CN110973684A - 一种烟丝膨胀剂和烟丝膨胀方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟丝膨胀剂和烟丝膨胀方法，烟丝膨胀剂的组分包括含氢氯氟烷烃和氟代烷烃，所述含氢氯氟烷烃和氟代烷烃的质量比为95.0‑99.8：0.2‑5.0。所述含氢氯氟烷烃包括一氟二氯乙烷、二氟一氯乙烷和三氟二氯乙烷中的至少一种；所述氟代烷烃包括五氟丙烷、五氟丁烷和十氟戊烷中的至少一种。烟丝膨胀方法是将待膨胀的烟丝置于密封容器中，通入气相的烟丝膨胀剂，对烟丝进行气相浸渍；回收烟丝膨胀剂后，将浸渍后的烟丝加热，制得膨胀烟丝。本发明所述的烟丝膨胀剂和膨胀方法，可以在保证烟丝膨胀效果的前提下，大大降低膨胀介质的损耗量，降低生产成本，有效解决液相浸渍方法中介质损耗大的问题。

Description

一种烟丝膨胀剂和烟丝膨胀方法

技术领域

本发明属于烟丝生产技术领域，具体地，涉及一种烟丝膨胀剂和烟丝膨胀方法。

背景技术

烟丝经过膨胀处理后可明显提高填充能力，减少卷烟的烟叶消耗，降低烟丝中的烟气烟碱量。卷烟中掺入膨胀烟丝，可增强其燃烧性能，降低烟支中的焦油含量，具有明显的经济效益和社会效益，因此烟丝膨胀技术一直是烟草行业的重要研究领域之一。

常用的烟丝膨胀技术中，二氧化碳烟丝膨胀技术和氟利昂烟丝膨胀技术使用较为普遍。但是二氧化碳膨胀法投资大，造碎率高、烟丝损耗较大，生产工艺复杂，生产成本高。而传统的氟利昂烟丝膨胀剂(一氟三氯甲烷CFC-11)，臭氧消耗潜能值ODP指标为1.0，对臭氧层的破坏很大，已被禁止使用。为填补CFC-11烟丝膨胀技术造成的技术空白，人们已经提出了一些可以替代CFC-11的环保型烟丝膨胀剂(CN 1656948A、CN 1823637A、CN101766328A)。这些替代的烟丝膨胀剂同CFC-11一样，均采用液相膨胀方法，即将冷凝态挥发性物质同烟丝充分浸泡，然后将被浸泡的烟丝加热，膨胀介质快速挥发，将烟丝细胞壁向外推出，达到使烟丝膨胀的效果。

常用液相浸渍方法中由于液相膨胀介质沸点低、常温下易挥发，存在介质损耗量大，运行成本高的缺点。本专利提出了一种烟丝膨胀剂和直接气相浸渍方法实现烟丝的膨胀。通过在介质罐和浸渍罐之间安装蒸汽发生器，使液相膨胀介质转化为气相膨胀介质后通入浸渍罐中，对烟丝进行直接气相浸渍，浸渍完成后加热使烟丝细胞中的膨胀介质迅速气化，实现烟丝膨胀。本专利所述烟丝膨胀方法中气相介质分子能够迅速渗入烟丝细胞中，可大大降低膨胀介质的损耗量，在保障膨胀效果的同时降低生产成本。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种烟丝膨胀剂和烟丝膨胀方法。本发明所述的烟丝膨胀剂和采用的膨胀方法可以在保证膨胀效果的同时，大大降低膨胀介质的损耗量，降低生产成本，有效解决液相浸渍方法中介质损耗大的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

本发明的第一目的是提供一种烟丝膨胀剂，烟丝膨胀剂的组分包括含氢氯氟烷烃和氟代烷烃，所述含氢氯氟烷烃和氟代烷烃的质量比为95.0-99.8：0.2-5.0。

本发明提供的新型的烟丝膨胀剂具有良好的稳定性，其臭氧消耗潜能值ODP指标远低于CFC-11。

进一步的方案，所述氟代烷烃包括五氟丙烷、五氟丁烷和十氟戊烷中的至少一种。所述部分取代的多氟有机化合物，与全氟烷烃有机氟化合物相比，全球变暖潜能值(GWP值)相对较低。

