一种能降低卷烟烟气中一氧化碳的烟丝添加剂的制作方法

专利名称：：一种能降低卷烟烟气中一氧化碳的烟丝添加剂的制作方法
技术领域：
：本发明属于卷烟生产
技术领域：
，涉及烟丝添加剂，更具体地说，本发明涉及一种能降低卷烟烟气中一氧化碳含量的烟丝添加剂。同时，本发明还涉及所述的烟丝添加剂的制备方法。
背景技术：
：由于烟草受热，致使水分和挥发性组合馏出以及一些组分热分解，这两种情况都会导致挥发性气态物生成并残留下炭化烟草。这些炭化烟草借助阴燃时的自然对流或吸燃时的强制对流与空气中的氧气快速反应。这种燃烧放出热量并生成简单的燃烧气态产物二氧化碳、一氧化碳和水等，剩下的无机组分以灰分的形式存在。一氧化碳是卷烟烟气中除焦油之外的另一个主要有害成分。一氧化碳随空气进入人体后，经肺泡进入血液循环，能与血液中红细胞里的血红蛋白、血液外的肌红蛋白和含二价铁的细胞呼吸酶等形成可逆性结合。高浓度一氧化碳可引起急性中毒，中毒者常出现脉弱，呼吸变慢等反应，最后衰竭致死。慢性一氧化碳中毒会出现头痛、头暈、记忆力降低等神经衰弱症状。《国家烟草专卖局关于规范境内销售卷烟包装标识的规定》中已明确规定，从2005年4月1曰起，国产内销巻烟将必须标注一氧化碳含量，否则将不得上巿销售，选择性降低巻烟一氧化碳工作也迫在眉睫。因此在降低巻烟焦油的同时，也要充分考虑降低一氧化碳，并且通过控制一氧化碳/焦油的比值来达到选择性的降低一氧化碳、调整烟气平衡的目的。国内外卷烟降焦减害主要围绕两个方面展开研究工作一个方面是降一氧化碳技术手段的研究和开发，包括烟丝、嘴棒、卷烟纸降一氧化碳技术研究以及嘴棒通风稀释技术等；另一方面则是低一氧化碳巻烟产品的香吃味改善技术手段的研究，包括低一氧化碳巻烟叶组设计技术、相关香精香料技术等。这些研究工作无论从广度和深度都已经研究得非常充分，但是对于目前的工业应用来说，尤其是对具体产品所适宜的降一氧化碳手段而言，缺乏针对性；同时目前除通风稀释技术之外，有效降低巻烟一氧化碳递送量的技术手段还比较缺乏。
发明内容本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种可以有效降低卷烟烟气中一氧化碳的烟丝添加剂。同时，本发明还涉及所述烟丝添加剂的制备方法。本发明的目的通过下述技术方案予以实现。注-.除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为重量百分数。A.本发明提供了一种能降低卷烟烟气中一氧化碳的烟丝添加剂，所述的添加剂为胶体水溶液，其组成的重量百分数为有机酸钠钾90%~100%,氢氧化铈0%~8.5%和结晶水合物0%~1.5%,其中，所述的有机酸钠钾选自谷氨酸钠、谷氨酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸钾中的一种或者两种混合物；结晶水合物选自十二水合硫酸铝钾或水合硫酸钠中的一种。B.本发明提供了所述烟丝添加剂的制备方法，该方法采用以下步骤1.制备Ce02纳米水溶胶一一称取Ce02,加入50%丽03和30训202使之溶解，其中，Ce02:HN03:H202的重量配比为1:1:0.1，配成0.5molrCe(N0》r溶液,取该溶液加入2molLl线0生成沉淀至完全，离心水洗后向沉淀中加入适量的稀硝酸调节PH值至10,在8(TC水浴温度下胶溶，形成淡黄色的透明的Ce(OH),水溶胶，其化学反应式为Ce02+3HN03+l/2H202—Ce(N03)3+2H202+l/202tCe(N03)3+3NH3.H20—Ce(OH)34+3NH4N032Ce(OH)3+l/202+H20—2Ce(OH)4I+2Ce02'2H202.用有机酸盐浸渍一一取步骤1所得的Ce(OHh水溶胶5份，加入质量百分含量50%的有机酸盐水溶液60份、加入质量百分含量30%的结晶水合物l份混合均匀，搅拌30分钟时间，即为所需的烟丝添加剂。3.添加量一一在润叶加料工序加入，烟丝添加剂的重量占烟丝干重的O.55%,即40公斤烟丝添加220克的烟丝添加剂。.C.产品添加过程及试验结果l.巻烟一氧化碳递送量与卷烟烟丝的燃烧状态有很大的关系，燃烧的完全与否与卷烟一氧化碳递送量有密切的关系，因此课题组通过大量的实验室筛选工作，筛选出了能够改变卷烟燃烧状态的卷烟燃烧调节剂，从而达到降低卷烟一氧化碳递送量的目的。中试放样实验步骤包括通过卷烟烟丝添加剂的实验室制备和工厂巻制，其中巻烟烟丝添加剂实验室制备是根据单项实验工作结论，将具有不同降一氧化碳效果的添加剂正交组合实验，开发出具有降低巻烟一氧化碳递送量的添加剂组合。卷烟烟丝添加剂按照烟丝干重的0.55%喷到卷烟烟丝上，平衡水分后，卷制成巻烟样品。添加工艺步骤如下在巻烟的制丝工艺中的润叶加料工序段，与巻烟料液一起混合添加，然后经过忙叶、切丝、HT、烘丝、掺梗、加香和贮丝，最终制备得到样品烟丝；采用菲利浦莫林斯公司的帕西姆巻烟机将实验烟丝巻制成巻烟样品。2.烟丝添加剂的筛选方法主要根据三个实验①卷烟纸样品感官评吸根据国标评吸方法GB5606.4-1996方法进行评吸工作；②根据国标方法GB5606.5-1996测定卷烟焦油含量；③样品巻烟一氧化碳递送量测定釆用行业标准方法YC/T30-1996来完成相关搡作。3.产品特性a.烟丝添加剂是一种胶体溶液，添加剂的组成由有机酸钠钾、Ce(0H)4丄、结晶水合物三部分组成；其中有机酸盐具有提高着火点使燃烧进行完全的功能，储氧前体能够在燃烧的环境下释放出活性氧[cT]。烟丝添加剂催化活性表征实验结果见表1.