專利名稱：用于降低卷煙燃燒溫度的煙絲添加劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于降低卷煙燃燒溫度的煙絲添加劑及其制備方法和應(yīng)用，具體來說，是在煙絲表面添加一種具有ABO3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物，以此來降低卷煙的燃燒溫度。
背景技術(shù)：
卷煙主流煙氣中的有害成分包括一氧化碳(CO)、氨(NH3)、氰化氫(HCN)、亞硝胺類(NNK)、苯并芘(B[a]P)、巴豆醛和苯酚。其中，研究發(fā)現(xiàn)CO的產(chǎn)生與卷煙的燃燒溫度密切相關(guān)，降低燃燒溫度可以降低主流煙氣中CO的釋放量。例如，由于卷煙煙氣中的CO至少有23%是通過CO2與碳還原反應(yīng)生成的，該反應(yīng)大約在390°C以上發(fā)生，隨著卷煙燃燒溫度的升高，加快了 CO的生成速度，CO的釋放量幾乎呈線性增加[C0RESTA，1990]。因此，降低卷煙燃燒溫度，可以降低CO的塵成速度，從而減少CO的釋放量。早在20世紀(jì)五六十年代，國(guó)外研究人員就發(fā)現(xiàn)往煙絲或卷煙紙中添加鉀鹽，能夠降低卷煙的燃燒溫度。例如，Harry等人[US2972557]將占煙絲重量的5_8 %的碳酸氫鈉、碳酸氫鉀或釕酸鉀等堿金屬鹽，與20-40目的煙絲顆粒進(jìn)行充分地機(jī)械混合，采用常規(guī)方法卷制成卷煙，可以顯著降低卷煙的燃燒溫度。Yamatomo等人zur TabakforschungInternational, 1990,14(6):379-385]的研究表明，鉀鹽加入后不一定加速煙草的燃燒，但能普遍降低卷煙的燃燒溫度。鄭賽晶等人[中國(guó)煙草學(xué)會(huì)2005年會(huì)]研究了在卷煙中添加鉀鹽對(duì)卷煙燃燒溫度和煙氣成分的影響。她們?cè)诳疾炝丝緹?、香料煙和白肋煙的燃燒溫度和鉀鹽含量后，發(fā)現(xiàn)煙絲中的有機(jī)鉀鹽含量增高，有助于降低卷煙的燃燒溫度。同時(shí)發(fā)現(xiàn)隨著烤煙燃燒溫度的降低，主流煙氣中每口 CO的釋放量也相應(yīng)降低。汪波等人[中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，32 (4) =433-439]采用普通熱電偶對(duì)含有各種鉀鹽的卷煙樣品進(jìn)行了簡(jiǎn)單的測(cè)溫實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鉀鹽的添加確實(shí)可以降低卷煙的最高燃燒溫度，當(dāng)酒石酸鉀在煙絲中的重量比為5%時(shí)，可以使卷煙最高燃燒溫度降低31°C。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)過渡金屬鹽類、過渡金屬氧化物對(duì)降低卷煙燃燒溫度和煙氣有害物質(zhì)也具有一定的效果。例如Philip Morris的研究人員[W02003/086115]將納米級(jí)的Fe2O3添加到煙絲中，可以降低煙絲裂解溫度，從而減少CO的釋放量。Colton等人[Beitraegezur Tabakforschung, 1968,4(7):269]將娃樹脂添加到煙絲中，可以降低卷煙的燃燒溫度，并提高煙氣的吸味。因此，開發(fā)一種添加工藝簡(jiǎn)單、能有效降低卷煙燃燒溫度的添加劑，從而降低卷煙主流煙氣中的有害物質(zhì)的釋放量，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能有效降低卷煙燃燒溫度的具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物的煙絲添加劑。本發(fā)明所述的煙絲添加劑為具有ABO3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物，其中A位為鑭以及部分A位取代的銀或鉀，B位為鈷或錳，A位取代的銀或鉀與鑭的原子比為O 0.5。本發(fā)明所述的煙絲添加劑采用檸檬酸溶膠-凝膠法制備，具體包括如下步驟:將一定量的硝酸鑭、硝酸銀或者硝酸鉀、硝酸鈷或者硝酸錳、檸檬酸溶解于一定量的蒸餾水中，在70 90°C下攪拌6 8小時(shí)至凝膠狀，然后在100 120°C下干燥10 18小時(shí)以及在700 900°C焙燒2 4小時(shí)，制備得到具有ABO3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物。