本发明属于卷烟技术领域，具体涉及一种用葛根纤维制造滤棒添加剂的方法及其制得的添加剂与应用。
背景技术：
随着中国烟草工业的快速发展，大品牌的形成，卷烟降焦减害的要求，以及烟草品类的进一步完善，对高品质烟用香精香料的需求也在与日俱增。通常根据香料的来源，可将其分为天然香料和合成香料两大类，目前已知天然香料有3000多种，合成香料更多达7000余种，并且新的品种还在不断涌现。
葛根系豆科葛属多年生植物，是中国南方一些省区的常食蔬菜，其味甘凉可口，常作煲汤之用，也可作为药物应用。葛根中提出的黄酮能增加大脑及冠状血管血流量，降低血管阻力。所含的大豆黄酮具有解痉、降低血糖等多种功能。葛根本身也具有生津止渴等功效。中国拥有14个葛属植物品种，种质资源最丰富，居世界首位。
随着消费者对卷烟品质的要求越来越高，如何增强烟气舒适性，提高卷烟品质成为了各卷烟生产企业研发的热点。将葛根颗粒材料加入卷烟滤嘴也在很早之前就已经实现了产业化应用，也得到了广泛的好评。但以前所应用的大多是利用葛根淀粉的性质，但对于葛根纤维在卷烟领域尚未见相关应用。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种用葛根纤维制造滤棒添加剂的方法及其制得的添加剂与应用。由于葛根纤维在食品领域具有很长的应用历史，且得到了广泛的认可和好评，因此将葛根纤维应用于卷烟用纸领域，具有可靠的安全性和广泛的接受度。本发明是将在制造葛根颗粒粉碎过程中所得到的粗制葛根纤维进行回收利用，并对其进行加压酸处理。由于这类纤维经过了粉碎和加压酸处理，纤维结构和成分都发生了很大的变化，最显著的是短纤维含量增大，纤维结构变得疏松，有利于透气，并且具有原始葛根的感官功效特征。这种滤棒添加剂的加入能够在满足相同吸阻和截留效率的前提下，增加滤棒的功能性，提升卷烟烟气的润感和舒适性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用葛根纤维制造滤棒添加剂的方法，包括如下步骤：
步骤（1），向葛根颗粒粉碎后筛分得到的葛根纤维中加入体积为葛根纤维体积1-1.5倍的质量浓度为3-5%的醋酸水溶液，并在压力为1-2atm下煮沸，并保持沸腾1-5h后，过滤，得到固体物；
步骤（2），将步骤（1）得到的固体物用水清洗多次，之后进行固液分离，对得到的固形物进行高温灭菌，即得到滤棒添加剂；清洗时，每次所用的水与固体的体积比为1:1-1:1.5。
进一步，优选的是，所述步骤（2）中，用水清洗的次数为3-5次。
进一步，优选的是，所述步骤（2）中，高温灭菌的灭菌温度为120℃，灭菌时间为4-6h。
本发明同时提供上述用葛根纤维制造滤棒添加剂的方法制得的滤棒添加剂。
本发明还提供上述滤棒添加剂在制备滤棒中的应用。
具体的应用方法为将滤棒添加剂在醋酸纤维纺丝过程中加入到醋酸纤维中进行混纺，混纺得到的丝束在后续的滤棒加工中以常规的滤棒加工工艺进行生产。
进一步，优选的是，滤棒添加剂的加入的质量为醋酸纤维质量的1%-10%。
葛根颗粒粉碎后筛分得到的葛根纤维的过程与普通植物纤维的提取方法类似，一般是将葛根粉碎后在40-60目的筛网下进行筛分，将粉末与纤维原料分离后，将所得纤维原料放入浓度为2％的naoh溶液中，并在100℃条件下煮沸100min，待溶液温度降至70～80℃之后，加入浓度为5%的h2o2水溶液，继续加热0.5h，保持温度为70～80℃，之后过滤，用蒸馏水充分洗涤滤渣至中性，干燥后即得到纤维样品。该方法为常规提取纤维的方法。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
本发明利用初步粉碎后的葛根纤维进行加压酸处理，然后经过水洗、灭菌等步骤得到本发明滤棒添加剂，之后可将本发明得到的滤棒添加剂与醋酸纤维进行混纺，制成功能型滤棒丝束。由于这类葛根纤维经过了粉碎和加压酸处理的过程，纤维组成和结构都发生了很大的变化，能够在满足相同吸阻和截留效率的前提下，增加滤棒的提质功能性和减害功能性，提升卷烟烟气的润感和舒适性。
