CN1849948A - 一种新的减害降焦留香方法 - Google Patents

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胡秀峰
霍晓晖
徐建中
师进辉
周绍箕
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Abstract

本发明公开了一种利用纤维状选择性吸附分离材料选择性降低卷烟烟气焦油、烟碱、CO、NO、稠环芳烃、烟碱、亚硝基物、自由基、挥发性腈类、酚类并保留烟气香吃味成分吡啶类、醇类及酯类物质,使卷烟烟气中的有害成分较大幅度降低而卷烟烟气香吃味成分又能够较小程度损失新方法,以及该方法在生产卷烟滤棒或滤嘴及制造卷烟产品的应用。

Description

一种新的减害降焦留香方法
技术领域  本发明属于烟草化学减害降焦保香吃味技术领域。
背景技术  目前国内外降低卷烟有害成分技术及其在卷烟产品生产的应用普遍采用生物技术、烟草加工与生产技术、烟草种植技术和添加剂技术方法。生物技术主要体现在应用血红蛋白、血红素、绿茶提取物和维生素的混合物、醋纤活性碳或金属卟啉制成复合生物滤嘴,以及在卷烟中烟丝中加入叶黄素和β-胡萝卜素,或将蛋白酶酶解和微生物发酵等生物技术综合用于改变低次烤烟化学组分,或者用纤维单胞菌属接种烟叶降解烟碱;烟草加工与生产技术主要包括嘴棒、水松纸、卷烟纸的选择使用,减小烟支圆周,各种在线和离线式烟丝、梗丝膨胀技术提高烟丝填充值和加强对在制过程的控制、微波辐射烟叶、静电作用等;烟草种植技术主要体现在烟草品种、烟草种植与加工方面;添加剂技术,包括物理或化学类添加剂、中草药、新材料等,如应用新型NaY型分子筛及其二复合滤棒,或聚丙烯丝束,或纳米贵金属催化材料复合滤棒,或离子交换树脂、活性炭复合滤嘴,以及将沸石、或壳聚糖、或罗布麻浸膏、或海藻酸盐、或神农萃取液、或由淫羊藿/白芍/仙茅/黄芪/柴胡等多味中草药经现代制药技术精练浓缩而成的原始药液、或以葛根/丁香/姜黄/补骨脂等为原料而制成添加剂添加到烟丝中。在上述减害降焦技术方法中,没有解决选择性降低卷烟焦油含量与卷烟烟气中有害成分并保留烟气香味成分的难题,还有些处理工艺复杂,费用高,成本大。由此可见,寻求能解决选择性降低卷烟焦油含量与卷烟烟气中有害成分并保留烟气香味成分的难题的新方法,并在生产卷烟滤棒或制造低焦油低危害高香气的卷烟产品得到应用具有实际意义。
发明内容  本发明涉及一种利用吸附分离纤维状材料选择性降低卷烟焦油含量与卷烟烟气中有害成分并保留烟气香吃味成分,使卷烟烟气中的有害成分较大幅度降低而卷烟烟气香吃味成分又能够较小程度损失,既保持卷烟原有的香吃味,又创新地发展卷烟口味特征的新方法,以及该方法在生产卷烟滤棒或制造低焦油低危害高香气的卷烟产品的应用。特别是涉及利用吸附分离纤维材料选择性降低卷烟焦油含量与卷烟烟气中有害成分并保留烟气香吃味成分的方法,以及其在生产卷烟滤棒或制造低焦油低危害高香气的卷烟产品的应用。
所述吸附分离纤维状材料是本发明所用的选择性吸附分离纤维状材料其一是通过聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯一丙烯共聚物、聚酚醛、聚酰胺、聚烯烃、碳纤维、活性碳纤维或半碳化纤维纤维上引进弱酸、弱碱、强碱、强酸或酸碱两性功能基团而制成;其二是含有酯基类、酰胺、亚砜、腈、吡啶基或氨基基团的多孔性纤维状吸附材料,以聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯一丙烯共聚物、聚酚醛、聚酰胺、聚烯烃纤维为基体经聚合反应或交联反应而制成;其三是以粘胶基或酚醛基或聚氯乙烯基或聚乙烯醇基或聚酰亚胺基或聚苯乙烯基或天然胶基或沥青基或聚丙烯腈基纤维被用作前驱体,热解并经活化而制成的活性碳纤维。