本發(fā)明所述的煙絲添加劑的添加工藝包括如下步驟:將一定量的制備得到的煙絲添加劑與50毫升0.5 1.0wt %的環(huán)糊精水溶液混合，攪拌2 6小時(shí)制成懸浮液，然后將懸浮液均勻噴灑在一定量的煙絲上，并將煙絲置于22±2°C和相對(duì)濕度為60±5%的平衡箱中平衡48 72小時(shí)，最后用實(shí)驗(yàn)室小型卷煙機(jī)將平衡后的煙絲卷制成試樣煙。本發(fā)明所述的卷煙燃燒溫度的測(cè)定方法包括如下步驟:本發(fā)明采用自制的熱電偶測(cè)溫裝置，主要由熱電偶、數(shù)據(jù)記錄儀、熱電偶夾持器組成。測(cè)試卷煙燃燒溫度時(shí)，在距離煙支頭端18毫米處將第一根熱電偶插入煙支的中部，其后在同一截面水平上往濾嘴端方向每隔I毫米插入一根熱電偶，共計(jì)8根。煙支點(diǎn)燃后，采用數(shù)據(jù)記錄儀對(duì)各個(gè)熱電偶的燃燒溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，選取實(shí)時(shí)檢測(cè)過程中8根熱電偶的最高溫度為最高吸燃溫度，重復(fù)測(cè)試10支煙，取其平均值作為最終的最高吸燃溫度。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1將21.6 克(0.05mol)硝酸鑭、14.6 克(0.05mol)硝酸鈷和 23.1 克(0.12mol)檸檬酸溶解于50毫升蒸餾水中，在80°C下攪拌6小時(shí)至凝膠狀，然后在110°C下干燥12小時(shí)以及在700°C焙燒2小時(shí)，制備得到具有ABO3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物煙絲添加劑。將上述制備得到的5克煙絲添加劑與50毫升0.5wt %的環(huán)糊精水溶液混合，攪拌6小時(shí)制成懸浮液，然后將懸浮液均勻噴灑在100克煙絲表面上，并將煙絲置于22±2°C和相對(duì)濕度為60±5%的平衡箱中平衡72小時(shí)，最后用實(shí)驗(yàn)室小型卷煙機(jī)將平衡后的煙絲卷制成試樣煙a。該煙絲添加劑對(duì)卷煙最高吸燃溫度的降溫效果如表一所示。實(shí)施例2將實(shí)施例1中21.6克(0.05mol)硝酸鑭改為19.5克(0.045mol)硝酸鑭和0.85克(0.005mol)硝酸銀，其他過程與實(shí)施例1相同，得到試樣煙b。該煙絲添加劑對(duì)卷煙最高吸燃溫度的降溫效果如表一所示。實(shí)施例3將實(shí)施例1中21.6克(0.05mol)硝酸鑭改為17.3克(0.04mol)硝酸鑭和1.70克(0.0lmol)硝酸銀，其他過程與實(shí)施例1相同，得到試樣煙C。該煙絲添加劑對(duì)卷煙最高吸燃溫度的降溫效果如表一所示。實(shí)施例4將實(shí)施例1中21.6克(0.05mol)硝酸鑭改為15.2克(0.035mol)硝酸鑭和2.55克(0.015mol)硝酸銀，其他過程與實(shí)施例1相同，得到試樣煙d。該煙絲添加劑對(duì)卷煙最高吸燃溫度的降溫效果如表一所示。實(shí)施例5
將實(shí)施例1中21.6克(0.05mol)硝酸鑭改為17.3克(0.04mol)硝酸鑭和1.01克(0.0lmol)硝酸鉀，其他過程與實(shí)施例1相同，得到試樣煙e。該煙絲添加劑對(duì)卷煙最高吸燃溫度的降溫效果如表一所示。實(shí)施例6將實(shí)施例1中21.6克(0.05mol)硝酸鑭改為17.3克(0.04mol)硝酸鑭和1.70克(0.0lmol)硝酸銀，實(shí)施例1中14.6克(0.05mol)硝酸鈷改為12.5克(0.05mol)硝酸錳，其他過程與實(shí)施例1相同，得到試樣煙f。該煙絲添加劑對(duì)卷煙最高吸燃溫度的降溫效果如表一所不。實(shí)施例7將實(shí)施例1中21.6克(0.05mol)硝酸鑭改為17.3克(0.04mol)硝酸鑭和1.01克(0.0lmol)硝酸鉀，實(shí)施例1中14.6克(0.05mol)硝酸鈷改為12.5克(0.05mol)硝酸錳，其他過程與實(shí)施例1相同，得到試樣煙g。該煙絲添加劑對(duì)卷煙最高吸燃溫度的降溫效果如表一所不。