專利名稱：稀土氧化物在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及稀土氧化物在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
卷煙燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙氣中含有焦油，焦油是以有機(jī)烴類為主的成分復(fù)雜的混合物，焦油中即有對(duì)人體有害的物質(zhì)，又有保持卷煙吸味和香味的有益物質(zhì)。由于焦油對(duì)人體健康有損害，國(guó)內(nèi)外的煙草管理部門都制定了降低焦油的政策和計(jì)劃，例如中國(guó)國(guó)家煙草專賣局規(guī)定2000年平均焦油量降低到15mg/支，2005年平均達(dá)到12mg的水平。降低焦油貫穿了卷煙企業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新工作的每一環(huán)節(jié)中。
經(jīng)過多年降低焦油的努力，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)烤煙型卷煙焦油基本上穩(wěn)定在15毫克/支。這種局面已經(jīng)維持了數(shù)年。盡管降低焦油的大趨勢(shì)不會(huì)改變，但國(guó)內(nèi)卷煙企業(yè)在經(jīng)過十多年的降焦后反而出現(xiàn)了一定的停滯，這是因?yàn)榻档徒褂褪且豁?xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在降低焦油的同時(shí)必須兼故保持卷煙原有的內(nèi)在吸味和風(fēng)格?？緹熜途頍熞蛟蟻碓从诠逃薪褂洼^高的烤煙，當(dāng)焦油達(dá)到15毫克/支時(shí)，再繼續(xù)采取現(xiàn)有物理降焦的激光打孔，兩絲一片，高透氣盤紙，高吸阻咀棒技術(shù)已經(jīng)很難再維持烤煙型卷煙的內(nèi)在吸味?！毒頍熃到咕C合技術(shù)方法與實(shí)踐》煙草科技.2001(2).-4-8，一文中對(duì)此做了較詳細(xì)的闡述。
另一類的降焦技術(shù)采用化學(xué)手段處理煙葉，這類化學(xué)降焦又細(xì)分為兩種，一種是采用植物類提取物噴灑在煙葉上的，例如CN1255307《一種植物降焦劑制取方法及用途》，CN1258463《一種降低卷煙焦油及自由基含量的保健型香煙及制造方法》；另一種是主要采用鉀鹽等助燃劑降焦，例如《幾種鉀鹽的降焦效果分析》鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)自然科學(xué)版2001，16(4).-62-64，這類專利和期刊文獻(xiàn)還有其他形式的報(bào)道。但這兩類化學(xué)降焦的方法也有不足之處，植物類提取物由于帶有原有植物的特性，能否與卷煙吸味協(xié)調(diào)涉及非常復(fù)雜的調(diào)香工藝，絕大多數(shù)的植物類提取物在吸味上只能針對(duì)具體的某一品牌的卷煙有效，而對(duì)其他品牌的卷煙無效，由于復(fù)雜調(diào)香和吸味協(xié)調(diào)問題很難解決，植物類提取物的深入降焦工作開展的不夠，其具體應(yīng)用在工業(yè)化上還需理論和實(shí)踐上的突破；助燃劑降焦的效果有許多數(shù)據(jù)可以證明，但助燃劑的添加量以固體計(jì)算需要高達(dá)2-3％才能發(fā)揮降焦效果，這樣的添加量對(duì)烤煙吸味影響太大，消費(fèi)者無法接受，另外超量的助燃劑使得卷煙燃燒過快，大幅降低了抽吸口數(shù)，消費(fèi)者同樣不能接受。另外一種有爭(zhēng)議的觀點(diǎn)是認(rèn)為現(xiàn)有的化學(xué)降焦效果不夠穩(wěn)定。本發(fā)明會(huì)在下文間接的解釋這種現(xiàn)象。這種現(xiàn)象是可以克服的。
經(jīng)典的烤煙物理降焦方法在降焦到達(dá)15mg/支水平時(shí)，因?yàn)椴荒軓浹a(bǔ)進(jìn)一步降焦后吸味的損失，再依靠物理降焦后勁乏力。而兩類化學(xué)降焦也因?yàn)橛懈鞣N問題，不能有實(shí)質(zhì)性突破，這樣降焦工作就出現(xiàn)了相對(duì)的停滯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種稀土氧化物催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，不明顯改變卷煙的抽吸口數(shù)。以新的化學(xué)催化方法來降低卷煙煙氣中的焦油。本發(fā)明提供的一種催化劑還可以降低卷煙煙氣中的其他有害物質(zhì)。
本發(fā)明的技術(shù)方案有下列催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，催化劑為含稀土元素的化合物。
催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，催化劑為單一或混合的稀土氧化物、稀土無機(jī)鹽、稀土有機(jī)鹽。
催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，稀土無機(jī)鹽為單一或混合的稀土碳酸鹽，稀土磷酸鹽，稀土氫氧化物。
催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，稀土有機(jī)鹽為單一或混合的稀土羧酸鹽，稀土羥基羧酸鹽，稀土丁烯二酸鹽，β-二酮類稀土鹽。
催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的用量為0.01-10％。優(yōu)選的用量為0.1-8％，更優(yōu)選的用量為0.3-5％。
催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，與助燃劑配合使用，助燃劑按重量百分計(jì)在卷煙煙葉或煙絲中的用量為0.1-3％。優(yōu)選的用量為0.5-2％。
催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，與貴金屬化合物配合使用，貴金屬化合物按重量百分計(jì)在卷煙煙葉或煙絲中的用量為0.001-2％。優(yōu)選的用量為0.01-0.5％。
