CN104522884B - 一种功能性涂布料液及其在卷烟中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于卷烟减害技术领域，具体涉及一种功能性涂布料液、涂布料液的制备方法及其在卷烟中的应用。该涂布料液通过溶胀溶解聚乙烯醇、加入氨基材料和稀释剂，加热搅拌制成。本发明的优势在于涂布料液在原料纸上可达到较高的负载量，即使负载量较高时，氨基材料在原料纸上也不易发生飞粉、脱沫情况。本发明可使主流烟气中的巴豆醛释放量降低20%以上，HCN释放量降低50%以上，同时感官评价结果表明卷烟吸食感官质量未受到显著影响。这种结果表明本发明所提供的功能性涂布料液在降低卷烟主流烟气中有害物质的同时，对卷烟的吸食感官质量不发生显著影响，因而具有较好的推广应用意义。

Description

一种功能性涂布料液及其在卷烟中的应用
技术领域
本发明属于卷烟减害技术领域，具体涉及一种功能性涂布料液、涂布纸张及其在卷烟中的应用。
背景技术
涂布纸在卷烟滤棒的生产中具有重要的应用。烟草科技工作者通过将功能性材料负载于涂布纸张上，制备复合滤棒和特种滤棒，可用于降低卷烟主流烟气中有害成分的释放量。目前研究人员已经开发了金属络合材料、碱性高分子材料等涂布的功能性纸张，用于卷烟滤棒的生产，取得了良好的效果。然而，近年来随着食品安全卫生标准要求的日益严苛，烟用材料的安全性要求也越来越高，极大的限制了各种材料在卷烟中的应用。采用绿色、天然、生物相容性好的材料才能更好的满足卷烟产品的安全卫生需求。
天然氨基酸是具有氨基和羧基结构的天然氨基材料化合物，是人体必需的基本营养物质，具有良好的生物相容性，安全可靠。采用天然氨基酸材料可有效降低卷烟主流烟气中的巴豆醛、HCN等有害成分。然而，将天然氨基酸直接用于纸张涂布存在一定的技术问题。采用氨基酸水溶液直接用于纸张涂布，会出现易断纸，操作难，涂布量较小，功能性材料的有效含量低等问题；涂布量较高时，纸张经干燥处理在加工制备沟槽滤棒过程中又会出现飞粉、脱沫等情况，严重影响生产。而现有技术中，尚未见到较好的将天然氨基材料负载于涂布纸上的方法。
发明内容
本发明主要目的在于提供一种具有聚乙烯醇与氨基酸优点的功能性涂布料液，该涂布料液可以用于功能性纸张涂布，具有降低卷烟烟气中HCN、巴豆醛释放量的作用。
本发明所采取的技术方案如下。
一种功能性涂布料液，采用以下步骤制备：
（1）将聚乙烯醇在水中溶胀并加热溶解，并加入表面活性剂；
所述述聚乙烯醇为不同聚合度和醇解度的不同型号产品的一种或几种任意比例的混合物，优选为： PVA05-88、PVA17-88、PVA03-88或PVA17-99；
所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度为3%～15%，即聚乙烯醇溶解后在由聚乙烯醇+水+表面活性剂的溶液体系中的质量分数为3%～15%，优选10%～15%；
所述表面活性剂为烷基醇酰胺类非离子表面活性剂中一种或几种任意比例的混合物，优选为：月桂酰单乙醇胺、月桂酰二乙醇胺或椰油酰二乙醇胺；
所述表面活性剂的质量浓度为0.1%～0.3%，即表面活性剂在由聚乙烯醇+水+表面活性剂的溶液体系中的质量分数为0.1%～0.3%；
（2）在步骤（1）的溶液中加入氨基材料，搅拌均匀，加入稀释剂，继续加热搅拌，制成均匀的纸张涂布料液即可；加入氨基酸和/或氨基酸盐后，优选转速700 r/min，搅拌15分钟；加入稀释剂后，继续加热搅拌时优选持续通入氮气；
所述氨基材料为氨基酸和/或氨基酸盐；