这些纤维状的直径0.1~50μm的线性高聚物具有物理吸附和化学吸附的多种优越性能,具有很大的比表面积,具有大量的孔结构或具有丰富的官能团,其特殊的纤维状物理形态使其与吸附质具有较大的接触面积和较小的阻力,特别是其骨架结构和引入交换基团都可以控制调节并进行选择,因而在降低卷烟烟气有害成分并保留香吃味成分显示出高的吸附容量、快的吸附速度和高的选择性的特点。而且吸附分离纤维状材料具有一定的机械强度,耐酸碱、耐溶剂、耐热,可织成束、纸、布、毡、网等多种形式,满足各种工艺对强度、充填密度、形态尺寸的不同要求。因此,利用纤维状选择性吸附分离材料是从根本上解决选择性降低卷烟焦油含量与卷烟烟气中有害成分并保留烟气香吃味成分的新方法,为生产卷烟滤棒及制造低焦油低危害高香气的卷烟产品提供了新途径。
本发明方法包括如下步骤:
(1)选取纤维状选择性吸附分离材料,选自离子交换纤维或极性纤维或非极性纤维或活性碳纤维或鳌合纤维,进行预处理:用水洗净至恒重,待用;
(3)纤维状选择性吸附分离材料烟用丝束的制备生产:在室温下,将上述预处理好的纤维状选择性吸附分离材料通过制备生产纤维烟用丝束的设备装置加工成纤维状选择性吸附分离材料烟用丝束。该纤维状选择性吸附分离材料烟用丝束每束直径、柔韧性符合烟草行业生产卷烟滤棒的标准要求,丝束质量稳定,开松性能良好,能确保高速成型时连续正常运转,适用于高、中、低速成型机使用,其生产卷烟滤棒物理指标均匀,切割性能良好,抗静电性能优异,吸阻和圆周特别稳定,丝束结头少、产棒率大于130万支/吨;
(4)纤维状选择性吸附分离材料卷烟滤棒的制备生产:在一定温度和湿度下,将上述步骤制备的纤维状选择性吸附分离材料烟用丝束通过高速或中速或低速卷烟滤棒成型机生产纤维状选择性吸附分离材料卷烟滤棒,该卷烟滤棒长度90~150mm,圆周22~25mm;
(5)减害降焦留香方法及其制造低焦油低危害高香气的卷烟产品:
方法①:取上述步骤制备好的卷烟滤棒批量卷接生产烟支,该烟支产品整个滤棒过滤材料全是本发明所述的纤维状选择性吸附分离材料烟用丝束。该烟支产品既可以是一新的品牌,也可是原来品牌,原叶组配方不变。这种纤维状选择性吸附分离材料卷烟滤棒至少可降低现有品牌烤烟卷烟的焦油含量50%以上,CO、NO、稠环芳烃、烟碱、亚硝基、自由基、挥发性腈类、酚类多种对人体有害的物质可降低40%以上,烟气中的总粒相物也大大下降,与此同时,保留原来烟气香气物质60%以上。用纤维状选择性吸附分离材料卷烟滤棒卷接的烟和普通卷烟滤棒接的烟、同一品牌烟感官评吸对比,无产生异味或其他不良信息,其杂气、刺激都大大减少,余味改善,烟的香气不但没有减少,反而更加饱满醇和,整体指标都得到改善;
方法②:取上述步骤制备好的卷烟滤棒通过复合滤棒成型机直接生产二元复合滤棒或三元复合滤棒。二元复合滤棒或三元复合滤棒其中一段是本发明所述的纤维状选择性吸附分离材料烟用丝束构成,其余部分是其他过滤材料其余部分是其他过滤材料醋酸纤维或聚丙烯纤维加颗粒活性炭或/和加香类物质紫罗兰醇或/和当归内酯,长度90~150mm,圆周22~25mm。二元复合滤棒复合结构可有(10+10)mm、(15+15)mm、(15+10)mm、(6+14)mm、(8+12)mm不同规格,三元复合滤棒复合结构可有(10+5+10)mm,长度100mm,其中间空腔部分可添加颗粒状物质。将上述制备好的二元复合滤棒或三元复合滤棒批量卷接生产烟支,该烟支产品既可以是一新的品牌,也可是原来品牌,原叶组配方不变,这种具有纤维状选择性吸附分离材料的二元复合滤棒或三元复合滤棒至少可降低现有品牌烤烟卷烟的焦油含量50%毫克以上,CO、NO、稠环芳烃、烟碱、亚硝基、自由基、挥发性腈类、酚类等多种对人体有害的物质可降低40%以上,烟气中的总粒相物也大大下降,与此同时,保留原来烟气物质60%以上。用具有纤维状选择性吸附分离材料的二元复合滤棒或三元复合滤棒卷接的烟和普通卷烟滤棒接的烟、同一品牌烟感官评吸对比,无产生异味或其他不良信息,其杂气、刺激都大大减少,余味改善,烟的香气不但没有减少,反而更加饱满醇和,整体指标都得到改善;
