CN109879664A - 一种红外多孔陶瓷粉的制备方法及其在烟草中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种红外多孔陶瓷粉的制备方法及其在烟草中的应用。采用多种陶土材料经过粉碎、掺配、三级水洗、分段烧结等方法，制备出不同目数的陶瓷粉末。该陶瓷粉法向发射率在0.85‑0.90，波长在4‑20μm之间，具有较好的红外特性。该陶瓷粉可以应用到烟用香精香料、再造烟叶、复合滤棒、包装材料中，可以有效提高卷烟及相关制品的保润性能和质量品质。

Description

一种红外多孔陶瓷粉的制备方法及其在烟草中的应用

技术领域

本发明属于烟草及烟草制品技术领域，具体涉及一种红外多孔陶瓷粉的制备方法及其在卷烟中的应用。

背景技术

红外陶瓷粉是一种白色粉末，由多种物质混合而成。红外陶瓷粉以能够辐射出比正常物体更多的红外线(红外辐射率更高)为主要特征功能。在高温区主要应用于锅炉的加热，烤漆，木材、食品的加热和干燥等；在常温区主要应用于制造各种红外保暖材料，如红外陶瓷粉、红外陶瓷纤维、红外陶瓷聚酯，以及红外功能陶瓷等。红外陶瓷涂料(含纳米氧化钛涂料)具有催化氧化功能，在太阳光(尤其是紫外线) 照射下，生成OH-，能有效除去室内的苯、甲醛、硫化物、氨和臭味物质，并具有杀菌功能。

当红外陶瓷粉吸收外界的热能后，能释放出波长为4-14微米的红外线，易被人体吸收，因此一些红外陶瓷材料已经开始应用于运动训练康复、燃油炉灶节能、室内空气净化以及人体保健方面。

红外陶瓷粉已经在很多领域得到了广泛应用，但是目前尚未见到红外陶瓷粉在烟草中的应用。

发明内容

本发明的目的就是充分利用红外陶瓷粉的吸附、杀菌以及红外线的独特作用，提供一种红外多孔陶瓷粉的制备方法，通过该制备方法得到的红外多孔陶瓷粉可以采用不同方式添加到卷烟或烟草制品中，使得卷烟和烟草制品的感官品质得到改善，物理保润性能得到提高，烟气中的有害成分得到一定降低。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种红外多孔陶瓷粉的制备方法，包括如下步骤：

1)、将火山岩、电气石、麦饭石、硅铝石、云母，按比例混合经破碎机破碎至直径≤0.5cm，作为基料A；

2)、将基料A、与高岭土、珍珠岩粉、滑石粉加入球磨机，研磨 1～2小时，停机2小时；继续加入泥碳土、紫砂泥，研磨3～5小时，过100目标准筛，得到基料B；

3)、三级水洗；

4)、基料通过管道输送到压滤机，压滤脱水成饼，压饼后太阳光下爆晒，晒干为止；

5)、将饼状基料加入球磨机，加水至球磨机2/3位，球磨36～40 小时，过400目标准筛，并脱水成饼；

6)、分段烧结；

7)、将饼体进行适当破碎后，磨制成细度为50～1500目的陶瓷粉末。

优选的，紫砂泥包括天然紫砂泥和人工紫砂泥，所述的人工紫砂泥由以下方法制备：陶土矿破碎后过筛，然后升温至800-900℃，煅烧1.5-3小时，冷却至室温，然后再升温至1000-1080℃，煅烧1.5-2.5 小时，冷却至室温，然后再升温至1100-1120℃煅烧0.5-1小时，冷却即可，其中陶土矿优选广东省紫金县龙窝镇陶土，破碎后优选过320 目筛。

优选的，所制备的红外多孔陶瓷粉的法向发射率在0.85-0.90，波长在4-20μm之间。

优选的，步骤1)中的原料配比的重量份如下：高岭土15～30 份、火山岩10～15份、电气石7～10份、珍珠岩粉10～20份、麦饭石10～15份、紫砂泥15～20份、硅铝石7～10份、滑石粉15～18份、泥碳土8～10份、云母5～10份。

