CN108433176A - 一种植物多糖香烟过滤嘴或过滤嘴棒的生产装置及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种植物多糖香烟过滤嘴或过滤嘴棒的生产装置及生产方法，该装置包括加压机构、配料罐、预冻结固化机构、导料机构、切割机、深冻室和真空冷冻干燥室，配料罐包括罐体和搅拌器，搅拌器安装于罐体内，预冻结机构包括预冻结固化室和导料槽、冷媒外管和导液内管，冷媒外管固定套装于导液内管上，导料槽固定安装于预冻结固化室中，导料机构包括多对滚轮机构和固定套管，每对滚轮机构包括上滚轮和下滚轮，上滚轮位于下滚轮的正上方，导液内管的一端与罐体出口连接，另一端与导料槽入口连接，加压机构与罐体连接。该装置结构简单，能够实现大规模的连续化生产。该生产方法依托于上述装置进行生产，操作简便，安全，环保。

Description

一种植物多糖香烟过滤嘴或过滤嘴棒的生产装置及生产方法

技术领域

本发明属于香烟过滤嘴棒或多段过滤嘴制造领域，具体涉及一种植物多糖香烟过滤嘴或过滤嘴棒的生产装置及生产方法。

背景技术

卷烟工业有着500多年的历史，吸烟者吸烟是因为他们对尼古丁上瘾。事实上，吸烟是一个危害人类健康的主要问题，已经证实许多疾病和吸烟都有着密切的联系，例如心脑血管和肺部疾病。各国政府和世界卫生组织提倡人们不吸烟，并采取了一系列的控烟措施。然而，现在世界上仍有数量庞大的烟民，吸烟已经成为了社会现象。在世界范围内无法全面禁烟的情况下，努力的降低卷烟中的有毒有害成分来减少香烟对人们的危害已经成为了一种迫不得已的手段。

美国医学研究所鼓励开发烟气中有害物质较少的卷烟，以期望于减小香烟带给人们疾病和其它不利于人体健康的危害。最有潜力的一条途径就是开发对卷烟烟气有毒有害物质吸附脱除效率较高的过滤嘴棒，过滤嘴棒作为吸烟者与主流烟气之间的桥梁，不仅起到装饰作用，更重要的是能够减少吸烟时入口的烟雾、焦油和燃烧时产生的悬浮粒子，亦可减少烟的有害性和入口的烟草。

纯纤维素滤嘴、聚丙烯滤嘴、醋酸纤维滤嘴和含有添加剂的过滤嘴是现在市面上主要的过滤嘴材料，其中醋酸纤维滤嘴在全球卷烟市场中占有最大的份额(约68％)，聚丙烯滤嘴所占份额其次(约21％)，但它们都存在生产过程复杂、成本高、化学物质残留等缺点，而且抽吸后的废弃物难以生物降解，对环境造成污染。在已知的方法中，CN104585878、CN1826061A、CN106102486等专利利用醋酸纤维或/和聚丙烯纤维的丝束捆通过喷嘴压缩捆包的形式将其提供给滤芯卷绕机，再在滤芯上包上一层或多层材料用于增强过滤嘴性能，但是这两种纤维材料都难以生物降解，对环境造成污染。

近年来，也有些专利如CN1399923A、CN104905409A等是将甲壳质、玉米淀粉等天然材料添加入醋酸纤维中做香烟过滤嘴，这些天然材料的添加可以有效提高香烟过滤嘴的吸附性能同时还能提高其生物降解性，但依旧不能使过滤嘴完全降解。对比本专利申请人原专利CN102423132A文件是以魔芋多糖为基料制成的香烟过滤嘴，该方法得到的气凝胶嘴棒是天然多糖为主材料因此生物降解性能好，可以自然降解，对环境不会造成污，且滤嘴过滤综合性能较好，但该专利没有提出特定的生产工艺装备方案并解决大规模的工业化生产问题。

通过这些不同的过滤嘴制造方案可见，随着人们环保意识的不断加强，就强烈需要改进一种可以降解的过滤嘴材料，同时为适应现代化大生产需求，急需要一种既可以连续化大生产具有良好的生物降解性过滤嘴的装置和方法。