本发明采用的纤维状选择性吸附分离材料分无机功能纤维和有机功能纤维两大类,各类里的纤维状选择性吸附分离材料具备的特征分述如下:
(1)离子交换纤维:离子交换纤维是以纤维材料为基体,通过接枝,引入交换基团而制成的直径2~50μm的高聚物。离子交换纤维的结构由基体纤维和交换基团两部分组成,基体纤维包括聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯一丙烯共聚物、聚酚醛、聚酰胺、聚烯烃、碳纤维、活性碳纤维或半碳化纤维,交换基团有磺酸基、磷酸基、羧酸基、季铵盐基、氨基、吡啶基、咪唑基、羧基-吡啶基或羧基-咪唑基。根据工艺反应特征,参照文献《功能高分子材料》(化学工业出版社,2000年7月第一版)离子交换纤维制备方法可分为有机纤维直接功能化法(利用有机纤维本身存在的易反应基团直接或经过简单预处理后与含离子交换功能团的小分子进行反应,从而得到离子交换纤维)、有机纤维接枝功能化法(以天然或合成有机纤维为基体,通过化学或物理的方法引发大分子自由基与含有离子交换基团的烯类单体接枝共聚,或与含有反应性基团的烯类单体接枝共聚,然后进一步功能化,从而得到离子交换纤维)、共混或共聚物成纤功能化法(一种是将离子交换剂分散到纺丝液中,或将小于100μm的离子交换树脂微粒分散于可成纤的聚合物及低沸点的溶剂中再制成纤维。另一种是将两种高聚物混合纺丝,再共混处理制得离子交换纤维)。
(2)极性纤维:是含有酯基类、酰胺、亚砜、腈、吡啶基、氨基等基团的多孔性纤维状吸附材料,以聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯一丙烯共聚物、聚酚醛、聚酰胺、聚烯烃纤维为基体经聚合反应或交联反应而制成。
(3)非极性纤维:是在分子水平上不存在正负电荷相对集中的极性基团的多孔性纤维状吸附材料,以聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯一丙烯共聚物、聚酚醛、聚酰胺、聚烯烃纤维为基体经聚合反应或交联反应而制成。
(4)活性碳纤维(Activated Carbon Fiber,ACF):是有机纤维经高温碳化活化制备而成的一种多孔性纤维状吸附材料。活性碳纤维以粘胶基或酚醛基或聚氯乙烯基或PVA基或聚酰亚胺基或聚苯乙烯基或天然胶基或沥青基或PAN基或天然植物纤维基物被用作前驱体,热解并经活化而制成活性碳纤维,以及空心ACF、ACF纸等特殊结构的活性碳纤维。
(5)螯合纤维:是一类能与金属离子形成多配位络合物的纤维状吸附功能材料,其功能基中存在着具有未成键孤电子的N、O、S、P等原子,这些原于能以一对孤电子与金属形成配位键,构成与小分子螯合纤维物相类似的稳定结构。包括偕胺亏基纤维、二胺基或醇胺基螯合纤维、异硫脲基螯合纤维、硫脲基螯合纤维、巯基螯合纤维、磺酰氯基螯合纤维等。
本发明方法利用纤维状选择性吸附分离材料的物理吸附和化学吸附作用原理达到减害降焦留香的目的,与目前普遍采用的生物技术、烟草加工与生产技术和添加剂技术方法相比,具有以下特点:
(1)纤维状选择性吸附分离材料具有物理吸附和化学吸附的多种优越性能,具有很大的比表面积,具有大量的孔结构或具有丰富的官能团,其特殊的纤维状物理形态使其与吸附质具有较大的接触面积和较小的阻力,特别是其骨架结构和引入交换基团都可以控制调节并进行选择,因而显示出高的吸附容量、快的吸附速度和高的选择性的特点。
(2)纤维状选择性吸附分离材料可连续自动化生产,能耗大大减少。
(3)纤维状选择性吸附分离材料对降低卷烟焦油含量与卷烟烟气中有害成分亲和力强的特点,同时对烟气香吃味成分吸附极为有限。
本发明方法在生产应用过程中不会释放出有害物质,符合绿色环保的工业发展趋势。
具体实施方式
实施例一
(1)选取聚丙烯基高效选择性吸附纤维,其化学结构式为
      R-g-R1-X
式中R表示聚丙烯纤维聚合物,R1表示羧基基团,X表示转型后的氢离子。