优选的，三级水洗具体步骤如下：

一级水洗：基料B管道输送到水池，加清水水洗，循环1～2小时，使泥沙分离；

二级水洗：泥浆管道输送到沉淀池，缓慢注水，48～60小时陈化，物质充分反应，融合；

三级水洗：泥浆管道输送至水池，持续加水，循环3～5小时，除去水溶性重金属及有害物质；

优选的，分段烧结具体步骤如下：

一段：温度400～600℃，时间4～6小时，使饼体凝固，停止烧结2小时；

二段：温度800～900℃，时间7～9小时，使饼体进行高温反应，生成新的化学成分，停止烧结3小时；

三段：温度1000～1100℃，时间55-60小时，然后自然冷却到室温得到烧结的饼体。

同时，还提供上述制备方法所制备的红外多孔陶瓷粉在烟草中的应用。包括：

将200～800目的红外多孔陶瓷粉用溶剂或者香精香料进行分散均匀，喷加到烟丝、膨胀烟丝、再造烟叶、或者膨胀梗丝等烟草制品中；喷加量优选0.01wt％～2wt％；

或者，将800～1200目的红外多孔陶瓷粉作为填料应用到再造烟叶中，部分替代重质碳酸钙等固体填料；

或者，将800～1200目的红外多孔陶瓷粉添加到再造烟叶涂布液中，再施加到再造烟叶中；

或者，将不同细度的红外多孔陶瓷粉作为填料应用到卷烟纸、成型纸、内衬纸、或卡纸等包装材料的生产中，其添加量优选 0.1wt％～10wt％；

或者，将200～800目的红外多孔陶瓷粉均匀分散到三醋酸甘油酯中，在醋纤或丙纤嘴棒成型时，制备出含有红外多孔陶瓷粉的嘴棒；

或者，将红外多孔陶瓷粉单独或与其他固体材料(活性炭或纳米颗粒)混合添加到卷烟嘴棒中，制备成复合嘴棒；

或者，将红外多孔陶瓷粉均匀分散到辛癸酸甘油酯等烟用爆珠液中，制备成烟用爆珠。

相对于现有技术，本发明有以下优点：

1)本发明涉及的一种红外多孔陶瓷粉添加到不同类型烟草或烟草制品中，在卷烟燃烧时，可以释放红外线，一方面可以促进烟草中的香味成分活化，释放更加充分，卷烟香气更加丰满；一方面还可以使卷烟燃烧更加充分，减少了一些有害成分的生成和释放；

2)本发明涉及的一种红外多孔陶瓷粉具有较大的比表面积，添加到卷烟滤嘴中，可以更好吸附截留烟气中的焦油及小分子成分，从而降低烟气有害成分的释放，卷烟烟气更加柔和细腻；

3)本发明涉及的一种红外多孔陶瓷粉具有较多的孔隙，可以吸附较多的水分，同时释放的红外线也可以活化水分子，应用到烟丝或包装材料中，对卷烟可以起到双向保润作用。

附图说明

图1是1％含量时烟丝含水率与时间的关系拟合曲线。

图2是0.5％含量时烟丝含水率与时间的关系拟合曲线。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步的描述，但不限制本发明：

红外多孔陶瓷粉的制备：

1)、将按重量计的15份火山岩、10份电气石、15份麦饭石、 10份硅铝石、10份云母，按比例混合经破碎机破碎至直径≤0.5cm，作为基料A；

2)、将基料A、与30份高岭土、20份珍珠岩粉、18份滑石粉加入球磨机，研磨1～2小时，停机2小时；继续加入10份泥碳土、20份紫砂泥，研磨3～5小时，过100目标准筛，得到基料B；

其中紫砂泥通过如下方法制备：

将广东省紫金县龙窝镇陶土破碎后过320目筛，然后升温至 800℃，煅烧2小时，冷却至室温，然后再升温至1080℃，煅烧2 小时，冷却至室温，然后再升温至1100℃煅烧1小时，冷却。

