CN103720045A - 功能膜复合颗粒、制备方法及其滤棒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功能膜复合颗粒，由颗粒料以及包裹颗粒料的功能膜组成，该颗粒料为含有葛根或牛蒡等富含纤维素和淀粉成分的天然植物制成，功能膜为以聚乙烯醇和壳聚糖共混制成。其制备方法为通过流化喷雾方法，利用分子链之间形成的氢键，把功能膜材包覆到颗粒料上。该功能膜复合颗粒可用于制造滤棒。本发明制备的复合颗粒滤棒既能发挥天然植物的环保增香保润功效，又能有效吸附卷烟烟气中的有机有害物质。

Description

功能膜复合颗粒、制备方法及其滤棒

技术领域

 本发明涉及一种包覆有膜材的颗粒状吸附材料、其制备的方法和作为香烟过滤材料的应用。

背景技术

将粉末原料制成颗粒料，将颗粒料外围包裹一次薄膜，将颗粒料单独用作吸附材料，将颗粒料预埋在纤维材料中作为符合性过滤吸附材料，以达到吸附、过滤、缓释或屏蔽等目的，这些技术是烟草工业、化学工业、机电工业或农业等领域经常采用的技术手段。

普通的香烟过滤材料（滤棒、过滤嘴）是用纤维材料做滤芯，某些新的技术在纤维材料中预埋有特定功能的颗粒状材料，以提高吸附性、改善吸味或减少健康风险，但是在原料选用、制备方法和实施效果上还存在一些问题。

专利申请号为00816349.9的“不可逆覆膜颗粒以及含有这些颗粒的组合物”，涉及稳定的覆膜颗粒，它含有(a)由天然表面带电的材料和能够对带相反电荷的材料产生潜在静电引力的材料组成的核心和(b)含有聚合物的外围基质薄层，聚合物选自由聚乙烯磷酸或聚苯乙烯磷酸，聚乙烯硫酸或聚苯乙烯硫酸，聚乙烯磺酸或聚苯乙烯磺酸，聚乙烯膦酸或聚苯乙烯膦酸，聚丙烯酸以及它们各自的盐所组成的组，和非强制性的超细颗粒，其中核心颗粒是不可逆的并且各自被覆膜。

专利申请号为200710059266.3的发明公开了一种“在磁性颗粒表面包覆二氧化钛晶态薄膜的方法”，由下述步骤组成： (1)将纳米或微米级磁性颗粒用乙醇、水依次清洗，干燥后，浸入离子型表面活性剂的水溶液中，浸泡8-12h，从溶液中磁性分离出颗粒；(2)置于氟钛酸铵水溶液中，向其中滴加硼酸水溶液，在20-80℃下搅拌反应6-10h，磁性分离出表面包覆有纳米二氧化钛的磁性颗粒，在300-600℃，焙烧1-4h；(3)用浓盐酸洗涤，磁性分离，干燥，即可得到表面包覆二氧化钛晶态薄膜的磁性颗粒。本发明的一种在磁性颗粒表面包覆二氧化钛晶态薄膜的方法能够使氧化钛薄膜将磁核表面完全覆盖，且氧化钛薄膜结构致密，可完全屏蔽磁核与外界环境的扩散传质。

专利申请号为200510044330.1的发明公开了“半滑舌鳎苗种包膜微颗粒饲料”，其特征在于它是将原料鱼粉、饲料酵母、海藻粉、维生素、矿物质、虾粉、卵磷脂、豆粕、花生粕、诱食剂、鱼油分别进行超微粉碎加工后，按重量百分比称取鱼粉30～70％、饲料酵母1～10％、海藻粉1～10％、维生素0.1～ 5％、矿物质0.1～5％、虾粉1～10％、卵磷脂1～10％、豆粕1～30％、花生粕1～30％、诱食剂0.1～5％、鱼油1～20％，并采用三维混合机对原料进行充分混合，将0.1～6％的饲料粘合剂溶解后与上述混合后的原料混合粘合，制成微颗粒饲料，并用0.1～6％的饲料粘合剂溶解后对微颗粒进行喷雾包膜，烘干制得，本发明明显提高饲料水中稳定性，保障饲料营养效价，增强苗种体质，提高成活率。

