷烟整体风格特征无明显影响。

应用实施例2

将实施例2所得到的改性花生壳多孔材料通过复合滤棒成型机添加到卷烟滤嘴中，添加量为嘴棒总重量的28%，制备得到二元复合嘴棒并制备成卷烟，与对照空白样品的加工工艺条件相同，同时进行卷烟烟气成分检测。结果表明：卷烟烟气中焦油降低5.5%、烟碱降低8.7%、氰化氢降低18.6%，苯酚降低22.0%、巴豆醛降低14.4%。对样品与对照进行感官评价表明，该样品明显能够丰富卷烟自然香气，对卷烟整体风格特征无明显影响。

应用实施例3

将实施例3所得到的改性花生壳多孔材料通过复合滤棒成型机添加到卷烟滤嘴中，添加量为嘴棒总重量的15%，制备得到二元复合嘴棒并制备成卷烟，与对照空白样品的加工工艺条件相同，同时进行卷烟烟气成分检测。结果表明：卷烟烟气中焦油降低11.3%、烟碱降低6.5%、氰化氢降低13.0%，苯酚降低17.6%、巴豆醛降低8.1%。对样品与对照进行感官评价表明，该样品明显能够丰富卷烟自然香气，对卷烟整体风格特征无明显影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种改性花生壳多孔材料，通过以下步骤的方法制得：

（1）将水分含量为15%～20%的花生壳置于微波膨胀设备中，在微波功率为500～3000W条件下膨胀15～90秒；

（2）膨胀后的花生壳用蒸馏水反复喷洒，调节含水率至22%～26%，并放置于室温下平衡6～12小时，备用；

（3）用蒸馏水配制浓度为0.2%～20%的金属盐水溶液，用浓盐酸调节溶液pH值至2～3，得到改性溶液，备用；所述的金属盐为氯化锌、硫酸锌、氯化铜、硫酸铜、氯化铁、硫酸铁中的一种；

（4）按质量份数称取20～30份的备用花生壳，置于40～80份备用改性溶液中，在溶液温度为50～90℃的条件下均匀搅拌2h后，自然冷却至室温，去除溶剂；

（5）将除去溶剂的花生壳置于微波膨胀设备中，在功率500～1000W条件下干燥膨胀60～120秒，粉碎成粒径为20～80目的颗粒，即得到所需的改性花生壳多孔材料。

2.权利要求1所述改性花生壳多孔材料在卷烟生产中的应用，具体为：将所述改性花生壳多孔材料通过复合滤棒成型机添加到卷烟滤嘴中，制备得到二元复合嘴棒。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述的改性花生壳多孔材料的添加量优选为嘴棒总重量的12～55%。