CN106858718A - 一种降低卷烟烟气中有害成分的滤嘴 - Google Patents

一种降低卷烟烟气中有害成分的滤嘴 Download PDF

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郭丰涛
杜威
陶香君
郭杰
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    • A24D3/048—Tobacco smoke filters characterised by their shape or structure containing additives

Abstract

本发明公开一种降低卷烟烟气中有害成分的滤嘴，所述滤嘴为二元复合滤嘴，由A段和B段交替排列复合构成，A段为普通醋酸纤维段，B段为含有添加剂的醋酸纤维段，该添加剂包括二氧化钛纳米管，该二氧化钛纳米管的孔径范围为3‑25nm、比表面积为不低于200m2/g、粒度为50‑300目。本发明能够有效降低主流烟气中有害成分氢氰酸、苯丙芘、苯酚、巴豆醛、氨和NNK释放量；本发明对卷烟吸食品质无负面影响，并且降焦减害效果明显，添加实现方式简单。

Description

一种降低卷烟烟气中有害成分的滤嘴
技术领域
本发明属于卷烟材料领域，涉及卷烟用滤嘴，具体涉及一种降低卷烟烟气中有害成分的滤嘴。
背景技术
现阶段烟草行业面临着世界卫生组织以及【控烟框架条约】的多重压力，另一方面，随着生活水平和生活质量的不断提高，吸烟与健康之间的矛盾日益突出，对卷烟安全性的要求越来越高，提高卷烟安全性，减低卷烟烟气中有害成分的释放量是国际卷烟技术的发展方向，也是发展中式卷烟的必然需求。卷烟中七种有害成分一氧化碳、氢氰酸、苯丙芘、苯酚、巴豆醛、氨和4-(甲基亚硝胺基)-4-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)释放量可有效表征卷烟主流烟气生物危害性，有效降低七种有害成分是实现进一步减害降焦工作的技术关键。
目前,开发具有减害降焦功能的新型材料是当前烟草科技的一个研究热点。纳米管材料由于其具有显著的小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应等特性，使其具有广泛的应用前景，已被用作催化剂、添加剂及制造新功能材料的重要原料。目前关于碳纳米管材料在卷烟工业中减害降焦领域的应用研究已有少量报道。申请号200910308650.1的中国发明专利曾公开《一种降低卷烟烟气中有害成分的添加剂及其卷烟》，专利将分散在表面活性剂水溶液中的碳纳米管制剂作为卷烟烟丝添加剂，按烟丝重量1-25％在卷烟生产加料工艺过程中喷洒于烟叶之上，经烘丝处理后碳纳米管便均匀分散地附着在烟丝表面。使用本添加剂能够去除卷烟主流烟气中6.2-38.8％的苯并芘等多环芳烃以及3.0-28.3％的茶酚和儿茶酚，还能降低烟气中焦油含量3.4-20.4％，而烟丝原有的色泽和吃味基本不变。荷兰艾斯维尔(Elsevier)公司的《应用表面科学》(Applied Surface Science，2006；252：2933)杂志“氧化碳纳米管吸附卷烟主流烟气中的烟碱和焦油”一文中指出，将20-30mg的碳纳米管加入滤嘴之中能够去除主流烟气中大部分的焦油和烟碱。值得注意的是，碳纳米管材料一方面价格昂贵，制备过程复杂，工业化推广应用不易；另一方面其对氢氰酸、巴豆醛、氨和NNK等有害成分不具有显著的吸附去除效果。此外，其使用安全性也有待进一步确定。因此，开发出能适用于烟草行业产品生产且能显著降低卷烟主流烟气有害成分释放量的新型纳米管材料，对于烟草行业减害降焦技术研究水平的提升具有积极的推动作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低卷烟烟气中有害成分的滤嘴，该滤嘴生产工艺简单、质量稳定，可有效降低卷烟主流烟气有害成分释放量。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种降低卷烟烟气中有害成分的滤嘴，包括含有二氧化钛纳米管的添加剂，添加剂在每支滤嘴中的含量为15-25mg，二氧化钛纳米管孔径范围为1.5-30nm；