发明内容

基于上述现有技术，本发明提供了一种植物多糖香烟过滤嘴或过滤嘴棒的生产装置及生产方法，该装置结构简单，能够实现大规模的连续化生产。

该生产方法简单，操作方便，安全，环保。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种植物多糖香烟过滤嘴或过滤嘴棒的生产装置，包括机架，还包括加压机构、配料罐、预冻结固化机构、导料机构、切割机、深冻室和真空冷冻干燥室，配料罐、预冻结固化机构、导料机构、切割机沿进料到出料的方向从前到后依次分布，配料罐包括罐体和搅拌器，搅拌器安装于罐体内，预冻结机构包括冷媒双层组合套管、预冻结固化室和导料槽，冷媒双层组合套管包括冷媒外管和导液内管，冷媒外管固定套装于导液内管上，导料槽固定安装于预冻结固化室中，导料槽平行于地面，导料机构包括多对滚轮机构和固定套管，每对滚轮机构包括上滚轮机构和下滚轮机构，上滚轮机构包括上滚轮和上滚轮轴，下滚轮机构包括下滚轮和下滚轮轴，上滚轮固定套装于上滚轮轴上，上滚轮轴的两端分别通过轴承安装于机架上，下滚轮固定套装于下滚轮轴上，下滚轮轴的两端分别通过轴承安装于机架上，上滚轮位于下滚轮的正上方，导料槽、各对滚轮机构、固定套管依次沿直线分布，罐体、冷媒双层组合套管、预冻结固化室、固定套管和切割机分别通过机架安装固定，导液内管的一端与罐体出口连接，另一端与导料槽入口连接，加压机构与罐体连接。

还包括冷媒回收利用机构，冷媒回收利用机构包括回收槽和循环管，回收槽置于地面上，回收槽位于预冻结固化室和各对滚轮机构的正下方，循环管的一端与回收槽下部连通，另一端通过冷却装置与预冻结固化室连通。

冷媒回收利用机构还包括收液斗和冷风机，冷风机固定安装于机架上，冷风机位于最后方的一对滚轮机构的斜后上方和固定套管的斜前上方，收液斗位于最后方的一对滚轮机构的斜后下方和固定套管的斜前下方，收液斗入口位于冷风机吹风口的正下方，收液斗出口与回收槽连通。

所述的加压机构包括空气导入管和空气增加泵，空气增压泵安装于空气导入管上，空气导入管出口与罐体顶部连通。

冷媒外管中的冷媒是乙二醇或其他载冷剂，冷媒外管中冷媒温度为0～4℃，预冻结固化间中的冷媒是乙二醇或其他载冷剂，预冻结固化间的温度为-60～-10℃，深冻室的温度为-40～-25℃，真空冷冻干燥室的温度为-60～-40℃，真空度为5～100Pa。

导料槽为半圆形槽。

一种植物多糖香烟过滤嘴或过滤嘴棒的生产方法，包括如下步骤：

1、将原料加入罐体中，开启搅拌器，同时加热至60～100℃，将原料搅拌均匀，得到胶液；

2、开启加压机构，利用压力将胶液挤入导液内管内，使胶液在0℃～4℃下降温并进行熟化，得到稳定的熟化凝胶；

3、继续利用压力将熟化凝胶挤入导料槽中，在-60～-10℃下冻结固化，得到固化棒，固化棒继续在压力作用匀速向后移动，固化棒出预冻结固化室后依次进入从前到后依次排列的各对滚轮机构的上滚轮和下滚轮之间的空间中，在各对滚轮机构的上滚轮和下滚轮的牵引下进入到固定套管中；

4、固化棒出固定套管后被切割机的切割刀片的连续切割下变成固定长度的半成品；

5、将半成品送入到深冻室中，在-40～-25℃下进一步冻结，再送入真空冷冻干燥室中，在温度为-40～-60℃和真空度为5～100Pa下干燥，得到过滤嘴或过滤嘴棒。