表1.烟丝添加剂氧化还原(TPR)实验数据汇总<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>从烟丝添加剂氧化还原(TPR)实验数据可以看出，本发明专利所设计的烟丝添加剂在70(TC附近具有很强的氧化性能，即在卷烟燃烧过程中能够提供较为充分的活性氧[ol。b.烟丝添加剂卷烟样品着火点表征结果为了明确烟丝添加剂对巻烟燃烧状态的影响，本发明进行了样品巻烟和对照卷烟着火点的测定，结果见表2。表2.着火点测定结身艮<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>从样品和对照样品数据分析可以初步得出结论本发明所开发的烟丝化学添加材料能够显著提高烟丝的着火温度，使反应在较高的温度环境下进行，减少了低温下不完全燃烧的可能性；同时课题组开发的烟丝化学添加材料能够提高反应终结温度，使反应不至于过快进行，这也从一个侧面证明样品比对照抽吸口数增加的原因。对表2的测定结果进行算术平均可以得出如下数值①样品一一平均数值冒烟温度198。C停止冒烟温度387匸②对照一一平均数值冒烟温度189'C停止冒烟温度376。CC.产品组配过程(1)烟丝添加材料组合实验设计表对各种成分的配比进行说明有机酸钾钠盐、储氧前体(Ce(0H)4i)、结晶水合物三部分组成，添加量范围见表3烟丝添加材料配比表。表3烟丝添加材料配比表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本发明提出的技术方案，其发明思路是要开发具有促进巻烟燃烧完全的烟丝催化添加剂，其对卷烟挥发性气态物的催化燃烧机理如下添加剂中的阳离子M+能与烟丝表面含氧基团形成表面络合盐C0-M+，该络合物可以与芳性碳和脂肪碳相连形成燃烧中间体，由于M的供电子效应，迫使它不稳定而破裂，生成C0、C02逸出，在水分子作用下，再重新形成表面络合盐，表面络合盐肩负着反应活性中心的作用。催化反应方程式为M2C03+C+02=M20+2C02与现有技术相比，本发明具有以下有益效果1.能够产业化，添加剂是胶体溶液能与料液一起添加到烟丝上，所开发的烟丝添加剂由于其具有水溶性，因此可以和料液一起混合添加。2.提高烟丝的燃烧温度，通过对实验样品巻烟进行温度测定发现，所开发的烟丝添加剂能够提高烟丝的燃烧温度。3.有效的降低C0的递送量，通过对实验样品巻烟进行烟气常规指标测定发现，所开发的烟丝添加剂能够有效的降低样品卷烟一氧化碳递送量；对于不同实验品牌，降低一氧化碳幅度范围为7.84%~11.49%。图1是巻烟主要燃烧历程的示意图2是本发明烟丝添加剂添加的工艺步骤示意图3是本发明烟丝添加剂氧化还原(TPR)的试验结果。具体实施例方式通过下面给出的具体实施例及其试验结果，可以进一步清楚地了本发明，但它们并不是对本发明保护范围的限定。由于不同巻烟品牌釆用的原料和辅料存在差异，因此本发明列举的15个实施例是三个卷烟品牌放样的实验数据，实施例1-5是第一个实验巻烟品牌，对照巻烟一氧化碳浓度水平在13.3mg~13.8mg之间；实施例6-10是第二个实验卷烟品牌，对照巻烟一氧化碳浓度水平在14.0mg~14.8mg之间；实施例11-15是第三个实验卷烟品牌，对照卷烟一氧化碳浓度水平在14.8mg-15.6mg之间。实施例l表4.TC01烟丝添加剂组成表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表5.TC01烟丝添加剂烟气常规指标测定结果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表6.TC01烟丝添加剂感官评吸结果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>实施例2表7.TC02烟丝添加剂组成表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表15.TC04烟丝添加剂感官评吸结果<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>实施例5表16.TC05烟丝添加剂组成表<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表17.TC05烟丝添加剂烟气常规指标测定结果<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表18.TC05烟丝添加剂感官评吸结果<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>实施例6表19.TC06烟丝添加剂组成表<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表20.TC06烟丝添加剂烟气常规指标测定结果<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表21.TC06烟丝添加剂感官评吸结果<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表22.TC07烟丝添加剂组成表<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表23.TC07烟丝添加剂烟气常规指标测定结果<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