上述所有催化劑顆粒為微米級(jí)別或納米級(jí)別。直徑在1-1000納米。
催化劑在卷煙煙葉與催化劑在卷煙煙絲中的應(yīng)用沒有本質(zhì)區(qū)別，卷煙生產(chǎn)過程中，煙葉需加料液，煙絲需加香，在加料或加香工序中都可以將催化劑加入煙葉或煙絲中，在必要的時(shí)候可以在生產(chǎn)線上增加添加催化劑的專用設(shè)備。
催化劑參與卷煙燃燒中復(fù)雜的氧化，還原，裂解，聚合反應(yīng)，降焦劑可以將部分大分子的焦油的化學(xué)鍵打斷使之分解為小分子的非焦油物質(zhì)從而降低焦油。含稀土元素的化合物作為公認(rèn)的催化劑，廣泛用于石油和化工領(lǐng)域，但在卷煙降焦領(lǐng)域還沒有含稀土元素的化合物的應(yīng)用。稀土的無機(jī)鹽例如稀土碳酸鹽，在高溫下會(huì)分解為稀土氧化物。稀土有機(jī)鹽例如稀土一元、二元羧酸鹽，稀土羥基羧酸鹽，丁烯二酸稀土鹽，β-二酮類稀土鹽在高溫下同樣會(huì)分解為稀土氧化物。
我們根據(jù)卷煙燃燒前卷煙煙葉或煙絲中的稀土鹽與燃燒后煙灰中所含稀土氧化物的含量對(duì)比，經(jīng)換算二者的稀土總量相同；作為一種合理的解釋可以認(rèn)為燃燒前稀土無論以無機(jī)鹽、有機(jī)鹽還是氧化物出現(xiàn)，最終起降焦作用的是稀土氧化物。
卷煙煙氣中的有害物質(zhì)還有很多，例如亞硝胺、一氧化碳、一氧化氮，有害物質(zhì)包括焦油都是卷煙因不完全燃燒而產(chǎn)生的。催化劑改善了燃燒的條件，使得卷煙燃燒更完全，因而減少了焦油的產(chǎn)生，同樣可以減少亞硝胺、一氧化氮、一氧化碳的產(chǎn)生。因?yàn)榫頍熜袠I(yè)政策對(duì)焦油的關(guān)注較多，本發(fā)明將重點(diǎn)放在降低焦油的對(duì)比驗(yàn)證上，本發(fā)明有數(shù)據(jù)表明稀土化合物對(duì)卷煙煙氣中的亞硝胺、一氧化碳有降低的作用。
本發(fā)明的收集的數(shù)據(jù)歷經(jīng)數(shù)年，檢測(cè)焦油的標(biāo)準(zhǔn)有數(shù)種，但每次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的對(duì)比的標(biāo)準(zhǔn)是統(tǒng)一的，具體有YC/T29-1996；ISO-4387；卷煙評(píng)吸標(biāo)按卷煙行業(yè)通行的卷煙評(píng)吸標(biāo)準(zhǔn)，具體為香氣滿分30分足30，尚足25，有20，少10，平淡10；吃味滿分25分純凈25，尚純凈20，辣10，苦澀5；雜氣滿分15分無15，微有12，有10，較重8，重6；刺激性滿分10分輕10，微有8，有6，較重4，重2；勁頭滿分10分適中10，較大或較小8，大或小6；燃燒性滿分5分強(qiáng)5，中等3，熄火0；灰分滿分5分白色5，灰白3，黑1。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于利用稀土化合物在卷煙高溫燃燒時(shí)分解的稀土氧化物，改善卷煙燃燒的條件，使得卷煙燃燒更完全，減少焦油和其他有害物質(zhì)的產(chǎn)生。根據(jù)催化劑的特性，催化劑只是改變?nèi)紵磻?yīng)的活化能，催化劑本身并不參與復(fù)雜的燃燒反應(yīng)，所以對(duì)卷煙的煙氣的影響很小，按卷煙行業(yè)通行的卷煙評(píng)吸標(biāo)準(zhǔn)，與不添加催化劑的空白卷煙相比，評(píng)吸的分?jǐn)?shù)正負(fù)波動(dòng)在3分之內(nèi)，絕大多數(shù)的波動(dòng)在1分之內(nèi)。評(píng)吸對(duì)比選擇了全國(guó)各地十余家卷煙廠出品的卷煙來完成的，催化劑在吸味上顯示了優(yōu)越的適應(yīng)性和廣譜性。這種廣譜性在某種程度上甚至超過了某些煙用香精。
本發(fā)明在卷煙煙葉或煙絲中添加了稀土化合物后，當(dāng)卷煙燃燒后，稀土化合物在燃燒過程中最終轉(zhuǎn)化為稀土的氧化物，由于卷煙燃燒溫度在高溫區(qū)也不會(huì)超過稀土的氧化物的分解溫度，稀土元素不會(huì)以金屬蒸汽的形式飄散在煙氣中；而最終以稀土氧化物的形式留在卷煙燃燒后的煙灰中。稀土的各種無機(jī)鹽、有機(jī)鹽分解為稀土氧化物的溫度一般在700-880攝氏度，卷煙燃燒溫度在高溫區(qū)溫度可達(dá)900攝氏度，足夠分解為稀土氧化物。
煙葉或煙絲、煙灰中的稀土氧化物可以檢測(cè)，先制備稀土氯化物溶液標(biāo)樣，準(zhǔn)確稱取純度為99.8％的混合稀土氧化物加鹽酸溶解，得稀土氯化物溶液標(biāo)樣待用。卷煙行業(yè)的檢測(cè)人員只需收集煙葉或煙絲、煙灰，將煙葉或煙絲、煙灰用瓷坩堝盛裝放在高溫爐中，在350-400攝氏度燒灼50分鐘，再升溫至500攝氏度燒灼20分鐘，取出瓷坩堝乘熱加入鹽酸將稀土氧化物、或其他形式的稀土化合物都以稀土氯化物的形式溶出，并與其余殘?jiān)蛛x，將稀土氯化物樣品，加常規(guī)稀土顯色劑，并以稀土氯化物溶液標(biāo)樣為空白做顯色工作曲線，可以很簡(jiǎn)便的測(cè)量出卷煙中添加的稀土化合物。
本發(fā)明需要指出的是在實(shí)際生產(chǎn)中有效降低焦油是非常復(fù)雜的系統(tǒng)工作，降低焦油需要整合國(guó)內(nèi)卷煙行業(yè)的整體科研力量，才能緩步取得點(diǎn)滴的進(jìn)步。
《煙草科技》是國(guó)家煙草專賣局主辦的卷煙行業(yè)的專業(yè)雜志，其中有很多文章從各種角度闡述了降低焦油的復(fù)雜和難度。我們認(rèn)為目前國(guó)內(nèi)烤煙在達(dá)到12-15毫克/支時(shí)，已經(jīng)逼近現(xiàn)有傳統(tǒng)降焦的極限，進(jìn)一步有效降焦并同時(shí)解決好吸味問題需要新的降焦方法，本發(fā)明提供了新的降焦的可能性。
