CN103750565A - 一种加载纳米壳聚糖的烟用滤棒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加载纳米壳聚糖的烟用滤棒，其特征在于，所述烟用滤棒能有效降低卷烟烟气中铅、镉、镍、砷、铬、硒等重金属含量，特别是对于铅、镍、硒三种重金属降低效果较为显著。所述加载纳米壳聚糖的烟用滤棒的制备方法，其特征在于：首先将纳米壳聚糖分散到滤棒增塑剂三醋酸甘油酯中，形成纳米壳聚糖/三醋酸甘油酯分散液，然后在滤棒成型过程中，将所述分散液作为滤棒增塑剂喷涂到醋纤丝束上形成滤棒。纳米壳聚糖由三醋酸甘油酯携带均匀散洒到醋纤丝束上。

Description

一种加载纳米壳聚糖的烟用滤棒及其制备方法

技术领域

本发明涉及卷烟材料制造、加工领域，尤其涉及一种加载纳米壳聚糖的烟用滤棒及其制备方法。

背景技术

壳聚糖是甲壳素脱乙酰产物，壳聚糖分子链上有大量的活性官能团-OH和-NH2，应用于卷烟产品中，其表面活性官能团可能会吸附烟气中有害成分。壳聚糖应用于卷烟烟气降焦减害已有较多报道。王晓葵等在烟支中添加壳聚糖溶液，可有效降低主流烟气中的焦油和烟碱含量。他们还将壳聚糖加入到卷烟滤棒中，发现不同脱乙酰度的壳聚糖对主流烟气中总挥发性脂肪醛类物质的降低效果都很明显。王进等发现浸渍壳聚糖溶液后的醋纤滤嘴去除烟碱和焦油的效率明显提高，30mg/支的添加量可降低约27%的焦油含量。张志玲等利用壳聚糖基金属配合物作为烟气降焦减害剂，对于降低烟气焦油、CO含量等取得较好的效果。J.W.小卡拉维等将戊二醛以及乙二醛交联壳聚糖形成的树脂作为烟气过滤器，发现可有效降低醛、氢化氰以及重金属镉的含量。李克等发现利用壳聚糖金属配合物作为醋酸纤维表面改性添加剂，可以提高醋酸纤维卷烟滤嘴的过滤性能，与普通醋酸纤维滤嘴相比，能够明显降低烟气中的焦油、氢氰酸及挥发性醛含量。以上结果说明壳聚糖具有一定的烟气降焦减害性能。

除了上述有害成分，烟气中的重金属也是不可忽视的有害物质。卷烟所用原料烟叶是农作物产品，在种植环节中，土壤中的重金属会向烟叶发生迁移，同时空气中的重金属也会随着尘埃沉积到烟叶表面，进而迁移进入烟叶内部。因此，烟叶中一般都会含有对人体有害的重金属，主要包括铅、镉、镍、砷、铬、硒等。CN102440436A公开了一种壳聚糖纤维丝束制成的0.1-1mm粗细的吸附线，应用于卷烟滤棒中后可降低烟气中重金属物质含量。但该专利由于壳聚糖只存在于滤棒中心，与烟气接触面积较小，并不能充分发挥壳聚糖的减害功能，因此减害作用有限。而且，壳聚糖吸附线的加工工艺比较复杂，很难实现工业化生产。本发明针对现有技术的不足，通过壳聚糖的纳米化，大幅度提高了表面活性，使其与烟气中重金属的相互作用显著增强，并采用非常便捷的方式添加到卷烟滤棒中，有效降低了烟气中重金属的含量。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种能有效降低卷烟烟气中重金属含量的烟用滤棒及其制备方法。

本发明通过以下实施方式实现。

除非另有说明，本发明所采用的百分数均为重量百分数。

一种加载纳米壳聚糖的烟用滤棒，其特征在于，所述烟用滤棒能有效降低卷烟烟气中重金属含量。

所述卷烟烟气中重金属是指铅、镉、镍、砷、铬、硒六种重金属。

所述加载纳米壳聚糖的烟用滤棒的制备方法，其特征在于：首先将纳米壳聚糖分散到滤棒增塑剂三醋酸甘油酯中，形成纳米壳聚糖/三醋酸甘油酯分散液，然后在滤棒成型过程中，将所述分散液作为滤棒增塑剂喷涂到醋纤丝束上形成滤棒。纳米壳聚糖由三醋酸甘油酯携带均匀散洒到醋纤丝束上。

