CN106509987A - 一种可降低主流烟气中苯酚含量的卷烟滤棒添加剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种可降低主流烟气中苯酚含量的卷烟滤棒添加剂及其制备方法和应用 Download PDF

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文建辉
谢国勇
杜文
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Abstract

本发明公开了一种可降低主流烟气中苯酚含量的卷烟滤棒添加剂及其制备方法和应用，该卷烟滤棒添加剂是由海藻酸盐包封海藻酸丙二醇酯构成的胶囊，其制备方法是将含海藻酸丙二醇酯和海藻酸钠的溶液滴加到含钙离子的溶液中，静置沉淀，固液分离，干燥，即得；该卷烟滤棒添加剂的化学稳定性好、对人体安全，添加在卷烟滤棒中能有效降低卷烟主流烟气中苯酚含量；此外，该滤棒添加剂的制备流程和操作简单，满足工业化生产。

Description

一种可降低主流烟气中苯酚含量的卷烟滤棒添加剂及其制备 方法和应用
技术领域
本发明涉及一种卷烟滤棒添加剂，特别涉及一种可降低主流烟气中苯酚含量的卷烟滤棒添加剂及其制备方法和在卷烟中的应用，属于卷烟制造领域。
背景技术
卷烟燃烧是一个复杂的反应，作为烟气中主要组分之一的酚类化合物有40种，其中最主要的包括苯酚和儿茶酚，卷烟烟气中的酚类化合物主要来源于烟叶中多酚类化合物(绿原酸和芸香苷)的裂解，有证据表明酚类物质的存在能显著提高多环芳烃的致癌活性，尤其以苯酚，邻、间、对苯二酚，邻、间、对甲酚这几种酚的危害为大，其中烟气冷凝物中的邻苯二酚有辅助促癌作用，部分酚对皮肤及呼吸道黏膜有强烈的刺激作用。某些酚类物质还可能影响卷烟的口感，引起涩味、辣味和余味不干净等等。卷烟烟气中酚类物质含量的多少直接影响着卷烟的抽吸品质和危害性。因此，采用有效的减害手段，在选择性地降低卷烟烟气中有害成分的同时最大程度减少卷烟烟气中香味成分的损失，大幅提高卷烟的吸食安全性，这是烟草行业目前所面临的重要课题。
降低卷烟中有害成分的研究，目前国内外主要采用方法包括：稀释法、吸附过滤法和催化氧化法。滤嘴通风稀释是目前国外广泛采用的一种降焦减害技术，但它对卷烟香气量影响较大，在国内接受程度并不很高，在中式卷烟的发展和应用中存在一定的困难。吸附过滤法研究比较广泛，常用的吸附剂主要有活性炭、碳分子筛、碳化聚合物、聚合物吸附剂、硅胶、活性氧化铝、粘土和沸石以及血红蛋白等。周骏等人改性纳米材料的复合滤棒制作出纳米3mg中南海卷烟。卷烟烟气中有害烟草特有N-亚硝胺的总量选择性降低率应为53.5％；烟气中有害稠环芳烃的总量的选择性降低率为67.20％，纳米3mg中南海卷烟烟气中有害的芳香胺类、挥发性羰基化合物、酚类化合物的释放量均有明显的降低，其中芳香胺类总量的的选择性降低率为52.5％，羰基化合物的选择性降低率为39.2％，酚类化合物的选择性降低率为34.6％。美国专利US20040025895中应用纳米Fe2O3等降低卷烟烟气中氮氧化合物、一氧化碳、氢氰酸、a-苯并芘、亚硝胺、酚类、乙醛和苯等有害成分。李绍明等人对Y型分子筛进行该性，添加到卷烟滤嘴中，能够降低酚类物质45％，同时也能够降低卷烟中其他有害物质。这些降低卷烟烟气中有害成分的添加剂各有其优点，但安全稳定性好、降害效果优良的添加剂的研发并实现工业化，一直是研究者探讨的热点。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的一个目的是在于提供一种化学稳定性好、对人体安全，且能有效降低卷烟主流烟气中苯酚含量的卷烟滤棒添加剂。
本发明的另一个目的是在于提供一种流程和操作简单、低成本制备所述卷烟滤棒添加剂的方法。
本发明的第三个目的是在于提供一种所述卷烟滤棒添加剂的应用方法，将所述卷烟滤棒添加剂添加在卷烟滤棒中能有效选择性降低苯酚的作用，且具有添加量小、对人体安全的特点。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种可降低主流烟气中苯酚含量的卷烟滤棒添加剂，该卷烟滤棒添加剂是由海藻酸盐包封海藻酸丙二醇酯构成的胶囊。
本发明的技术方案提出的可降低主流烟气中苯酚含量的卷烟滤棒添加剂具有特殊的胶囊结构，其对卷烟主流烟气中的苯酚具有选择性吸附作用。其胶囊壁是由具有交联网状结构的海藻酸盐构成，其内部包封的活性物质为海藻酸丙二醇酯；具有交联网状结构的海藻酸盐具有比表面大，且分子结构中包含大量的羟基和羧基的特点，能够对极性的苯酚类小分子具有较好的吸附作用，大大提高了对卷烟主流烟气中苯酚的亲和力，而胶囊内部的海藻酸丙二醇酯具有羟基、酯基和羧基等，对酚羟基具有更强的选择性吸附、固定作用，因此，海藻酸盐和海藻酸丙二醇酯产生协同增效作用，对烟气中的苯酚具有选择性吸附效果。
