CN110115395A - 一种热膨胀剂的应用、添加有热膨胀剂的燃烧型卷烟及其制备 - Google Patents

一种热膨胀剂的应用、添加有热膨胀剂的燃烧型卷烟及其制备 Download PDF

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Abstract

本发明属于卷烟材料领域；具体公开了一种热膨胀剂的应用，其特征在于，作为添加剂添加至卷烟烟丝棒中，用于降低卷烟燃烧产生的主流烟气CO含量；所述的热膨胀剂为在卷烟燃烧过程中，体积发生膨胀的物料。此外，本发明还公开了一种包含所述的热膨胀剂的燃烧型卷烟。该燃烧型卷烟通过在烟丝配方中加入具有热膨胀效应的添加剂来调节燃烧锥的物理结构，达到使烟丝充分燃烧、CO释放量降低的目的，此外还有利于CO的向外扩散，进一步降低主流烟气中CO的含量。

Description

一种热膨胀剂的应用、添加有热膨胀剂的燃烧型卷烟及其 制备
技术领域
本发明涉及卷烟技术领域，具体涉及一种主流烟气中CO含量低的燃烧型卷烟。
背景技术
在卷烟燃烧过程中，燃烧的烟丝会热解炭化，体积萎缩，并形成结构相对致密的燃烧锥。在抽吸过程中，由于烟丝的燃烧属于表面反应，因而相对致密的结构导致大量烟丝不完全燃烧，从而形成更多的CO。
据文献报道，卷烟燃烧过程中约有30％的CO释放量由烟丝中有机物热裂解产生，36％的CO由烟丝的不完全燃烧产生，23％的CO由CO2被炭还原产生。其中，由于烟丝不完全燃烧产生的CO所占比例最大。
现有技术中也公开了一些降低CO的方法主要有：主要为吸附法，即利用滤棒材料对CO进行吸附；烟丝中添加功能材料，如催化剂，将CO催化氧化成CO2，或者助燃剂，如钾盐，促进烟丝燃烧。
例如，公开号为CN101049184A的中国专利文献公开了一种多羟基有机酸盐在制备减少焦油和一氧化碳释放的卷烟中的应用，其特征是：采用多羟基有机酸盐作为卷烟物料的添加剂，且添加剂的分子式中含有三个以上的羟基，添加时将其配制成溶液。
此外，专利文献CN201410444918中公开了一种受热不塌陷的低温卷烟，通过在低温卷烟的烟草部分中添加膨胀剂，抵消低温卷烟吸食时烟草的松软塌陷，维持或增加烟支的硬度，确保烟支内部的烟卷、烟丝或重组烟草不会掉入加热腔，减少清理加热腔的频率。该专利文献公开了一种低温卷烟(非燃烧型卷烟)，低温卷烟是通过外部加热元件对烟草进行加热，其加热温度通常为150℃～350℃，低温卷烟抽吸时不燃烧，烟支中的雾化介质通过外部加热元件加热产生烟雾。专利文献CN201410444918中是通过在低温卷烟的烟草部分中添加膨胀剂，以抵消低温卷烟吸食时烟草的塌陷，维持或增加烟支的硬度，确保烟支内部的烟卷、烟丝或重组烟草不会掉入加热腔，从而减少清理加热腔的频率。该现有技术通过添加的质量分数3％～5％的添加剂，目的是要在低温卷烟抽吸过程中维持或略微增加烟支的硬度，抵消低温卷烟吸食时的塌陷。
发明内容
为解决现有降低主流烟气CO含量技术存在的技术问题，本发明公开了一种热膨胀剂(本发明也称为具有热膨胀效应的添加剂)的应用，旨在通过热膨胀剂，改善燃烧锥表面反应性能，从而降低主流烟气的CO。
本发明第二目的在于，提供一种主流烟气中CO含量低的燃烧型卷烟。
本发明第三目的在于，提供了所述的燃烧型卷烟的制备方法。
一种热膨胀剂的应用，作为添加剂添加至卷烟烟丝棒中，用于降低卷烟燃烧产生的主流烟气CO含量；所述的热膨胀剂为在卷烟燃烧过程中，体积发生膨胀的物料。