其制备方法参考专利申请号200610066433.2。基本性能见下表1:
表1聚丙烯基选择性吸附分离纤维材料的基本性能
  相对断裂强度(cN/dtex)   2.9
  断裂伸长率(%)   171
  含水量(%)   30~68
  急剧失重温度(℃)   127
  工作交换容量(mmol/g)   2.5~5.3
  比表面积(m2/g)   9.4
(2)预处理:将上述选取的聚丙烯基高效选择性吸附纤维,用纯净水洗净至恒重,待用;
(3)在室温下,将上述预处理好的聚丙烯基高效选择性吸附纤维通过制备生产纤维烟用丝束的设备装置进行纤维细化、纤维曲折、干燥加工成聚丙烯基高效选择性吸附纤维烟用丝束。该聚丙烯基高效选择性吸附纤维烟用丝束规格为3.9~4.6旦,符合烟草行业生产卷烟滤棒的标准要求,丝束质量稳定,开松性能良好,能确保高速成型时连续正常运转,适用于高、中、低速成型机使用,其生产卷烟滤棒物理指标均匀,切割性能良好,抗静电性能优异,吸阻和圆周特别稳定,丝束结头少、产棒率大于130万支/吨;
(4)聚丙烯基吸附纤维卷烟滤棒的制备生产:在(22±1)℃、相对湿度(60±2)%下,将上述步骤制备的聚丙烯基吸附纤维烟用丝束通过高速或中速或低速卷烟滤棒成型机生产聚丙烯基吸附纤维卷烟滤棒,该卷烟滤棒长度90~150mm,圆周22~25mm;
(5)取上述步骤制备好的聚丙烯基吸附纤维卷烟滤棒批量卷接生产烟支,该烟支产品整个滤棒过滤材料全是本发明所述的聚丙烯基吸附纤维烟用丝束。该烟支产品既可以是一新的品牌,也可是原来品牌(原叶组配方不变),本实施例烟支检测方法为选烟支滤嘴长20mm,圆周22~25mm;实验前用Artikel-Nr9020-0039恒温恒湿箱在(22±1)℃、相对湿度(60±2)%条件下平衡48小时,然后利用Sodimat-573综合测试台根据重量及吸阻选出合适烟支。应用Borgwaltdt-KC吸烟机对检测烟支进行检测,每口抽吸2秒,体积35ml,每口间隔58秒,温度22±2℃、相对湿度60±5%。每张剑桥滤片收集2支卷烟,将2张滤片放人200ml锥形瓶中,准确加入40ml环己烷进行萃取,准确移出10ml萃取液加入Agilent Technologies 6890Nq气相色谱仪进行色谱分析。同时,对于卷烟烟气中气相自由基的测定方法可采用采用KC公司的5孔道吸烟机加以改造形成气相自由基捕集装置进行测定,卷烟烟气中固相自由基的测定方法采用低温冷凝法或剑桥滤片直接收集法,卷烟烟气中多环芳烃(苯并[a]芘等)的测定方法可采用反相高效液相色谱法和GC/MS方法的SCAN模式进行测定,以及卷烟烟气中含氮类物质(N-亚硝胺等)的测定方法可采用热能分析仪进行测定。主要试验结果见下表2:
表2焦油、烟碱和一氧化碳测定结果
试验编号   单位纤维吸附CO量(mg/g)   单位纤维吸附烟碱量(mg/g)   单位纤维吸附焦油量(mg/g)   感官评吸
北戴河牌样品烟支   63.89   3.06   37.22   整体指标都得到改善,不改变原有品牌烟的风格,其杂气和刺激性大大减少,香吃味更加协调舒适。
北戴河牌对照烟支   16   1.24   15.15   整体指标都得到改善,不改变原有品牌烟的风格,其杂气和刺激性大大减少,香吃味更加协调舒适。
这种聚丙烯基高效选择性吸附纤维卷烟滤棒可降低现有品牌烤烟卷烟的焦油含量50%以上,CO、烟碱、NO、稠环芳烃、烟碱、亚硝基、自由基、挥发性腈类、酚类对人体有害的物质可降低40%以上,烟气中的总粒相物也大大下降,与此同时,保留原来烟气香气物质醇类和吡啶类物质60%以上。用聚丙烯基高效选择性吸附纤维卷烟滤棒卷接的烟和普通卷烟滤棒接的烟、同一品牌烟感官评吸对比,无产生异味或其他不良信息,其杂气、刺激都大大减少,余味改善,烟的香气不但没有减少,反而更加饱满醇和,整体指标都得到改善;
实施例二
具体实施步骤为:
(1)同实施例一的(1);