进一步的方案，所述含氢氯氟烷烃包括一氟二氯乙烷、二氟一氯乙烷和三氟二氯乙烷中的至少一种；

优选的，所述含氢氯氟烷烃为一氟二氯乙烷。

进一步的方案，烟丝膨胀剂的组分包括一氟二氯乙烷和五氟丙烷，所述一氟二氯乙烷和五氟丙烷的质量比为97.5-98.5:1.5-2.5。该方案所得烟丝膨胀剂的烟丝膨胀效果更好。

优选的，一氟二氯乙烷和五氟丙烷的质量比为97.5:2.5。申请人在试验过程中意外发现，采用本方案的烟丝膨胀剂，配合气相浸渍法，获得的膨胀烟丝具有更高的烟丝填充值和整丝率，同时碎丝率和介质耗用量更低。

本发明的第二目的是提供一种烟丝膨胀方法，将待膨胀的烟丝置于密封容器中，通入气相的烟丝膨胀剂，对烟丝进行气相浸渍；回收烟丝膨胀剂后，将浸渍后的烟丝加热，制得膨胀烟丝。

本发明的烟丝膨胀方法采用直接气相浸渍方法，液态的烟丝膨胀剂转变为气相后通入到放有待膨胀烟丝的密封容器中，气相的膨胀剂即膨胀介质对烟丝进行浸渍，如此可大大降低膨胀介质的损耗量，降低生产成本，有效解决液相浸渍方法中介质损耗大的问题。

进一步的方案，烟丝膨胀方法包括以下步骤：

(1)将液态的烟丝膨胀剂加入介质存储装置中；

(2)将保湿预处理后的烟丝放入浸渍装置中；

(3)所述介质存储装置和浸渍装置之间设有蒸汽发生装置，介质存储装置中液态的烟丝膨胀剂经过蒸汽发生装置气化后进入浸渍装置中，对烟丝进行浸渍；

(4)回收浸渍装置中的烟丝膨胀剂；

(5)浸渍后的烟丝加热，制得膨胀烟丝。

进一步的方案，步骤(1)中，液态的烟丝膨胀剂加入介质存储装置后，增压，将介质存储装置中的压力保持在0.5～1.5Mpa。

进一步的方案，步骤(2)中，将浸渍装置的温度升至40～75℃后，加入保湿预处理后的烟丝；

优选的，保湿预处理后烟丝的含水量为10-15％。

进一步的方案，步骤(3)中，烟丝在气相的烟丝膨胀剂中的浸渍时间为5～30min；

进一步的方案，步骤(3)中，蒸汽发生装置的温度控制在90～120℃。

进一步的方案，步骤(5)中，浸渍后的烟丝加热，加热时间为10～240s；

优选的，浸渍后的烟丝加热的方式包括微波加热、热风加热、热蒸汽加热。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

(1)本发明提供的新型的烟丝膨胀剂具有良好的稳定性，且与全氟烷烃有机氟化合物相比，本专利所用的部分取代多氟有机化合物的GWP值相对较低。当烟丝膨胀剂中包括一氟二氯乙烷和五氟丙烷，且质量百分比为97.5:2.5时，配合气相浸渍方法达到的烟丝膨胀效果最佳，且烟丝膨胀剂介质耗用量大大降低。

(2)本发明的烟丝膨胀方法采用直接气相浸渍方法，液态的烟丝膨胀剂转变为气相后通入到放有待膨胀烟丝的密封容器中，气相的膨胀剂即膨胀介质对烟丝进行浸渍，如此可大大降低膨胀介质的损耗量，降低生产成本，有效解决液相浸渍方法中介质损耗大的问题。

(3)本发明所述的烟丝膨胀方法，所用的设备与液相浸渍方法相同，运行成本低，有利于提供经济效益。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明具体实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

