CN112515240A - 一种植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒及其制备方法，所述过滤嘴棒由魔芋葡甘聚糖、淀粉、辅助多糖、水经加热混合形成植物多糖胶液后，再与醋酸纤维丝束共混、冷却定型、包纸成棒、低温冻结、冷冻干燥成型制备而成。本发明复合嘴棒中多糖材料是源于自然的生物质，利用植物多糖胶液的粘稠特性包裹醋酸纤维丝束，免去常规醋酸纤维棒制备过程中有机试剂助剂的添加，使整个制备工艺更加安全、环保，且提高了复合嘴棒生物可降解性，有效减少环境污染。另外，本发明醋酸纤维丝束在整个复合嘴棒中对整体结构起到了支撑作用，气凝胶结构提高了复合嘴棒的硬度，醋酸纤维结构支撑增加了复合嘴棒的回弹性，使复合嘴棒的使用体验感更好。

Description

一种植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒及其制备方法
技术领域
本发明属于香烟过滤嘴棒制造技术领域，具体涉及一种植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒及其制备方法。
背景技术
自从引进卷烟过滤嘴50年来，醋酸纤维这种材料就占据滤嘴材料的显著的位置，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％)，然而依不同条件，醋酸纤维降解所需的推定时间从英美烟草公司的1个月-3年到10-15年不等。其对生物降解的抗力会造成环境破坏和可能的肺部损害。2006年国际海岸清洁运动中，香烟和烟蒂达收集的垃圾收集项总数的24.7％，超过任何其他类别的项目两倍。在已知的方法中CN200580021119.6、CN01126241.9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，但是这一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CN102499476A、CN104629783A等是将活性炭、碳化玉米颗粒等天然材料添加入醋酸纤维中做香烟过滤嘴，由于大部分物质以颗粒物方式添加在嘴棒中形成较大阻力，导致吸阻增大。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的不足，提供一种植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒及其制备方法，本发明创造性的提出了利用植物多糖气凝胶多孔结构结合醋酸纤维丝束成型的工艺，该工艺将多糖气凝胶的多孔结构结合醋酸纤维丝束结构，可实现成型棒吸阻大小可调节，在提高过滤嘴的吸附性能同时还能提高滤棒整体的生物降解性。且本发明制备方法简单，操作方便，成型过程中无需添加其他有机试剂助剂，安全，环保。
为实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
一种植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒，所述过滤嘴棒由魔芋葡甘聚糖、淀粉、辅助多糖、水经加热混合形成植物多糖胶液后，再与醋酸纤维丝束共混、冷却定型、包纸成棒、低温冻结、冷冻干燥成型工序制备而成。
优选的：所述植物多糖胶液包括以下质量份的组份：水85.0～99.1份、魔芋葡甘聚糖0.1～1份、淀粉0.5～2.5份、辅助多糖0.1～2.5份。
优选的：所述辅助多糖为卡拉胶、黄原胶、琼脂、阿拉伯胶、海藻酸钠、果胶、壳聚糖中的一种或者两种以上的任意混合。
优选的：所述加热混合是在60～90℃的温度下搅拌混合形成透明粘稠状胶液。
另外，本发明还要求保护所述植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒的制备方法，包括如下步骤：
(1)以魔芋葡甘聚糖、淀粉、辅助多糖、水为原料配制植物多糖胶液，备用；
(2)将醋酸纤维丝束浸没到步骤(1)配制好的植物多糖胶液中，并于0～40℃条件下保持0.5s～5s；
(3)将步骤(2)处理完成的醋酸纤维丝束取出后于-10～25℃下进行冷却，得复合植物多糖醋酸纤维丝束；
(4)对步骤(3)得到的复合植物多糖醋酸纤维丝束外包成形纸；
(5)将步骤(4)外包成形纸的复合植物多糖醋酸纤维丝束分切成棒，得植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒；
(6)将步骤(5)获得的植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒于-40℃至-5℃的条件下冷冻2～24h；
(7)将冷冻好的植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒在真空度低于100Pa，温度0℃～80℃的冷冻干燥机，冷井温度-25℃～-50℃，冷冻干燥12～36h即可。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果如下：
(1)本发明复合嘴棒中多糖材料是源于自然的生物质，利用植物多糖胶液的粘稠特性包裹醋酸纤维丝束，免去常规醋酸纤维棒制备过程中有机试剂助剂的添加，使整个制备工艺更加安全、环保，且提高了复合嘴棒生物可降解性，有效减少环境污染。
(2)本发明魔芋葡甘聚糖是一种亲水天然多糖，分子中存在大量羟基和乙酰基活性基团，能够提供众多化学反应的活性位点，可作为植物多糖气凝胶良好的骨架材料；卡拉胶、淀粉、黄原胶、琼脂等多种多糖分子中的功能基团能与魔芋葡甘聚糖产生分子间相互作用，稳定组装体系，最终可以得到令人满意的凝胶。
