專利名稱：凹凸棒石在煙草工業(yè)中作煙絲添加劑和/或過(guò)濾嘴添加劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
凹凸棒石在煙草工業(yè)中作煙絲添加劑和/或過(guò)濾咀添加劑，涉及凹凸棒石應(yīng)用和卷煙生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)今世界，吸煙與健康的關(guān)系進(jìn)一步受到人們的廣泛關(guān)注。卷煙燃燒所形成的煙氣是一種氣溶膠，焦油約占煙氣總量的6-8％，它是煙氣中許多物質(zhì)混合而成的粒相物，含有許多有害物質(zhì)，如稠環(huán)芳烴類，酚類，N-亞銷胺類，某些雜環(huán)化合物。它們大都是促癌和致癌物，主要引發(fā)肺癌和其它器官癌。氣相約占煙氣總量的92％，氣相中主要有害物質(zhì)有CO，NO，HCN，丙烯醛等。采用多種渠道降低焦油含量及其中有害物質(zhì)，是煙草行業(yè)研究的一大課題。
我國(guó)1997年1月1日起實(shí)行的《卷煙》系列新國(guó)標(biāo)中，對(duì)卷煙煙氣中焦油量檔次及相應(yīng)焦油量作了明確的規(guī)定＜12mg/支為低，12-＜16mg/支為中低，16-＜19mg/支為中，19-＜23mg/支為中高，≥23mg/支為高。到2005年，高于15mg/支的卷煙不準(zhǔn)上市。
但一味降低焦油含量使煙民感到卷煙口味平淡，無(wú)法滿足生理需求。因此，在降低焦油中有害成分的同時(shí)，還要改善卷煙的吃，香味。
凹凸棒石是一種層鏈狀結(jié)構(gòu)黏土礦石，由于其特殊的結(jié)構(gòu)特征而具有極強(qiáng)的選擇吸附能力。凹凸棒石又叫坡縷石或坡縷縞石，在蘇聯(lián)烏拉爾，美國(guó)佐治亞洲的attapulgus地區(qū)，法國(guó)摩爾莫隆地區(qū)發(fā)現(xiàn)該種礦石。1976年，中國(guó)學(xué)者許冀泉根據(jù)凹凸堡之音同時(shí)兼顧該礦物的晶體結(jié)構(gòu)特征，譯成“凹凸棒石”，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)傳用。上世紀(jì)80年代初，探明蘇皖凹凸礦帶儲(chǔ)量達(dá)近20億噸，是我國(guó)唯一探明的具有長(zhǎng)期開(kāi)采利用價(jià)值的凹凸棒石黏土礦產(chǎn)資源。對(duì)凹凸棒石吸附特性及開(kāi)發(fā)利用進(jìn)行了大量研究，主要集中在建材，輕，農(nóng)業(yè)，畜牧業(yè)，紡織，石油勘探，食品油脂加工，環(huán)保，化工，化妝品，塑料橡膠，制藥，冶金等工業(yè)。凹凸棒石在煙草制品中的應(yīng)用尚未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供凹凸棒石在煙草工業(yè)中用作煙絲添加劑和/或過(guò)濾咀添加劑。作過(guò)濾咀添加劑有助于降低煙氣中的焦油及有害成分；作煙絲添加劑在基本不增加焦油含量的情況下能提高煙堿含量，改善卷煙的吃、香味。
凹凸棒石的晶體形狀為棒狀、纖維狀、針狀，長(zhǎng)0.5-5微米，寬0.05-0.15微米，為2∶1型黏土礦物，即兩層硅氧四面體，一層鋁氧八面體，其分子式為Mg5Si8O20(OH)2(OH2)44H2O。凹凸棒石黏土集合體為土狀塊體構(gòu)造，顏色為灰白色、青灰、微黃或淺綠，油脂光澤，比重輕，摩式硬度2-3級(jí)，潮濕時(shí)呈粘性和可塑性，干燥收縮小，且不產(chǎn)生龜裂，吸水性強(qiáng)，可達(dá)到150％以上。由于內(nèi)部孔道多，比表面積大，可達(dá)350m2/克，大部分的陽(yáng)離子、水分子和一定大小的有機(jī)分子均可直接被吸入孔道中，而它的電化學(xué)性能穩(wěn)定，不宜被電解質(zhì)所絮凝。
凹凸棒石經(jīng)江蘇省科委組織鑒定，具有較高的安全衛(wèi)生性，在醫(yī)藥、食品等行業(yè)已有廣泛應(yīng)用。本發(fā)明探討凹凸棒石作為添加劑，加入卷煙煙絲及濾棒，制成成品卷煙的工藝。
凹凸棒石制備工藝流程采礦，選礦——配料，預(yù)處理——磨粉——碾泥——烘干焙烤——分級(jí)，造?！砻嫣幚?，活化和改性——精選及深加工——均化熱化控制——存儲(chǔ)及計(jì)量包裝。
本發(fā)明技術(shù)方案用凹凸棒石作為煙絲添加劑和/或過(guò)濾咀添加劑。作煙絲添加劑在煙絲中添加煙絲重量比0.01-0.5％的凹凸棒石；過(guò)濾咀添加劑取凹凸棒石粉使其均勻懸浮于三醋酸甘油酯中，配成重量比為0.1-10％的凹凸棒石粉懸濁液，將懸濁液在濾咀機(jī)上噴淋在醋酸纖維絲束上，制成合格的煙用過(guò)濾咀棒。凹凸棒石粉添加量(重量比)為3％的凹凸棒石三醋酸甘油酯懸濁液，噴淋絲束上，過(guò)濾效果更佳，所用凹凸棒石粉的細(xì)度為500-1200目最適宜。
煙絲中添加凹凸棒石的制備工藝將0.25g甲基纖維素(CMC)加到50ml乙醇中，振動(dòng)攪拌，再將2.5g凹凸棒石加入，然后再加入100ml乙醇稀釋并不斷攪拌，使之成為均勻懸濁液，然后用霧化器將其形成霧狀噴加到5kg煙絲中，放置8小時(shí)(環(huán)境相對(duì)濕度為65±5％)將乙醇揮發(fā)，然后在卷煙機(jī)上卷制成型。
作為過(guò)濾咀添加劑，控制三醋酸甘油酯含量約為0.05g/支，控制過(guò)濾咀中吸附劑凹凸棒石含量為0.5-2.5mg/支。
濾咀添加凹凸棒石后對(duì)煙氣中的焦油、煙堿、一氧化碳的過(guò)濾吸附效果如表1所示。
表1各種濾咀對(duì)煙氣中的焦油、煙堿、一氧化碳的過(guò)濾吸附效果比較