所述纳米壳聚糖/三醋酸甘油酯分散液占醋纤丝束重量的比例为6-8%。

所述纳米壳聚糖/三醋酸甘油酯分散液中，纳米壳聚糖占三醋酸甘油酯的比例为3.5-10%。

所述纳米壳聚糖的粒径范围为20-430nm。

所述纳米壳聚糖的脱乙酰度为≥90%。

所述纳米壳聚糖是以粒度≤80目的食品级壳聚糖为原料，通过纳米冲击磨加工而成。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、通过壳聚糖的纳米化，提升了壳聚糖对烟气中重金属的截留能力。

2、利用纳米壳聚糖有效降低了卷烟烟气中的铅、镉、镍、砷、铬、硒等重金属含量。特别对于铅、镍、硒三种重金属，降低效果特别显著。

3、纳米壳聚糖以非常便捷的方式应用于降低卷烟烟气中重金属物质含量。

附图说明

图1为加载纳米壳聚糖的烟用滤棒结构示意图；

图中1.滤芯：1a纳米壳聚糖，1b醋纤滤芯；2.包裹层。

具体实施方式

以下实施过程及实施例旨在进一步说明本发明而不应当看作是对本发明的限定。

实施例1

称取一定量粒度≤80目的壳聚糖，按占三醋酸甘油酯重量7%的比例加入到三醋酸甘油酯中，并高速搅拌，使其均匀分散到三醋酸甘油酯中，形成分散液备用。在滤棒成型过程中，壳聚糖/三醋酸甘油酯分散液作为增塑剂、按醋纤丝束重量8%的比例附着在醋纤丝束表面。在此过程中，壳聚糖由三醋酸甘油酯携带均匀散洒到醋纤丝束上而制成加载壳聚糖的烟用滤棒，编号为试验滤棒1#。

实施例2

称取一定量的纳米壳聚糖，按占三醋酸甘油酯重量7%的比例加入到三醋酸甘油酯中，并高速搅拌，使其均匀分散到三醋酸甘油酯中，形成分散液备用。在滤棒成型过程中，纳米壳聚糖/三醋酸甘油酯分散液作为增塑剂、按醋纤丝束重量8%的比例附着在醋纤丝束表面。在此过程中，纳米壳聚糖由三醋酸甘油酯携带均匀散洒到醋纤丝束上而制成加载纳米壳聚糖的烟用滤棒，编号为试验滤棒2#。

实施例3

称取一定量的纳米壳聚糖，按占三醋酸甘油酯重量3.5%的比例加入到三醋酸甘油酯中，并高速搅拌，使其均匀分散到三醋酸甘油酯中，形成分散液备用。在滤棒成型过程中，纳米壳聚糖/三醋酸甘油酯分散液作为增塑剂、按醋纤丝束重量8%的比例附着在醋纤丝束表面。在此过程中，纳米壳聚糖由三醋酸甘油酯携带均匀散洒到醋纤丝束上而制成加载纳米壳聚糖的烟用滤棒，编号为试验滤棒3#。

实施例4

称取一定量的纳米壳聚糖，按占三醋酸甘油酯重量10%的比例加入到三醋酸甘油酯中，并高速搅拌，使其均匀分散到三醋酸甘油酯中，形成分散液备用。在滤棒成型过程中，纳米壳聚糖/三醋酸甘油酯分散液作为增塑剂、按醋纤丝束重量8%的比例附着在醋纤丝束表面。在此过程中，纳米壳聚糖由三醋酸甘油酯携带均匀散洒到醋纤丝束上而制成加载纳米壳聚糖的烟用滤棒，编号为试验滤棒4#。

对照滤棒为以单纯三醋酸甘油酯为增塑剂制备醋纤丝束滤棒。利用上述几种滤棒放样生产卷烟，除滤棒外，试验卷烟的卷烟材料和叶组配方与对照样相同。滤棒的物理指标见表1，放样生产的卷烟烟气重金属含量检测结果见表2，卷烟样品感官质量评吸结果见表3。