专利申请号为200610036325.0的发明涉及包膜控释肥领域，公开了一种“包膜控释颗粒肥的制备方法”。包括：将2～4种有机化合物混合形成混合溶液；加入成膜激发剂和成膜促进剂构成成膜混合液；-20～50℃下，将成膜混合液均匀喷淋到颗粒肥表面，成膜混合液用量为颗粒肥重量的1～20％，5～120 分钟后，在颗粒肥表面形成包膜。本发明利用化学反应，使有机化合物在颗粒肥表面原位成膜，所需要的设备简单、能耗低、包膜效率高，可在密闭环境中操作，不会引起环境问题。膜层特性，如厚度、渗透性、孔隙大小、空隙率等均可方便调控。可人为准确设计释放速率和模式与不同作物吸收相匹配的包膜控释肥。所需激发剂和促进剂容易获得，所制得包膜控释肥性能稳定，可长期保存。

专利申请号为89108377.4的“颗粒吸附剂型烟雾过滤器”，包括由加有颗粒添加剂的香烟过滤材料构成的滤杆，其中至少部分颗粒添加剂集中在与其他过滤材料组合在一起的一根或有限根的纱线和／或条带上，所说添加剂粘附在所说纱线和／或条带上。

专利申请号为201010241592.8的“含烟草颗粒的滤棒及其制备方法”，滤棒的滤芯中添加有烟草颗粒，该烟草颗粒采用烟叶、烟末为主要原料，通过粉碎、防腐、造粒、熏蒸、加香等工艺处理后，作为添加剂，分撒到滤棒丝束中，再采用滤棒成型机制备而成含烟草颗粒滤棒或者复合结构滤棒。该滤棒能够增强吸附功效、降焦减害，烟草颗粒的香味还能够对滤棒过滤所造成的香烟香气下降进行有效的补偿。同时，该滤棒分切容易，对环境友好。

专利申请号为201210280047.9的“一种滤棒增香茶颗粒及其制备方法”，取白茶、黑茶、黄茶、红茶、绿茶、青茶、以及它们的废弃物茶末、茶梗中的一种或几种，于55℃以下粉碎，经筛分得到120-200目的细粉；在所得细粉中添加亲水性高分子粘合剂的水溶液，搅拌均匀得到中间体，再经造粒机以20目网造粒，筛分得到20-60目颗粒；将所得颗粒在10-55℃下烘干或风干至水分6%-14%。所述的茶颗粒由97%-99.5%份的茶粉末和0.5%-3%份的亲水性高分子粘合剂组成。亲水性高分子粘合剂为纤维素醚类、天然高分子及其衍生物类或聚丙烯系合成高分子类。所得颗粒持香性能好，比表面积大，与烟气充分接触并逐渐洗脱颗粒表面茶香，颗粒内部茶香逐渐得到释放，起到丰富卷烟香气的作用；同时，颗粒后加工性能好，添加量易控制，不存在以粉尘形式进入口腔的风险。

专利申请号为201210385682.3的“一种卷烟滤棒用颗粒材料及其制备方法”，涉及卷烟滤棒，尤其是一种卷烟滤棒丝束中添加的吸附颗粒材料及其制备方法。本发明的一种卷烟滤棒用颗粒材料及其制备方法，其特征在于该颗粒材料由脱胶麻纤维粉、微晶纤维素、纳米碳酸钙、水溶性壳聚糖和烟草提取物通过物料混合、颗粒成型、干燥、配制烟草提取物以及颗粒载香五个步骤制备而成。本发明具有高吸附性能、高留着率、高安全性、高结合力以及选择性吸附等优点。

专利申请号为201320034315.9的实用新型公开了一种“填充有植物颗粒材料的卷烟”，复合滤棒包括复合滤芯、内层成型纸和外层成型纸，所述复合滤芯是由至少一个醋纤滤棒段或/和至少一个纸咀棒段与至少一个植物颗粒滤棒段构成的复合过滤体，所述植物颗粒滤棒段是在醋酸纤维素丝束或纸嘴棒用纸上均匀添加植物颗粒构成。本实用新型以二醋酸纤维素丝束或纸嘴棒用纸为载体，将植物颗粒材料均匀添加到滤棒中，与普通醋纤滤棒或沟槽滤棒制成二元、三元等多元复合滤棒，可以有效吸附卷烟烟气中的焦油等有害物质。