(3)本发明醋酸纤维丝束在整个复合嘴棒中对整体结构起到一定的支撑作用，气凝胶结构提高了复合嘴棒的硬度，醋酸纤维结构支撑增加了复合嘴棒的回弹性，使复合嘴棒的使用体验感更好。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方法，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒的制备方法，包括如下步骤：
(1)取原料魔芋葡甘聚糖0.8g、淀粉2.5g、卡拉胶0.2g、海藻酸钠1.0g、黄原胶0.1g、水95.4g，将上述原料搅拌混合均匀后升温至60℃继续搅拌3h，得到透明粘稠状植物多糖胶液，备用；
(2)将步骤(1)的植物多糖胶液放置在10℃条件下保温，然后将醋酸纤维丝束开松后浸没到上述植物多糖胶液中，并于10℃条件下保持2s；
(3)将步骤(2)处理完成的醋酸纤维丝束取出后于5℃下进行冷却，得复合植物多糖醋酸纤维丝束；
(4)对步骤(3)得到的复合植物多糖醋酸纤维丝束外包成形纸；
(5)将步骤(4)外包成形纸的复合植物多糖醋酸纤维丝束分切成棒，得植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒；采用在线切刀进行分切，获得不同尺寸和形状的产品；
(6)将步骤(5)获得的植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒于-25℃的条件下冷冻20h；
(7)将冷冻好的植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒在冷阱温度为-30℃，辐射板温度为25℃，真空度为10Pa的条件下，冷冻干燥10h即可。
对本实施例制备的植物多糖与烟用醋纤丝束复合过滤嘴棒依据GB/T 22838.5-2009测定，其吸阻为2540pa，吸阻值处于500-5000Pa之间。依据GB/T 22838.3-2009测定，圆周24.1mm±0.3，依据GB/T 22838.6-2009测定，硬度约为91％，根据GB/T 19609-2004测定，其主流烟气中总粒相物TPM为11.95mg。根据GB/T18006.2-1999测定，在土壤掩埋条件下，本实施例制备的过滤嘴或过滤嘴棒在28d内的降解达35.63％，即视为可降解。
实施例2
一种植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒的制备方法，包括如下步骤：
(1)取原料壳聚糖1.4g溶于50mL 1v/v％醋酸溶液中，在室温下搅拌30min，得到溶液A；
(2)取原料魔芋葡甘聚糖0.4g、淀粉2.5g、卡拉胶0.2g、海藻酸钠1.0g、水94.3g，将上述原料搅拌混合均匀得到溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，得到复合胶液，之后升温至60℃继续搅拌3h，得到透明粘稠状植物多糖胶液，备用；
(4)将步骤(3)的植物多糖胶液放置在25℃条件下保温，然后将醋酸纤维丝束开松后浸没到上述植物多糖胶液中，并于25℃条件下保持3s；
(5)将步骤(4)处理完成的醋酸纤维丝束取出后于5℃下进行冷却，得复合植物多糖醋酸纤维丝束；
(6)对步骤(5)得到的复合植物多糖醋酸纤维丝束外包成形纸；
(7)将步骤(6)外包成形纸的复合植物多糖醋酸纤维丝束分切成棒，得植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒；采用在线切刀进行分切，获得不同尺寸和形状的产品；
(8)将步骤(7)获得的植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒于-30℃的条件下冷冻16h；
(9)将冷冻好的植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒在冷阱温度为-30℃，辐射板温度为20℃，真空度为15Pa的条件下，干燥时间12h即可。
对本实施例制备的植物多糖与烟用醋纤丝束复合过滤嘴棒进行测定，其均值吸阻为3308pa，吸阻值处于500-5000Pa之间。圆周19.8mm±0.3，硬度约为90％，根据GB/T19609-2004测定，其主流烟气中总粒相物TPM为12.03mg。根据GB/T18006.2-1999测定，在土壤掩埋条件下，本实施例制备的过滤嘴或过滤嘴棒在28d内的降解达34.12％。
实施例3
一种植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒的制备方法，包括如下步骤：
(1)取原料魔芋葡甘聚糖0.2g、淀粉2.0g、卡拉胶0.1g、海藻酸钠1.0g、黄原胶0.3g、水96.4g，将上述原料搅拌混合均匀后升温至60℃继续搅拌3h，得到透明粘稠状植物多糖胶液，备用；
(2)将步骤(1)的植物多糖胶液放置在10℃条件下保温，然后将醋酸纤维丝束开松后浸没到上述植物多糖胶液中，并于10℃条件下保持2s；
(3)将步骤(2)处理完成的醋酸纤维丝束取出后于5℃下进行冷却，得复合植物多糖醋酸纤维丝束；
(4)对步骤(3)得到的复合植物多糖醋酸纤维丝束外包成形纸；
(5)将步骤(4)外包成形纸的复合植物多糖醋酸纤维丝束分切成棒，得植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒；采用在线切刀进行分切，获得不同尺寸和形状的产品；
