一种可换热的复合滤棒的制作方法

本实用新型属于烟用滤嘴棒制备
技术领域：
，具体涉及一种能够有效降低卷烟烟气温度的可换热滤棒。
背景技术：
：卷烟滤棒中的丝束大多由醋酸纤维丝束材料制成，滤棒的主要作用是对卷烟烟气进行过滤，对烟气的降温作用较小。普通卷烟烟丝燃烧后，随着抽吸口数的增加，烟气的温度呈逐渐升高的趋势。烟气通过滤嘴后，后期烟气温度较高，特别是连续抽吸情况下更是如此。在前几口的抽吸过程中，滤棒中部烟气的温度一般在40℃左右，在连续抽吸情况下，后续的烟气温度甚至可达到100℃左右。不燃烧型卷烟的烟丝在抽吸过程中也需要对卷烟烟丝持续进行加热，后续的烟气温度也可逐渐达到100℃左右。温度较高的烟气会对消费者的口腔产生灼热感，甚至会对消费者口腔造成一定的损伤，给卷烟的消费者带来不适感，降低了卷烟的抽吸品质。董金荣等研究认为，烟支在高温条件下燃烧,其内部的化学成分受到蒸馏、干馏、热分解、缩合燃烧等作用产生一系列复杂的反应,向外扩散并形成烟气。烟气的一部分变成气体成为烟气分散介质,其它部分则直接或由冷凝变成微粒子,形成烟气气溶胶。烟气气溶胶是一种主要由气相与粒相组成的多相多组分系统。在醋纤滤棒中,纤维的圆柱截面是与烟气流向垂直的,纤维间的距离一般要比烟气微粒大2～3个数量级,烟气通过滤嘴内部，微粒与烟气流作横向交叉移动,彼此频繁碰撞,在冷凝作用下集聚成较大的球状粒子。当烟气微粒沿着主流烟气气流运动时,有的微粒会与单根纤维接触并被拦载,粘附在它们接触的任一纤维表面上,从而形成烟气微粒的直接拦截过滤机制。直接拦截在纤维间的距离或间隙小于微粒直径时就产生直接拦截的筛分效应。但具有一定质量的微粒将不会严格地按照气流的流向移动,而是由于惯性趋势做直线运动,直至因纤维的表面压力所带有的粘滞作用而渐于静止,于是形成烟气微粒的惯性碰撞过滤机制。惯性碰撞对烟气气溶胶粒子,尤是较大的粒子过滤起重要的作用。与较大微粒子相反,尺寸特别小的微粒子,由于其分子受悬浮在其中的空气介质分子的碰接—分子热运动结果,引起它以大于微粒本身直径许多倍的平均移动距离,脱离原来正常的移动作不稳定移动,形成布朗运动。布朗运动的结果是微粒横穿过气流线而与另一根纤维接触被吸附滤除,由于布朗运动引起的微粒子过滤称之为扩散沉积过滤机制。这些就组成滤嘴过滤的机械性。应该说,所有的滤棒都不同程度表现有机械性的烟气微粒过滤作用。正是由于这种粒相物质过滤的机械性,滤嘴对一定大小的微粒具有过滤性选择。在烟气里,可冷凝的结合态尼古丁等可以通过微粒过滤而被除去,而不冷凝的永久性气体,如一氧化碳等则在普通滤嘴棒中完全不受阻挡地通过。但对N-亚硝胺化合物、游离尼古丁等可冷凝为高蒸气压物质、半挥发性物质,则需要借吸收、吸附、溶解或化学反应等过程来过滤。因此连续抽吸情况下，随着滤棒中主流烟气温度上升，一定程度上会减弱可冷凝的粒相物的冷凝作用，不利用结合形成大分子，并减弱滤棒丝束对主流烟气中粒相物的过滤作用。因此卷烟的感官品质与卷烟烟气温度有一定关系，在一定的温度范围内的卷烟烟气可以使消费者满足感、润感增强，香气丰富性提高；当卷烟烟气温度较高时消费者就会有干燥感、灼热感等刺激性的感觉，降低了消费者的满足感和卷烟抽吸品质。技术实现要素：为了解决上述问题，本实用新型利用换热原理，提供一种可换热的复合滤棒。