专利申请号为201210159088.2的发明提供了一种“预置大颗粒料的滤嘴”，由滤芯、一颗大颗粒料、成形纸、或还有沟槽状纤维素纸组成。成形纸包裹着滤芯，大颗粒料预先埋置在滤芯内。大颗粒料的粒径介于1.0-4.0mm，埋置位置距离滤嘴的抽吸端大于6.0mm。大颗粒料内含有香料的成份，或者还有吸附材料的成份。大颗粒料外表面或有一层表面膜，表面膜在滤嘴被抽吸时，烟气的温度使其破裂，味道容易散发出来，或者容易起到吸附作用。数个预置大颗粒料的滤嘴连在一体时可构成预置大颗粒料的滤棒。本发明的滤嘴能够增添卷烟的香味，或者增加烟尘的吸附能力。内置的大颗粒料不会误吸入口中，且在生产和存放中，其香味和吸附能力保存的很好，在抽吸时能够发挥出应有的功效。

专利申请号为201210577937.6 的一种“咖啡或可可复合颗粒滤棒及其制备方法”，该发明涉及滤棒技术领域，公开了一种复合颗粒滤棒，包括醋酸纤维基材和包裹于醋酸纤维基材外的成型纸，醋酸纤维基材上复合有经处理的咖啡或可可颗粒。本发明成功将适宜比例和经过适当处理的咖啡或可可颗粒复合到滤棒的醋酸纤维基材中，滤棒产生的吸阻非常适宜，可以较好地去除烟气中的杂气和刺激性，提高烟气的细腻程度，对吸味有改进作用；卷烟烟气将食品类固体颗粒的香味带出来，在丰富卷烟香韵的同时，在口腔中产生丰富多样的味觉体验。

上述专利技术或专利产品具有各自的优点，但是也存在着应用领域受限制，产品形状或者结构较复杂，生产工艺步骤较多，原材料成本较高、异味较重、不够健康环保、容易失效，等等各种缺陷。不能大规模应用于卷烟滤棒或烟滤嘴的生产实践中。

发明内容

第一发明目的：克服已有的颗粒吸附材料或复合过滤材料不能大规模应用于滤棒或烟滤嘴生产中的缺点，提供一种具有环保增香保润功效，又有效吸附烟气中有害物质的一种功能膜复合颗粒。

第一技术方案：本发明的功能膜复合颗粒，由颗粒料以及包裹颗粒料的功能膜组成，颗粒料占重量85%~95%、功能膜占重量5%~10%、其它成分占重量0~5%，所有成份合计为100%；该颗粒料为富含纤维素和淀粉成分的天然植物制成，功能膜为聚乙烯醇和壳聚糖的共混复合物制成，聚乙烯醇和壳聚糖的比例为0.1~0.9：1；该功能膜复合颗粒的大小为20目~80目（包括90%以上为此规格范围的情况）。

所述的颗粒料优选为含有葛根或牛蒡纤维的天然植物制成（葛根或牛蒡纤维中富含纤维素和淀粉成分），主要原料具有来源丰富，葛根对人体具有降压、清热、消渴、止泻等保健功能，牛蒡对人体具有利尿、通便、防治痔疮、排毒、清血养颜、调节血糖血脂、降血压、降胆固醇、健脾胃和补肾壮阳的功效。同时，两者具有不太浓烈的特殊香味。

所述的功能膜材由聚乙烯醇和壳聚糖复合而成，具有良好的烟气透过和吸附性，能有效的吸附烟气中的苯酚、醛类、氢氰酸物质。聚乙烯醇、壳聚糖与植物纤维和之间能够形成很多的氢键，可利用氢键之间的作用力，使得功能膜材紧紧包覆到颗粒料上。

功能膜中可以添加有海藻酸钠或明胶，使得膜材的机械强度、稳定性、与颗粒的粘附性、柔软性等均有所增加。

第二发明目的：提供上述的功能膜复合颗粒的一种制备方法。 

第二技术方案：该制备方法中采用了下列顺序的制备工艺：

1）葛根或牛蒡植物经过粉碎机粉碎成60目~150目天然植物粉末（或短纤维），然后通过造粒工艺制备20目~80目的颗粒料；

2）将聚乙烯醇、壳聚糖、纯净水混合均匀，形成2%~20%的功能膜材水溶液；该水溶液准备好后，不宜露置很长时间，免得黏度增大不易成膜。

3）采用流化喷雾工艺，通过压缩空气喷枪把含有功能膜材水溶液喷洒到正在流化状态的颗粒料上，利用聚乙烯醇和壳聚糖的功能膜的分子链与天然植物纤维之间形成的氢键作用，使得功能膜材包覆到颗粒料上；

4）低于60℃的温度进行干燥，干燥到40℃~55℃时进行筛分；该干燥温度保证成膜速度适中，成膜厚度适中。

第三发明目的：提供一种功能膜复合颗粒的滤棒。 

第三技术方案：所述的功能膜复合颗粒的滤棒由功能膜复合颗粒添加到醋纤丝束中制成，醋纤丝束外围有成型纸包裹，其中，功能膜复合颗粒的施加量为0.3mg/mm~3 mg/mm。