(2)同实施例一的(2);
(3)同实施例一的(3);
(4)同实施例一的(4);
(5)取上述步骤制备好的聚丙烯基吸附纤维卷烟滤棒通过复合滤棒成型机直接生产二元复合滤棒。二元复合滤棒直接接触烟叶的一段是本发明所述的聚丙烯基吸附纤维烟用丝束构成(滤棒A),其余部分是滤棒B,由醋酸纤维加颗粒活性炭和加香类物质紫罗兰醇构成,滤棒A和滤棒B复合制成二元复合滤嘴,复合结构为(10+10)mm规格。将上述制备好的二元复合滤棒批量卷接生产紫钻石牌烟支,紫钻石牌原叶组配方不变。本实施例烟支检测方法为选烟支滤嘴长20mm,圆周22~25mm;实验前用Artikel-Nr9020-0039恒温恒湿箱在(22±1)℃、相对湿度(60±2)%条件下平衡48小时,然后利用Sodimat-573综合测试台根据重量及吸阻选出合适烟支。应用Borgwaltdt-KC吸烟机对检测烟支进行检测,每口抽吸2秒,体积35ml,每口间隔58秒,温度22±2℃、相对湿度60±5%。每张剑桥滤片收集2支卷烟,将2张滤片放人200ml锥形瓶中,准确加入40ml环己烷进行萃取,准确移出10ml萃取液加入Agilent Technologies 6890Nq气相色谱仪进行色谱分析。同时,对于卷烟烟气中气相自由基的测定方法可采用采用KC公司的5孔道吸烟机加以改造形成气相自由基捕集装置进行测定,卷烟烟气中固相自由基的测定方法采用低温冷凝法或剑桥滤片直接收集法,卷烟烟气中多环芳烃(苯并[a]芘等)的测定方法可采用反相高效液相色谱法和GC/MS方法的SCAN模式进行测定,以及卷烟烟气中含氮类物质(N-亚硝胺等)的测定方法可采用热能分析仪进行测定。主要试验结果见下表3:
表3同一配方同种烟丝的烤烟型中低档卷烟产品主要指标对比
  对比指标   本发明卷烟产品   聚丙烯纤维滤棒卷烟产品   醋酸纤维滤棒卷烟产品
  焦油释放量   5~10mg   14mg   14mg
  烟碱释放量   0.6~0.9mg   1.1mg   1.3mg
  CO释放量   6~9mg   15mg   15mg
  感官评吸   整体指标都得到改善,不改变原有品牌烟的风格,其杂气和刺激性大大减少,香吃味更加协调舒适。   香气稍粗糙,微有杂气和刺激性,余味较舒适   香气清雅,似有杂气和刺激性,余味较纯净舒适。
  滤棒纤维材料成本(120mm)   0.0084元   0.0014元   0.028元
实施例三
具体实施步骤为:
(1)选取聚丙烯腈基(PAN)弱酸性离子交换纤维,其化学结构式为
              R2-g-R3-X1
式中R2表示聚丙烯腈基纤维聚合物,R3表示羧基基团,X表示转型后的氢离子。
制备方法参照文献《功能高分子材料》(化学工业出版社,2000年7月第一版)离子交换纤维制备方法,基本性能见下表4:
表4聚丙烯腈基选择性吸附分离纤维材料的基本性能
  相对断裂强度(cN/dtex)   1.1
  断裂伸长(%)   27
  含水量(%)   30~54
  急剧失重温度(℃)   120
  工作交换容量(mmol/g)   5~8
  比表面积(m2/g)   7.4
(2)预处理:将上述选取的聚丙烯腈基弱酸性离子交换纤维,用纯净水洗净至恒重,待用;
(3)在室温下,将上述预处理好的聚丙烯腈基弱酸性离子交换纤维通过制备生产纤维烟用丝束的设备装置加工成聚丙烯腈基弱酸性离子交换纤维烟用丝束。该聚丙烯腈基弱酸性离子交换纤维烟用丝束每束直径、柔韧性等符合烟草行业生产卷烟滤棒的标准要求,丝束质量稳定,开松性能良好,能确保高速成型时连续正常运转,适用于高、中、低速成型机使用,其生产卷烟滤棒物理指标均匀,切割性能良好,抗静电性能优异,吸阻和圆周特别稳定,丝束结头少、产棒率大于130万支/吨;
(4)聚丙烯腈基弱酸性离子交换纤维卷烟滤棒的制备生产:在一定温度和湿度下,将上述步骤制备的聚丙烯腈基弱酸性离子交换纤维烟用丝束通过高速或中速或低速卷烟滤棒成型机生产聚丙烯腈基弱酸性离子交换纤维卷烟滤棒,该卷烟滤棒长度90~150mm,圆周22~25mm;