滤嘴为二元复合滤嘴，由A段和B段交替排列复合构成，所述A段为普通醋酸纤维段，所述B段为含有二氧化钛纳米管添加剂的醋酸纤维段，所述B段由二氧化钛纳米管添加剂均匀分散在松散的醋酸纤维丝束中形成，且所述A段和B段的长度比为1.5：1，滤嘴的末端为A段，滤嘴的前端即接触烟丝端为B段；
添加剂为二氧化钛纳米管、氧化亚铜掺杂二氧化钛纳米管、氧化铁掺杂二氧化钛纳米管、铝掺杂二氧化钛纳米管、锆掺杂二氧化钛纳米管、硼掺杂二氧化钛纳米管的一种或两种以上任意比例的复配物；
二氧化钛纳米管比表面积不低于200m2/g，粒度为50-300目；
本发明的有益效果：本发明采用二氧化钛纳米管系列纳米材料及其任意组合复配的混合物，在每支滤嘴15-25mg的添加比例范围下，可达到降低主流烟气中有害成分氢氰酸、苯丙芘、苯酚、巴豆醛、氨和NNK释放量30％以上；本发明对卷烟吸食品质无负面影响，并且降焦减害效果明显，添加实现方式简单，在整个添加过程中，不需要增加任何生产设备，也不会改变现有卷烟生产加工工艺，技术实现方式简单；本发明添加剂原料使用安全，且来源广泛，易于采购。
具体实施方式
一种降低卷烟烟气中有害成分的滤嘴，包括添加剂，添加剂在每支滤嘴中的含量为15-25mg；滤嘴为二元复合滤嘴，由A段和B段交替排列复合构成，A段为普通醋酸纤维段，B段为含有添加剂的醋酸纤维段，B段由添加剂均匀分散在松散的醋酸纤维丝束中形成，且A段和B段的长度比为1.5：1，滤嘴的末端为A段，滤嘴的前端即接触烟丝端为B段；
添加剂为二氧化钛纳米管、氧化亚铜掺杂二氧化钛纳米管、氧化铁掺杂二氧化钛纳米管、铝掺杂二氧化钛纳米管、锆掺杂二氧化钛纳米管、硼掺杂二氧化钛纳米管的一种或两种以上任意比例的复配物，添加剂的孔径范围为3-25nm，比表面积为不低于200m2/g，粒度为50-300目；
滤嘴添加剂降低卷烟主流烟气有害成分的原理如下：一方面添加剂材料具有较大的比表面积，对于主流烟气中的有害成分具有较强的吸附作用；另一方面，添加剂材料管壁上存在大量的催化活性位点，对于部分有害成分具有较好的转化效果。
实施例1
将氧化亚铜掺杂二氧化钛纳米管作为二元复合滤嘴添加材料使用，过筛处理至100-200目的颗粒，添加量为10mg/cig，以不添加任何滤嘴改性材料的卷烟为对照样品，按照标准抽吸条件在吸烟机上进行卷烟抽吸试验，并按照标准YC/T255-2008、YC/T254-2008、GB/T21130-2007、GB/T23228-2008、YC/T 377-2010和YC/T403-2011进行主流烟气苯酚、巴豆醛、苯并芘、NNK、氨和氢氰酸释放量的检测。分析结果见表1。
实施例2
将锆掺杂二氧化钛纳米管作为二元复合滤嘴添加材料使用，过筛处理至100-200目的颗粒，添加量为30mg/cig，以不添加任何滤嘴改性材料的卷烟为对照样品，按照标准抽吸条件在吸烟机上进行卷烟抽吸试验，并按照标准YC/T255-2008、YC/T254-2008、GB/T21130-2007、GB/T23228-2008、YC/T 377-2010和YC/T403-2011进行主流烟气苯酚、巴豆醛、苯并芘、NNK、氨和氢氰酸释放量的检测。分析结果见表1。
实施例3
