一种选择性降低卷烟烟气中氨的滤嘴及其制备方法与流程

本发明涉及卷烟生产技术领域，具体涉及一种选择性降低卷烟烟气中氨的滤嘴及其制备方法。

背景技术：

卷烟烟气中的氨主要来源于烟草及其他辅料中的含氨化合物的燃烧，适度含量的含氨化合物可保持烟气适当的感官舒适度，但是过高含量的含氨化合物不仅破坏卷烟的感官舒适度，对使用者的视觉及呼吸系统造成刺激，还会产生大量的有害成分。

随着人们生活质量的不断提高，吸烟与健康之间的矛盾日益突出，对烟草的安全性的要求也越来越高，现阶段烟草行业中将提高卷烟的安全性，选择性降低卷烟烟气中氨的释放量作为主要的发展方向。其中氨是卷烟主流烟气中的重要有害物质，被列为评价卷烟安全性的7种卷烟烟气有害成分之一。氨的含量不仅影响卷烟的感官体验，还会刺激人体的视觉及呼吸系统，长期吸入会造成咽干、咽痛、声音嘶哑、支气管炎，还会抑制中枢神经系统，严重危害人体健康。因此，降低卷烟烟气中氨的含量极为重要。

现有的卷烟加工技术中，采取了一系列降低卷烟烟气中氨的措施。例如申请号为2010288157.0的发明专利公开了一种低氨含量的卷烟加工工艺方法；该发明利用微波处理手段通过改变卷烟制丝工艺来降低卷烟烟气中的氨的含量，虽然降低了烟气中氨的含量，但是微波设备较为昂贵且微波处理技术难以与现有的卷烟加工工艺相结合，使得加工成本加高且推广性差。

技术实现要素：

本发明的目的是解决上述问题，提供一种简单易得、易于推广、无毒无害且对氨有高的降低效率的选择性降低卷烟烟气中氨的滤嘴。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种选择性降低卷烟烟气中氨的滤嘴，所述的滤嘴包括滤棒、包裹于所述滤棒外与所述滤棒粘合的滤棒成形纸，所述的滤棒包括非加料滤棒部和加料滤棒部，所述的非加料滤棒部由普通滤芯卷制成型，所述的加料滤棒部由含添加剂的滤芯卷制成型；所述的添加剂由石墨相氮化碳材料与离子液体的甲醇溶液反应得到。

本发明发明人了解到氮化碳（c3n4）被认为是最古老的人工合成物之一。c3n4具有5种结构：α相、β相、c相、p相和g相，其中前四种为超硬材料而g相氮化碳（g-c3n4，即石墨相氮化碳）为软质相，在常温常压下稳定，尤其是其在可见光条件或自然光下，具有很好的光催化性能，对有机化合物具有良好的降低效果。但是，将石墨相氮化碳材料应用于卷烟滤嘴中以实现降低卷烟烟气中氨含量却鲜有报道。本发明将石墨相氮化碳与离子液体相结合，制得离子液体-石墨相氮化碳复合材料，将其作为添加剂添加到普通滤芯中，制得加料滤棒部，将所述加料滤棒部与所述非加料滤棒部结合制得滤嘴。所述的滤嘴具有无毒无害、良好的热稳定性和化学稳定性。并且所述的离子液体-石墨相氮化碳复合材料的吸收光谱范围更宽，产生更多的活化粒子，对氨有更高的降低效率。

优选地，所述的非加料滤棒部的总长度和加料滤棒部的总长度比为1:2~2:1。

优选地，所述的滤嘴长度为20~32mm。

优选地，所述的添加剂为离子液体-石墨相氮化碳复合材料。

优选地，所述的普通滤芯为醋酸纤维丝束、聚丙烯丝束和纸芯中的一种或几种。

优选地，所述的添加剂的添加量为所述加料滤棒部重量的3%~15%。

本发明的另一个目的是提供一种制备所述滤嘴的制备方法，包括步骤：

s1制备添加剂：将石墨相氮化碳材料加入到所述离子液体的甲醇溶液中进行复合反应，得到添加剂；

s2制备加料滤棒部：根据所述滤嘴的长度确定加料滤棒部长度，将步骤s1制得的所述添加剂均匀地施加在普通滤芯上，得到加料滤芯，随后将所述的加料滤芯卷制成型，得到加料滤棒部；