本发明独创性地提供了一种热膨胀剂的应用，将其作为添加剂，利用其在卷烟燃烧过程中体积膨胀，达到改善燃烧锥的表面反应性能，进而达到降低主流烟气CO含量的目的。本发明所述的方法，可以明显降低燃烧不充分部分的CO的释放，为一种物理降CO方法。
作为优选，所述的热膨胀剂的应用，所述的热膨胀剂添加至卷烟烟丝棒的烟丝中。
本发明中，将所述的热膨胀剂添加至烟丝棒的烟丝中，也即是，本发明所述的烟丝棒中填充的烟丝为混合有热膨胀剂的烟丝。如此设置，可充分利用热膨胀剂来改善烟丝燃烧过程的表面反应性能，使其充分燃烧，明显降低烟丝不充分燃烧所致的CO释放。
作为优选，所述的烟丝棒中，填充的材料为添加有所述的热膨胀剂的再造烟叶。
作为优选，所述的热膨胀剂的应用中，所述的热膨胀剂为在卷烟燃烧过程中，体积至少膨胀3倍及以上的物料。在该优选的膨胀倍数下，可保证烟支燃烧的的表面反应性能，进一步降低主流烟气中的CO释放量，此外，还可有助于保持烟支良好的外观性能。
作为优选，所述的热膨胀剂的应用中，所述的热膨胀剂为在700～900℃下体积至少膨胀3倍及以上的物料。采用该优选的热膨胀剂，有助于进一步提升CO的处理去除效果。
作为优选，所述的热膨胀剂的应用，在卷烟燃烧过程中，所述的热膨胀剂不参与燃烧。
作为优选，所述的热膨胀剂的应用，所述的热膨胀剂为蛭石和/或可膨胀石墨。膨胀迅速，开始快速膨胀的温度窗口恰当，300℃左右正是烟丝开始收缩变形的阶段。此外，不会燃烧，不对主流烟气产生明显的影响。
蛭石是一种矿石，其在焙烧时体积迅速膨胀，增大6～15倍，高者可达30倍。本发明通过将蛭石加入燃烧型卷烟的烟丝中，改善燃烧锥的表面反应性能，使烟丝燃烧更加完全，进而达到降低主流烟气中CO含量的目的。可膨胀石墨是一种石墨层间化合物，具有特殊的层状结构，这种石墨层间化合物在高温快速加热时，插入物剧烈分解，产生大量气体，致使石墨在垂直于层面的方向迅速膨胀至数十倍乃至数百倍的蠕虫状物质，将其添加到烟丝中同样可有效地改善燃烧锥的表面反应性能，使烟丝燃烧更加完全，进而达到降低主流烟气中CO含量的目的。此外，蛭石和可膨胀石墨不参与燃烧，不会与烟草中的化学物质发生反应而引入新的产物，安全无毒。
蛭石和可膨胀石墨配合使用可进一步改善性能。
作为优选，所述的膨胀剂为质量比为l∶1.5～2的蛭石和可膨胀石墨混合物。研究发现，采用该优选比例下的混合物，效果更优，例如，可进一步提升CO降低效果。
作为优选，所述的热膨胀剂的应用，所述的热膨胀剂为烟丝棒的烟丝干重的15～35％；进一步优选为30～35％。在该优选的添加量下，降低CO的效果更优，此外，不会影响烟叶质量。
作为优选，所述的热膨胀剂的应用，所述热膨胀剂的片径不超过2mm。在该片经下，可以保证良好的CO降低效果，还可解决膨胀剂在烟叶中的分散性不理想的技术问题，使所述的膨胀剂良好地分散在烟丝棒中，进一步有助于改善燃烧锥的表面反应活性，有助于进一步降低CO。
研究发现，所述的所述具有热膨胀效应的添加剂的尺寸为1～2mm。在该优选的片经下，燃烧锥的表面活性更好，CO的降低效果更优。
本发明还公开了一种可降低主流烟气CO的燃烧型卷烟，所述的燃烧型卷烟烟丝棒的烟丝中添加有热膨胀剂；所述的所述的热膨胀剂为在卷烟燃烧过程中，体积发生膨胀的物料。