将硼掺杂二氧化钛纳米管作为二元复合滤嘴添加材料使用，过筛处理至100-200目的颗粒，添加量为20mg/cig，以不添加任何滤嘴改性材料的卷烟为对照样品，按照标准抽吸条件在吸烟机上进行卷烟抽吸试验，并按照标准YC/T255-2008、YC/T254-2008、GB/T21130-2007、GB/T23228-2008、YC/T 377-2010和YC/T 403-2011进行主流烟气苯酚、巴豆醛、苯并芘、NNK、氨和氢氰酸释放量的检测。分析结果见表1。
实施例4
将二氧化钛纳米管和氧化亚铜掺杂二氧化钛纳米管按照质量比3∶2复配的混合物作为二元复合滤嘴添加材料使用，过筛处理至100-200目的颗粒，添加量为15mg/cig，以不添加任何滤嘴改性材料的卷烟为对照样品，按照标准抽吸条件在吸烟机上进行卷烟抽吸试验，并按照标准YC/T255-2008、YC/T254-2008、GB/T21130-2007、GB/T23228-2008、YC/T377-2010和YC/T403-2011进行主流烟气苯酚、巴豆醛、苯并芘、NNK、氨和氢氰酸释放量的检测。分析结果见表1。
实施例5
将二氧化钛纳米管和硼掺杂二氧化钛纳米管按照质量比2.5∶1.5复配的混合物作为二元复合滤嘴添加材料使用，过筛处理至100-200目的颗粒，添加量为20mg/cig，以不添加任何滤嘴改性材料的卷烟为对照样品，按照标准抽吸条件在吸烟机上进行卷烟抽吸试验，并按照标准YC/T255-2008、YC/T254-2008、GB/T21130-2007、GB/T23228-2008、YC/T377-2010和YC/T403-2011进行主流烟气苯酚、巴豆醛、苯并芘、NNK、氨和氢氰酸释放量的检测。分析结果见表1。
实施例6
将二氧化钛纳米管、氧化亚铜掺杂二氧化钛纳米管、氧化铁掺杂二氧化钛纳米管、铝掺杂二氧化钛纳米管、锆掺杂二氧化钛纳米管、硼掺杂二氧化钛纳米管按照质量比1:1:1：1:1：1复配的混合物作为二元复合滤嘴添加材料使用，过筛处理至100-200目的颗粒，添加量为20mg/cig，以不添加任何滤嘴改性材料的卷烟为对照样品，按照标准抽吸条件在吸烟机上进行卷烟抽吸试验，并按照标准YC/T255-2008、YC/T254-2008、GB/T21130-2007、GB/T23228-2008、YC/T377-2010和YC/T403-2011进行主流烟气苯酚、巴豆醛、苯并芘、NNK、氨和氢氰酸释放量的检测。分析结果见表1。
从表1结果可以看出：本发明材料可以用于二元复合滤嘴的生产，可以将卷烟主流烟气中苯酚、巴豆醛、苯并芘、NNK、氨和氢氰酸释放量降低30％以上。
表1实施例1-6添加二氧化钛纳米管系列纳米材料样品与对照产品的释放量检测结果
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种降低卷烟烟气中有害成分的滤嘴，其特征在于，所述滤嘴为二元复合滤嘴，由A段和B段交替排列复合构成，A段为普通醋酸纤维段，B段为含有添加剂的醋酸纤维段，该添加剂包括二氧化钛纳米管，该二氧化钛纳米管的孔径范围为3-25nm、比表面积为不低于200m2/g、粒度为50-300目。
2.根据权利要求1所述的一种降低卷烟烟气中有害成分的滤嘴，其特征在于，所述添加剂为二氧化钛纳米管、氧化亚铜掺杂二氧化钛纳米管、氧化铁掺杂二氧化钛纳米管、铝掺杂二氧化钛纳米管、锆掺杂二氧化钛纳米管、硼掺杂二氧化钛纳米管的一种或两种以上任意比例的复配物。
3.根据权利要求1所述的一种降低卷烟烟气中有害成分的滤嘴，其特征在于，所述A段和B段的长度比为1.5：1。
4.根据权利要求1所述的一种降低卷烟烟气中有害成分的滤嘴，其特征在于，所述B段由添加剂均匀分散在松散的醋酸纤维丝束中形成。
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