表24.TC07烟丝添加剂感官评吸结果<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表25.TC08烟丝添加剂组成表<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>0表26.TC08烟丝添加剂烟气常规指标测定结果<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表27.TC08烟丝添加剂感官评吸结果<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表35.TC11烟丝添加剂烟气常规指标测定结果<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>实施例13表40.TC13烟丝添加剂组成表<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表41.TC13烟丝添加材料的烟气分析实验测定结果<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表42.TC13烟丝添加剂感官评吸结果<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>实施例14表43.TC14烟丝添加剂组成表<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表44.烟丝添加材料的烟气分析实验测定结果<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表45.烟丝添加材料实验样品评吸结果<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>实施例15表46.TC16烟丝添加剂组成表<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表47.TC16烟丝添加剂;l因气分析实验测定结果<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表48.TC16烟丝添加剂实验样品评吸结果<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>从烟气分析数据可以看出，第一个实验卷烟品牌降低一氧化碳效率在8.15/~10.53°/之间；第二个实验卷烟品牌降低一氧化碳效率在8.78%~10.3之间；第三个实验巻烟品牌降低一氧化碳效率在7.84%~11.49%之间；三个品牌评吸实验数据均表明实验样品与大生产巻烟相比，感官评吸评分变化不大。系统完整的试验数据表明，本发明的技术方案能有效地降低卷烟烟气中的一氧化碳含量，同时不会对感官评吸效果产生大的影响，具有良好的开发应用前景。权利要求1.一种能降低卷烟烟气中一氧化碳的烟丝添加剂，其特征在于所述的添加剂为胶体水溶液，其组成的重量百分数为有机酸钠钾90％～100％，氢氧化铈0％～8.5％和结晶水合物0％～1.5％，其中，所述的有机酸钠钾选自谷氨酸钠、谷氨酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸钾中的一种或者两种混合物；结晶水合物选自十二水合硫酸铝钾或水合硫酸钠中的一种。2.根据权利要求1所述的烟丝添加剂，其特征在于其组成的重量百分数为谷氨酸钠H谷氨酸钾48%，氢氧化铈3%、结晶水合物1%。3.—种能降低卷烟烟气中一氧化碳的烟丝添加剂的制备方法，该方法釆用以下步骤(1)制备Ce02纳米水溶胶一一称取Ce02，加入50%跳和30%H2O2使之溶解，其中，Ce02:HN03:HA的重量配比为1:1:0.1,配成0.5mo1L—力e(N03)3溶液，取该溶液加入2molr丽A0生成沉淀至完全，离心水洗后向沉淀中加入适量的稀硝酸调节pH值至10,在8(TC水洛温度下胶溶，形成淡黄色的透明的Ce(0H)4水溶胶；(2)用有机酸盐浸渍一一取步骤1所得的Ce(0H),水溶胶5份，加入质量百分含量50%的有机酸盐水溶液60份、加入质量百分含量30%的结晶水合物l份混合均匀，搅拌30分钟时间，即为所需的烟丝添加剂。全文摘要本发明公开了一种能降低卷烟烟气中一氧化碳的烟丝添加剂。该添加剂为胶体水溶液，其组成的重量百分数为有机酸钠钾90％～100％，氢氧化铈0％～8.5％和结晶水合物0％～1.5％，其中，所述的有机酸钠钾选自谷氨酸钠、谷氨酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸钾中的一种或者两种混合物；结晶水合物选自十二水合硫酸铝钾或水合硫酸钠中的一种。其制备方法是先制取CeO₂纳米水溶胶5份，再用含量50％的有机酸盐水溶液60份、加入质量百分含量30％的结晶水合物1份混合均匀，搅拌30分钟时间，即为所需产品。产品能够有效的降低样品卷烟一氧化碳递送量；对于不同实验品牌，降低一氧化碳幅度范围为8.15％～11.49％。文档编号A24B3/12GK101416779SQ200810058698公开日2009年4月29日申请日期2008年7月18日优先权日2008年7月18日发明者巍刘,孔维松,崔柱文,张承明,施红林,斌李,杨光宇,杨卫花,缪恩铭,缪明明,金永灿,陈章玉申请人:云南烟草科学研究院