(5)取上述步骤制备好的聚丙烯腈基弱酸性离子交换纤维卷烟滤棒批量卷接生产烟支,该烟支产品整个滤棒过滤材料全是本发明所述的聚丙烯腈基弱酸性离子交换纤维烟用丝束。该烟支产品既可以是一新的品牌,也可是原来品牌(原叶组配方不变)。
本实施例烟支检测方法为为选烟支滤嘴长20mm,圆周22~25mm;实验前用Artikel-Nr9020-0039恒温恒湿箱在(22±1)℃、相对湿度(60±2)%条件下平衡48小时,然后利用Sodimat-573综合测试台根据重量及吸阻选出合适烟支。应用Borgwaltdt-KC吸烟机对检测烟支进行检测,每口抽吸2秒,体积35ml,每口间隔58秒,温度22±2℃、相对湿度60±5%。每张剑桥滤片收集2支卷烟,将2张滤片放人200ml锥形瓶中,准确加入40ml环己烷进行萃取,准确移出10ml萃取液加入Agilent Technologies 6890Nq气相色谱仪进行色谱分析。同时,对于卷烟烟气中气相自由基的测定方法可采用采用KC公司的5孔道吸烟机加以改造形成气相自由基捕集装置进行测定,卷烟烟气中固相自由基的测定方法采用低温冷凝法或剑桥滤片直接收集法,卷烟烟气中多环芳烃(苯并[a]芘等)的测定方法可采用反相高效液相色谱法和GC/MS方法的SCAN模式进行测定,以及卷烟烟气中含氮类物质(N-亚硝胺等)的测定方法可采用热能分析仪进行测定。主要试验结果见下表5:
表5焦油、烟碱和一氧化碳测定结果
试验编号   单位纤维吸附CO量(mg/g)   单位纤维吸附烟碱量(mg/g)   单位纤维吸附焦油量(mg/g)   感官评吸
北戴河样品烟支   23.33   4.67   38.00   整体指标都得到改善,不改变原有品牌烟的风格,其杂气和刺激性大大减少,香吃味更加协调舒适。
北戴河对照烟支   16   1.24   15.15   整体指标都得到改善,不改变原有品牌烟的风格,其杂气和刺激性大大减少,香吃味更加协调舒适。
这种聚丙烯腈基弱酸性离子交换纤维卷烟滤棒至少可降低现有品牌烤烟卷烟的焦油含量50%以上,CO、NO、稠环芳烃、烟碱、亚硝基、自由基、挥发性腈类、酚类等多种对人体有害的物质可降低40%以上,烟气中的总粒相物也大大下降,与此同时,保留原来烟气物质60%以上。用聚丙烯腈基弱酸性离子交换纤维卷烟滤棒卷接的烟和普通卷烟滤棒接的烟、同一品牌烟感官评吸对比,无产生异味或其他不良信息,其杂气、刺激都大大减少,余味改善,烟的香气不但没有减少,反而更加饱满醇和,整体指标都得到改善。
上述实施例有助于理解本发明,但不能理解为限制本发明。应该对于那些精通本领域的人来说,根据本发明上述的方法,可以对本发明做出许多变化和/或改进,凡是为了选择性降低卷烟焦油含量与卷烟烟气中有害成分并保留烟气香吃味成分,生产卷烟滤棒或滤嘴或制造低焦油低危害高香气的卷烟产品利用本发明方法可选用的任何权利要求范围内,包括设计纤维状选择性吸附分离材料生产的卷烟滤棒或滤嘴及制造低焦油低危害高香气的卷烟产品的性能指标数字的变化和/或改进仍在本发明所规定的权利要求范围之内。

Claims (11)

1、一种利用纤维状选择性吸附分离材料选择性降低卷烟烟气焦油、烟碱、CO、NO、稠环芳烃、烟碱、亚硝基物、自由基、挥发性腈类、酚类并保留烟气香吃味成分吡啶类、醇类及酯类物质,使卷烟烟气中的有害成分较大幅度降低而卷烟烟气香吃味成分又能够较小程度损失新方法。
本发明方法包括如下步骤:
(1)选取纤维状选择性吸附分离材料,选自离子交换纤维或极性纤维或非极性纤维或活性碳纤维或鳌合纤维,用水洗净至恒重,待用;
(2)将上述预处理好的纤维状选择性吸附分离材料通过制备生产纤维烟用丝束的设备装置加工成纤维状选择性吸附分离材料烟用丝束。该纤维状选择性吸附分离材料烟用丝束每束直径、柔韧性等符合烟草行业生产卷烟滤棒或滤嘴的标准要求,丝束质量稳定,开松性能良好,能确保高速成型时连续正常运转,适用于高、中、低速成型机使用,其生产卷烟滤棒或滤嘴物理指标均匀,切割性能良好,抗静电性能优异,吸阻和圆周特别稳定,丝束结头少、产棒率大于130万支/吨;