實(shí)施例8將實(shí)施例1中21.6克(0.05mol)硝酸鑭改為17.3克(0.04mol)硝酸鑭和1.70克(0.0lmol)硝酸銀，實(shí)施例1中23.1克(0.12mol)檸檬改為19.2克(0.1mol)檸檬酸，其他過程與實(shí)施例1相同，得到試樣煙h。該煙絲添加劑對(duì)卷煙最高吸燃溫度的降溫效果如表一所不。實(shí)施例9將實(shí)施例1中21.6克(0.05mol)硝酸鑭改為17.3克(0.04mol)硝酸鑭和1.70克(0.0lmol)硝酸銀，實(shí)施例1中`23.1克(0.12mol)檸檬改為28.8克(0.15mol)檸檬酸，其他過程與實(shí)施例1相同，得到試樣煙i。該煙絲添加劑對(duì)卷煙最高吸燃溫度的降溫效果如表一所不。實(shí)施例10將實(shí)施例1中21.6克(0.05mol)硝酸鑭改為17.3克(0.04mol)硝酸鑭和1.70克(0.0lmol)硝酸銀，實(shí)施例1中5克煙絲添加劑改為I克煙絲添加劑，其他過程與實(shí)施例1相同，得到試樣煙j。該煙絲添加劑對(duì)卷煙最高吸燃溫度的降溫效果如表一所示。實(shí)施例11將實(shí)施例1中21.6克(0.05mol)硝酸鑭改為17.3克(0.04mol)硝酸鑭和1.70克(0.0lmol)硝酸銀，實(shí)施例1中5克煙絲添加劑改為10克煙絲添加劑，其他過程與實(shí)施例I相同，得到試樣煙k。該煙絲添加劑對(duì)卷煙最高吸燃溫度的降溫效果如表一所示。表一各種煙絲添加劑對(duì)卷煙最高吸燃溫度的降溫效果
權(quán)利要求
1.一種用于降低卷煙燃燒溫度的煙絲添加劑，其特征在于，該煙絲添加劑為具有ABO3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物，其中A位為鑭以及部分A位取代的銀或鉀，A位取代的銀或鉀與鑭的原子比為O 0.5, B位為鈷或猛，A位與B位的原子比為I。
2.制備權(quán)利要求1所述的用于降低卷煙燃燒溫度的煙絲添加劑的方法，其特征在于，該方法為檸檬酸溶膠-凝膠法，具體包括如下步驟: 將硝酸鑭、硝酸銀或者硝酸鉀、硝酸鈷或者硝酸錳、檸檬酸溶解于蒸餾水中，在70 90°C下攪拌6 8小時(shí)至凝膠狀，然后在100 120°C下干燥10 18小時(shí)以及在700 900°C焙燒2 4小時(shí)，制備得到具有ABO3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于降低卷煙燃燒溫度的煙絲添加劑的制備方法，其特征在于，檸檬酸與各種金屬陽(yáng)離子的總摩爾量之比為I 1.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于降低卷煙燃燒溫度的煙絲添加劑的添加工藝，其特征在于，具體包括如下步驟: 將根據(jù)權(quán)利要求2制備得到的煙絲添加劑與環(huán)糊精濃度為0.5 1.0wt%的水溶液混合，攪拌2 6小時(shí)制成濃度為0.02 0.2g煙絲添加劑/mL水的懸浮液,然后將懸浮液均勻噴灑在煙絲上，并將煙絲置于22±2°C和相對(duì)濕度為60±5%的平衡箱中平衡48 72小時(shí)，最后用實(shí)驗(yàn)室小型卷煙機(jī)將平衡后的煙絲卷制成試樣煙。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于降低卷煙燃燒溫度的煙絲添加劑的添加工藝，其特征在于,煙絲添加劑與煙絲的重量之比為I 10%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于降低卷煙燃燒溫度的煙絲添加劑及其制備方法和應(yīng)用。該煙絲添加劑為具有ABO3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物，其中A位為鑭以及部分A位取代的銀或鉀，B位為鈷或錳，采用檸檬酸溶膠-凝膠法制備。將煙絲添加劑制成懸浮液并均勻噴灑在煙絲上，然后用實(shí)驗(yàn)室小型卷煙機(jī)將平衡后的煙絲卷制成試樣煙，與對(duì)照煙相比，可使卷煙的最高吸燃溫度降低36℃。
文檔編號(hào)A24B15/28GK103110182SQ20131005267
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月18日
發(fā)明者郭楊龍, 李鵠志, 詹望成, 盧冠忠, 郭耘, 王筠松 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)