优选的方案，所述海藻酸丙二醇酯在所述胶囊中的质量百分比含量为5～50％；较优选为25～50％。
优选的方案，海藻酸盐主要为二价阳离子与海藻酸形成的海藻酸盐，如海藻酸钙盐等。通过二价阳离子的交联，使海藻酸形成网状结构。
本发明还提供了一种制备所述的卷烟滤棒添加剂的方法，该方法是将含海藻酸丙二醇酯和海藻酸钠的溶液滴加到含钙离子的溶液中，静置沉淀，固液分离，干燥，即得。
优选的方案，含海藻酸丙二醇酯和海藻酸钠的溶液通过如下方法制备得到：将海藻酸钠和海藻酸丙二醇酯加入至水中，在搅拌条件下，升温至50～70℃，保温1～3小时，降低温度至35～45℃，调节pH值至3～4，即得。
较优选的方案，所述含海藻酸丙二醇酯和海藻酸钠的溶液中海藻酸丙二醇酯和海藻酸钠的总质量百分比浓度为1～5％。
优选的方案，所述含钙离子的溶液通过如下方法制备得到：将钙盐和甘油加入至水中溶解，调节pH值为3～4，即得。
优选的方案，所述的含钙离子的溶液中钙盐的质量百分比浓度为3～12％。
较优选的方案，钙盐为氯化钙。
优选的方案，所述干燥在40～80℃温度下实现。
较优选的方案，所述干燥的时间为8～24小时。
较优选的方案，含钙离子的溶液中甘油的质量百分比浓度为2～6％。
优选的方案，所述静置沉淀的时间为5～15min。
本发明还提供了所述的卷烟滤棒添加剂的应用，将其添加在卷烟滤棒中应用于选择性降低主流烟气中苯酚含量。
优选的方案，所述卷烟滤棒添加剂在卷烟滤棒中的添加量为20～40mg/支。
与现有技术相比，本发明的的技术方案带来的有益技术效果：
1)本发明提供的卷烟滤棒添加剂是由海藻酸盐和海藻酸丙二醇酯构成具有特殊胶囊结构的复合物，两者对极性苯酚的吸附具有协同增效作用，将其添加到卷烟滤棒中可选择性降低主流烟气中苯酚含量。
2)本发明的卷烟滤棒添加剂添加在卷烟滤棒中能有效降低主流烟气中苯酚含量，降低量可达到25％以上，且具有添加量少的特点，另外，卷烟滤棒添加剂中的海藻酸盐和海藻酸丙二醇酯化学结构稳定，对人体安全，满足卷烟添加应用的要求。
具体实施方式
以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是对本发明权利要求保护范围的进一步限定。
实施例1
称取1.5g海藻酸钠和0.5g海藻酸丙二醇酯，溶解于73g水中，搅拌，升高温度至60℃，保持2小时，降低温度至40℃。用1mol/LHCl调节pH值为3～4，标记为溶液1；
称取6g无水氯化钙，4g甘油，加入90g水中，用1mol/LHCl调节pH值为3～4。标记为溶液2。
将溶液1滴加到溶液2中，形成球型胶囊，静置10min，过滤，用去离子水洗涤3次，过夜，在40℃干燥24小时即可，标记添加剂1。
将溶液2滴加到溶液1中，形成球型胶囊，静置10min，过滤，用去离子水洗涤3次，过夜，在40℃干燥24小时即可，标记添加剂2。
将制得的添加剂1以20、30、40mg/支添加到卷烟过滤嘴中，烟气检测结果表明该材料可有效降低烟气中苯酚含量为8.3％、15.7％、19.4％。将制得的添加剂2以40mg/支添加到卷烟过滤嘴中，烟气检测结果表明该材料可有效降低烟气中苯酚含量11.2％。
实施例2
称取1.1g海藻酸钠和1.0g海藻酸丙二醇酯，溶解于72.9g水中，搅拌，升高温度至60℃，保持2小时，降低温度至40℃。用1mol/LHCl调节pH值为3～4，标记为溶液1；
称取6g无水氯化钙，4g甘油，加入90g水中，用1mol/LHCl调节pH值为3～4。标记为溶液2。
将溶液1滴加到溶液2中，形成球型胶囊，静置10min，过滤，用去离子水洗涤3次，过夜，在60℃干燥18小时即可。
将制得的添加剂以40mg/支添加到卷烟过滤嘴中，烟气检测结果表明该材料可有效降低烟气中苯酚含量为25.3％。
实施例3
称取1.9g海藻酸钠和0.1g海藻酸丙二醇酯，溶解于73g水中，搅拌，升高温度至60℃，保持2小时，降低温度至40℃。用1mol/LHCl调节pH值为3～4，标记为溶液1；
称取3g无水氯化钙，4g甘油，加入93g水中，用1mol/LHCl调节PH值为3～4。标记为溶液2。
将溶液1滴加到溶液2中，形成球型胶囊，静置10min，过滤，用去离子水洗涤3次，过夜，在40℃干燥24小时即可。
将制得的添加剂以40mg/支添加到卷烟过滤嘴中，烟气检测结果表明该材料可有效降低烟气中苯酚含量为6.4％。
实施例4
称取1.1g海藻酸钠和1.0g海藻酸丙二醇酯，溶解于72.9g水中，搅拌，升高温度至60℃，保持2小时，降低温度至40℃。用1mol/LHCl调节pH值为3～4，标记为溶液1；
称取6g无水氯化钙，4g甘油，加入90g水中，用1mol/LHCl调节PH值为3～4。标记为溶液2。
将溶液1滴加到溶液2中，形成球型胶囊，静置10min，过滤，用去离子水洗涤3次，过夜，在80℃干燥8小时即可。
将制得的添加剂以40mg/支添加到卷烟过滤嘴中，烟气检测结果表明该材料可有效降低烟气中苯酚含量为23.7％。