本发明产品添加到醋酸纤维丝束制成卷烟后，在保障滤棒吸阻相同的前提下，滤棒对烟气总粒相物的截留效率可上升7%-25%。
本发明方法处理简单、易行，所涉及的设备均为市场已有设备，且价格便宜。由于充分利用了葛根造粒时废弃的纤维残渣，节约了滤棒醋酸纤维丝束的使用量，卷烟滤棒的生产成本能够降低约10%。而且由于该类纤维的疏松结构，能够在不影响滤棒吸阻等参数的前提下，能够有效降低烟气中有害成分的释放量。
葛根淀粉应用到卷烟滤嘴中时，主要起到增加烟气润感的作用，对烟气的截留影响不大。本发明中将葛根纤维加入卷烟滤嘴中，不仅能起到一定增加烟气润感的作用（虽然效果弱于葛根淀粉），但经过本发明处理后，该纤维能够较好地起到对烟气有害成分的截留作用，同时减少了丝束用量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于所举的材料和条件。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
本发明除非另有说明，否者百分号代表质量百分数。
实施例1
一种用葛根纤维制造滤棒添加剂的方法，包括如下步骤：
步骤（1），向葛根颗粒粉碎后筛分得到的葛根纤维中加入体积为葛根纤维体积1倍的质量浓度为3%的醋酸水溶液，并在压力为1atm下煮沸，并保持沸腾1h后，过滤，得到固体物；
步骤（2），将步骤（1）得到的固体物用水清洗3次，之后进行固液分离，对得到的固形物进行高温灭菌，即得到滤棒添加剂；清洗时，每次所用的水与固体的体积比为1:1。
其中，高温灭菌的灭菌温度为120℃，灭菌时间为6h
将得到的滤棒添加剂在纺丝过程中以1%的掺配量与醋酸纤维进行混纺，得到混纺后的功能性醋酸纤维丝束；
将上述功能性醋酸纤维丝束制成常规规格（24mm圆周，焦油释放量10mg）的卷烟后。该卷烟产品相对于没有加入该滤棒添加剂的卷烟，在保障滤棒吸阻相同的前提下，滤棒对烟气总粒相物的截留效率上升10%，苯并[a]芘释放量降低15%，氨释放量降低22%（烟气成分释放量均按照烟草行业标准方法检测），烟气舒适性上升，并能减少丝束用量，节约成本10%。
实施例2
一种用葛根纤维制造滤棒添加剂的方法，包括如下步骤：
步骤（1），向葛根颗粒粉碎后筛分得到的葛根纤维中加入体积为葛根纤维体积1倍的质量浓度为5%的醋酸水溶液，并在压力为2atm下煮沸，并保持沸腾1-5h后，过滤，得到固体物；
步骤（2），将步骤（1）得到的固体物用水清洗5次，之后进行固液分离，对得到的固形物进行高温灭菌，即得到滤棒添加剂；清洗时，每次所用的水与固体的体积比为1:1.5。
其中，高温灭菌的灭菌温度为120℃，灭菌时间为4h
将得到的滤棒添加剂在纺丝过程中以10%的掺配量与醋酸纤维进行混纺，得到混纺后的功能性醋酸纤维丝束；
将上述功能性醋酸纤维丝束制成常规规格（24mm圆周，焦油释放量10mg）的卷烟后。该卷烟产品相对于没有加入该滤棒添加剂的卷烟，在保障滤棒吸阻相同的前提下，滤棒对烟气总粒相物的截留效率上升25%，苯并[a]芘释放量降低17%，氨释放量降低30%（烟气成分释放量均按照烟草行业标准方法检测），烟气舒适性显著上升，并能减少丝束用量，节约成本8%。
实施例3
一种用葛根纤维制造滤棒添加剂的方法，包括如下步骤：
步骤（1），向葛根颗粒粉碎后筛分得到的葛根纤维中加入体积为葛根纤维体积1.5倍的质量浓度为4%的醋酸水溶液，并在压力为1.5atm下煮沸，并保持沸腾3h后，过滤，得到固体物；
步骤（2），将步骤（1）得到的固体物用水清洗4次，之后进行固液分离，对得到的固形物进行高温灭菌，即得到滤棒添加剂；清洗时，每次所用的水与固体的体积比为1:1.3。
其中，高温灭菌的灭菌温度为120℃，灭菌时间为5h
将得到的滤棒添加剂在纺丝过程中以5%的掺配量与醋酸纤维进行混纺，得到混纺后的功能性醋酸纤维丝束；