所述氨基酸为天然氨基酸中的一种或几种任意比例的混合物，天然氨基酸优选：脯氨酸、天冬酰胺、赖氨酸、色氨酸；
所述氨基酸盐为天然氨基酸的钾盐、钙盐、钠盐、镁盐或锂盐中的一种或几种任意比例的混合物，优选为：赖氨酸钠盐、精氨酸钾盐、缬氨酸钾盐、赖氨酸钾盐；
所述氨基材料的质量浓度为22%～35%，即加入氨基材料后，氨基材料在由聚乙烯醇+水+表面活性剂+氨基材料+稀释剂组成的溶液体系中的质量分数为22%～35%；
所述稀释剂为水、乙醇或1,2-丙二醇，稀释剂的质量分数为0~30%，即加入稀释剂后，稀释剂在由聚乙烯醇+水+表面活性剂+氨基材料+稀释剂组成的溶液体系中的质量分数为0~30%。
利用所制备的功能性涂布料液制备卷烟滤棒用功能性涂布纸，其制备步骤包括：
（1）将功能性涂布料液在原料纸上进行涂布；所述原料纸为天然纤维素纸，纸张克重为30g/m2；
（2）75℃烘干、收卷分切；
（3）室温熟化三天即可制得功能性涂布纸。
步骤（1）中功能性涂布料液的涂布量为10.7~18.8g/m2。
所述功能性涂布纸在卷烟中的应用，将功能性涂布纸制成15mm长的纸滤棒并与10mm醋纤滤棒复合制成24.1×100mm二元复合滤棒，控制吸阻为2800Pa。
聚乙烯醇是一种生物相容性好、安全可靠的高分子聚合材料，在人工软骨、眼科材料、药物载体、生物医用海绵、人工细胞微囊化等方面都有广泛的应用。本发明利用聚乙烯醇粘合力强、粘度易调、保水能力强、可改善纸张强度等特点，将其与氨基材料特异性的结合制备了功能性涂布料液，并进一步涂布于原料纸上，从而提高了可降低主流烟气有害成分的氨基材料在原料纸上的负载量。
本发明的优势在于所述涂布料液在原料纸上可达到较高的负载量，经实践检验，即使负载量较高时，氨基材料在原料纸上也不易发生飞粉、脱沫情况。进一步的抽吸实验表明，将所制备的功能性涂布纸张制作成复合滤棒用于卷烟抽吸时，可使主流烟气中的巴豆醛释放量降低20%以上，HCN释放量降低50%以上，同时关于卷烟吸食感官评价表明卷烟吸食感官质量未受到显著影响。这种结果表明本发明所提供的功能性涂布料液在降低卷烟主流烟气中有害物质的同时，对卷烟的吸食感官质量不发生显著影响，因而具有较好的推广应用意义。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请作进一步的解释说明。
对比例
对比例采用质量分数为40%的赖氨酸水溶液作为涂布液。
将涂布液进行纸张涂布，具体流程如下：
（1）将涂布液在原料纸上进行涂布；所述原料纸为天然纤维素纸，纸张克重为30g/m2，横向抗张能量吸收15.01 J/m2，纵向抗张能量吸收26.82 J/m2；
（2）75℃烘干、收卷分切；
（3）室温熟化三天即可制得涂布纸。
涂布后测定纸张涂布量为15.7g/m2。涂布过程中，相同生产条件下，在生产操作中发生数次断纸现象，生产过程中平均停机次数达到0.4次/百米，生产效率影响较为明显。
将该涂布纸制成15mm长的纸滤棒并与10mm醋纤滤棒复合制成24.1×100mm二元复合滤棒,控制吸阻为2800Pa。制备卷烟滤棒过程中出现了较为明显的脱粉现象，对于工作环境和产品质量造成了较为严重的潜在影响。
将该复合滤棒用于卷烟，并开展抽吸试验。所述涂布纸在进行纸滤棒加工过程中出现脱粉现象，影响操作人员健康和产品质量。
空白对照组卷烟抽吸实验采用相同规格25mm长醋纤滤棒。
将制备滤棒用于卷烟，卷烟中HCN和巴豆醛有害成分的释放量测定采用直线式吸烟机，参照烟草行业标准YC/T 253-2008《卷烟 主流烟气中氰化氢的测定 连续流动法》和YC/T 254-2008《卷烟 主流烟气中主要羰基化合物的测定 高效液相色谱法》进行测定。卷烟感官评价参照YC/T 138《烟草及烟草制品 感官评价方法》实施。