使用该可换热的复合滤棒，当卷烟烟气流过该可换热的复合滤棒时便可以与可换热固件段中的比热较高的液体介质进行热交换，卷烟烟气温度就能降低，使消费者的满足感和卷烟抽吸品质得到提高。本实用新型提供一种可换热的复合滤棒，其包括可换热固件段和醋酸纤维段，所述可换热固件段占所述复合滤棒长度为10％～60％，其余为醋酸纤维段。根据换热情况可以调整可换热固件段占所述复合滤棒长度的比例。所述可换热的复合滤棒整体由成型纸包覆，所述可换热固件段无成型纸包覆，所述醋酸纤维段由成型纸包覆。所述可换热固件段和所述醋酸纤维段直径基本相同。一般可换热固件段处于复合滤棒的中间段。根据卷烟降温需求，可将可换热固件的直径设计3.5-7.6mm，具体设计时可根据卷烟圆周设计可换热固件的圆周，可换热固件的圆周比卷烟圆周小0.1mm左右。可换热固件段作为单独滤棒段时，复合滤棒成型纸采用普通成型纸，接装纸采用不打孔接装纸，卷烟香气稀释较少，香气量足。烟气降温需求较小时，可将可换热固件段作为同轴结构置于丝束内部，此时可以将复合滤棒设计为二元或三元复合滤棒。嘴端滤棒单元为醋纤滤棒，另一单元为可换热固件段滤棒或同轴滤棒(轴由可换热固件段构成)。同轴滤棒设计时，由于固件外部包覆有醋纤丝束，可以通过高透成型纸包裹同轴滤棒段，复合滤棒成型纸采用高透成型纸，可以采用打孔接装纸，利用通风稀释作用，降低卷烟焦油含量，用于制备低焦卷烟。优选地，所述可换热固件段包括多个毛细管道和多个烟气通道，所述毛细管道和烟气通道的体积比为1:3～20:1。在此比例下所述可换热固件段既能达到换热要求，又不影响烟气流通。优选地，所述毛细管道的直径为所述可换热的复合滤棒直径的1‰～10％。根据换热要求和成本核算选择适合要求的毛细管道的直径。优选地，所述毛细管道的外壁涂覆有卷烟用香料，如薄荷香味等。优选地，每一所述毛细管道在所述可换热固件段中沿轴向呈螺线管状排列，毛细管之外的空隙为所述烟气通道。这种设置的目的是增大烟气与毛细管道的接触面积和换热面积，提高换热效率。优选地，每一所述毛细管道在所述可换热固件段中沿轴向平行排列，所述毛细管道之间的空隙为烟气通道。这种设置的目的也是增大烟气与毛细管道的接触面积和换热面积，提高换热效率。优选地，所述毛细管道中密封装有比热不低于1.00×103J/(kg℃)的液体。优选地，所述液体为食盐水。毛细管道中可以密封装有水，根据换热要求和成本核算，液体中可以加入食盐、氯化钾等盐类，浓度不限。优选地，所述毛细管道为导热系数不低于10W/mK的材料制成。更优选地，所述毛细管道为合金材料制成。合金材料导热系数较高，以利于烟气和液体换热；同时合金材料的强度也能满足卷烟运输过程中的压力要求。本实用新型中使用的材料，例如可换热固件、液体溶剂、卷烟用香精香料等，对受试小白鼠急性经口毒性试验，按急毒性LD50剂量分级标准判定为实际无毒，符合《食品安全性毒理学评价程序和方法》GB15193.3-2003急性经口毒性试验的要求。本实用新型的有益效果是：(1)本实用新型首次提出在卷烟滤棒中使用可换热固件段。使用本实用新型的可换热的复合滤棒可以有效降低主流烟气的温度，降低卷烟主流烟气的灼热感，提高卷烟主流烟气的润感，提升卷烟抽吸品质。