RU2096005C1

RU2096005C1 - Method of producing sorbent for tobacco foam components

Info

Publication number: RU2096005C1
Application number: RU94025803A
Authority: RU
Inventors: Борис Афанасьевич Величко; Галина Васильевна Абрамова; Лидия Александровна Шутова; Клаус Гюнтер Манн
Original assignee: Борис Афанасьевич Величко
Priority date: 1994-07-12
Filing date: 1994-07-12
Publication date: 1997-11-20
Also published as: RU94025803A

Abstract

FIELD: applied ecology, sorbents. SUBSTANCE: polysaccharide raw is boiled for 1-5 h in mixture containing ortho-phosphoric acid, dimethylformamide and urea, washed up to neutral pH value, dried, milled and mixed with filling agent at ratio = (1:1)-(1:99). EFFECT: improved method of producing, enhanced effectiveness of sorbent. 3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области биотехнологии и химической технологии, в частности к получению сорбентов из полисахаридсодержащего сырья, которые могут быть использованы в фильтрах для удаления вредных компонентов табачного дыма. The invention relates to the field of biotechnology and chemical technology, in particular to the production of sorbents from polysaccharide-containing raw materials, which can be used in filters to remove harmful components of tobacco smoke.

Вещества, образующиеся при пиролизе табака и вдыхаемые курильщиками, обладают широким спектром вредного воздействия. Вредные вещества газовой фазы, в частности угарный газ (CO), образуя комплекс с гемоглобином крови, снижают ее кислородную емкость и осложняют стенокардию, ведут к повреждению сосудов. С веществами, содержащимися в смоле, связаны рак легкого, ротовой полости, пищевода, поджелудочной железы. Не меньшую опасность для организма человека представляет никотин. Попадая в организм человека в избытке, он оказывает хроническое токсическое действие. В большинстве отечественных сигарет содержание никотина выше 1,5 мг. Substances formed during the pyrolysis of tobacco and inhaled by smokers have a wide range of harmful effects. Harmful substances of the gas phase, in particular carbon monoxide (CO), forming a complex with hemoglobin of blood, reduce its oxygen capacity and complicate angina pectoris, leading to damage to blood vessels. With the substances contained in the resin, cancer of the lung, mouth, esophagus, pancreas are associated. Nicotine is no less dangerous to the human body. Getting into the human body in excess, it has a chronic toxic effect. In most domestic cigarettes, the nicotine content is above 1.5 mg.

Таким образом, уменьшение содержания вредных компонентов в табачном дыме является весьма актуальной задачей. Thus, reducing the content of harmful components in tobacco smoke is a very urgent task.

Известен способ получения сорбентов полициклических ароматических углеводородов путем введения пуринов в состав ацетатцеллюлозы (патент США N 4517995, кл. A 24 D 3/08, 1979). A known method of producing sorbents of polycyclic aromatic hydrocarbons by introducing purines into the composition of cellulose acetate (US patent N 4517995, CL A 24 D 3/08, 1979).

Известен способ получения адсорбента для окиси углерода, включающий пропитку активированного угля насыщенным водным раствором хлорида натрия, калия, меди (II) или железа (III), или сульфата натрия, или калия (авт. св. СССР N 1535824, кл. C 01 B 31/08, 1988). A known method of producing an adsorbent for carbon monoxide, comprising impregnating activated carbon with a saturated aqueous solution of sodium, potassium, copper (II) chloride or iron (III), or sodium sulfate, or potassium (ed. St. USSR N 1535824, class C 01 B 31/08, 1988).

Известен сорбент для извлечения моноокиси углерода на основе медно-натриевой формы цеолита Y, содержащего 8 15% обменных катионов меди (авт. св. СССР N 1191423, кл. C 01 B 33/34, 1983). Known sorbent for the extraction of carbon monoxide based on the copper-sodium form of zeolite Y containing 8 15% exchangeable cations of copper (ed. St. USSR N 1191423, class C 01 B 33/34, 1983).

Известен способ получения сорбента никотина путем обработки ацетатцеллюлозы дикарбоновыми или поликарбоновыми кислотами или их ангидридами (патент США N 5052415, кл. A 24 D 3/14, 1991). A known method of producing a nicotine sorbent by treating cellulose acetate with dicarboxylic or polycarboxylic acids or their anhydrides (US patent N 5052415, CL A 24 D 3/14, 1991).

Известен способ получения сорбента компонентов табачного дыма для сигаретных фильтров, включающий обработку (размол или гранулирование) хлореллы, содержащей полисахариды, или комбинирование порошка или гранул хлореллы с минеральными адсорбентами, такими как цеолит, селикагель и др. (патент США N 4269204, кл. A 24 B 15/00, 1979). A known method of producing a sorbent of components of tobacco smoke for cigarette filters, comprising processing (grinding or granulating) chlorella containing polysaccharides, or combining chlorella powder or granules with mineral adsorbents such as zeolite, silica gel and others (US patent N 4269204, class A 24 B 15/00, 1979).