实验结果表明：与对照组相比，卷烟主流烟气中巴豆醛的释放量降低7.3%，HCN释放量降低27.4%；感官质量没有显著差异。详见说明书最后附表。
实施例1
本实施例所提供的功能性涂布料液，采用以下步骤制备：
（1）将聚乙烯醇在水中溶胀并加热溶解，并加入表面活性剂；
所述聚乙烯醇为PVA17-88型；所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度为3%；
所述表面活性剂为月桂酰单乙醇胺；所述表面活性剂的质量分数为0.3%；
（2）在步骤（1）的溶液中加入氨基酸和/或氨基酸盐后，高速搅拌，转速为700r/min，搅拌15分钟，然加入稀释剂，持续通入氮气，加热搅拌，制成均匀的纸张涂布料液即可；
所述氨基酸为脯氨酸，加入后质量浓度为10%；
所述氨基酸盐为赖氨酸钠盐，加入后质量浓度为15%；
所述稀释剂为乙醇，乙醇的质量浓度为30%。
所述功能性涂布料液在原料纸上进行涂布，制备过程及所用原料纸同对比例。
涂布后测定纸张涂布量为10.7g/m2。
将该涂布纸制成15mm长的纸滤棒并与10mm醋纤滤棒复合制成24.1×100mm二元复合滤棒，控制吸阻为2800Pa。
将该复合滤棒用于卷烟，并开展抽吸试验。滤棒制备过程中无显著脱粉现象，表明所制备的功能性涂布料液较为牢固的附着于原料纸上。
空白对照同对比例。
和空白对照相比，卷烟主流烟气中巴豆醛的释放量降低17.2%，HCN释放量降低33.4%。详细结果见说明书最后附表所示。
实施例2
本实施例功能性涂布料液的制备过程同实施例1，仅调整聚乙烯醇为PVA17-99型；聚乙烯醇水溶液的质量浓度为6%；表面活性剂为月桂酰二乙醇胺；表面活性剂的质量分数为0.2%；氨基酸为天冬酰胺；氨基酸盐为精氨酸钾盐；氨基酸的质量浓度为12%；氨基酸盐的质量浓度为15%；稀释剂为水；质量分数为10%。
采用本实施例制备的涂布料液制备功能性涂布纸同对比例，最终得到的涂布纸涂布量为14.8g/m2。
滤棒卷烟的制备、检测和空白对照同对比例。
实验结果表明，和空白对照相比，卷烟主流烟气中巴豆醛的释放量降低11.2%，HCN释放量降低28.5%。详细结果见说明书最后附表所示。
实施例3
本实施例功能性涂布料液的制备过程同实施例1，仅调整聚乙烯醇为PVA05-88型；聚乙烯醇水溶液的质量浓度为10%；表面活性剂为椰油酰二乙醇胺；表面活性剂的质量分数为0.1%；氨基酸盐为质量分数分别为15%的赖氨酸钠盐和17%的精氨酸钾盐；稀释剂为1,2-丙二醇；稀释剂的质量浓度为10%。
采用本实施例制备的涂布料液制备功能性涂布纸同对比例，最终得到的涂布纸涂布量为15.7g/m2。
滤棒卷烟的制备、检测和空白对照同对比例。
实验结果表明，和空白对照相比，卷烟主流烟气中巴豆醛的释放量降低24.6%，HCN释放量降低54.7%。详细结果见说明书最后附表所示。
实施例4
本实施例功能性涂布料液的制备过程同实施例1，仅调整聚乙烯醇为PVA03-88型；聚乙烯醇水溶液的质量浓度为15%；表面活性剂为椰油酰二乙醇胺；表面活性剂的质量分数为0.1%；氨基酸为色氨酸；氨基酸盐为缬氨酸钾盐；氨基酸的质量浓度为10%；氨基酸盐的质量浓度为12%。
该实施例不加稀释剂。
采用本实施例制备的涂布料液制备功能性涂布纸同对比例，最终得到的涂布纸涂布量为12.3g/m2。
滤棒卷烟的制备、检测和空白对照同对比例。
实验结果表明，和空白对照相比，卷烟主流烟气中巴豆醛的释放量降低16.8%，HCN释放量降低47.0%。详细结果见说明书最后附表所示。