本发明通过在燃烧型卷烟的烟丝中添加具有热膨胀效应的添加剂来调节燃烧锥的物理结构，改善燃烧锥的表面反应活性，使得烟丝充分燃烧，有效降低了主流烟气中CO的释放量；同时，还也有利于进一步降低主流烟气中CO的含量。
本发明是一种燃烧型卷烟，燃烧型卷烟抽吸时烟草自身发生燃烧，燃烧过程中燃烧锥温度最高达到900℃，且燃烧锥的结构形态对主流烟气的成分具有显著影响，此外，燃烧型卷烟的烟丝组成与低温卷烟也不一样。本发明通过在烟丝配方中添加有具有热膨胀效应的添加剂，通过物理方法改善燃烧性能，进而降低主流烟气中CO的含量。
作为优选，所述的燃烧型卷烟，所述的热膨胀剂为在卷烟燃烧过程中，体积至少膨胀3倍及以上的物料。
进一步优选，所述的燃烧型卷烟，所述的热膨胀剂为在700～900℃下体积至少膨胀3倍及以上的物料。
作为优选的方案，所述具有热膨胀效应的添加剂在卷烟燃烧过程中体积至少膨胀3倍以上。采用卷烟燃烧过程中(温度可达700℃～900℃)体积至少膨胀3倍以上的热膨胀添加剂，可进一步有效降低主流烟气中的CO含量。
在卷烟燃烧过程中，所述的热膨胀剂不参与燃烧。
本发明中，所述的热膨胀剂与现有烟丝原料混合后，得到混合有热膨胀剂烟丝，再将混合有热膨胀剂烟丝采用现有方法，得到烟丝棒。本发明所述的烟丝棒中，添加的热膨胀剂不参与燃烧，主要功能在于改善烟丝燃烧过程的燃烧锥的表面反应活性，进而降低CO。
作为优选，所述的燃烧型卷烟，所述的热膨胀剂为蛭石和/或可膨胀石墨。研究发现，优选的热膨胀剂更利于降低主流烟气中CO的含量。
作为优选的方案，所述燃烧型卷烟的烟丝配方中添加有再造烟叶，所述具有热膨胀效应的添加剂添加于所述再造烟叶中。在卷烟制备过程中将具有热膨胀效应的添加剂添加于再造烟叶的稠浆中，按照再造烟叶的常规生产工艺制备含膨胀添加剂的再造烟叶。
作为优选的方案，所述具有热膨胀效应的添加剂的加入量为再造烟叶干物质总质量的15％～35％。本发明的目的是要改善烟支燃烧时燃烧锥的表面燃烧性能，因此本发明需要添加更大量的热膨胀添加剂以达到理想的降低CO含量的效果，本发明优选添加剂的加入量为再造烟叶干物质总质量的15％～35％，可降低主流烟气中CO含量13％～27％。
进一步优选，所述的所述具有热膨胀效应的添加剂的加入量为再造烟叶干物质总质量的30％～35％。
作为优选的方案，所述具有热膨胀效应的添加剂的尺寸不超过2mm。所述的尺寸，为球型材料时，指球型材料的粒径；片状材料时，指其片经。
研究发现，所述的所述具有热膨胀效应的添加剂的尺寸为1～2mm。在该优选的片经下，燃烧锥的表面活性更好，CO的降低效果更优。
本发明还公开了一种所述的燃烧型卷烟的制备方法，将所述的热膨胀剂与烟丝混合，制得烟丝棒，再接装成所述的燃烧型卷烟。
将热膨胀剂与烟丝混合的方法可采用现有方法，例如将热膨胀剂与烟丝通过现有烟用粘接剂粘、挤压成圆棒，随后再封装成烟丝棒；将得到的掺有热膨胀剂的烟丝棒再通过现有方法可现有常规滤嘴接装，最终得到所述的燃烧型卷烟。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明首次通过在燃烧型卷烟的烟丝配方中加入具有热膨胀效应的添加剂的方式来调节卷烟燃烧锥的物理结构，改善表面反应性能，达到使烟丝充分燃烧、降低CO释放量的目的。同时，通过具有热膨胀效应的添加剂加热时，引起燃烧锥结构的改变，更加有利于CO向外扩散，进一步降低了主流烟气中CO的含量。本发明的卷烟主流烟气中CO的含量相比于同类型未添加具有热膨胀效应添加剂的卷烟降低13％～27％。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