濾咀添加凹凸棒石后對(duì)焦油中有害成分的吸附效果如表2所示。
表2各種濾咀對(duì)焦油中有害成分的吸附效果

煙絲中添加凹凸棒石對(duì)煙氣焦油，煙堿的影響表3煙絲中添加凹凸棒石與對(duì)照卷煙焦油、煙堿的比較

添加凹凸棒石卷煙煙絲焦油比對(duì)照組高0.7mg，增加率4.54％，但其煙堿比對(duì)照組高0.28mg，增加率20.3％?？山鉀Q低焦油卷煙煙堿含量較低，吃味平淡的問(wèn)題。
煙絲中添加凹凸棒石對(duì)焦油中有害成分的影響
表4組分分離結(jié)果(絕對(duì)量)

由表看出，盡管兩種卷煙總粒相物相差不大，僅為0.48％，但抽提物各組分相對(duì)量，絕對(duì)量發(fā)生根本變化。煙絲中加凹凸棒石煙支飽和烴類物質(zhì)比原樣煙支增加0.24mg，增幅58.54％；芳烴類物質(zhì)下降0.02mg，降幅4.08％；非烴增加0.50mg，增幅15.1％；瀝青質(zhì)增加1.40mg，增幅18.64％；柱留非烴降低2.02mg，降幅21.67％。由此進(jìn)一步證明凹凸棒石對(duì)芳烴類物質(zhì)有一定吸附能力，但對(duì)飽和烴，低分子雜環(huán)雜原子化合物(非烴)，高分子雜環(huán)化合物(瀝青質(zhì))吸附很少，并且可能在凹凸棒石參與卷煙高溫燃燒促使煙絲中某些組分生成飽和烴及低分子雜原子化合物和高分子雜環(huán)化合物，由于這類物質(zhì)中如酯類、多酚類、揮發(fā)油等物質(zhì)對(duì)卷煙的吃味起較大作用，由此也進(jìn)一步證明添加凹凸棒石對(duì)卷煙吃味改善的作用機(jī)理。
表5芳烴色譜分析結(jié)果