表1不同试验滤棒及对照滤棒物理指标

表2不同试验滤棒及对照滤棒卷烟烟气重金属含量

注：1#、2#、3#、4#卷烟和对照烟为分别使用试验滤棒1#、2#、3#、4#和对照滤棒卷制的烟支。

分析表1可以看出，滤棒中加载壳聚糖或纳米壳聚糖，对滤棒的物理指标没有明显影响，所有指标的变化均在允差范围之内。分析表2可以看出，试验滤棒2#应用于卷烟（2#卷烟）后，与对照卷烟相比，烟气中重金属Pb(铅)、Cr(铬)、Cd(镉)、Ni(镍)、As(砷)、Se(硒)含量都有不同程度的下降，降低率分别为88.1%、19.3%、11.8%、61.5%、5.7%、59.2%，特别是对于Pb、Ni、Se的降低效果非常明显。但试验滤棒1#应用于卷烟（1#卷烟）后与对照卷烟相比，烟气中重金属含量并没有降低，说明壳聚糖按照本发明所述方式加载到滤棒中后并没有降低烟气中重金属含量的效果。试验滤棒3#应用于卷烟（3#卷烟）后与对照卷烟相比，烟气中重金属含量也有一定的降低，但效果没有试验滤棒2#明显，说明纳米壳聚糖在嘴棒中的施加量对其减害效果有较大影响。试验滤棒4#应用于卷烟（4#卷烟）后与对照卷烟相比，烟气中重金属含量的降低效果接近并略差于试验滤棒2#，说明纳米壳聚糖在嘴棒中的施加量并不是越多越好。为进一步评价纳米壳聚糖在卷烟中的应用效果，对试验滤棒及对照滤棒卷烟的感官质量进行了评价，结果见表3。

表3不同试验滤棒及对照滤棒的卷烟产品评吸结果

注：1#、2#、3#、4#卷烟和对照烟为分别使用试验滤棒1#、2#、3#、4#和对照滤棒卷制的烟支。

分析表3可以看出，试验滤棒3#应用于卷烟（3#卷烟）后，与对照卷烟比，感官质量有所提升，但试验滤棒4#应用于卷烟（4#卷烟）后，与对照卷烟比，感官质量有所下降；试验滤棒2#应用于卷烟（2#卷烟）后，与对照卷烟相比，卷烟的感官质量没有变化。综合考虑卷烟烟气中重金属的减害效果和卷烟感官质量评价，试验滤棒2#样中纳米壳聚糖的施加量，即7%的纳米壳聚糖/三醋酸甘油酯作为滤棒增塑剂，比较合适卷烟应用。

Claims (8)

1.一种加载纳米壳聚糖的烟用滤棒，其特征在于，所述烟用滤棒能有效降低卷烟烟气中重金属含量。所述纳米壳聚糖的粒径范围为20-430nm,脱乙酰度为≥90%。所述卷烟烟气中重金属是指铅、镉、镍、砷、铬、硒六种重金属。

2.权利要求1所述烟用滤棒能有效降低卷烟烟气中重金属含量，降低效果特别显著的重金属是指铅、镍、硒三种重金属。

3.权利要求1所述纳米壳聚糖是以粒度为≤80目的食品级壳聚糖为原料，通过纳米冲击磨加工而成。

4.权利要求1所述加载纳米壳聚糖的烟用滤棒的制备方法，其特征在于：首先将纳米壳聚糖分散到滤棒增塑剂三醋酸甘油酯中，形成纳米壳聚糖/三醋酸甘油酯分散液，然后在滤棒成型过程中，将所述分散液作为滤棒增塑剂喷涂到醋纤丝束上形成滤棒。纳米壳聚糖由三醋酸甘油酯携带均匀散洒到醋纤丝束上。

5.权利要求4所述纳米壳聚糖/三醋酸甘油酯分散液占醋纤丝束重量的比例为6-8%。

6.权利要求5所述纳米壳聚糖/三醋酸甘油酯分散液占醋纤丝束重量的比例优选为8%。

7.权利要求4、5或6所述纳米壳聚糖/三醋酸甘油酯分散液中，纳米壳聚糖占三醋酸甘油酯的重量比为3.5-10%。

8.权利要求7所述纳米壳聚糖/三醋酸甘油酯分散液中，纳米壳聚糖占三醋酸甘油酯的重量比最优选为7%。

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