Этот способ является наиболее близким аналогом заявленного изобретения. This method is the closest analogue of the claimed invention.

Однако сорбенты, полученные перечисленными способами, недостаточно эффективны и, как правило, сорбируют отдельные компоненты табачного дыма. Кроме того, представленные способы дороги и трудны в технологическом решении. However, the sorbents obtained by the above methods are not effective enough and, as a rule, sorb individual components of tobacco smoke. In addition, the presented methods are expensive and difficult in technological solution.

Задачей изобретения является разработка способа получения сорбента компонентов табачного дыма, эффективно сорбирующего конденсат, смолистые вещества, никотин и моноокись углерода. The objective of the invention is to develop a method for producing a sorbent of components of tobacco smoke, effectively sorbing condensate, tar, nicotine and carbon monoxide.

Поставленная задача достигается следующим образом. The task is achieved as follows.

Полисахаридсодержащее измельченное сырье (биомасса микроорганизмов, свекловичный жом, солодовые ростки, овсяная шелуха и др.) кипятят в смеси, содержащей ортофосфорную кислоту, диметилформамид и мочевину, при температуре 150^oC в течение 1 5 ч, отделяют твердый остаток, промывают, сушат и смешивают с наполнителем в соотношении 1:1 1:99 соответственно. В качестве наполнителя используют полисахаридсодержащее сырье (биомасса микроорганизмов, свекловичный жом, солодовые ростки, овсяная шелуха и др.), предварительно обработанное паром при избыточном давлении, или термоокисленное полисахаридсодержащее сырье.The polysaccharide-containing crushed raw materials (biomass of microorganisms, beet pulp, malt sprouts, oat husks, etc.) are boiled in a mixture containing phosphoric acid, dimethylformamide and urea, at a temperature of 150 ^o C for 1 5 hours, the solid residue is separated, washed, dried and dried mixed with the filler in a ratio of 1: 1 1:99, respectively. As a filler, polysaccharide-containing raw materials (biomass of microorganisms, beet pulp, malt sprouts, oat husks, etc.), pre-treated with steam at excess pressure, or thermally oxidized polysaccharide-containing raw materials are used.

Добавление наполнителя обусловлено тем, что сорбент без наполнителя обладает высокими сорбционными характеристиками по отношению к компонентам табачного дыма, в т.ч. и никотину. Однако чрезмерное уменьшение содержания никотина в дыме сигарет (до 0,5 0,6 мг) в большинстве случаев приводит к увеличению числа выкуриваемых сигарет (Freedman S, Fleatcher C.M. Brit Med. Joninal, 1976, N 12, p. 1427 -1430). Добавление наполнителя снижает сорбцию никотина (0,8 1,1 мг), сорбция остальных компонентов табачного дыма практически не изменяется. Кроме того, добавление наполнителя значительно снижает затраты на производство сорбента. The addition of filler is due to the fact that the sorbent without filler has high sorption characteristics in relation to the components of tobacco smoke, including and nicotine. However, an excessive decrease in the nicotine content of cigarette smoke (to 0.5 to 0.6 mg) in most cases leads to an increase in the number of cigarettes smoked (Freedman S, Fleatcher C. M. Brit Med. Joninal, 1976, No. 12, p. 1427-1430). The addition of filler reduces the sorption of nicotine (0.8 1.1 mg), the sorption of the remaining components of tobacco smoke practically does not change. In addition, the addition of filler significantly reduces the cost of sorbent production.

Кроме компонентов табачного дыма сорбент, полученный по заявленному способу способен связывать тяжелые металлы, в т.ч. радионуклиды, содержащиеся в табаке. In addition to the components of tobacco smoke, the sorbent obtained by the claimed method is able to bind heavy metals, including radionuclides contained in tobacco.

Только заявленная совокупность признаков и их последовательность обеспечивают решение поставленной задачи получение сорбента с оптимальными сорбционными свойствами по отношению к компонентам табачного дыма. Only the claimed combination of features and their sequence provide a solution to the problem of obtaining a sorbent with optimal sorption properties in relation to the components of tobacco smoke.

Изобретение иллюстрируют следующие примеры. The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1. Example 1

10 г биомассы мицелиального гриба Trichoderma viride (регистрационный номер BKMF-120) кипятят в течение 5 ч в смеси, содержащей 100 мл диметилформамида, 7,5 г ортофосфорной кислоты и 50 г мочевины. Затем отделяют твердый остаток, промывают его дистиллированной водой до нейтрального значения pH, сушат и измельчают. Полученный сорбент используют в качестве сорбента компонентов табачного дыма. Качество сорбента оценивали по содержанию конденсата, смолы, никотина и CO в дыме, прошедшем через сорбент, по сравнению с контролем (пустая капсула). 10 g of biomass of Trichoderma viride mycelium fungus (registration number BKMF-120) is boiled for 5 hours in a mixture containing 100 ml of dimethylformamide, 7.5 g of phosphoric acid and 50 g of urea. Then the solid residue is separated, washed with distilled water to a neutral pH, dried and crushed. The resulting sorbent is used as a sorbent of tobacco smoke components. The quality of the sorbent was evaluated by the content of condensate, resin, nicotine and CO in the smoke passing through the sorbent, compared with the control (empty capsule).