将片径1mm的蛭石按照再造烟叶干物质总质量15％的比例加入生产再造烟叶的稠浆中，再按照再造烟叶的常规生产工艺制备含15％蛭石粉末的再造烟叶。以该再造烟叶采用常规方法制备燃烧型卷烟。采用ISO模式抽吸，测试卷烟燃烧时主流烟气中CO的含量，并将其与不含蛭石的空白卷烟比较。测试结果显示，添加蛭石的卷烟主流烟气中CO的含量较未添加蛭石的空白卷烟主流烟气中CO的含量降低20％。
实施例2：
将片径2mm的蛭石按照再造烟叶干物质总质量30％的比例加入生产再造烟叶的稠浆中，再按照再造烟叶的常规生产工艺制备含30％蛭石粉末的再造烟叶。以该再造烟叶采用常规方法制备燃烧型卷烟。采用ISO模式抽吸，测试卷烟燃烧时主流烟气中CO的含量，并将其与不含蛭石的空白卷烟比较。测试结果显示，添加蛭石的卷烟主流烟气中CO的含量较未添加蛭石的空白卷烟主流烟气中CO的含量降低25％。
实施例3：
将片径2mm的蛭石按照再造烟叶干物质总质量35％的比例加入生产再造烟叶的稠浆中，再按照再造烟叶的常规生产工艺制备含35％蛭石粉末的再造烟叶。以该再造烟叶采用常规方法制备燃烧型卷烟。采用ISO模式抽吸，测试卷烟燃烧时主流烟气中CO的含量，并将其与不含蛭石的空白卷烟比较。测试结果显示，添加蛭石的卷烟主流烟气中CO的含量较未添加蛭石的空白卷烟主流烟气中CO的含量降低27％。
实施例4：
将片径0.5mm的可膨胀石墨(EG)按照再造烟叶干物质总质量15％的比例加入生产再造烟叶的稠浆中，再按照再造烟叶的常规生产工艺制备含15％可膨胀石墨粉末的再造烟叶。以该再造烟叶采用常规方法制备燃烧型卷烟。采用ISO模式抽吸，测试卷烟燃烧时主流烟气中CO的含量，并将其与不含可膨胀石墨的空白卷烟比较。测试结果显示，添加可膨胀石墨的卷烟主流烟气中CO的含量较未添加可膨胀石墨的空白卷烟主流烟气中CO的含量降低13％。
实施例5：
将片径1mm的可膨胀石墨按照再造烟叶干物质总质量30％的比例加入生产再造烟叶的稠浆中，再按照再造烟叶的常规生产工艺制备含30％可膨胀石墨粉末的再造烟叶。以该再造烟叶采用常规方法制备燃烧型卷烟。采用ISO模式抽吸，测试卷烟主流烟气中CO的含量，并将其与不含可膨胀石墨的空白卷烟比较。测试结果显示，添加可膨胀石墨的卷烟主流烟气中CO的含量较未添加可膨胀石墨的空白卷烟主流烟气中CO的含量降低20％。
实施例6：
将片径1mm的可膨胀石墨按照再造烟叶干物质总质量35％的比例加入生产再造烟叶的稠浆中，再按照再造烟叶的常规生产工艺制备含35％可膨胀石墨粉末的再造烟叶。以该再造烟叶采用常规方法制备燃烧型卷烟。采用ISO模式抽吸，测试卷烟主流烟气中CO的含量，并将其与不含可膨胀石墨的空白卷烟比较。测试结果显示，添加可膨胀石墨的卷烟主流烟气中CO的含量较未添加可膨胀石墨的空白卷烟主流烟气中CO的含量降低21％。
实施例7：
将片径1mm的蛭石和1mm的可膨胀石墨1∶1按照再造烟叶干物质总质量15％的比例加入生产再造烟叶的稠浆中，再按照再造烟叶的常规生产工艺制备含15％片1mm的蛭石和1mm的可膨胀石墨1∶1的再造烟叶。以该再造烟叶采用常规方法制备燃烧型卷烟。采用ISO模式抽吸，测试卷烟燃烧时主流烟气中CO的含量，并将其与不含蛭石和可膨胀石墨的空白卷烟比较。测试结果显示，添加蛭石的卷烟主流烟气中CO的含量较未添加蛭石的空白卷烟主流烟气中CO的含量降低19％。