本發(fā)明解釋了稀土化合物降低焦油的初步理論問題。本發(fā)明是在大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)總結(jié)出來的，驗(yàn)證了稀土化合物降低焦油的效果，并通過添加不同種類，不同數(shù)量的稀土化合物以及它們之間的各種組合，包括稀土氧化物、稀土無機(jī)物、稀土有機(jī)物，我們發(fā)現(xiàn)都有不同程度的降低焦油的效果，通過分析煙灰中的成分，表明絕大多數(shù)稀土化合物最終都以稀土氧化物的形式殘留在煙灰中，我們又追加了稀土氧化物的降低焦油實(shí)驗(yàn)，證明無論以鹽的形式還是氧化物的形式，都有降焦效果，結(jié)果表明催化效果是通過稀土氧化物形式表現(xiàn)的。這與催化領(lǐng)域催化劑大多以氧化物為主的情況是吻合的，但稀土氧化物的來源可以是各種稀土鹽與卷煙燃燒后產(chǎn)生的，這就是稀土碳酸鹽，稀土一元、二元羧酸鹽，稀土羥基羧酸鹽，丁烯二酸稀土鹽，β-二酮類稀土鹽，稀土磷酸鹽等與稀土氧化物以及各種稀土化合物之間的各種組合，可降低焦油以及減少其他有害物質(zhì)的共性聯(lián)系。
本發(fā)明將稀土化合物首次應(yīng)用于卷煙煙葉或煙絲中，用于降低卷煙焦油。通過檢索我們發(fā)現(xiàn)有其他種類的催化劑應(yīng)用與卷煙咀棒中的報(bào)道，但催化劑在咀棒中不經(jīng)過燃燒，沒有形成氧化物的過程，與本發(fā)明原理完全不同。
我們注意到國(guó)外卷煙行業(yè)的降低焦油很少使用化學(xué)方法，更沒有稀土化合物降低焦油的報(bào)道，這里的原因之一是國(guó)外卷煙以混合型煙為主，混合型煙中烤煙葉只占一部分，其余的組分包括香料型煙葉等，其煙葉組成配方和卷煙吸味與國(guó)內(nèi)主流的烤煙型卷煙有很大區(qū)別，使用傳統(tǒng)物理降焦后烤煙部分的吸味損失可以通過改變其他香料煙的組成來調(diào)整，因此國(guó)外混合煙在10mg/支以下都能保持相當(dāng)?shù)木頍熚叮@是目前國(guó)內(nèi)烤煙所無法達(dá)到的。本發(fā)明提供了稀土化合物的新用途，給國(guó)內(nèi)烤煙降低焦油提供了新的途徑，有一定的意義。
由于降焦工作的復(fù)雜性，降焦中需要解決的其他的問題，例如如何有效的將稀土氧化物在生產(chǎn)線上加入煙葉中；如何更好的解決生產(chǎn)線中煙葉均勻有效吸收稀土鹽的技術(shù)問題，都可以形成新的專利。但這些新的技術(shù)的實(shí)施都有賴于本發(fā)明，本發(fā)明作為化學(xué)催化降焦領(lǐng)域的基礎(chǔ)專利為稀土化合物應(yīng)用于降低焦油，奠定了一定的基礎(chǔ)。
我們注意到許多領(lǐng)域的納米材料有小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)，表面效應(yīng)以及宏觀量子隧道效應(yīng)等許多奇特、優(yōu)異的性能。本發(fā)明將稀土氧化物和稀土鹽作成納米產(chǎn)品，加入煙葉或煙絲中，發(fā)現(xiàn)降焦效果沒有明顯增強(qiáng)的趨勢(shì)，但煙葉對(duì)納米稀土化合物的吸收效果更好，同樣條件下煙葉對(duì)納米稀土化合物的吸收均勻所需時(shí)間縮短，這對(duì)工業(yè)化應(yīng)用有所幫助。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)單的說是提供了稀土化合物的新用途，特別是提供了一種新的降低卷煙煙氣中有害物質(zhì)的稀土化合物添加劑。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，催化劑為含稀土元素的化合物。
實(shí)施例2、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，催化劑為單一或混合的稀土氧化物、稀土無機(jī)鹽、稀土有機(jī)鹽。
實(shí)施例3、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，稀土無機(jī)鹽為單一或混合的稀土碳酸鹽，稀土磷酸鹽，稀土氫氧化物。
實(shí)施例4、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，稀土有機(jī)鹽為單一或混合的稀土羧酸鹽，稀土羥基羧酸鹽，稀土丁烯二酸鹽，β-二酮類稀土鹽。
實(shí)施例5、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的用量為0.01-10％。
實(shí)施例6、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的用量為0.1-8％。
實(shí)施例7、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的用量為0.3-5％。
實(shí)施例8、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，與助燃劑配合使用，助燃劑按重量百分計(jì)在卷煙煙葉或煙絲中的用量為0.1-3％。
實(shí)施例9、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，與貴金屬化合物配合使用，貴金屬化合物按重量百分計(jì)在卷煙煙葉或煙絲中的用量為0.001-2％。
實(shí)施例10、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，催化劑顆粒為微米級(jí)別或納米級(jí)別。大小在1-1000納米之間。
以下實(shí)施例中催化劑可添加在煙葉或煙絲中，區(qū)別在于添加催化劑的煙絲可直接充填煙支，添加催化劑的煙葉要增加切絲步驟再充填煙支。
實(shí)施例11、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中降低焦油的應(yīng)用，催化劑為含稀土元素的稀土碳酸鹽，按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的用量為1％。
按常規(guī)的制備稀土碳酸鹽的比例選定稀土氯化物與碳酸氫氨溶液，加入PEG為分散劑攪勻，控制溫度在45℃，超聲波處理50分鐘，超聲波技術(shù)參數(shù)為頻率60KHz，靜置24小時(shí)，加去離子水洗滌過濾，加酒精洗滌，再加去離子水洗滌，過濾，固體稀土碳酸鹽在110℃溫度下烘干，得到40nm的稀土碳酸鹽。按卷煙煙絲重量1％的用量將上述稀土碳酸鹽與0.05％的海藻酸鈉加水5％配成混懸溶液，均勻噴灑在煙葉或煙絲上，在45℃、相對(duì)濕度60％的通風(fēng)環(huán)境中保存2小時(shí)，20℃密閉保存24小時(shí)，充填煙支，按常規(guī)程序平衡水分后檢測(cè)焦油。另外準(zhǔn)備一份不加催化劑的煙絲為空白，備用。