Результаты представлены в таблице. The results are presented in the table.

Эксперимент проводят на курительном автомате ротационного типа "Боргвальд" при следующих условиях: продолжительность затяжки 2 с, объем затяжки 35 мл. вод. ст. интервал между затяжками 1 мин, количество сорбента 0,022 г. Осаждение конденсата дыма производится на кембриджский фильтр. Затем по методу Карла Фишера определяют влагу и сухой остаток конденсата дыма. Методом пароводяной дистилляции из сухого остатка выделяют никотин, который спектрофотометрическим методом определяют количественно. После выделения никотина в полярном органическом растворителе методом экстракции определяют смолу. В процессе скуривания осуществляют сбор не только твердо-жидкой фазы дыма, но и газовой. В газовой фазе сигаретного дыма определяют содержание CO. The experiment is carried out on a Borgwald rotational-type smoking automatic machine under the following conditions: puff duration 2 s, puff volume 35 ml. water Art. the interval between puffs is 1 min, the amount of sorbent is 0.022 g. Smoke condensate is deposited on a Cambridge filter. Then, according to the Karl Fischer method, moisture and dry residue of smoke condensate are determined. Nicotine is isolated from the dry residue by steam-water distillation, which is quantified by spectrophotometric method. After the isolation of nicotine in a polar organic solvent, the resin is determined by extraction. In the process of smoking, not only the solid-liquid phase of the smoke is collected, but also the gas. In the gas phase of cigarette smoke, the CO content is determined.

Методика определения компонентов табачного дыма одинакова во всех примерах. The methodology for determining the components of tobacco smoke is the same in all examples.

Пример 2. Example 2

Согласно примеру 1, но полученный сорбент смешивают с термоокисленным при температуре 400^oC свекловичным жомом в соотношении 1:9 соответственно.According to example 1, but the resulting sorbent is mixed with beet pulp thermally oxidized at a temperature of 400 ^o C in a ratio of 1: 9, respectively.

Пример 3. Example 3

Согласно примеру 1, но полученный по примеру 1 сорбент смешивают в соотношении 1:99 с наполнителем, полученным следующим образом: 10%-ную суспензию измельченных солодовых ростков подвергают обработке паром при P 1,5 ати в течение 2 ч, затем отделяют твердый остаток, промывают, сушат, измельчают и используют в качестве наполнителя. According to example 1, but the sorbent obtained in example 1 is mixed in a ratio of 1:99 with an excipient prepared as follows: a 10% suspension of ground malt sprouts is subjected to steam treatment at P 1.5 ati for 2 hours, then the solid residue is separated, washed, dried, crushed and used as a filler.

Пример 4. Example 4

Согласно примеру 3, но в качестве полисахаридсодержащего сырья используют солодовые ростки и кипячение проводят в течение 1 ч, а для приготовления наполнителя используют биомассу мицелиального гриба Aspergillus foetidus M45 (регистрационный номер BKMF-81). According to example 3, but as a polysaccharide-containing raw material, malt sprouts are used and boiling is carried out for 1 h, and the filler is prepared using Aspergillus foetidus M45 mycelial fungus biomass (registration number BKMF-81).

Пример 5. Example 5

Согласно примеру 3, но в качестве полисахаридсодержащего сырья используют свекловичный жом, смешивают в соотношении 1:1 с наполнителем, для приготовления которого применяют овсяную шелуху, обработанную паром при P 2 ати в течение 1 ч. According to example 3, but beet pulp is used as a polysaccharide-containing raw material, mixed in a 1: 1 ratio with a filler, for the preparation of which oat husk is used, steamed with steam at P 2 ati for 1 hour.

Пример 6. Example 6

Согласно примеру 4, но в качестве полисахаридсодержащего сырья используют биомассу Aspergillus awamori (регистрационный номер BKMF-122) и смешивают с наполнителем в соотношении 2:8. According to example 4, but as a polysaccharide-containing raw material, Aspergillus awamori biomass (registration number BKMF-122) is used and mixed with the filler in a ratio of 2: 8.

Claims

1. A method of producing a sorbent of tobacco smoke components, including grinding polysaccharide-containing raw materials and mixing with a filler, characterized in that before mixing the crushed polysaccharide-containing raw materials are treated with a mixture containing phosphoric acid, dimethylformamide and urea, washed at a temperature of 150 ^o C for 1 5 h, washed distilled water to a neutral pH, dried and crushed, and organic substance is used as a filler at a ratio of processed polysaccharide-containing cheese I filler 1 1 1 99, respectively.

2. The method according to claim 1, characterized in that the filler is a polysaccharide-containing raw material treated with steam at overpressure.

3. The method according to claim 1, characterized in that the filler is a thermo-oxidative polysaccharide-containing raw material.