s3制备滤棒：根据所述滤嘴的长度确定非加料滤棒部的长度，采用滤棒成型机将普通滤芯卷制成型，得到非加料滤棒部，将所述的非加料滤棒部与所述的加料滤棒部进行复合，得到滤棒；

s4制备滤嘴：将滤棒成型纸包覆于步骤s3制得的滤棒，最终得到可降低卷烟烟气中氨的滤嘴。

本发明的技术方案简单易得，制得的离子液体-石墨相氮化碳复合材料可直接通过调节滤棒成型机的加料调节器施加于普通滤芯上。由石墨相氮化碳组分的存在使得制得的滤嘴对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有良好的抑菌作用。

优选地，所述石墨相氮化碳材料的制备方法为将2g尿素在550℃温度下保温处理3小时，得到所述的石墨相氮化碳。

优选地，所述离子液体的制备方法为将4-溴丁醇逐滴加入n-甲基咪唑中，在70℃条件下反应18个小时后；将得到的产物重结晶后在真空干燥箱中保存待用；将所述的重结晶产物与溴化锌一同置于研钵中进行研磨，得到均匀混合的混合物；再将所述的混合物在氨气保护下在300℃温度下保温处理10小时，得到所述离子液。

优选地，步骤s1中所述的复合反应条件为在100℃的反应温度下不断搅拌，直至溶剂完全挥发。

本发明产生的有益效果包括：

（1）本发明所述的滤嘴中包括由离子液体-石墨相氮化碳复合材料作为添加剂制得的加料滤芯部，使得所述的滤嘴具有无毒无害、良好的热稳定性和化学稳定性。

（2）在可见光条件下，g-c3n4价带电子激发至导带形成电子-空穴对，电子与氧气分子结合，并进一步与水分子反应，生成h⁺、·o2^-和-oh活性粒子，所述的活性粒子的可促使氨的分解；此外，所述的离子液体-石墨相氮化碳复合材料的吸收光谱范围更宽，产生更多的活化粒子，对氨的降低效率较高。

（3）本发明所述的滤嘴的制备方法简单易得，制得的离子液体-石墨相氮化碳复合材料可直接通过调节滤棒成型机的加料调节器施加于普通滤芯上，便于工业推广，适于大批量生产。

（4）本发明所述滤嘴中由石墨相氮化碳组分的存在使得制得的滤嘴对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有良好的抑菌作用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步地详细说明。

实施例1

一种选择性降低卷烟烟气中氨的滤嘴，所述的滤嘴包括滤棒、包裹于所述滤棒外与所述滤棒粘合的滤棒成形纸，所述的滤棒包括非加料滤棒部和加料滤棒部，所述的非加料滤棒部由普通滤芯卷制成型，所述的加料滤棒部包括普通滤芯和添加剂。所述的非加料滤棒部的总长度和加料滤棒部的总长度比为1:2~2:1。所述的滤嘴长度为20~32mm。所述的添加剂为离子液体-石墨相氮化碳复合材料。所述的普通滤芯为醋酸纤维丝束、聚丙烯丝束和纸芯中的一种或几种。所述的添加剂的添加量为所述加料滤棒部重量的3%~15%。所述的滤棒为二元复合型，所述的加料滤棒部设置于远离卷烟烟丝的一侧。

一种制备所述选择性降低卷烟烟气中氨的滤嘴的制备方法，包括步骤：

s1制备添加剂：首先制备石墨相氮化碳材料，所述石墨相氮化碳材料的制备方法为将2g尿素在550℃温度下保温处理3小时，升温速率为8℃/min；其次制备离子液体，所述离子液体的制备方法为将4g4-溴丁醇逐滴加入到2gn-甲基咪唑中，在65~75℃条件下反应15~24个小时后；将得到的产物重结晶后在真空干燥箱中保存待用；将所述的重结晶产物与溴化锌一同置于研钵中进行研磨，得到均匀混合的混合物；再将所述的混合物在氨气保护下在250~320℃温度下保温处理10小时，升温速率为3℃/min；然后将制得的石墨相氮化碳材料加入到所述离子液体的甲醇溶液中进行复合反应，在90~110℃的反应温度下不断搅拌，直至溶剂完全挥发，得到所述的添加剂。