實(shí)施例12、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中降低焦油的應(yīng)用，催化劑為含稀土元素的稀土氧化物，按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙絲中的用量為1％。
按常規(guī)的制備稀土碳酸鹽的比例選定稀土氯化物與氫氧化鈉溶液，加入PEG為分散劑攪勻，控制溫度在45℃，超聲波處理50分鐘，超聲波技術(shù)參數(shù)為頻率60KHz，靜置24小時(shí)，加去離子水洗滌過濾，加酒精洗滌，再加去離子水洗滌，過濾，得到的稀土氫氧化物在950℃溫度下烘干分解，得到40nm的稀土氧化物。按卷煙煙絲重量1％，2％，3％，5％的用量將上述稀土氧化物與0.05％的海藻酸鈉加水3、5、6、10％配成混懸溶液，均勻噴灑在煙絲上，在55℃相對(duì)濕度60％的通風(fēng)環(huán)境中保存3小時(shí)，20℃密閉保存24小時(shí)，充填煙支，按常規(guī)程序平衡水分后檢測(cè)焦油。準(zhǔn)備一份不加催化劑的煙絲為空白，備用。

稀土氧化物在添加量高達(dá)5％時(shí)對(duì)抽吸口數(shù)仍沒有大的影響。
我們選擇檸檬酸鉀為添加劑，按干物質(zhì)計(jì)算添加1％，2％，3％，5％，比較抽吸口數(shù)