(3)纤维状选择性吸附分离材料卷烟滤棒或滤嘴的制备生产:在一定温度和湿度下,将上述步骤制备的纤维状选择性吸附分离材料烟用丝束通过高速或中速或低速卷烟滤棒或滤嘴成型机生产纤维状选择性吸附分离材料卷烟滤棒或滤嘴,该卷烟滤棒长度90~150mm,圆周22~25mm;
(4)滤棒卷接烟支
方法①:取上述步骤制备好的卷烟滤棒或滤嘴批量卷接生产烟支,该烟支产品整个滤棒或滤嘴过滤材料全是本发明所述的纤维状选择性吸附分离材料烟用丝束。该烟支产品既可以是一新的品牌,也可是原来品牌,原叶组配方不变。
方法②:取上述步骤制备好的卷烟滤棒或滤嘴通过复合滤棒或滤嘴成型机直接生产二元复合滤棒或滤嘴或三元复合滤棒或滤嘴。二元复合滤棒或滤嘴或三元复合滤棒或滤嘴其中一段是本发明所述的纤维状选择性吸附分离材料烟用丝束构成,其余部分是其他过滤材料醋酸纤维或聚丙烯纤维加颗粒活性炭及添加物系列构成,长度90~150mm,圆周22~25mm。二元复合滤棒或滤嘴复合结构可有(10+10)mm、(15+15)mm、(15+10)mm、(6+14)mm、(8+12)mm不同规格,三元复合滤棒或滤嘴复合结构可有(10+5+10)mm规格,其中间空腔部分可添加颗粒状物质。将上述制备好的二元复合滤棒或滤嘴或三元复合滤棒或滤嘴批量卷接生产烟支,该烟支产品既可以是一新的品牌,也可是原来品牌,原叶组配方不变。
2、一种利用纤维状选择性吸附分离材料选择性降低卷烟烟气焦油、烟碱、CO、NO、稠环芳烃、烟碱、亚硝基物、自由基、挥发性腈类、酚类并保留烟气香吃味成分吡啶类、醇类及酯类物质的方法在生产卷烟滤棒或滤嘴及制造卷烟产品的应用。该卷烟滤棒或滤嘴过滤材料原料全是本发明所述的纤维状选择性吸附分离材料,或者其中一段是本发明所述的纤维状选择性吸附分离材料烟用丝束构成,其余部分是其他过滤材料醋酸纤维或聚丙烯纤维加颗粒活性炭及添加物系列构成,应用过程是将该卷烟滤棒或滤嘴卷接烟支,生产制造出卷烟产品。
3、根据权利要求1方法中所述纤维状选择性吸附分离材料其一是通过聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯一丙烯共聚物、聚酚醛、聚酰胺、聚烯烃、碳纤维、活性碳纤维或半碳化纤维纤维上引进弱酸、弱碱、强碱、强酸或酸碱两性功能基团而制成;其二是含有酯基类、酰胺、亚砜、腈、吡啶基或氨基基团的多孔性纤维状吸附材料,以聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯一丙烯共聚物、聚酚醛、聚酰胺、聚烯烃纤维为基体经聚合反应或交联反应而制成;其三是以粘胶基或酚醛基或聚氯乙烯基或聚乙烯醇基或聚酰亚胺基或聚苯乙烯基或天然胶基或沥青基或聚丙烯腈基纤维被用作前驱体,热解并经活化而制成的活性碳纤维。
4、根据权利要求1的方法,其中所述应用选择性吸附分离纤维状材料选为离子交换纤维时,其特征在于离子交换纤维结构由基体纤维和交换基团两部分组成,基体纤维选自聚丙烯(PP)、聚丙烯腈(PAN)、聚乙烯醇(PVA)、聚氯乙烯一丙烯共聚物、聚酚醛、聚酰胺、聚烯烃、碳纤维、活性碳纤维或半碳化纤维,交换基团选自磺酸基、磷酸基、羧酸基、季铵盐基、氨基、吡啶基、咪唑基、羧基—吡啶基或羧基—咪唑基。
5、根据权利要求1的方法,其中所述应用选择性吸附分离纤维状材料选为极性纤维时,其特征在于含有酯基类、酰胺、亚砜、腈、吡啶基、氨基等基团的多孔性纤维状吸附材料,以聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯一丙烯共聚物、聚酚醛、聚酰胺、聚烯烃纤维为基体经聚合反应或交联反应而制成。