进一步，固化棒在经过各对滚轮机构时，固化棒上掉落的冷媒用回收槽回收，同时开启冷风机，在固化棒进入固定套管前吹落附着在其上的冷媒并用收液斗进行回收，落入收料斗上的冷媒汇入回收槽中。

进一步，回收槽中的冷媒用循环管送入预冻结固化室进行再利用。

进一步，步骤7.5中，干燥时间为8-16小时。

与现有技术相比，本发明的有益效果和优点在于：

1、本发明的生产装置和方法实现了液体原料到固体成品相变的连续化大规模生产，且在生产加工过程中无任何有毒、有害、有机溶剂添加引入，因此整个生产加工过程完全绿色环保。

2、本发明所生产的香烟过滤嘴棒或过滤嘴具有较好吸附性能及生物降解性，得到的香烟过滤生物降解性优异，在土壤掩埋条件下，过滤嘴或过滤嘴棒在28d内的降解率达到65％，按照相关规定制度，28天内降解率大于等于30％即视为可降解，28天内降解率小于30％即视为不可降解。

3、本发明的装置简单，设备投资较传统工艺醋酸纤维嘴棒节省约50％以上，且产品批次质量稳定性好，产量规模易于放大。

附图说明

图1为本发明的植物多糖香烟过滤嘴或过滤嘴棒的生产装置的结构示意图。

其中，1-罐体、2-搅拌器、3-冷媒外管、4-导液内管、5-空气导入管、6-回收槽、7-循环管、8-空气增压泵、9-导料槽、10-预冻结固化间、11-上滚轮、12-冷风机、13-收液斗、14-切割刀片、15-固定套管、16-下滚轮、17-深冻间、18-真空冷冻干燥舱、19-固化棒。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的植物多糖香烟过滤嘴或过滤嘴棒的生产装置进行详细说明。

本发明提供的植物多糖香烟过滤嘴或过滤嘴棒的生产装置的结构如图1所示，该装置包括加压机构、配料罐、预冻结固化机构、导料机构、切割机、冷媒回收利用机构、深冻室16和真空冷冻干燥室17，配料罐、预冻结固化机构、导料机构、切割机沿进料到出料的方向从前到后依次分布。

所述的配料罐包括罐体1和搅拌器2，搅拌器2安装于罐体1内。

所述的加压机构包括空气导入管5和空气增加泵8，空气增压泵8安装于空气导入管5上，空气导入管5出口与罐体1顶部连通。

所述的预冻结机构包括冷媒双层组合套管、预冻结固化室10和导料槽9。冷媒双层组合套管包括冷媒外管3和导液内管4，冷媒外管3固定套装于导液内管4上，冷媒外管中的冷媒是乙二醇，冷媒外管中冷媒温度为0～4℃。预冻结固化间中的冷媒是乙二醇，预冻结固化间中的冷媒温度为-60～-10℃。导料槽9为半圆形槽，导料槽9固定安装于预冻结固化室10中，导料槽9平行于地面。

所述的导料机构包括多对滚轮机构和固定套管15，每对滚轮机构包括上滚轮机构和下滚轮机构，上滚轮机构包括上滚轮11和上滚轮轴，下滚轮机构包括下滚轮16和下滚轮轴，上滚轮11固定套装于上滚轮轴上，上滚轮轴的两端分别通过轴承安装于机架上，下滚轮16固定套装于下滚轮轴上，下滚轮轴的两端分别通过轴承安装于机架上，上滚轮11位于下滚轮16的正上方。

导料槽9、各对滚轮机构、固定套管15依次沿直线分布，罐体、冷媒双层组合套管、预冻结固化室10、固定套管15和切割机分别通过机架安装固定，导液内管4的一端与罐体出口连接，另一端与导料槽入口连接。

所述的冷媒回收利用机构包括回收槽6、循环管7、收液斗12和冷风机12。回收槽6置于地面上，回收槽6位于预冻结固化室10和各对滚轮机构的正下方。冷风机12固定安装于机架上，冷风机12位于最后方的一对滚轮机构的斜后上方和固定套管15的斜前上方，收液斗13位于最后方的一对滚轮机构的斜后下方和固定套管15的斜前下方。收液斗入13入口位于冷风机12吹风口的正下方，收液斗13出口与回收槽6连通。循环管的一端与回收槽下部连通，另一端通过冷却装置与预冻结固化室连通。