(2)根据换热情况可以调整本实用新型的可换热固件段占整个复合滤棒长度的比例，然后由成型纸包覆整个复合滤棒，外观和普通滤棒相同。(3)本实用新型的可换热固件段内的毛细管道的直径可以根据换热要求和成本核算进行选择；并且毛细管道在可换热固件段内的排列方式在不影响主流烟气通过的情况下可以任意选择，以增大烟气与毛细管道的接触面积和换热面积，提高换热效率；并且根据换热要求和成本核算，毛细管道中密封装有水或盐水等液体。(4)本实用新型的可换热固件段内的毛细管道优选为合金材料制成。合金材料导热系数较高，以利于烟气和液体换热；同时合金材料的强度也能满足卷烟运输过程中的压力要求。(5)本实用新型的可换热固件段内的毛细管道的外壁涂覆有卷烟用香料，如薄荷香味等。当烟气通过毛细管道的外壁时，可以带走涂覆在毛细管道外壁的卷烟用香料。因此本实用新型的可换热的复合滤棒不仅能降低烟气的温度，还可以提高烟气的香味，提高消费者的满足感。(6)本实用新型的可换热复合滤棒可以有效降低卷烟主流烟气的温度，可以促进可冷凝粒相物的冷凝作用，并形成大分子，从而提高滤棒丝束对主流烟气粒相物的过滤作用，降低卷烟烟气有害性物质，降低卷烟的危害性指数。(7)本实用新型的可换热的复合滤棒构思独特，设计精巧，适宜工业化推广。(8)本实用新型的可换热复合滤棒不仅能降低烟气的温度，还可以提高醋酸纤维丝束的过滤效率。最为重要的是，本实用新型的可换热复合滤棒还可以有效提升卷烟样品在抽吸过程中的润感并降低卷烟烟气中的有害成分。因此，本实用新型的可换热复合滤棒具有广阔的应用前景。附图说明图1为本实用新型的可换热的复合滤棒示意图；图2为本实用新型的可换热固件段内的毛细管道在所述可换热固件段中沿轴向排列示意图。附图标记为：1--醋酸纤维段；2--可换热固件段；3--醋酸纤维段。具体实施方式实施例1：本实用新型提供一种可换热的复合滤棒，可换热固件段占整个复合滤棒的长度为50％，处于复合滤棒的中间段，两端为醋酸纤维段。醋纤滤棒段1、3采用2.7Y/35000丝束，滤棒长度5mm，此段滤棒吸阻在170Pa左右，成型纸为10000CU。可换热固件段采用同轴固件段，长度20mm,可换热固件段滤棒直径4.8mm，外层丝束采用3.0Y/32000丝束，成型纸为10000CU，此段滤棒吸阻约为200Pa。将三段滤棒在成型机上复合，复合滤棒成型纸为15000CU。卷烟中的三元复合滤棒吸阻在700Pa左右；复合滤棒在卷包机上，通过预打孔接装纸与烟支卷接，接装纸透气度400CU，接装纸宽度35mm，烟支的吸阻在1000Pa左右，制得样品A，卷烟焦油含量在8mg左右。可换热的复合滤棒整体由成型纸包覆，所述可换热固件段无成型纸包覆，所述醋酸纤维段由成型纸包覆；选择所有毛细管道的直径为可换热的复合滤棒直径的1％；毛细管道和烟气通道的体积比为10:1；选择毛细管道的外壁涂覆薄荷香味的香料；选择每一毛细管道在可换热固件段中沿轴向排列；选择毛细管道中密封装有纯净水，比热为4.02×103J/(kg℃)；选择毛细管道为导热系数为15W/mK的普通合金材料制成。然后用上述的可换热的复合滤棒制备卷烟，在卷烟抽吸机上进行抽吸，检测卷烟烟气的温度。