證明超量的助燃劑使得卷煙燃燒過快，大幅降低了抽吸口數(shù)，消費(fèi)者不能接受。超量助燃劑的刺激性單項(xiàng)評(píng)分過低，無應(yīng)用價(jià)值。
助燃劑以加快燃燒速度為特征，所以抽吸口數(shù)下降幅度大，而改善反應(yīng)條件，降低反應(yīng)的活化能是催化劑的基本特征，因而對(duì)抽吸口數(shù)影響小。實(shí)施例13、取稀土氧化物(顆粒大于500nm)按卷煙煙絲重量1％的用量與0.05％的海藻酸鈉加水5％配成混懸溶液，均勻噴灑在煙絲上，在55℃相對(duì)濕度60％的通風(fēng)環(huán)境中保存3小時(shí)，20℃分別密閉保存12小時(shí)，24小時(shí)，按常規(guī)程序平衡水分后檢測(cè)焦油。


稀土氧化物顆粒大，不容易被煙絲吸收，降焦效果不明顯，需要保存吸收很長(zhǎng)時(shí)間才有一定的降焦效果。
按實(shí)施例12方法得到40nm的稀土氧化物，按卷煙煙葉重量1％的用量與0.05％的海藻酸鈉加水5％配成混懸溶液，均勻噴灑在煙葉上，在55℃相對(duì)濕度60％的通風(fēng)環(huán)境中保存3小時(shí)，切絲，20℃分別密閉保存0小時(shí)，6小時(shí)，12小時(shí)，24小時(shí)，按常規(guī)程序平衡水分后檢測(cè)焦油?？疾煸诓煌瑫r(shí)間內(nèi)充填煙支對(duì)降焦的影響。

保存時(shí)間對(duì)降焦效果有影響，時(shí)間短，幾乎不能降焦，這是因?yàn)?0nm的稀土氧化物未被煙葉充分吸收。
實(shí)施例14、催化劑在卷煙煙葉中降低焦油的應(yīng)用，催化劑為含稀土元素的稀土氫氧化物，按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙葉中的用量為1％。
按常規(guī)的制備稀土氫氧化物的比例選定稀土氯化物與氫氧化鈉溶液，加入PEG為分散劑攪勻，控制溫度在45℃，超聲波處理50分鐘，超聲波技術(shù)參數(shù)為頻率60KHz，靜置24小時(shí)，加去離子水洗滌過濾，加酒精洗滌，再加去離子水洗滌，過濾，固體稀土氫氧化物在105℃溫度下烘干，得到40nm的稀土氫氧化物。按卷煙煙葉重量1％，2％，3％，5％的用量將上述稀土氫氧化物與0.05％的海藻酸鈉分別加水3、5、6、10％配成混懸溶液，均勻噴灑在煙葉上，在55℃相對(duì)濕度60％的通風(fēng)環(huán)境中保存3小時(shí)，切絲，再在密閉容器中室溫保存24小時(shí)，充填煙支，按常規(guī)程序平衡水分后檢測(cè)焦油。準(zhǔn)備一份不加催化劑的煙葉為空白，備用。


實(shí)施例15、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中降低焦油的應(yīng)用，催化劑為含稀土元素的稀土磷酸鹽，按卷煙煙絲重量1％，3％的用量將稀土磷酸鹽與0.05％的海藻酸鈉加水5％配成混懸溶液，均勻噴灑在煙絲上，在55℃相對(duì)濕度60％的通風(fēng)環(huán)境中保存3小時(shí)，再在密閉容器中室溫保存24小時(shí)，充填煙支，按常規(guī)程序平衡水分后檢測(cè)焦油。準(zhǔn)備一份不加催化劑的煙絲為空白，備用。

實(shí)施例16、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中降低焦油的應(yīng)用，催化劑為含稀土元素的稀土一元羧酸鹽，按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的用量為1.5％。
取純度為99.5％的固體甲酸稀土鹽，乙酸稀土鹽，丙酸稀土鹽，異丁酸稀土鹽，按卷煙煙絲重量1.5％的用量并加1-5倍的水溶解，均勻噴灑在煙葉或煙絲上，在55℃相對(duì)濕度60％的通風(fēng)環(huán)境中保存3小時(shí)，切絲(或不切絲)，再在密閉容器中室溫保存24小時(shí)，充填煙支，按常規(guī)程序平衡水分后檢測(cè)焦油。準(zhǔn)備一份不加催化劑的煙葉或煙絲為空白，備用。

實(shí)施例17、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中降低焦油的應(yīng)用，催化劑為含稀土元素的稀土二元羧酸鹽，按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙絲中的用量為1.5％。
取純度為99.5％的固體丙二酸稀土鹽，丁二酸稀土鹽，戊二酸稀土鹽，按卷煙煙絲重量1.5％的用量并加1-5倍的水溶解，均勻噴灑在煙葉或煙絲上，在55℃相對(duì)濕度60％的通風(fēng)環(huán)境中保存3小時(shí)，再在密閉容器中室溫保存24小時(shí)，充填煙支，按常規(guī)程序平衡水分后檢測(cè)焦油。
草酸稀土鹽按卷煙煙絲重量1.5％的用量與0.05％的海藻酸鈉加水5％配成混懸溶液，均勻噴灑在煙葉或煙絲上，在55℃相對(duì)濕度60％的通風(fēng)環(huán)境中保存3小時(shí)，再在密閉容器中室溫保存24小時(shí)，充填煙支，按常規(guī)程序平衡水分后檢測(cè)焦油。準(zhǔn)備一份不加催化劑的煙絲為空白，備用。

實(shí)施例18、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中降低焦油的應(yīng)用，催化劑為含稀土元素的稀土羥基羧酸鹽，按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙絲中的用量為1.0％。
取純度為99.5％的羥基乙酸稀土鹽，α-羥基丙酸稀土鹽，α-羥基異丁酸稀土鹽，2，3-二羥基丁二酸稀土鹽，2-羥基丙烷三羧酸稀土鹽，羥基丁二酸稀土鹽，按卷煙煙絲重量1.5％的用量并加1-5倍的水溶解，均勻噴灑在煙絲上，在55℃相對(duì)濕度60％的通風(fēng)環(huán)境中保存3小時(shí)，再在密閉容器中室溫保存24小時(shí)，充填煙支，按常規(guī)程序平衡水分后檢測(cè)焦油。準(zhǔn)備一份不加催化劑的煙絲為空白，備用。