深冻室16的温度为-40～-25℃，真空冷冻干燥室17的温度为-60～-40℃，真空度为5～100Pa。

下面结合上述的植物多糖香烟过滤嘴或过滤嘴棒的生产装置对其生产方法进行详细说明。

以下实施例中所使用的淀粉为玉米淀粉和马铃薯淀粉等，纤维素衍生物为羧甲基纤维素钠等，植物蛋白为大豆蛋白和小麦蛋白等，辅助胶为卡拉胶和者黄原胶等，增塑剂为甘油、乙二醇和、丙二醇等。

实施例1

1、按魔芋粉、淀粉、纤维素衍生物、植物蛋白、辅助胶、增塑剂、水按质量比为4:50:14:1:4:20:1000加入罐体中，开启搅拌器，同时加热至65℃，将原料在200rmp转速下搅拌均匀，得到胶液；

2、开启空气增加泵和冷风机，利用压力将胶液挤入导液内管内，使胶液在1℃(冷媒套管中冷媒温度为1℃)下降温并进行熟化，得到稳定的熟化凝胶；

3、继续利用压力将熟化凝胶挤入导料槽中，在-15℃下(预冻结固化室中冷媒温度为-15℃)冻结固化，控制冰晶生长使熟化凝胶冻结，得到固化棒19，固化棒19继续在压力作用匀速向后移动，固化棒19出预冻结固化室后依次进入从前到后依次排列的各对滚轮机构的上滚轮和下滚轮之间的空间中，在各对滚轮机构的上滚轮和下滚轮的牵引下进入到固定套管中，固化棒19在经过各对滚轮机构时，固化棒上掉落的冷媒用回收槽回收，同时开启冷风机，在固化棒进入固定套管前吹落附着在其上的冷媒并用收液斗进行回收，落入收料斗上的冷媒汇入回收槽中，回收槽中的冷媒用循环管送入预冻结固化室进行再利用；

4、固化棒19出固定套管后被切割机的切割刀片14的连续切割下变成固定长度的半成品；

5、将半成品送入到深冻室中，在-20℃下进一步冻结，再送入真空冷冻干燥室中，在温度为-40℃和真空度为8Pa下干燥13h，使其稳定成型，得到过滤嘴或过滤嘴棒。

对本实施例制备的过滤嘴或过滤嘴棒根据GB5606.5-2005测定，其吸阻为1092pa，吸阻值处于500-1300Pa之间；根据GB/T 19609-2004测定，其主流烟气中总粒相物TPM为12.48mg。

本实施例制备的过滤嘴或过滤嘴棒依据GB/T18006.2-1999方法在28d内的降解率达59.51％。

实施例2

1、按魔芋粉、淀粉、纤维素衍生物、植物蛋白、辅助胶、增塑剂、水按质量比为5:50:14:1:4:25:1000加入罐体中，开启搅拌器，同时加热至70℃，将原料在200rmp转速下搅拌均匀，得到胶液；

2、开启空气增加泵和冷风机，利用压力将胶液挤入导液内管内，使胶液在1℃(冷媒套管中冷媒温度为1℃)下降温并进行熟化，得到稳定的熟化凝胶；

3、继续利用压力将熟化凝胶挤入导料槽中，在-17℃下(预冻结固化室中冷媒温度为-17℃)冻结固化，控制冰晶生长使熟化凝胶冻结，得到固化棒，固化棒继续在压力作用匀速向后移动，固化棒出预冻结固化室后依次进入从前到后依次排列的各对滚轮机构的上滚轮和下滚轮之间的空间中，在各对滚轮机构的上滚轮和下滚轮的牵引下进入到固定套管中，固化棒在经过各对滚轮机构时，固化棒上掉落的冷媒用回收槽回收，同时开启冷风机，在固化棒进入固定套管前吹落附着在其上的冷媒并用收液斗进行回收，落入收料斗上的冷媒汇入回收槽中，回收槽中的冷媒用循环管送入预冻结固化室进行再利用；