需要说明的是，以下实施例中，介质存储装置具体可以为介质罐或者其他装置，浸渍装置为浸渍罐或者其他装置，蒸汽发生装置为蒸汽发生器或者其他装置，膨胀介质即为膨胀剂。

实施例1

本实施例的烟丝膨胀剂的组成为：一氟二氯乙烷和五氟丙烷，质量百分比为97.5:2.5。

烟丝膨胀剂的制备方法是按上述质量比准确称量两种原料后，置于配置罐中，搅拌混合均匀，过滤后得到烟丝膨胀剂。

本实施例的烟丝膨胀方法是直接气相浸渍方法，包括以下步骤：

(1)将一氟二氯乙烷和五氟丙烷按一定比例进行混合，配制成烟丝膨胀介质；

(2)向介质罐内加入液相的膨胀介质，通过空压机增压，使介质罐压力达到1.0Mpa；

(3)调节浸渍罐温度，使其维持55℃：

(4)调节蒸汽发生器温度，使其维持100℃；

(5)将需要膨胀的烟叶切丝、保湿预处理，使水分含量达到12％左右，放入浸渍罐中，等待浸渍；

(6)打开介质罐与浸渍罐之间阀门，让膨胀介质通过蒸汽发生器气化后进入浸渍罐中，浸渍25min；

(7)回收浸渍罐中的膨胀介质；

(8)浸渍后的烟丝利用微波加热，加热时间为60s，制得膨胀烟丝。

结果：所得膨胀烟丝的膨胀效果好，烟丝填充值为7.2cm³/g，整丝率为90％，碎丝率为1.0％，每千克烟丝的介质耗用量为0.08kg。

实施例2

本实施例的烟丝膨胀剂的组成为：一氟二氯乙烷和五氟丁烷，质量百分比为98.5:1.5。

其制备方法是按上述质量比准确称量两种原料后，置于配置罐中，搅拌混合均匀，过滤后得到烟丝膨胀剂。

本实施例的烟丝膨胀方法是直接气相浸渍方法，包括以下步骤：

(1)将一氟二氯乙烷和五氟丁烷按一定比例进行混合，配制成烟丝膨胀介质；

(2)向介质罐内通入液相的膨胀介质，通过空压机增压，使介质罐压力达到1.1MPa。

(3)调节浸渍罐温度，使其维持60℃：

(4)调节蒸汽发生器温度，使其维持110℃；

(5)将需要膨胀的烟叶切丝、保湿预处理后，使水分含量达到12％左右，放入浸渍罐中，等待浸渍；

(6)打开介质罐与浸渍罐之间阀门，让膨胀介质通过蒸汽发生器气化后进入浸渍罐中，浸渍30min；

(7)回收浸渍罐中的膨胀介质；

(8)浸渍后的烟丝利用微波加热，加热时间为70s，制得膨胀烟丝。

所得膨胀烟丝的膨胀效果好，烟丝填充值为6.8cm³/g，整丝率为85％，碎丝率为1.5％，每千克烟丝的介质耗用量为0.15kg。

实施例3

本实施例的烟丝膨胀剂的组成为：三氟二氯乙烷和五氟丙烷，质量百分比为98.0:2.0。

其制备方法是按上述质量比准确称量两种原料后，置于配置罐中，搅拌混合均匀，过滤后得到烟丝膨胀剂。

本实施例的烟丝膨胀方法是直接气相浸渍方法，包括以下步骤：

(1)将一氟二氯乙烷和五氟丙烷按一定比例进行混合，配制成烟丝膨胀介质；

(2)向介质罐内通入液态的膨胀介质，通过空压机增压，使介质罐压力达到1.0MPa。

(3)调节浸渍罐温度，使其维持65℃：

(4)调节蒸汽发生器温度，使其维持100℃；

(5)将需要膨胀的烟叶切丝、保湿预处理，使水分含量达到12％左右，放入浸渍罐中，等待浸渍；

(6)打开介质罐与浸渍罐之间阀门，让膨胀介质通过蒸汽发生器气化后进入浸渍罐中，浸渍15min；

(7)回收浸渍罐中的膨胀介质；

(8)浸渍后的烟丝利用微波加热，加热时间为80s，制得膨胀烟丝。

所得膨胀烟丝的膨胀效果好，烟丝填充值为6.6cm³/g，整丝率为86％，碎丝率为1.4％，每千克烟丝的介质耗用量为0.14kg。

实施例4

本实施例的烟丝膨胀剂的组成为：二氟一氯乙烷和五氟丁烷，质量百分比为95.0:5.0。

制备方法是按上述质量比准确称量两种原料后，置于配置罐中，搅拌混合均匀，过滤后得到烟丝膨胀剂。

本实施例的烟丝膨胀方法是直接气相浸渍方法，包括以下步骤：

(1)将二氟一氯乙烷和五氟丁烷按一定比例进行混合，配制成烟丝膨胀介质；