實(shí)施例19、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中降低焦油的應(yīng)用，催化劑為含稀土元素的稀土丁烯二酸鹽和β-二酮類鹽，按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙絲中的用量為1.2％并加1-5倍的水溶解，均勻噴灑在煙絲上，在55℃相對(duì)濕度60％的通風(fēng)環(huán)境中保存3小時(shí)，再在密閉容器中室溫保存24小時(shí)，充填煙支，按常規(guī)程序平衡水分后檢測(cè)焦油。準(zhǔn)備一份不加催化劑的煙絲為空白，備用。

本發(fā)明發(fā)現(xiàn)稀土氧化物有降焦效果，并推測(cè)各種燃燒后能分解為稀土氧化物的各種鹽也有降焦效果，并選擇以上多種稀土有機(jī)鹽、無機(jī)鹽單一添加后檢測(cè)焦油，發(fā)現(xiàn)都有不同程度的降焦效果。這是單一稀土化合物之間、與助燃劑、貴金屬化合物之間組合的基礎(chǔ)。
正是因?yàn)閱我惶砑佑行Ч?，將其互相組合聯(lián)合添加后也發(fā)現(xiàn)有降焦效果。但各種稀土化合物之間的組合與單一添加稀土化合物的降焦效果基本一致。限于篇幅，我們有時(shí)只選擇焦油和口數(shù)兩項(xiàng)為主要數(shù)據(jù)做對(duì)比。
實(shí)施例20-23為各種稀土化合物之間的組合的降焦效果對(duì)比。
實(shí)施例24為各種稀土化合物與助燃劑之間的組合的降焦效果對(duì)比。
實(shí)施例25為各種稀土化合物與貴金屬化合物之間的組合的降焦效果對(duì)比。實(shí)施例20、稀土羥基羧酸鹽催化劑之間的組合的降焦效果對(duì)比，按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙絲中的總用量合計(jì)為1.0％。其余同實(shí)施例18。


實(shí)施例21、稀土羧酸鹽催化劑之間的組合的降焦效果對(duì)比，按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙絲中的總用量合計(jì)為1.5％。其余同實(shí)施例17。

實(shí)施例22、稀土無機(jī)鹽催化劑之間的組合的降焦效果對(duì)比，按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙絲中的總用量合計(jì)為1.0％。添加方法分別參照同實(shí)施例12、13、14。

實(shí)施例23、其它稀土無機(jī)鹽的降焦效果按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙絲中的總用量合計(jì)為1.0％。添加方法分別參照同實(shí)施例12、13、14、15。
稀土的硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽可以降低焦油0.3-1.1mg/支。實(shí)施例24、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中降低焦油的應(yīng)用，催化劑為含稀土元素的鹽，與助燃劑聯(lián)合使用，按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的用量控制在0.5-1.0％，助燃劑在卷煙煙葉或煙絲中的用量控制在0.5-1.0％。催化劑對(duì)應(yīng)的添加方法分別參考實(shí)施例12-17。助燃劑加2倍的水溶解，均勻噴灑在煙葉或煙絲上。
添加了催化劑和助燃劑的煙葉或煙絲，在55℃相對(duì)濕度60％的通風(fēng)環(huán)境中保存3小時(shí)，再在密閉容器中室溫保存24小時(shí)，充填煙支，按常規(guī)程序平衡水分后檢測(cè)焦油。準(zhǔn)備一份不加催化劑的煙絲為空白，備用。

實(shí)施例25、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中降低焦油的應(yīng)用，催化劑為含稀土元素的鹽，與貴金屬化合物聯(lián)合使用，按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的用量控制在0.5-1.0％，貴金屬化合物在卷煙煙葉或煙絲中的用量控制在0.01-0.1％。催化劑對(duì)應(yīng)的添加方法分別參考實(shí)施例12-17。貴金屬化合物加醇溶解后，均勻噴灑在煙葉或煙絲上。
將0.1％的氯鉑酸用20倍的異丙醇溶解。
將0.1％的氯化鈀用20倍的丙酮溶解。
添加了稀土催化劑和貴金屬化合物的煙葉或煙絲，在55℃相對(duì)濕度60％的通風(fēng)環(huán)境中保存3小時(shí)，再在密閉容器中室溫保存24小時(shí)，充填煙支，按常規(guī)程序平衡水分后檢測(cè)焦油。準(zhǔn)備一份不加催化劑的煙絲為空白，備用。