3)、三级水洗；

一级水洗：基料B管道输送到水池，加清水水洗，循环2小时，使泥沙分离；

二级水洗：泥浆管道输送到沉淀池，缓慢注水，60小时陈化，物质充分反应，融合；

三级水洗：泥浆管道输送至水池，持续加水，循环5小时，除去水溶性重金属及有害物质；

4)、基料通过管道输送到压滤机，压滤脱水成饼，压饼后太阳光下爆晒，晒干为止；

5)、将饼状基料加入球磨机，加水至球磨机2/3位，球磨40小时，过400目标准筛，并脱水成饼；

6)、分段烧结；

一段：温度600℃，时间4小时，使饼体凝固，停止烧结2小时；二段：温度900℃，时间7小时，使饼体进行高温反应，生成新的化学成分，停止烧结3小时；

三段：温度1100℃，时间55小时，然后自然冷却到室温得到烧结的饼体；

7)、将饼体进行适当破碎后，磨制成细度为50～1500目的红外多孔陶瓷粉。

实施例1

取10克200目红外多孔陶瓷粉，添加100克的丙二醇，用实验室小型乳化剂在3000转/分钟的转速下高剪切搅拌10分钟，将陶瓷粉均匀分散到丙二醇中，形成稳定的乳浊液，将乳浊液按0.1％的比例喷加得到云南地区2015年红大C3F烟丝中为实验样；同时将丙二醇按相同的量喷加到相同的烟丝作为对照样。将两种烟丝在22℃， 60％水分的环境条件下平衡48小时。

将平衡好的两种烟丝分别卷制成卷烟，进行感官评价和烟气成分分析。卷烟感官评价邀请5名具有专业资格的评吸人员对卷烟进行评吸，评价结果认为(表1)，添加红外多孔陶瓷粉的卷烟和对照卷烟 (空白样)相比，卷烟烟气风格没有明显变化，但烟气更加细腻柔和，刺激降低，杂气下降。

表1卷烟感官评价结果

项目	香气	协调	杂气	刺激	余味	总分
							空白样	26.0	4.5	10.0	17.0	22.0	79.5
实验样	26.5	4.5	10.5	17.5	22.0	81.0

表2卷烟烟气化学成分检测结果

烟气化学成分分析结果(表2)表明，添加红外多孔陶瓷粉的卷烟和对照卷烟相比，烟气TPM释放量降低了0.63，焦油释放量降低了0.72，一氧化碳释放量降低了0.39。这说明陶瓷粉的添加可以使卷烟燃烧更充分，焦油、CO等有害成分的生成和释放减少。

实施例2

取5克400目红外多孔陶瓷粉，添加100克的辛癸酸甘油酯，用实验室小型乳化剂在3000转/分钟的转速下高剪切搅拌10分钟，将陶瓷粉均匀分散到辛癸酸甘油酯中，形成含有红外陶瓷粉的爆珠液。将爆珠液经过成型、洗涤、干燥、筛选、灯检等工序，制备成烟用爆珠。将烟用爆珠通过复合技术添加到卷烟滤嘴中。卷烟感官评价结果认为(表3)，添加红外陶瓷粉爆珠的卷烟具有较好的抽吸品质，与对照卷烟相比，实验卷烟的烟气纯正，细腻圆润，刺激性减少，而且没有改变原烟的风格特征。

表3爆珠卷烟感官评价结果

项目	香气	协调	杂气	刺激	余味	总分
							对照样	29.0	5.5	11.0	18.0	23.0	86.5
实验样	29.4	5.5	11.4	18.5	23.1	87.9

实施例3

取10克800目红外多孔陶瓷粉，添加100克的丙二醇，用实验室小型乳化剂在3000转/分钟的转速下高剪切搅拌10分钟，将陶瓷粉均匀分散到丙二醇中，形成稳定的乳浊液，将乳浊液按0.5％、1％的比例分别喷加得到云南地区2015年红大C3F烟丝中为实验样；同时将丙二醇按相同的量(0.5％、1％)喷加到相同的烟丝作为对照样。将四种烟丝在22℃，60％水分的环境条件下平衡72小时。

将平衡好的四种烟丝放置在在22℃，30％水分的环境条件，采用动态水分测试仪，测定烟丝由于失水重量减轻的情况，做出烟丝含水率与时间的关系拟合曲线(图1)，计算出失水拟合参数(表3)，平均失水速率(表4)、失水时间等数据(表5)。

表4烟丝水分与时间的关系拟合曲线拟合参数

样品名称	a平衡含水率	b失水量	C扩散系数	拟合率(％)
					陶瓷粉1％	12.23553	12.04488	0.00193	99.844
丙二醇1％	11.71072	12.22914	0.00194	99.793
					陶瓷粉0.5％	9.16462	11.01372	0.00220	99.889
丙二醇0.5％	8.27888	9.38315	0.00229	99.827

表5烟丝平均失水速率

表6烟丝失水时间

从4个样品失水曲线及拟合方程可以看出，在30％的环境湿度下，添加红外陶瓷粉的烟丝起始含水率和平衡含水率均高于同等用量丙二醇，其中平衡含水率要高出0.5-0.8％的水分。