实施例5
本实施例功能性涂布料液的制备过程同实施例1，仅调整聚乙烯醇为PVA17-99型和PVA03-88型，其中PVA17-99型和PVA03-88型的质量比为1.5：1；聚乙烯醇水溶液的质量浓度为15%；表面活性剂为椰油酰二乙醇胺；表面活性剂的质量分数为0.2%；氨基酸为赖氨酸；氨基酸盐为赖氨酸钾盐；氨基酸的质量浓度为17%；氨基酸盐的质量浓度为18%；稀释剂为乙醇；稀释剂的质量浓度为20%。
采用本实施例制备的涂布料液制备功能性涂布纸同对比例，最终得到的涂布纸涂布量为18.8g/m2。
滤棒卷烟的制备、检测和空白对照同对比例。
实验结果表明，和空白对照相比，卷烟主流烟气中巴豆醛的释放量降低28.0%，HCN释放量降低61.5%。详细结果见说明书最后附表所示。
附表：对比例及各实施例的具体减害效果。
需要说明的是，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，对于相关物料进行适当修改或者选择即可得出多种技术方案，例如对于20种天然氨基酸或氨基酸盐的选择组合的任意组合变换、对于具体聚乙烯醇型号的变化选择等，这些选择变化均应在本发明所请求保护的专利权范围之内。

Claims (8)

1.一种功能性涂布料液，其特征在于，该涂布料液采用以下步骤制备：
（1）将聚乙烯醇在水中溶胀并加热溶解，并加入表面活性剂；
所述聚乙烯醇为不同聚合度和醇解度的不同型号产品的一种或几种任意比例的混合物；
所述聚乙烯醇的质量浓度3%～15%；
所述表面活性剂为烷基醇酰胺类非离子表面活性剂一种或几种任意比例的混合物；
所述表面活性剂的质量浓度为0.1%～0.3%；
（2）在步骤（1）的溶液中加入氨基材料，搅拌均匀，加入稀释剂，继续加热搅拌，制成均匀的纸张涂布料液即可；
所述氨基材料为氨基酸和/或氨基酸盐；氨基材料的质量浓度为22%～35%；
所述氨基酸为天然氨基酸中的一种或几种任意比例的混合物；
所述氨基酸盐为天然氨基酸的钾盐、钙盐、钠盐、镁盐或锂盐中的一种或几种任意比例的混合物。
2.如权利要求1所述功能性涂布料液，其特征在于，步骤（1）中所述聚乙烯醇选自：PVA05-88、PVA17-88、PVA03-88或PVA17-99；步骤（1）中所述表面活性剂选自：月桂酰单乙醇胺、月桂酰二乙醇胺或椰油酰二乙醇胺。
3.如权利要求1所述功能性涂布料液，其特征在于，所述氨基酸选自脯氨酸、天冬酰胺、赖氨酸、色氨酸；所述氨基酸盐选自赖氨酸钠盐、精氨酸钾盐、缬氨酸钾盐、赖氨酸钾盐。
4.如权利要求1所述功能性涂布料液，其特征在于，步骤（2）中所述稀释剂为水、乙醇或1,2-丙二醇，稀释剂的质量分数为0~30%。
5.如权利要求1所述功能性涂布料液，其特征在于，步骤（2）中加入稀释剂后，继续加热搅拌时持续通入氮气。
6.利用权利要求1所述功能性涂布料液所制备的功能性涂布纸，其特征在于，该涂布纸通过以下步骤制备：
（1）将功能性涂布料液在原料纸上进行涂布；所述原料纸为天然纤维素纸，纸张克重为30g/m2；
（2）75℃烘干、收卷分切；
（3）室温熟化三天即可制得功能性涂布纸。
7.如权利要求6所述功能性涂布纸，其特征在于，步骤（1）中功能性涂布料液的涂布量为10.7~18.8g/m2。
8.权利要求6所述功能性涂布纸在卷烟中的应用，其特征在于，将功能性涂布纸制成15mm长的纸滤棒与10mm醋纤滤棒复合制成24.1×100mm二元复合滤棒，控制吸阻为2800Pa。
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