CN105661638B - 一种提高卷烟烟气中水分含量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种提高卷烟烟气中水分含量的方法。所述方法是把吸水后的聚（N‑异丙基丙烯酰胺‑co‑丙烯酰胺）[P(NIPAM‑co‑AM)]作为水含量改善剂添置在卷烟中。其不仅能有效地提高卷烟烟气中水分含量，而且效果持久，即使卷烟在长时间存放后，改善效果不会发生明显下降，具有很好的应用前景。

Description

一种提高卷烟烟气中水分含量的方法
技术领域
本发明涉及卷烟领域，更具体地，涉及一种提高卷烟烟气中水分含量的方法。
背景技术
卷烟主流烟气中水分是影响卷烟感官舒适度的重要指标，研究发现烟气水分适宜则烟气柔和细腻、刺激性小、感官舒适性较好；烟气水分含量低时，会导致烟气干燥、刺激性变大、感官舒适性降低。因此，提高卷烟主流烟气中的水分含量，提高卷烟的保润性能和吸食舒适度，日益受到烟草行业研究人员的重视。卷烟在燃吸过程中，产生的绝大部分水分因为扩散作用进入到侧流烟气中，仅有很少一部分进入主流烟气。目前有采用在烟丝中添加保润剂来保持或提高烟丝的水分含量的方法，然而这种方法效果不佳，并且烟丝中的水分含量过高可能会导致烟丝霉变。现有技术还有通过吸附和脱附的原理，将含水的吸附剂，添加到卷烟滤嘴中，烟支燃烧时，滤嘴温度发生变化，吸附剂将所含的水分脱附释放出来，提高烟气中的水分含量。如有报道采用沸石等材料作为吸附剂，添加至滤嘴中，提高滤嘴的水分含量(提高卷烟烟气中水分含量的滤嘴添加剂，烟草工艺，2014年第7期)。尽管该文献中制备的滤嘴添加剂具有较强的持水能力，但也能看出，随着保存时间的延长，其水分含量还是会出现下降。这样会影响滤嘴添加剂提高烟气水分含量的效果。
因此，有必要开发一种更好的提高卷烟烟气中水分含量的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高卷烟烟气中水分含量的方法，该方法不仅能有效地提高卷烟烟气中水分含量，而且效果持久，即使卷烟在长时间存放后，改善效果不会发生明显下降。
本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现：
一种提高卷烟烟气中水分含量的方法，把吸水后的聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺)[P(NIPAM-co-AM)]作为水含量改善剂添置在卷烟中；所述P(NIPAM-co-AM)具有在一定温度下发生相转变的性质。
优选地，所述P(NIPAM-co-AM)中，AM在P(NIPAM-co-AM)中的摩尔含量为15～60％。
优选地，所述P(NIPAM-co-AM)中，AM在P(NIPAM-co-AM)中的摩尔含量为18～25％。
PNIPAM(聚N-异丙基丙烯酰胺)是一种温敏性高分子材料，其在药物缓释，生化分离及化学传感器等方面已经有广泛的研究和应用。聚N-异丙基丙烯酰胺的大分子链上同时具有亲水性的酰胺基和疏水性的异丙基，使得线型PNIPAM的水溶液以及交联后的PNIPAM都具有温度敏感特性。其水溶液升温至约33℃时发生相变，由均相体系转变成非均相体系，高分子体积发生塌缩，半径急剧减小。溶胀后的PNIPAM中所含水分，会因为分子体积发生塌缩而被释放。同时，由于溶胀状态下，水分子是与PNIPAM是以氢键的方式发生结合的，其远比物理吸附的形式牢固，因此即使长时间存放，其水分含量基本不会减少。
AM(丙烯酰胺)具有亲水性，其与PNIPAM形成共聚物，可以提高共聚物的相转变温度。如上所述纯PNIPAM的LCST大约在33℃左右，而随着P(NIPAM-co-AM)中AM的比例的提高，其LCST也会提高。具体地，当AM在P(NIPAM-co-AM)中的摩尔含量为18～25％时，其LCST在45℃左右，当AM在P(NIPAM-co-AM)中的摩尔含量为50～60％时，其LCST在85℃左右；当AM在P(NIPAM-co-AM)中的摩尔含量超过75％时，其表现出来的已经是聚丙烯酰胺(PAM)的性质，并不再发生相转变。
而发明人经过反复实验发现，在卷烟燃烧的初期，主流烟气在进入滤棒段时，温度在40～50℃，随着燃烧的进行，进入滤棒段时的温度不断升高。如果要选择P(NIPAM-co-AM)作为提高卷烟烟气水分含量的理想物质，更适宜选用LCST在45℃左右的P(NIPAM-co-AM)。
优选地，所述吸水后的P(NIPAM-co-AM)为吸水后达到溶胀平衡的P(NIPAM-co-AM)。
P(NIPAM-co-AM)具有优异的水吸附性能，1g的P(NIPAM-co-AM)在20℃下达到溶胀饱和时，其吸水量可达5.7g。这种吸附性能远优于沸石等无机吸附剂。
优选地，所述P(NIPAM-co-AM)制备成直径在1.0±0.2mm的颗粒，再添置在卷烟中。
所述P(NIPAM-co-AM)的制备方法，可以参考现有技术，或按照如下方法进行：按比例将N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)单体，丙烯酰胺(AM)单体，N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)交联剂，过硫酸铵(APS)引发剂，催化剂N,N,N’,N’-四甲基乙二胺(TEMED)在蒸馏水中进行反应制得。
优选地，所述吸水后的P(NIPAM-co-AM)在卷烟中的添加量为2～28mg/支卷烟。
更优选地，所述吸水后的P(NIPAM-co-AM)在卷烟中的添加量为10～20mg/支卷烟。
为了达到更佳的提高水含量的效果，优选地，所述吸水后的P(NIPAM-co-AM)添加在滤棒段中。尽管P(NIPAM-co-AM)在释放水分时，形貌发生剧变，但其并不会对滤嘴的过滤效果带来负面影响。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明所提供的提高卷烟烟气中水分含量的方法能够有效提高卷烟主流烟气中水分含量，使烟气柔和细腻、刺激性小、感官舒适性较好，并且其效果稳定，不会因为长期存放而出现明显的效果下降，其添加并不会对滤嘴的过滤效果带来负面影响；并且由于所用的添加剂对水的吸附量较大，可以在添加量较少的情况下实现较好的提高水分含量的效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细说明本发明。除非特别说明，本发明采用的试剂、设备和方法为本技术领域常规市购的试剂、设备和常规使用的方法。