(6)将步骤(5)获得的植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒于-40℃的条件下冷冻15h；
(7)将冷冻好的植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒在冷阱温度为-40℃，辐射板温度为10℃，真空度为10Pa的条件下，干燥时间28h即可；
对本实施例制备的植物多糖与烟用醋纤丝束复合过滤嘴棒进行测定，其吸阻为2970pa，吸阻值处于500-5000Pa之间。圆周24.1mm±0.3，硬度约为92％，根据GB/T 19609-2004测定，其主流烟气中总粒相物TPM为12.05mg。根据GB/T18006.2-1999测定，在土壤掩埋条件下，本实施例制备的过滤嘴或过滤嘴棒在28d内的降解达35.92％。
实施例4
一种植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒的制备方法，包括如下步骤：
(1)取原料壳聚糖1.4g溶于50mL 3v/v％醋酸溶液中，在室温下搅拌30min，得到溶液A；
(2)取原料魔芋葡甘聚糖0.4g、淀粉2.5g、卡拉胶0.2g、海藻酸钠1.0g、水94.3g，将上述原料搅拌混合均匀得到溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，得到复合胶液，之后升温至60℃继续搅拌3.5h，得到透明粘稠状植物多糖胶液，备用；
(4)将步骤(3)的植物多糖胶液放置在25℃条件下保温，然后将醋酸纤维丝束开松后浸没到上述植物多糖胶液中，并于25℃条件下保持2.5s；
(5)将步骤(4)处理完成的醋酸纤维丝束取出后于5℃下进行冷却，得复合植物多糖醋酸纤维丝束；
(6)对步骤(5)得到的复合植物多糖醋酸纤维丝束外包成形纸；
(7)将步骤(6)外包成形纸的复合植物多糖醋酸纤维丝束分切成棒，得植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒；采用在线切刀进行分切，获得不同尺寸和形状的产品；
(8)将步骤(7)获得的植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒于-15℃的条件下冷冻10h；
(9)将冷冻好的植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒在冷阱温度为-30℃，辐射板温度为45℃，真空度为20Pa的条件下，干燥时间为14h即可。
对本实施例制备的植物多糖与烟用醋纤丝束复合过滤嘴棒进行测定，其均值吸阻为4031pa，吸阻值处于500-5000Pa之间。圆周17mm±0.3，硬度约为93％，根据GB/T 19609-2004测定，其主流烟气中总粒相物TPM为11.83mg。根据GB/T18006.2-1999测定，在土壤掩埋条件下，本实施例制备的过滤嘴或过滤嘴棒在28d内的降解达38.12％。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒，其特征在于：所述过滤嘴棒由魔芋葡甘聚糖、淀粉、辅助多糖、水经加热混合形成植物多糖胶液后，再与醋酸纤维丝束共混、冷却定型、包纸成棒、低温冻结、冷冻干燥成型工序制备而成。
2.根据权利要求1所述的植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒，其特征在于：所述植物多糖胶液包括以下质量份的组份：水85.0～99.1份、魔芋葡甘聚糖0.1～1份、淀粉0.5～2.5份、辅助多糖0.1～2.5份。
3.根据权利要求1-2任一项所述的植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒，其特征在于：所述辅助多糖为卡拉胶、黄原胶、琼脂、阿拉伯胶、海藻酸钠、果胶、壳聚糖中的一种或者两种以上的任意混合。
4.根据权利要求1所述的植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒，其特征在于：所述加热混合是在60～90℃的温度下搅拌混合形成透明粘稠状胶液。
5.一种权利要求1-4任一项所述植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)以魔芋葡甘聚糖、淀粉、辅助多糖、水为原料配制植物多糖胶液，备用；
(2)将醋酸纤维丝束浸没到步骤(1)配制好的植物多糖胶液中，并于0～40℃条件下保持0.5s～5s；
(3)将步骤(2)处理完成的醋酸纤维丝束取出后于0℃～25℃下进行冷却，得复合植物多糖醋酸纤维丝束；
(4)对步骤(3)得到的复合植物多糖醋酸纤维丝束外包成形纸；
(5)将步骤(4)外包成形纸的复合植物多糖醋酸纤维丝束分切成棒，得植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒；
(6)将步骤(5)获得的植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒于-40℃至-5℃的条件下冷冻2～24h；
(7)将冷冻好的植物多糖与烟用丝束复合过滤嘴棒在真空度低于100Pa，干燥温度0℃～80℃的冷冻干燥机内，冷井温度-25℃～-50℃，冷冻干燥12-36h即可。
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