Claims (16)

1.一种可降低主流烟气中苯酚含量的卷烟滤棒添加剂，其特征在于：是由海藻酸盐包封海藻酸丙二醇酯构成的胶囊。
2.根据权利要求1所述的可降低主流烟气中苯酚含量的卷烟滤棒添加剂，其特征在于：所述海藻酸丙二醇酯在所述胶囊中的质量百分比含量为5～50％。
3.根据权利要求1或2所述的可降低主流烟气中苯酚含量的卷烟滤棒添加剂，其特征在于：所述海藻酸丙二醇酯在胶囊中的质量百分比含量为25～50％。
4.根据权利要求1所述的可降低主流烟气中苯酚含量的卷烟滤棒添加剂，其特征在于：所述的海藻酸盐包括海藻酸钙盐。
5.制备权利要求1～4任一项所述的可降低主流烟气中苯酚含量的卷烟滤棒添加剂的方法，其特征在于：将含海藻酸丙二醇酯和海藻酸钠的溶液滴加到含钙离子的溶液中，静置沉淀，固液分离，干燥，即得。
6.根据权利要求5所述的制备可降低主流烟气中苯酚含量的卷烟滤棒添加剂的方法，其特征在于：所述的含海藻酸丙二醇酯和海藻酸钠的溶液通过如下方法制备得到：将海藻酸钠和海藻酸丙二醇酯加入至水中，在搅拌条件下，升温至50～70℃，保温1～3小时，降低温度至35～45℃，调节pH值至3～4，即得。
7.根据权利要求6所述的制备可降低主流烟气中苯酚含量的卷烟滤棒添加剂的方法，其特征在于：所述含海藻酸丙二醇酯和海藻酸钠的溶液中海藻酸丙二醇酯和海藻酸钠的总质量百分比浓度为1～5％。
8.根据权利要求5所述的制备可降低主流烟气中苯酚含量的卷烟滤棒添加剂的方法，其特征在于：所述含钙离子的溶液通过如下方法制备得到：将钙盐和甘油加入至水中溶解，调节pH值为3～4，即得。
9.根据权利要求5或8所述的制备可降低主流烟气中苯酚含量的卷烟滤棒添加剂的方法，其特征在于：所述含钙离子的溶液中钙盐的质量百分比浓度为3～12％。
10.根据权利要求9所述的制备可降低主流烟气中苯酚含量的卷烟滤棒添加剂的方法，其特征在于：所述的钙盐为氯化钙。
11.根据权利要求8所述的制备可降低主流烟气中苯酚含量的卷烟滤棒添加剂的方法，其特征在于：所述的含钙离子的溶液中甘油的质量百分比浓度为2～6％。
12.根据权利要求5～11任一项所述的制备可降低主流烟气中苯酚含量的卷烟滤棒添加剂的方法，其特征在于：所述干燥在40～80℃温度下实现。
13.根据权利要求12所述的制备可降低主流烟气中苯酚含量的卷烟滤棒添加剂的方法，其特征在于：所述干燥的时间为8～24小时。
14.根据权利要求5～11任一项所述的制备可降低主流烟气中苯酚含量的卷烟滤棒添加剂的方法，其特征在于，所述静置沉淀的时间为5～15min。
15.权利要求1～4任一项所述的可降低主流烟气中苯酚含量的卷烟滤棒添加剂的应用，其特征在于：添加在卷烟滤棒中应用于选择性降低主流烟气中苯酚含量。
16.根据权利要求15所述的可降低主流烟气中苯酚含量的卷烟滤棒添加剂的应用，其特征在于：所述卷烟滤棒添加剂在卷烟滤棒中的添加量为20～40mg/支。
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