制备例
按表1比例把N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)单体，丙烯酰胺(AM)单体，在适量的N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)、过硫酸铵(APS)、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺(TEMED)下，在蒸馏水中进行反应制得P(NIPAM-co-AM)，并将其制备成直径在1.0±0.2mm的颗粒。
表1
应用例
把制备例1～8的P(NIPAM-co-AM)置于20℃蒸馏水中，进行溶胀，达到溶胀平衡后，取出用滤纸进行干燥、称重，制备例1～8的每克P(NIPAM-co-AM)增重约5.7g。
将吸水后的P(NIPAM-co-AM)保存1年，重量均无发生变化，证明P(NIPAM-co-AM)的持水能力优于无机吸附材料的持水能力。
将吸水后的P(NIPAM-co-AM)添加至卷烟的滤棒段中，添加量在10mg/支，根据GB/T23203.1-2013、GB/T 23355-2009、GB/T 23356-2009及GB/T 19609-2004方法，检测卷烟燃烧时主流烟气中水含量及常规成分数据。
从表2可以看出，在卷烟中添加P(NIPAM-co-AM)，可以显著提高烟气中的水含量。从应用例1～4可以看出，当P(NIPAM-co-AM)中AM的含量在18～25％时，其作为添加剂对卷烟烟气的水分增加率最高。此外，将制备例与对比例进行比较，烟气中的烟碱、一氧化碳、焦油和总粒相物并未受到负面影响。
将卷烟置于温度(22±2)℃，相对湿度(60±5)％条件下平衡48h，由评吸专家采用GB5606.4-2005规定的感官技术要求对对上述应用例1～8的卷烟感官质量差异进行对比评吸，结果如表3所示。
表2
应用例9、应用例10中，使用制备例2的P(NIPAM-co-AM)作为添加剂，其添加量分别为5mg/支、20mg/支，应用例11为把制备例2的P(NIPAM-co-AM)放置一年后，再按10mg/支的添加量添加至卷烟中。从应用例1～4可以看出，当P(NIPAM-co-AM)中AM的含量在18～25％之间，在整个评吸过程中，均能保证烟气柔和细腻、刺激性小、感官舒适性较好；从应用例5中可以看出，当采用纯PNIPAM时，虽然也能起到一定的改善效果，但由于LCST温度过低，水分过早释放，当P(NIPAM-co-AM)中AM的含量过高，LCST的温度过高，在燃烧的中后期，水分才被释放，因此应用效果不佳。从应用例9可以看出，即使添加量较小，也能起到明显的改善水分含量的效果。从应用例11可以看出，即使经过长期存放，改善效果并不会发生变化，十分稳定。
表3

Claims (7)

1.一种提高卷烟烟气中水分含量的方法，其特征在于，把吸水后的聚（N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺）作为水含量改善剂添置在卷烟中；所述聚（N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺）具有在一定温度下发生相转变的性质；所述聚（N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺）中，丙烯酰胺在所述聚（N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺）中的摩尔含量为15~60%。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚（N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺）中，丙烯酰胺在所述聚（N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺）中的摩尔含量为18~25%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，吸水后的聚（N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺）为吸水后达到溶胀平衡的聚（N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺）。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚（N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺）制备成直径在1.0±0.2mm的颗粒，再添置在卷烟中。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述吸水后的聚（N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺）在卷烟中的添加量为2~28mg/支卷烟。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述吸水后的聚（N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺）在卷烟中的添加量为10~20mg/支卷烟。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述吸水后的聚（N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺）添加在滤棒段中。
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