6、根据权利要求1的方法,其中所述应用选择性吸附分离纤维状材料为非极性纤维时,其特征在于非极性纤维是在分子水平上不存在正负电荷相对集中的极性基团的多孔性纤维状吸附材料,以聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯一丙烯共聚物、聚酚醛、聚酰胺、聚烯烃纤维为基体经聚合反应或交联反应而制成。
7、根据权利要求1的方法,其中所述应用选择性吸附分离纤维状材料选为鳌合纤维时,其特征在于螯合纤维是一类能与金属离子形成多配位络合物的纤维状吸附功能材料,其功能基中存在着具有未成键孤电子的N、O、S、P等原子,这些原于能以一对孤电子与金属形成配位键,构成与小分子螯合纤维物相类似的稳定结构,可选偕胺亏基纤维、二胺基或醇胺基螯合纤维、异硫脲基螯合纤维、硫脲基螯合纤维、巯基螯合纤维或磺酰氯基螯合纤维。
8、根据权利要求1的方法,其中所述应用选择性吸附分离纤维状材料为活性碳纤维时,其特征在于活性碳纤维(Activated Carbon Fiber,ACF)是以粘胶基或酚醛基或聚氯乙烯基或聚乙烯醇基或聚酰亚胺基或聚苯乙烯基或天然胶基或沥青基或聚丙烯腈基或天然植物纤维基物被用作前驱体,热解并经活化而制成活性碳纤维,以及空心ACF、ACF纸等特殊结构的活性碳纤维。
9、根据权利要求2的方法应用,其中明显特征是纤维状选择性吸附分离材料填充在卷烟滤棒或滤嘴中过滤卷烟烟气,填充在卷烟滤棒或滤嘴中的方式有两种,一种方式是整个滤棒或滤嘴过滤材料全是本发明所述的纤维状选择性吸附分离材料丝束;另一种方式是二元复合滤棒或滤嘴或三元复合滤棒或滤嘴其中一段是本发明所述的纤维状选择性吸附分离材料丝束构成,其余部分是其他过滤材料构成,其余部分是其他过滤材料醋酸纤维或聚丙烯纤维加颗粒活性炭及添加物系列构成,应用过程是将该卷烟滤棒或滤嘴卷接烟支,生产制造出卷烟产品。
10、根据权利要求1的方法,其中减害降焦留香方法充分体现在纤维状选择性吸附分离材料卷烟滤棒或滤嘴批量卷接生产烟支,该烟支产品整个滤棒或滤嘴过滤材料全是本发明所述的纤维状选择性吸附分离材料烟用丝束,或是二元复合滤棒或滤嘴或三元复合滤棒或滤嘴,该烟支产品既可以是一新的品牌,也可是原来品牌,原叶组配方不变。这种纤维状选择性吸附分离材料卷烟滤棒或滤嘴在本发明推荐的实施例至少可降低现有品牌烤烟卷烟的焦油含量30%以上,CO、NO、稠环芳烃、烟碱、亚硝基、自由基、挥发性腈类、酚类等多种对人体有害的物质可降低30%以上,烟气中的总粒相物也大大下降,与此同时,保留原来烟气物质60%以上。用纤维状选择性吸附分离材料卷烟滤棒或滤嘴卷接的烟和普通卷烟滤棒或滤嘴接的烟、同一品牌烟感官评吸对比,无产生异味或其他不良信息,其杂气、刺激都大大减少,余味改善,烟的香气不但没有减少,反而更加饱满醇和,整体指标都得到改善。
11、本发明涉及的利用纤维状选择性吸附分离材料选择性降低卷烟焦油含量与卷烟烟气中有害成分焦油、烟碱、CO、NO、稠环芳烃、烟碱、亚硝基物、自由基、挥发性腈类、酚类并保留烟气香吃味成分吡啶类、醇类和酯类物质,使卷烟烟气中的有害成分较大幅度降低而卷烟烟气香吃味成分又能够较小程度损失,既保持卷烟原有的香吃味,又创新地发展卷烟口味特征的新方法,以及该方法在生产卷烟滤棒或滤嘴及制造低焦油低危害高香气的卷烟产品的应用,包括推荐的实施例在这里得到了详细的描述。该实例有助于理解本发明,但不能理解为限制本发明。应该对于那些精通本领域的人来说,根据本发明上述的方法,可以对本发明做出许多变化和/或改进,凡是为了选择性降低卷烟焦油含量与卷烟烟气中有害成分并保留烟气香吃味成分,生产卷烟滤棒或滤嘴或制造低焦油低危害高香气的卷烟产品利用本发明方法可选用的任何权利要求范围内包括设计纤维状选择性吸附分离材料、生产的卷烟滤棒或滤嘴及制造低焦油低危害高香气的卷烟产品的性能指标的变化和/或改进仍在本发明所规定的权利要求范围之内。
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