将上述功能性醋酸纤维丝束制成常规规格（24mm圆周，焦油释放量10mg）的卷烟后。该卷烟产品相对于没有加入该滤棒添加剂的卷烟，在保障滤棒吸阻相同的前提下，滤棒对烟气总粒相物的截留效率上升15%，苯并[a]芘释放量降低10%，氨释放量降低13%（烟气成分释放量均按照烟草行业标准方法检测），烟气舒适性显著上升，并能减少丝束用量，节约成本8%。
实施例4
一种用葛根纤维制造滤棒添加剂的方法，包括如下步骤：
步骤（1），向葛根颗粒粉碎后筛分得到的葛根纤维中加入体积为葛根纤维体积1.2倍的质量浓度为4%的醋酸水溶液，并在压力为1.7atm下煮沸，并保持沸腾1-5h后，过滤，得到固体物；
步骤（2），将步骤（1）得到的固体物用水清洗5次，之后进行固液分离，对得到的固形物进行高温灭菌，即得到滤棒添加剂；清洗时，每次所用的水与固体的体积比为1:1.2。
其中，高温灭菌的灭菌温度为120℃，灭菌时间为6h
将得到的滤棒添加剂在纺丝过程中以3%的掺配量与醋酸纤维进行混纺，得到混纺后的功能性醋酸纤维丝束；
将上述功能性醋酸纤维丝束制成常规规格（24mm圆周，焦油释放量10mg）的卷烟后。该卷烟产品相对于没有加入该滤棒添加剂的卷烟，在保障滤棒吸阻相同的前提下，滤棒对烟气总粒相物的截留效率上升21%，苯并[a]芘释放量降低120%，氨释放量降低26%（烟气成分释放量均按照烟草行业标准方法检测），烟气舒适性上升，并能减少丝束用量，节约成本12%。
实施例5
一种用葛根纤维制造滤棒添加剂的方法，包括如下步骤：
步骤（1），向葛根颗粒粉碎后筛分得到的葛根纤维中加入体积为葛根纤维体积1.3倍的质量浓度为5%的醋酸水溶液，并在压力为1.2atm下煮沸，并保持沸腾2h后，过滤，得到固体物；
步骤（2），将步骤（1）得到的固体物用水清洗5次，之后进行固液分离，对得到的固形物进行高温灭菌，即得到滤棒添加剂；清洗时，每次所用的水与固体的体积比为1:1.4。
其中，高温灭菌的灭菌温度为120℃，灭菌时间为5h
将得到的滤棒添加剂在纺丝过程中以2%的掺配量与醋酸纤维进行混纺，得到混纺后的功能性醋酸纤维丝束；
将上述功能性醋酸纤维丝束制成常规规格（24mm圆周，焦油释放量10mg）的卷烟后。该卷烟产品相对于没有加入该滤棒添加剂的卷烟，在保障滤棒吸阻相同的前提下，滤棒对烟气总粒相物的截留效率上升7%，苯并[a]芘释放量降低8%，氨释放量降低10%（烟气成分释放量均按照烟草行业标准方法检测），烟气舒适性上升，并能减少丝束用量，节约成本8%。
对比试验
对比例1
对比例1与本发明方法的区别在于：醋酸水溶液的浓度不在本发明保护的范围内，其余都相同。
结果显示：
如果醋酸水溶液浓度过高，纤维受醋酸侵蚀较严重，容易断裂，短纤维含量过大（大于5%），为步骤（3）中的混纺增加难度；此外，还可能会导致有部分醋酸分子残留在纤维中，从而在制成卷烟滤嘴后，影响卷烟的感官品质。如果醋酸水溶液浓度过低（小于3%），纤维受醋酸侵蚀作用太小，无法造成疏松的结构特征，短纤维含量也会随之变小，导致其制成滤嘴后的实际截留效率降低。
对比例2
对比例2与本发明方法的区别在于：醋酸水溶液所用的体积不在本发明保护的范围内，其余都相同。
结果显示：
本发明限制醋酸水溶液的体积是为了保证醋酸水溶液能够没过待处理的葛根纤维，如果过少会导致没有没入溶液的纤维处理效果不理想，过多则会导致浪费。
对比例3
对比例3与本发明方法的区别在于：压力和煮沸时间不在本发明保护的范围内，其余都相同。
结果显示：
压力和煮沸时间是为了保证处理的效果，如果压力过大或煮沸时间过长，纤维处理过度，会导致纤维在后续处理过程中容易断裂，短纤维含量过大；如果压力太小或煮沸时间太短，又会导致无法造成疏松的结构特征，短纤维含量也会随之变小，导致其制成滤嘴后的实际截留效率降低。
对比例3
对比例3与本发明方法的区别在于：灭菌时，不采用高温灭菌，其余都相同。
结果显示：
本申请采用高温灭菌是为了使纤维进一步与膨胀，进一步生成疏松的结构，而紫外线灭菌或臭氧灭菌等方法就没有这种效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。