4、固化棒出固定套管后被切割机的切割刀片的连续切割下变成固定长度的半成品；

5、将半成品送入到深冻室中，在-20℃下进一步冻结，再送入真空冷冻干燥室中，在温度为-45℃和真空度为10Pa下干燥12h，使其稳定成型，得到过滤嘴或过滤嘴棒。

对本实施例制备的过滤嘴或过滤嘴棒根据GB5606.5-2005测定，其吸阻为1120pa，吸阻值处于500-1300Pa之间。根据GB/T 19609-2004测定，其主流烟气中总粒相物TPM为12.33mg。

本实施例制备的过滤嘴或过滤嘴棒依据GB/T18006.2-1999方法在28d内的降解率达60.46％。

实施例3

1、按魔芋粉、淀粉、纤维素衍生物、植物蛋白、辅助胶、增塑剂、水按质量比为4:50:14:1:3:30:900加入罐体中，开启搅拌器，同时加热至65℃，将原料在200rmp转速下搅拌均匀，得到胶液；

2、开启空气增加泵和冷风机，利用压力将胶液挤入导液内管内，使胶液在1℃(冷媒套管中冷媒温度为1℃)下降温并进行熟化，得到稳定的熟化凝胶；

3、继续利用压力将熟化凝胶挤入导料槽中，在-15℃下(预冻结固化室中冷媒温度为-15℃)冻结固化，控制冰晶生长使熟化凝胶冻结，得到固化棒，固化棒继续在压力作用匀速向后移动，固化棒出预冻结固化室后依次进入从前到后依次排列的各对滚轮机构的上滚轮和下滚轮之间的空间中，在各对滚轮机构的上滚轮和下滚轮的牵引下进入到固定套管中，固化棒在经过各对滚轮机构时，固化棒上掉落的冷媒用回收槽回收，同时开启冷风机，在固化棒进入固定套管前吹落附着在其上的冷媒并用收液斗进行回收，落入收料斗上的冷媒汇入回收槽中，回收槽中的冷媒用循环管送入预冻结固化室进行再利用；

4、固化棒出固定套管后被切割机的切割刀片的连续切割下变成固定长度的半成品；

5、将半成品送入到深冻室中，在-25℃下进一步冻结，再送入真空冷冻干燥室中，在温度为-40℃和真空度为10Pa下干燥14h，使其稳定成型，得到过滤嘴或过滤嘴棒。

对本实施例制备的过滤嘴或过滤嘴棒根据GB5606.5-2005测定，其吸阻为1149pa，吸阻值处于500-1300Pa之间。根据GB/T 19609-2004测定，其主流烟气中总粒相物TPM为11.98mg。

本实施例制备的过滤嘴或过滤嘴棒依据GB/T18006.2-1999方法在28d内的降解率达59.63％。

Claims (10)

1.一种植物多糖香烟过滤嘴或过滤嘴棒的生产装置，包括机架，其特征在于：还包括加压机构、配料罐、预冻结固化机构、导料机构、切割机、深冻室和真空冷冻干燥室，配料罐、预冻结固化机构、导料机构、切割机沿进料到出料的方向从前到后依次分布，配料罐包括罐体和搅拌器，搅拌器安装于罐体内，预冻结机构包括冷媒双层组合套管、预冻结固化室和导料槽，冷媒双层组合套管包括冷媒外管和导液内管，冷媒外管固定套装于导液内管上，导料槽固定安装于预冻结固化室中，导料槽平行于地面，导料机构包括多对滚轮机构和固定套管，每对滚轮机构包括上滚轮机构和下滚轮机构，上滚轮机构包括上滚轮和上滚轮轴，下滚轮机构包括下滚轮和下滚轮轴，上滚轮固定套装于上滚轮轴上，上滚轮轴的两端分别通过轴承安装于机架上，下滚轮固定套装于下滚轮轴上，下滚轮轴的两端分别通过轴承安装于机架上，上滚轮位于下滚轮的正上方，导料槽、各对滚轮机构、固定套管依次沿直线分布，罐体、冷媒双层组合套管、预冻结固化室、固定套管和切割机分别通过机架安装固定，导液内管的一端与罐体出口连接，另一端与导料槽入口连接，加压机构与罐体连接。