檢驗(yàn)結(jié)果表明凹凸棒石對(duì)芳烴中強(qiáng)致癌物質(zhì)有較強(qiáng)的吸附能力。
本發(fā)明的有益效果凹凸棒石礦藏資源比較豐富，開(kāi)發(fā)、研究其在煙草工業(yè)中的應(yīng)用具有廣闊的前景。
在實(shí)際生產(chǎn)工藝中，只需對(duì)現(xiàn)有設(shè)備作輕微改動(dòng)和調(diào)整，即可實(shí)現(xiàn)凹凸棒石在煙絲中的添加。相對(duì)于其它添加劑對(duì)煙絲的添加效果來(lái)說(shuō)，其添加成本較低，添加工藝簡(jiǎn)單，添加效果顯著，可為卷煙生產(chǎn)帶來(lái)可喜的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，有著極大的推廣價(jià)值。
煙絲中添加0.5‰凹凸棒石卷煙與對(duì)照組對(duì)比，煙堿增加0.28mg/支；增幅20.3％，焦油總體水平基本沒(méi)有變化。通過(guò)氣相色譜分析，雖然其不能降低卷煙焦油量，但對(duì)降低焦油中有害成分效果顯著。采用拉丁方程評(píng)吸方法，請(qǐng)省級(jí)專家評(píng)委評(píng)吸，煙絲添加凹凸棒石后，卷煙內(nèi)在評(píng)吸效果得到了極大的提高，使卷煙從B類躍升為A類，內(nèi)在評(píng)吸指標(biāo)得到很大的改善，諧調(diào)性大幅提高，雜氣和刺激性得到了消除，余味得到了改善。
在實(shí)際生產(chǎn)工藝中，濾咀中物理添加凹凸棒石，其成本低廉，對(duì)設(shè)備要求低，基本不用改造和購(gòu)買新設(shè)備。濾咀添加凹凸棒石后降焦油、降CO效果明顯，焦油降低1.4mg/支，CO降低1.1mg/支；對(duì)致癌物質(zhì)苯并芘、苯并熒蒽的降低也都很顯著，平均比對(duì)照樣品降低幅度分別為21.9％和19.7％。煙堿量基本保持不變，在降低焦油的同時(shí)，維持了卷煙原有的吃、香味。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1煙用濾咀中添加凹凸棒石取900目的凹凸棒石粉使其均勻懸浮于三醋酸甘油酯中，分別配成1％、3％、5％的懸濁液。將1％、3％、5％(w/w)的凹凸棒石懸濁液在濾咀機(jī)上噴淋在醋酸纖維絲束上，制成合格的過(guò)濾咀棒樣品，控制每支棒中含吸附劑約為0.5mg/支、1.5mg/支、2.5mg/支，三醋酸甘油酯含量約為0.05g/支，考慮到吸附能力，原料成本及實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備的接合等因素，凹凸棒石顆粒直徑不能選的太大或太小。
實(shí)施例2煙絲中添加凹凸棒石先將0.25g CMC加入50ml乙醇中，振動(dòng)攪拌，再將2.5g凹凸棒石加入，然后再加入100ml乙醇稀釋并不斷攪拌，使之成為均勻懸濁液，然后用霧化器將其形成霧狀噴加到5kg煙絲中，放置8小時(shí)(環(huán)境相對(duì)濕度為65±5％)將乙醇揮發(fā)，然后在卷煙機(jī)上卷制成型。
權(quán)利要求
1.一種凹凸棒石在煙草工業(yè)中的應(yīng)用方法，其特征是用凹凸棒石作為煙絲添加劑和/或?yàn)V咀添加劑；作煙絲添加劑在煙絲中添加煙絲重量比0.01-0.5％的凹凸棒石；作過(guò)濾咀添加劑取凹凸棒石粉使其均勻懸浮于三醋酸甘油酯中，配成重量比為0.1-10％的凹凸棒石粉懸濁液，將懸濁液在濾咀機(jī)上噴淋在醋酸纖維絲束上，制成合格的煙用過(guò)濾咀棒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用方法，其特征是煙絲中添加凹凸棒石的制備工藝先將0.25g CMC加入50ml乙醇中，振動(dòng)攪拌，再將2.5g凹凸棒石加入，然后再加入100ml乙醇稀釋并不斷攪拌，使之成為均勻懸濁液，然后用霧化器將其形成霧狀噴加到5kg煙絲中，放置8小時(shí)，將乙醇揮發(fā)，然后在卷煙機(jī)上卷制成型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用方法，其特征是凹凸棒石作為濾咀添加劑，配成重量比3％的凹凸棒石三醋酸甘油酯懸濁液，噴淋絲束上，過(guò)濾效果更佳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用方法，其特征是濾咀添加劑所用凹凸棒石粉為500-1200目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用方法，其特征是作為濾咀添加劑控制三醋酸甘油酯含量約為0.05g/支，控制濾咀中吸附劑凹凸棒石含量為0.5-2.5mg/支。
全文摘要
凹凸棒石在煙草工業(yè)中的應(yīng)用，用作煙絲添加劑和/或過(guò)濾嘴添加劑，涉及凹凸棒石應(yīng)用和卷煙生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。作煙絲添加劑在煙絲中添加煙絲重量比0.01－0.5％的凹凸棒石；作過(guò)濾嘴添加劑∶配成重量比為0.1－10％的凹凸棒石粉三醋酸甘油酯懸濁液，將懸濁液在濾嘴機(jī)上噴淋在醋酸纖維絲束上，制成合格的煙用過(guò)濾嘴棒。本發(fā)明首次將凹凸棒石應(yīng)用于煙草工業(yè)中，拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。作濾嘴添加劑，為降低卷煙焦油含量及有害成分開(kāi)辟了新的途徑。添加3％的凹凸棒石制作的濾嘴能降低焦油1.4mg/支，降低CO 1.1mg/支。作煙絲添加劑，在基本不增加焦油含量的情況下，提高了煙堿含量20％左右，可解決低焦油卷煙煙堿含量低、吃味平淡的問(wèn)題，滿足了煙民對(duì)低焦油卷煙的需求，又維持了卷煙的吃、香味。
文檔編號(hào)A24D3/06GK1528214SQ20031010608
公開(kāi)日2004年9月15日 申請(qǐng)日期2003年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月14日
發(fā)明者王興國(guó), 毛弘毅, 劉元法, 李東亮, 高玉蘭 申請(qǐng)人:盱眙歐佰特粘土材料有限公司