所述的功能膜复合颗粒的滤棒可以为二元（两段单元）复合滤棒或三元（三段单元）复合滤棒，其中至少有一段单元为功能膜复合颗粒滤棒段，其余单元为普通滤棒段（不含有功能膜复合颗粒的滤棒，如沟槽滤棒段、普通醋纤滤棒段）。

有益效果：

本发明的功能膜复合颗粒原料来源于自然，成本可控，健康环保，具有不太浓烈的天然香味和保湿滋润等功效，具有防伪和高辨识度，对人体的多种疾病有辅助治疗和保健的作用。

功能膜复合颗粒的制备方法，简便高效，节能环保，颗粒成形性好。

本发明制备的复合颗粒滤棒既能发挥天然植物的环保增香保润保健功效，又能有效吸附卷烟烟气中的有机有害物质，尤其是苯酚、醛类、氢氰酸类物质，减少队吸烟者的危害。

附图说明

图1是放大的本发明功能膜复合颗粒的一个结构示意图；

图2是本发明的功能膜复合颗粒一个生产工艺流程图；

图3是本发明的一种三元复合滤棒的结构示意图；

图中，1、功能膜；2、功能膜的分子链；3、颗粒料；4、葛根或牛蒡纤维； 5、氢键；6、功能膜复合颗粒滤棒段；7、沟槽滤棒段；8、普通醋纤滤棒段。

具体实施方式

实例1：

如图1所示的功能膜复合颗粒，由颗粒料3以及包裹颗粒料3的功能膜1通过氢键（5）的作用构成。颗粒料3占重量90%、功能膜1占重量8%、其它成分占重量2%；该颗粒料3为含有葛根或牛蒡纤维4的天然植物制成；功能膜1为聚乙烯醇、壳聚糖、明胶的共混复合物，其中聚乙烯醇和壳聚糖的比例为0.5：1；该功能膜复合颗粒的大小为30目~60目。

实例2：

如图3所示的功能膜复合颗粒的滤棒。是先由实施例1所述的功能膜复合颗粒添加到醋纤丝束中制成功能膜复合颗粒滤棒段6，其中，功能膜复合颗粒的施加量为1 mg/mm；另选用沟槽滤棒段7和普通醋纤滤棒段8；三段连成一体，外围包裹成性纸而构成三元复合滤棒。

Claims (5)

1.一种功能膜复合颗粒，由颗粒料（3）以及包裹颗粒料（3）的功能膜（1）组成，其特征在于：颗粒料（3）占重量85%~95%、功能膜（1）占重量5%~10%、其它成分占重量0~5%，所有成份合计为100%；该颗粒料（3）为含有葛根或牛蒡纤维（4）的天然植物制成；功能膜（1）为聚乙烯醇和壳聚糖的共混复合物，聚乙烯醇和壳聚糖的比例为0.1~0.9：1；该功能膜复合颗粒的大小为20目~80目。

2.如权利要求1所述的功能膜复合颗粒，其特征在于：功能膜（1）中添加有海藻酸钠或明胶。

3.一种权利要求1所述的功能膜复合颗粒的制备方法，其特征在于：采用了下列顺序的制备工艺：

1）葛根或牛蒡天然植物经过粉碎机粉碎成短纤维或60目~150目粉末，然后通过造粒工艺制备20目~80目的颗粒料（3）；

2）将聚乙烯醇、壳聚糖、纯净水混合均匀，形成2%~20%的功能膜材水溶液；

3）采用沸腾制粒机和流化喷雾干燥工艺，通过压缩空气喷枪把含有功能膜材水溶液喷洒到正在流化状态的颗粒料（3）上，利用功能膜的分子链与天然植物纤维之间形成的氢键（5）作用，使得功能膜（1）材包覆到颗粒料（3）上；

4）低于60℃的温度进行干燥，干燥到40℃~55℃时进行筛分。

4.一种功能膜复合颗粒的滤棒，其特征在于：由权利要求1所述的功能膜复合颗粒添加到醋纤丝束中，外围包裹成形纸制成，其中，功能膜复合颗粒的施加量为0.3mg/mm~3 mg/mm。

5.如权利要求4所述的功能膜复合颗粒的滤棒，其特征在于：为二元复合滤棒或三元复合滤棒，其中至少有一段单元为功能膜复合颗粒滤棒段（6）。

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