實(shí)施例26、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中降低焦油的應(yīng)用，催化劑為含稀土元素的鹽，與貴金屬化合物聯(lián)合使用，按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的用量控制在0.5-1.0％，貴金屬化合物在卷煙煙葉或煙絲中的用量控制在0.01-0.1％。催化劑對(duì)應(yīng)的添加方法分別參考實(shí)施例12-17。貴金屬化合物加醇溶解后，均勻噴灑在煙葉或煙絲上。
實(shí)施例27、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，催化劑為含稀土元素的化合物。按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙絲中的用量控制在0.01％。
實(shí)施例28、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，催化劑為含稀土元素的化合物。按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的用量控制在10％。
實(shí)施例29、一組催化劑在卷煙煙葉中的應(yīng)用，催化劑為含稀土元素的化合物。按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙葉中的用量分別控制在0.02％、0.05％、0.08％、0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、2％、4％、5％、8％。
實(shí)施例30、一組催化劑在卷煙煙絲中的應(yīng)用，催化劑為含稀土元素的化合物。按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙絲中的用量分別控制在0.01％、0.02％、0.05％、0.08％、0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、2％、4％、5％、8％、10％。
實(shí)施例31、一組催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，催化劑為稀土氧化物，按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的用量分別控制在0.01％、0.02％、0.05％、0.08％、0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、2％、4％、5％、8％、10％。稀土氧化物可以是單一的純凈的17種稀土元素的氧化物中的任意一種，稀土氧化物也可以是17種混合的稀土元素的氧化物。
實(shí)施例32、一組催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，催化劑為稀土無機(jī)鹽，按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的用量分別控制在0.01％、0.02％、0.05％、0.08％、0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、2％、4％、5％、8％、10％。催化劑為稀土碳酸鹽，稀土磷酸鹽，稀土氫氧化物，稀土硫酸鹽、稀土氯化物、稀土硝酸鹽中的任意一種。
實(shí)施例33、一組催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，催化劑為稀土有機(jī)鹽，按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的用量分別控制在0.01％、0.02％、0.05％、0.08％、0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、2％、4％、5％、8％、10％。催化劑為甲酸稀土鹽，乙酸稀土鹽，丙酸稀土鹽，異丁酸稀土鹽，草酸稀土鹽，丙二酸稀土鹽，丁二酸稀土鹽，戊二酸稀土鹽，羥基乙酸稀土鹽，α-羥基丙酸稀土鹽，α-羥基異丁酸稀土鹽，2，3-二羥基丁二酸稀土鹽，2-羥基丙烷三羧酸稀土鹽，順丁烯二酸稀土鹽，反丁烯二酸稀土鹽，β-二酮類稀土鹽，乙酰丙酮稀土鹽中的任意-種。
實(shí)施例34、-組催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，催化劑為稀土無機(jī)鹽，有機(jī)鹽之間的組合，按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的用量具體為(1)稀土碳酸鹽、稀土磷酸鹽分別為0.3％、0.7％。
(2)稀土碳酸鹽、稀土氫氧化物分別為0.3％、0.7％。
(3)稀土碳酸鹽、稀土硫酸鹽分別為0.4％、0.6％。
(4)稀土碳酸鹽、稀土氫氧化物、硫酸鹽分別為0.3％、0.3％、0.4％。
(5)稀土碳酸鹽、稀土氫氧化物分別為0.5％、0.5％。
(6)稀土氯化物、稀土硝酸鹽分別為0.3％、0.7％。
(7)甲酸稀土鹽、乙酸稀土鹽分別為0.3％、0.7％。
(8)丙酸稀土鹽、異丁酸稀土鹽分別為0.3％、0.7％。
(9)草酸稀土鹽、稀土碳酸鹽分別為0.5％、0.5％。
(10)2，3-二羥基丁二酸稀土鹽，2-羥基丙烷三羧酸稀土鹽分別為0.1％、0.9％。
(11)2，3-二羥基丁二酸稀土鹽，2-羥基丙烷三羧酸稀土鹽分別為0.05％、0.05％。
(12)丙二酸稀土鹽，丁二酸稀土鹽，戊二酸稀土鹽分別為0.3％、0.3％、0.9％。
(13)2，3-二羥基丁二酸稀土鹽，羥基乙酸稀土鹽分別為2％、5％。
(14)2，3-二羥基丁二酸稀土鹽，2-羥基丙烷三羧酸稀土鹽分別為3％、7％。
(15)2，3-二羥基丁二酸稀土鹽，2-羥基丙烷三羧酸稀土鹽分別為0.005％、0.005％。
(16)2，3-二羥基丁二酸稀土鹽，丙酸稀土鹽分別為0.05％、0.05％。
(17)順丁烯二酸稀土鹽，反丁烯二酸稀土鹽分別為1％、1％。
(18)丙酸稀土鹽，乙酰丙酮稀土鹽分別為2％、2％。
(19)羥基乙酸稀土鹽，丙酸稀土鹽分別為2％、3％。
(20)乙酰丙酮稀土鹽，2，3-二羥基丁二酸稀土鹽，丙酸稀土鹽分別為0.8％、0.1％、0.2％。
(21)丙酸稀土鹽，異丁酸稀土鹽，草酸稀土鹽，丁二酸稀土鹽，戊二酸稀土鹽，羥基乙酸稀土鹽，α-羥基丙酸稀土鹽分別為0.05％、0.05％、0.05％、0.05％、0.05％、0.05％、0.05％。
(22)2，3-二羥基丁二酸稀土鹽，異丁酸稀土鹽分別為0.05％、0.05％。
實(shí)施例35、一組催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，催化劑為稀土羥基羧酸鹽。按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的用量分別控制在0.01％、0.02％、0.05％、0.08％、0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、2％、4％、5％、8％、10％。
實(shí)施例36、一組催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，催化劑為稀土羧酸鹽。按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的用量分別控制在0.01％、0.02％、0.05％、0.08％、0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、2％、4％、5％、8％、10％。
實(shí)施例37、一組催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，催化劑為稀土丁烯二酸鹽。按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的用量分別控制在0.01％、0.02％、0.05％、0.08％、0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、2％、4％、5％、8％、10％。
實(shí)施例38、一組催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，催化劑為β-二酮類稀土鹽。按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的用量分別控制在0.01％、0.02％、0.05％、0.08％、0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、2％、4％、5％、8％、10％。
實(shí)施例39、催化劑和貴金屬化合物在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，按重量百分計(jì)催化劑和貴金屬化合物在卷煙煙葉或煙絲中的用量分別控制在0.5％、0.02％。其中催化劑為乙酰丙酮稀土鹽，貴金屬化合物為氯鉑酸。
實(shí)施例40、催化劑和貴金屬化合物在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，按重量百分計(jì)催化劑和貴金屬化合物在卷煙煙葉或煙絲中的用量分別控制在0.8％、0.02％。其中催化劑為乙酰丙酮稀土鹽，貴金屬化合物為氯化鈀。
實(shí)施例41、一組貴金屬化合物在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，氯鉑酸在卷煙煙葉或煙絲中的用量分別控制在0.001％、0.005％、0.01％、0.02％、0.05％、0.08％、0.1％、0.3％、0.6％、0.8％、1.0％、1.3％、1.7％、2％。其余同實(shí)施例39。
實(shí)施例42、一組貴金屬化合物在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，氯化鈀在卷煙煙葉或煙絲中的用量分別控制在0.001％、0.005％、0.01％、0.02％、0.05％、0.08％、0.1％、0.3％、0.6％、0.8％、1.0％、1.3％、1.7％、2％。其余同實(shí)施例40。
實(shí)施例43、一組催化劑和助燃劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，按重量百分計(jì)催化劑和助燃劑在卷煙煙葉或煙絲中的用量分別控制在0.5％、0.3％。其中催化劑為羥基乙酸稀土鹽，助燃劑為檸檬酸鉀。
實(shí)施例44、一組催化劑和助燃劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，按重量百分計(jì)催化劑和助燃劑在卷煙煙葉或煙絲中的用量分別控制在0.8％、0.02％。其中催化劑為β-二酮類稀土鹽，助燃劑為檸檬酸鈉。
實(shí)施例45、一組助燃劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，草酸鉀在卷煙煙葉或煙絲中的用量分別控制在0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、1％、1.6％、2％、3％。其余同實(shí)施例36。
實(shí)施例46、一組助燃劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，碳酸鉀在卷煙煙葉或煙絲中的用量分別控制在0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、1％、1.6％、2％、3％。其余同實(shí)施例38。
實(shí)施例47、一組助燃劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，草酸鉀在卷煙煙絲中的用量分別控制在0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、1％、1.6％、2％、3％。其余同實(shí)施例38。
實(shí)施例48、對(duì)比添加稀土催化劑前后N-亞硝胺的變化(簡(jiǎn)稱NOC)。
測(cè)流煙氣中亞硝胺類物質(zhì)的收集方法采用Caldwell.w，j，Assoc.off.Analchem.73(5)783/1990公開的方法，測(cè)流煙氣中亞硝胺類物質(zhì)的檢測(cè)采用z197107228公開的方法，對(duì)比添加稀土催化劑前后N-亞硝胺的變化。
亞硝胺類物質(zhì)的收集方法和檢測(cè)也可采用98111479公開的方法。