从4个样品的平均失水速率来看，样品在三个时间段内的平均失水速率差别不大。

从4个样品的失水时间可以看出，当烟丝水分从14％降低到10％时，添加陶瓷粉1％的烟丝样品所用时间为3337min，比对照丙二醇样品的2927min要延长14％，添加陶瓷粉0.5％的烟丝样品所用时间为797min，比对照丙二醇样品的525min要延长51.8％，效果显著。

显然，本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种红外多孔陶瓷粉的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：

1)、将火山岩、电气石、麦饭石、硅铝石、云母，按比例混合经破碎机破碎至直径≤0.5cm，作为基料A；

2)、将基料A、与高岭土、珍珠岩粉、滑石粉加入球磨机，研磨1～2小时，停机2小时；继续加入泥碳土、紫砂泥，研磨3～5小时，过100目标准筛，得到基料B；

3)、三级水洗；

4)、基料通过管道输送到压滤机，压滤脱水成饼，压饼后太阳光下爆晒，晒干为止；

5)、将饼状基料加入球磨机，加水至球磨机2/3位，球磨36～40小时，过400目标准筛，并脱水成饼；

6)、分段烧结；

7)、将饼体进行适当破碎后，磨制成细度为50～1500目的陶瓷粉末。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所制备的红外多孔陶瓷粉的法向发射率在0.85-0.90，波长在4-20μm之间。

3.如权利要求1-2之一所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中的原料配比的重量份如下：高岭土15～30份、火山岩10～15份、电气石7～10份、珍珠岩粉10～20份、麦饭石10～15份、紫砂泥15～20份、硅铝石7～10份、滑石粉15～18份、泥碳土8～10份、云母5～10份。

4.如权利要求1-3之一所述的制备方法，其特征在于，三级水洗具体步骤如下：

一级水洗：基料B管道输送到水池，加清水水洗，循环1～2小时，使泥沙分离；

二级水洗：泥浆管道输送到沉淀池，缓慢注水，48～60小时陈化，物质充分反应，融合；

三级水洗：泥浆管道输送至水池，持续加水，循环3～5小时，除去水溶性重金属及有害物质。

5.如权利要求1-4之一所述的制备方法，其特征在于，分段烧结具体步骤如下：

一段：温度400～600℃，时间4～6小时，使饼体凝固，停止烧结2小时；

二段：温度800～900℃，时间7～9小时，使饼体进行高温反应，生成新的化学成分，停止烧结3小时；

三段：温度1000～1100℃，时间55-60小时，然后自然冷却到室温得到烧结的饼体。

6.如权利要求1-5之一所述的制备方法，其特征在于，紫砂泥包括天然紫砂泥和人工紫砂泥，所述的人工紫砂泥由以下方法制备：陶土矿破碎后过筛，优选过320目筛，然后升温至800-900℃，煅烧1.5-3小时，冷却至室温，然后再升温至1000-1080℃，煅烧1.5-2.5小时，冷却至室温，然后再升温至1100-1120℃煅烧0.5-1小时，冷却即可。

7.如权利要求1-6之一所述的制备方法制备的红外多孔陶瓷粉在烟草中的应用。

8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，

将200～800目的红外多孔陶瓷粉用溶剂，或是香精香料进行分散均匀，喷加到烟丝、膨胀烟丝、再造烟叶、或者膨胀梗丝等烟草制品中；喷加量优选0.01wt％～2wt％；

或者，将800～1200目的红外多孔陶瓷粉作为填料应用到再造烟叶中，部分替代重质碳酸钙等固体填料；

或者，将800～1200目的红外多孔陶瓷粉添加到再造烟叶涂布液中，再施加到再造烟叶中；

或者，将不同细度的红外多孔陶瓷粉作为填料应用到卷烟纸、成型纸、内衬纸、或卡纸等包装材料的生产中，其添加量优选0.1wt％～10wt％；

或者，将200～800目的红外多孔陶瓷粉均匀分散到三醋酸甘油酯中，在醋纤或丙纤嘴棒成型时，制备出含有红外多孔陶瓷粉的嘴棒；

或者，将红外多孔陶瓷粉单独或与其他固体材料(活性炭或纳米颗粒)混合添加到卷烟嘴棒中，制备成复合嘴棒；

或者，将红外多孔陶瓷粉均匀分散到辛癸酸甘油酯等烟用爆珠液中，制备成烟用爆珠。