(2)向介质罐内通入液相的膨胀介质，通过空压机增压，使介质罐压力达到0.5MPa；

(3)调节浸渍罐温度，使其维持50℃；

(4)调节蒸汽发生器温度，使其维持90℃；

(5)将需要膨胀的烟叶切丝、保湿预处理，使水分含量达到15％左右，放入浸渍罐中，等待浸渍；

(6)打开介质罐与浸渍罐之间阀门，让膨胀介质通过蒸汽发生器气化后进入浸渍罐中，浸渍10min；

(7)回收浸渍罐中的膨胀介质；

(8)浸渍后的烟丝利用微波加热，加热时间为200s，制得膨胀烟丝。

所得膨胀烟丝的膨胀效果好，烟丝填充值为6.7cm³/g，整丝率为85％，碎丝率为1.6％，每千克烟丝的介质耗用量为0.13kg。

实施例5

本实施例的烟丝膨胀剂的组成为：一氟二氯乙烷、三氟二氯乙烷和五氟丁烷，质量百分比为51.0:48.8:0.2。

其制备方法是按上述质量比准确称量各种原料后，置于配置罐中，搅拌混合均匀，过滤后得到烟丝膨胀剂。

本实施例的烟丝膨胀方法是直接气相浸渍方法，包括以下步骤：

(1)将一氟二氯乙烷、三氟二氯乙烷和五氟丁烷按一定比例进行混合，配制成烟丝膨胀介质；

(2)向介质罐内通入液相的膨胀介质，通过空压机增压，使介质罐压力达到1.5MPa。

(3)调节浸渍罐温度，使其维持40℃：

(4)调节蒸汽发生器温度，使其维持120℃；

(5)将需要膨胀的烟叶切丝、保湿预处理，使水分含量达到10％左右，放入浸渍罐中，等待浸渍；

(6)打开介质罐与浸渍罐之间阀门，让膨胀介质通过蒸汽发生器气化后进入浸渍罐中，浸渍20min；

(7)回收浸渍罐中的膨胀介质；

(8)浸渍后的烟丝利用微波加热，加热时间为30s，制得膨胀烟丝。

所得膨胀烟丝的膨胀效果好，烟丝填充值为6.5cm³/g，整丝率为86％，碎丝率为1.4％，每千克烟丝的介质耗用量为0.16kg。

实施例6

本实施例的烟丝膨胀剂的组成为：三氟二氯乙烷、十氟戊烷和五氟丁烷，质量百分比为95.0:2.5:2.5。

其制备方法是按上述质量比准确称量各种原料后，置于配置罐中，搅拌混合均匀，过滤后得到烟丝膨胀剂。

本实施例的烟丝膨胀方法是直接气相浸渍方法，包括以下步骤：

(1)将三氟二氯乙烷、十氟戊烷和五氟丁烷按一定比例进行混合，配制成烟丝膨胀介质；

(2)向介质罐内通入液相的膨胀介质，通过空压机增压，使介质罐压力达到1.0MPa。

(3)调节浸渍罐温度，使其维持55℃：

(4)调节蒸汽发生器温度，使其维持100℃；

(5)将需要膨胀的烟叶切丝、保湿预处理，使水分含量达到11％左右，放入浸渍罐中，等待浸渍；

(6)打开介质罐与浸渍罐之间阀门，让膨胀介质通过蒸汽发生器气化后进入浸渍罐中，浸渍20min；

(7)回收浸渍罐中的膨胀介质；

(8)浸渍后的烟丝利用微波加热，加热时间为180s，制得膨胀烟丝。

所得膨胀烟丝的膨胀效果好，烟丝填充值为6.6cm³/g，整丝率为87％，碎丝率为1.5％，每千克烟丝的介质耗用量为0.14kg。

对比例1

实验组1-6为实施例1-6制得的膨胀烟丝。

对照组1采用公开号为CN1428108A中实施例1的烟丝膨胀剂，采用与实施例1相同的方法，制得膨胀烟丝。

对照组2采用公开号为CN1428108A中实施例2的烟丝膨胀剂，采用与实施例1相同的方法，制得膨胀烟丝。

将各个实验组和对照组的膨胀烟丝的性质以及其他参数进行对比，对比结果如表1所示。

表1

由上表可以看出，采用相同的膨胀方法时，与对照组1和对照组2相比，实验组1-6所得膨胀烟丝具有更高的烟丝填充值和整丝率，同时碎丝率和介质耗用量较低。其中最优的为实施例1，其烟丝填充值为7.2cm³/g，整丝率为90％，碎丝率为1.0％，且每千克烟丝的介质耗用量很低，仅0.08kg。在膨胀方法相同时，实施例1所述烟丝膨胀剂介质耗用量大大降低，且烟丝膨胀效果最佳。