實(shí)施例49、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中降低焦油的應(yīng)用，按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的用量為0.01-10％。
實(shí)施例50、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中降低焦油的應(yīng)用，按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的用量為0.1-8％。
實(shí)施例51、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中降低焦油的應(yīng)用，按重量百分計(jì)催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的用量為0.3-5％。
實(shí)施例52、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中降低焦油的應(yīng)用，還含有助燃劑，助燃劑按重量百分計(jì)在卷煙煙葉或煙絲中的用量為0.1-3％。
實(shí)施例53、催化劑在卷煙煙葉或煙絲中降低焦油的應(yīng)用，還含有貴金屬化合物，貴金屬化合物按重量百分計(jì)在卷煙煙葉或煙絲中的用量為0.001-2％。
實(shí)施例54上述所有實(shí)施例中的催化劑的顆粒直徑為微米級(jí)別或納米級(jí)別。
實(shí)施例55上述所有實(shí)施例中的催化劑的顆粒直徑分別為1，2，5，10，20，30，50，100，150，200，300，400，500，600，700，800，900，1000納米。
權(quán)利要求
1.稀土氧化物在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，其特征在于按重量百分計(jì)稀土氧化物在卷煙煙葉或煙絲中的用量為0.01-10％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土氧化物在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用，其特征在于按重量百分計(jì)稀土氧化物在卷煙煙葉或煙絲中的用量為1.0％。
全文摘要
本發(fā)明涉及稀土氧化物催化劑在卷煙煙葉或煙絲中的應(yīng)用。按重量百分計(jì)稀土氧化物在卷煙煙葉或煙絲中的用量為0.01－10％。卷煙煙氣中的有害物質(zhì)有很多，例如亞硝胺、一氧化碳、一氧化氮，有害物質(zhì)包括焦油都是卷煙因不完全燃燒而產(chǎn)生的。稀土氧化物改善了燃燒的條件，使得卷煙燃燒更完全，因而減少了焦油的產(chǎn)生，本發(fā)明優(yōu)選的稀土氧化物對(duì)卷煙吸味影響小。
文檔編號(hào)A24B15/28GK1788631SQ20051010612
公開日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2003年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月29日
發(fā)明者楊志宏, 聶基蘭 申請(qǐng)人:南昌大學(xué)