结果为:滤棒中间位置中心点烟气开始的温度为27℃，随着抽吸的进行，滤棒中间位置中心点烟气的温度逐渐升高，最高为69℃；同时烟气的香味为薄荷味；卷烟烟气润感增强，口腔、鼻腔、喉部刺激性均有所减弱，烟气成团性好，烟气细腻柔和，香气更足透发，抽吸品质明显提高。对比例1：选择普通卷烟B在抽吸机上进行抽吸，检测卷烟烟气的温度。结果为:滤棒中间位置中心点烟气开始的温度为43℃，随着抽吸的进行，烟气的温度逐渐升高，滤棒中间位置中心点最高为92℃，温度较高，灼热感、干燥感增加,烟气刺激性增大；经对比评吸，卷烟的感官质量评吸结果如下表所示。表1：感官质量评吸结果光泽香气谐调性余味刺激性杂气总分卷烟样品A5.029.55.022.517.511.090.5卷烟样品B5.029.05.022.017.011.089.0经过对卷烟主流烟气七项有害有害成分检测分析，卷烟样品A、B的危害性指数分别为8.1、9.0，卷烟危害性指数降低10％。实施例2：本实用新型提供一种可换热的复合滤棒，可换热固件段占整个复合滤棒长度为40％，处于复合滤棒的中间段，两端为醋酸纤维段。醋纤滤棒段1、3采用2.7Y/35000丝束，滤棒长度5mm，此段滤棒吸阻在170Pa左右，成型纸为10000CU。可换热固件段滤棒直径7.67mm，无成型纸，由于此段存在烟气通道贯通孔，吸阻在50Pa以下。将三段滤棒在成型机上复合，复合滤棒成型纸为15000CU。卷烟中的三元复合滤棒吸阻在500Pa左右。复合滤棒在卷包机上，通过接装纸与烟支卷接，接装纸不打孔，接装纸宽度35mm，烟支吸阻在800Pa左右，制得卷烟样品C，卷烟焦油含量在11mg左右。可换热的复合滤棒整体由成型纸包覆，所述可换热固件段无成型纸包覆，所述醋酸纤维段由成型纸包覆；选择所有毛细管道的直径为可换热的复合滤棒直径的50‰；毛细管道和烟气通道的体积比为15:1；选择毛细管道的外壁涂覆薄荷香味的香料；选择每一毛细管道在可换热固件段中沿轴向排列；选择毛细管道中密封装有食盐水，比热为3.39×103J/(kg℃)；选择毛细管道为导热系数为20W/mK的普通合金材料制成。然后用上述的可换热的复合滤棒制备卷烟，在卷烟抽吸机上进行抽吸，检测卷烟烟气的温度。结果为:滤棒中间位置中心点烟气开始的温度为26℃，随着抽吸的进行，滤棒中间位置中心点烟气的温度逐渐升高，最高为65℃；同时烟气的香味为薄荷味；卷烟烟气润感增强，口腔、鼻腔、喉部刺激性均有所减弱，香气更足，抽吸品质明显提高。对比例2：选择普通卷烟D，抽吸机上进行抽吸，检测卷烟烟气的温度。结果为:滤棒中间位置中心点烟气烟气开始的温度为42℃，随着抽吸的进行，烟气的温度逐渐升高，滤棒中间位置中心点烟气最高为93℃，温度较高灼热感、干燥感增加,烟气刺激性增大。经对比评吸，卷烟的感官质量评吸结果如下表所示。表2：感官质量评吸结果光泽香气谐调性余味刺激性杂气总分卷烟样品C5.030.55.023.017.511.091.5卷烟样品D5.030.05.022.017.011.090.0经过对卷烟主流烟气七项有害有害成分检测分析，卷烟样品C、D的危害性指数分别为8.0、8.5，卷烟危害性指数降低5.9％。因此本实用新型的可换热复合滤棒可以有效提升卷烟样品在抽吸过程中的润感并降低卷烟烟气中的有害成分,具有广阔的应用前景。当前第1页1 2 3