对比例2

实验组1为实施例1制得的膨胀烟丝。

对照组1采用液相浸渍法，将实施例1的液态膨胀剂直接通入到放置有待膨胀烟丝的浸渍罐中，浸渍35min，加热，回收膨胀剂，获得膨胀烟丝。

对照组2先采用液相浸渍，再采用气相浸渍，具体为：将实施例1的液态膨胀剂通入到放置有待膨胀烟丝的浸渍罐中，浸渍35min，再通入气相的膨胀剂浸渍烟丝，微波加热膨胀120s，制得膨胀烟丝。

对比结果如表2所示

表2

由上表可以看出，与液相浸渍膨胀方法和先液相后气相的膨胀方法相比，采用直接气相浸渍的膨胀方法时，膨胀介质耗用量大大降低。说明本专利所述烟丝膨胀方法，在保证膨胀效果的同时，还可以解决液相浸渍过程中介质耗用量大的问题。

对比例3

本对比例中，各实验组中烟丝膨胀剂中一氟二氯乙烷和五氟丙烷的质量百分比不同，方法均按照实施例1的方法制备烟丝膨胀剂和膨胀烟丝，察看不同质量百分比对膨胀烟丝的影响。各组质量百分比及结果如表3所示。

表3

由上表中可以看出，当烟丝膨胀剂中一氟二氯乙烷和五氟丙烷的质量百分比不同时，制备得到的膨胀烟丝的膨胀效果不同。一氟二氯乙烷和五氟丙烷的质量百分比为97.5:2.5时，烟丝膨胀剂介质耗用量大大降低，且烟丝膨胀效果最佳。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (10)

1.一种烟丝膨胀剂，其特征在于，烟丝膨胀剂的组分包括含氢氯氟烷烃和氟代烷烃，所述含氢氯氟烷烃和氟代烷烃的质量比为95.0-99.8：0.2-5.0，所述氟代烷烃包括五氟丙烷、五氟丁烷和十氟戊烷中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的一种烟丝膨胀剂，其特征在于，所述含氢氯氟烷烃包括一氟二氯乙烷、二氟一氯乙烷和三氟二氯乙烷中的至少一种；

优选的，所述含氢氯氟烷烃为一氟二氯乙烷。

3.根据权利要求1或2所述的一种烟丝膨胀剂，其特征在于，烟丝膨胀剂的组分包括一氟二氯乙烷和五氟丙烷，所述一氟二氯乙烷和五氟丙烷的质量比为97.5-98.5:1.5-2.5；

优选的，一氟二氯乙烷和五氟丙烷的质量比为97.5:2.5。

4.一种烟丝膨胀方法，其特征在于，将待膨胀的烟丝置于密封容器中，通入气相的烟丝膨胀剂，对烟丝进行气相浸渍；然后回收烟丝膨胀剂，将浸渍后的烟丝加热，制得膨胀烟丝；

优选的，所述烟丝膨胀剂为权利要求1-3任意一项所述的烟丝膨胀剂。

5.根据权利要求4所述的一种烟丝膨胀方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将液态的烟丝膨胀剂加入介质存储装置中；

(2)将保湿预处理后的烟丝放入浸渍装置中；

(3)所述介质存储装置和浸渍装置之间设有蒸汽发生装置，介质存储装置中液态的烟丝膨胀剂经过蒸汽发生装置气化后进入浸渍装置中，对烟丝进行浸渍；

(4)回收浸渍装置中的烟丝膨胀剂；

(5)将浸渍后的烟丝加热，制得膨胀烟丝。

6.根据权利要求5所述的一种烟丝膨胀方法，其特征在于，步骤(1)中，液态的烟丝膨胀剂加入介质存储装置后，增压，将介质存储装置中的压力保持在0.5～1.5Mpa。

7.根据权利要求5所述的一种烟丝膨胀方法，其特征在于，步骤(2)中，将浸渍装置的温度升至40～75℃后，加入保湿预处理后的烟丝；

优选的，保湿预处理后烟丝的含水量为10-15％。

8.根据权利要求5所述的一种烟丝膨胀方法，其特征在于，步骤(3)中，烟丝在气相的烟丝膨胀剂中的浸渍时间为5～30min。

9.根据权利要求5所述的一种烟丝膨胀方法，其特征在于，步骤(3)中，所述蒸汽发生装置的温度控制在90～120℃。

10.根据权利要求5所述的一种烟丝膨胀方法，其特征在于，步骤(5)中，浸渍后的烟丝加热，加热时间为10～240s；

优选的，浸渍后的烟丝加热的方式包括微波加热、热风加热、热蒸汽加热。