实施例8：
将片1mm的蛭石和1mm的可膨胀石墨1∶2按照再造烟叶干物质总质量15％的比例加入生产再造烟叶的稠浆中，再按照再造烟叶的常规生产工艺制备含15％片1mm的蛭石和1mm的可膨胀石墨1∶2的再造烟叶。以该再造烟叶采用常规方法制备燃烧型卷烟。采用ISO模式抽吸，测试卷烟燃烧时主流烟气中CO的含量，并将其与不含蛭石和可膨胀石墨的空白卷烟比较。测试结果显示，添加蛭石的卷烟主流烟气中CO的含量较未添加蛭石的空白卷烟主流烟气中CO的含量降低22％。
综上，膨胀剂采用较大的片经和较高的添加量，有助于进一步提升CO下降效果。优选的膨胀剂的片经为1～2mm；优选的添加量为15～35％。此外，通过实施例1，7/8发现，采用复合的膨胀剂可以进一步提升CO下降效果。

Claims (17)

1.一种热膨胀剂的应用，其特征在于，作为添加剂添加至卷烟烟丝棒中，用于降低卷烟燃烧产生的主流烟气CO含量；所述的热膨胀剂为在卷烟燃烧过程中，体积发生膨胀的物料。
2.如权利要求1所述的热膨胀剂的应用，其特征在于，所述的热膨胀剂添加至卷烟烟丝棒的烟丝中。
3.如权利要求1所述的热膨胀剂的应用，其特征在于，所述的热膨胀剂为在卷烟燃烧过程中，体积至少膨胀3倍及以上的物料。
4.如权利要求3所述的热膨胀剂的应用，其特征在于，所述的热膨胀剂为在700～900℃下体积至少膨胀3倍及以上的物料。
5.如权利要求1～4任一项所述的热膨胀剂的应用，其特征在于，在卷烟燃烧过程中，所述的热膨胀剂不参与燃烧。
6.如权利要求1～4任一项所述的热膨胀剂的应用，其特征在于，所述的热膨胀剂为蛭石和/或可膨胀石墨。
7.如权利要求6所述的热膨胀剂的应用，其特征在于，所述的膨胀剂为质量比为1∶1.5～2的蛭石和可膨胀石墨混合物。
8.如权利要求6所述的热膨胀剂的应用，其特征在于，所述热膨胀剂的片径不超过2mm；优选为1～2mm。
9.如权利要求1～8任一项所述的热膨胀剂的应用，其特征在于，所述的热膨胀剂为烟丝棒的烟丝干重的15～35％；优选为30～35％。
10.如权利要求1所述的热膨胀剂的应用，其特征在于，所述的烟丝棒中，填充的烟丝为再造烟叶。
11.一种可降低主流烟气CO的燃烧型卷烟，其特征在于，所述的燃烧型卷烟烟丝棒的烟丝中添加有热膨胀剂；所述的所述的热膨胀剂为在卷烟燃烧过程中，体积发生膨胀的物料。
12.如权利要求11所述的可降低主流烟气CO的燃烧型卷烟，其特征在于，所述的热膨胀剂为在700～900℃下体积至少膨胀3倍及以上的物料。
13.如权利要求11所述的可降低主流烟气CO的燃烧型卷烟，其特征在于，所述的热膨胀剂为蛭石和/或可膨胀石墨。
14.如权利要求11～13任一项所述的可降低主流烟气CO的燃烧型卷烟，其特征在于，所述的热膨胀剂为烟丝棒的烟丝干重的15～35％；优选为30～35％。
15.如权利要求11所述的可降低主流烟气CO的燃烧型卷烟，其特征在于，所述热膨胀剂的尺寸不超过2mm；优选为1～2mm。
16.如权利要求11所述的可降低主流烟气CO的燃烧型卷烟，其特征在于，所述的烟丝为再造烟叶。
17.如权利要求11～16任一项所述的燃烧型卷烟的制备方法，其特征在于，将所述的热膨胀剂与烟丝混合，制得烟丝棒，再接装成所述的燃烧型卷烟。
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