s2制备加料滤棒部：根据所述滤嘴的长度分别确定非加料滤棒部和加料滤棒部长度，将步骤s1制得的所述添加剂均匀地施加在加料滤棒部的普通滤芯上，得到加料滤芯，随后将所述的加料滤芯卷制成型，得到加料滤棒部。所述的添加剂通过滤棒成型机的加料调节器进行添加。

s3制备滤棒：根据所述滤嘴的长度分别确定非加料滤棒部的长度，采用滤棒成型机将所述滤芯a卷制成型，得到非加料滤棒部，将所述的非加料滤棒部与所述的加料滤棒部进行复合，得到滤棒。本发明实施例所述的非加料滤棒部与所述的加料滤棒部之间的复合方式为粘合。

s4制备滤嘴：将所述的滤棒成型纸包覆于s3得到所述的滤棒表面，最终得到可降低卷烟烟气中氨的滤嘴。

实施例2

本发明实施例中所述添加剂和加料滤棒部的制备方法与实施例所述步骤s1和s2方法相同。本发明实施例中普通滤芯为醋酸纤维丝束，所述的非加料滤棒部的总长度和加料滤棒部的总长度比为1:2，所述滤嘴的长度为20mm，所述添加剂的添加量为所述加料滤棒部重量的3%，将制得的非加料滤棒部的总长度和加料滤棒部间隔粘合后制得滤棒；将所述的滤棒与滤棒成型纸粘合后，制得可降低卷烟烟气中氨的滤嘴。

实施例3

本发明实施例中所述添加剂和加料滤棒部的制备方法与实施例所述步骤s1和s2方法相同。本发明实施例中普通滤芯为聚丙烯丝束，所述的非加料滤棒部的总长度和加料滤棒部的总长度比为2:1,所述滤嘴的长度为32mm，述添加剂的添加量为所述加料滤棒部重量的15%，

将制得的非加料滤棒部的总长度和加料滤棒部间隔粘合后制得滤棒；将所述的滤棒与滤棒成型纸粘合后，制得可降低卷烟烟气中氨的滤嘴。

实施例4

本发明实施例中所述添加剂和加料滤棒部的制备方法与实施例所述步骤s1和s2方法相同。本发明实施例中普通滤芯为醋酸纤维丝束，所述的非加料滤棒部的总长度和加料滤棒部的总长度比为1:1,所述滤嘴的长度为25mm，述添加剂的添加量为所述加料滤棒部重量的15%，将制得的非加料滤棒部的总长度和加料滤棒部间隔粘合后制得滤棒；将所述的滤棒与滤棒成型纸粘合后，制得可降低卷烟烟气中氨的滤嘴。

实施例5

本发明实施例中所述添加剂和加料滤棒部的制备方法与实施例所述步骤s1和s2方法相同。本发明实施例中普通滤芯为醋酸纤维丝束，所述的非加料滤棒部的总长度和加料滤棒部的总长度比为2:1,所述滤嘴的长度为18mm，述添加剂的添加量为所述加料滤棒部重量的10%，将制得的非加料滤棒部的总长度和加料滤棒部间隔粘合后制得滤棒；将所述的滤棒与滤棒成型纸粘合后，制得可降低卷烟烟气中氨的滤嘴。

实施例6

本发明实施例所述滤嘴的滤棒中只包含非加料滤棒部，所述的滤芯a为醋酸纤维束，将所述的将所述的滤棒与滤棒成型纸粘合后，制得可降低卷烟烟气中氨的滤嘴，所述滤嘴的长度为20mm。

实施例7

对实施例2~6制得的滤嘴对卷烟烟气中氨的降低效率进行测试。采用相同品质的烟丝，将其制成相同规格的卷烟主体，将实施例2~6制得的滤嘴分别与所述的卷烟主体结合，制得具有相同主体不同滤嘴的卷烟样品。对制得的所述的卷烟样品中烟气中氨的释放量进行检测，从而计算实施例2~6的卷烟样品的氨的释放量相对于实施例7的降低量。测试的数据如表1所示。由实施例2~6制得的滤嘴制得的卷烟样品均对烟气中氨有降低的功能。

需要说明的是，本发明实施例中所述的卷烟烟气中的氨释放量是按照《yc/t377-2010卷烟主流烟气中的氨的测定离子色谱法》进行检测测得的。

表1实施例2~6卷烟样品烟气中氨的释放量的检测结果

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

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