2.根据权利要求1所述的植物多糖香烟过滤嘴或过滤嘴棒的生产装置，其特征在于：还包括冷媒回收利用机构，冷媒回收利用机构包括回收槽和循环管，回收槽置于地面上，回收槽位于预冻结固化室和各对滚轮机构的正下方，循环管的一端与回收槽下部连通，另一端通过冷却装置与预冻结固化室连通。

3.根据权利要求2所述的植物多糖香烟过滤嘴或过滤嘴棒的生产装置，其特征在于：冷媒回收利用机构还包括收液斗和冷风机，冷风机固定安装于机架上，冷风机位于最后方的一对滚轮机构的斜后上方和固定套管的斜前上方，收液斗位于最后方的一对滚轮机构的斜后下方和固定套管的斜前下方，收液斗入口位于冷风机吹风口的正下方，收液斗出口与回收槽连通。

4.根据权利要求1所述的植物多糖香烟过滤嘴或过滤嘴棒的生产装置，其特征在于：所述的加压机构包括空气导入管和空气增加泵，空气增压泵安装于空气导入管上，空气导入管出口与罐体顶部连通。

5.根据权利要求1所述的植物多糖香烟过滤嘴或过滤嘴棒的生产装置，其特征在于：冷媒外管中的冷媒是乙二醇或其他载冷剂，冷媒外管中冷媒温度为0～4℃，预冻结固化间中的冷媒是乙二醇或其他载冷剂，预冻结固化间的温度为-60～-10℃，深冻室的温度为-40～-25℃，真空冷冻干燥室的温度为-60～-40℃，真空度为5～100Pa。

6.根据权利要求1所述的植物多糖香烟过滤嘴或过滤嘴棒的生产装置，其特征在于：导料槽为半圆形槽。

7.一种基于权利要求1-6任一所述的植物多糖香烟过滤嘴或过滤嘴棒的生产装置的生产方法，其特征在于包括如下步骤：

7.1、将原料加入罐体中，开启搅拌器，同时加热至60～100℃，将原料搅拌均匀，得到胶液；

7.2、开启加压机构，利用压力将胶液挤入导液内管内，使胶液在0℃～4℃下降温并进行熟化，得到稳定的熟化凝胶；

7.3、继续利用压力将熟化凝胶挤入导料槽中，在-60～-10℃下冻结固化，得到固化棒，固化棒继续在压力作用匀速向后移动，固化棒出预冻结固化室后依次进入从前到后依次排列的各对滚轮机构的上滚轮和下滚轮之间的空间中，在各对滚轮机构的上滚轮和下滚轮的牵引下进入到固定套管中；

7.4、固化棒出固定套管后被切割机的切割刀片的连续切割下变成固定长度的半成品；

7.5、将半成品送入到深冻室中，在-40～-25℃下进一步冻结，再送入真空冷冻干燥室中，在温度为-40～-60℃和真空度为5～100Pa下干燥，得到过滤嘴或过滤嘴棒。

8.根据权利要求7所述的植物多糖香烟过滤嘴或过滤嘴棒的生产方法，其特征在于：固化棒在经过各对滚轮机构时，固化棒上掉落的冷媒用回收槽回收，同时开启冷风机，在固化棒进入固定套管前吹落附着在其上的冷媒并用收液斗进行回收，落入收料斗上的冷媒汇入回收槽中。

9.根据权利要求8所述的植物多糖香烟过滤嘴或过滤嘴棒的生产方法，其特征在于：回收槽中的冷媒用循环管送入预冻结固化室进行再利用。

10.根据权利要求8所述的植物多糖香烟过滤嘴或过滤嘴棒的生产方法，其特征在于：步骤7.5中，干燥时间为8-16小时。