一种卷烟滤嘴添加剂及其应用的制作方法

本发明涉及一种卷烟滤嘴添加剂及其应用。

背景技术：

卷烟烟气中的氨不仅影响卷烟的吸味，还会刺激人体的视觉和呼吸系统，影响人体健康，是公认的卷烟烟气有害成分之一，所以降低卷烟主流烟气中的氨释放量能减少烟气对人体的危害。目前降低卷烟烟气中氨释放量的添加剂有较多研究，如有机-无机杂化介孔膦酸钛材料、钛酸盐纳米管、羧基聚苯乙烯磁性微球复合材料等。但是这些添加剂的合成工艺复杂，投入成本高，在一定程度上限制了他们商业化和生产化的推广应用。

磷酸酯淀粉是原淀粉与磷酸盐发生酯化反应而生成的一种淀粉衍生物，磷酸酯淀粉带有电荷，是阴离子高分子电解质，在和水分接触碰撞后，磷酸基团的阴离子特性得以发挥作用，从而吸附烟气中的部分带有正电荷的铵态成分，可以达到选择性降低烟气中氨释放量的效果。

磷酸酯玉米淀粉的取代度越大，其表面的磷酸基团越多，阴离子作用越明显，对卷烟烟气中氨的吸附效果越好。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种卷烟滤嘴添加剂及其应用，所要解决的技术问题是遴选并制备合适的卷烟滤嘴添加剂，使其添加到卷烟滤嘴中可以达到选择性吸附卷烟烟气中氨的效果，而又不改变卷烟原有品质的性质。

本发明卷烟滤嘴添加剂，为磷酸酯玉米淀粉。

所述磷酸酯玉米淀粉的取代度为0.0843-0.0924。

所述磷酸酯玉米淀粉是通过如下方法制备得到的：

1、用水分测定仪测定玉米淀粉的水分含量；

2、计算需要添加的水量以使玉米淀粉的水分含量达到21-24％；

3、将三聚磷酸钠溶解于步骤2计算的所需添加的水中，混合均匀，用磷酸调节pH值至6.0；三聚磷酸钠的质量为玉米淀粉干基质量的8-10％；

4、将步骤3配制的三聚磷酸钠溶液喷洒至玉米淀粉中，并混合均匀；

5、测定步骤4获得的混合物的水分含量，并调整其水分含量至21-24％；

6、将步骤5获得的混合物加入挤压膨化机中，110-120℃、110-120r/min的条件下反应，粉碎并过60-80目筛后获得成品。

挤压技术是通过水分、热能、机械剪切和压力等综合作用对物料进行膨化的一种技术。在挤压过程中对物料进行的高温、高压、高剪切作用，具有高温短时挤压蒸煮的特点，能节省能源，挤压机反应过程中无废水、废气问题。利用挤压机作为酯化反应的反应器，制备磷酸酯玉米淀粉，挤压处理使淀粉分子间氢键断裂，破坏了淀粉颗粒的结构，反应物分子进入淀粉颗粒内部，反应比较彻底，磷酸酯玉米淀粉的取代度较高，而且可以形成蓬松多孔的结构，大大增加了比表面积，增加了磷酸酯淀粉的用途，可以作为新型卷烟滤嘴添加剂。

本发明卷烟滤嘴添加剂所用原料是玉米淀粉，它是一种天然产物，香气柔和，并且资源丰富、成本低廉。本发明卷烟滤嘴添加剂的制备过程简单，并且制备的磷酸酯玉米淀粉的取代度高，具有蓬松多孔的结构，大大增加了比表面积，添加到卷烟滤嘴中可以达到选择性吸附烟气中氨的效果，而不改变卷烟原有品质的性质。

所述磷酸酯玉米淀粉作为卷烟滤嘴添加剂应用，置于卷烟滤嘴的两截滤棒之间，用量为15mg/支。

实验表明，每支卷烟使用本吸附剂15mg的情况下吸阻值适中，卷烟烟气细腻度有所提升，烟气丰满度几乎无变化。而添加25mg以上的吸附剂对卷烟的吸阻影响较大。

本发明利用挤压膨化机作为酯化反应的反应器，制备的磷酸酯玉米淀粉取代度高，可以形成蓬松多孔的结构，大大增加了比表面积，作为新型卷烟滤嘴添加剂，具有选择性吸附烟气中氨的效果。

附图说明

图1是原玉米淀粉与挤压膨化磷酸酯玉米淀粉的扫描电镜图(×5000)。从图1可以看出，玉米原淀粉颗粒呈多角形，表面光滑；经过挤压后的磷酸酯玉米淀粉颗粒形貌发生了很大的变化，淀粉颗粒被破坏，变得蓬松，形成了许多孔状结构，是因为淀粉颗粒在挤压膨化过程中由于高温高压高剪切作用，分子间氢键断裂，发生糊化作用，呈分散状态，压力突然释放，水分迅速脱去，淀粉分子来不及重排，淀粉被瞬时膨胀、干燥，因此形成了蓬松多孔的结构。

图2是玉米淀粉与挤压后的磷酸酯玉米淀粉的红外光谱图。根据图2，与玉米原淀粉的红外光谱对比，挤压后的玉米淀粉与玉米原淀粉的图谱基本一致，没有新的吸收峰出现，说明挤压处理不会改变玉米淀粉的化学结构。从挤压后的磷酸酯玉米淀粉图谱可以看出在2341cm^-1处出现了一个新的峰，此峰为P＝O的伸缩振动峰，表明淀粉经磷酸酯化改性后，在淀粉脱水葡萄糖单元羟基上成功引入了磷酸基团，淀粉被磷酸酯化。根据原玉米淀粉的红外光谱吸收特征，P-O-C的伸缩振动峰对应着原淀粉分子吡喃环中C₆-O，在1000cm^-1附近，从红外图谱中可以看到该峰在1019cm^-1出现。而每个葡萄糖单元只有一个C₆-OH，且它的化学反应活性在脱水葡萄糖单元所连的羟基中最高，最易参与化学反应而消失，因此在与磷酸盐的酯化反应过程中只会因参与取代反应而减少，就是说，在红外光谱图中，它所对应的峰强度应该会减弱，但是挤压后的磷酸酯玉米淀粉的红外光谱图显示，该峰的强度没有明显的削弱，这可能是因为引入的P-O-C弥补了C₆-OH因参与反应而造成峰强度的削弱，进一步说明玉米淀粉被磷酸酯化。

具体实施方式

本发明卷烟滤嘴添加剂，为磷酸酯玉米淀粉，所述磷酸酯玉米淀粉是通过如下方法制备得到的：

1、用水分测定仪测定玉米淀粉的水分含量，为12％；

2、称取1kg淀粉，计算得出所要加的水量为115.2g；

3、将90.0g三聚磷酸钠溶解于115.2g水中，混合均匀，用磷酸调节pH值至6.0；三聚磷酸钠的质量为玉米淀粉干基质量的9％；

4、将步骤3配制的三聚磷酸钠溶液喷洒至玉米淀粉中，并混合均匀；

5、测定步骤4获得的混合物的水分含量，并调整其水分含量至24％；

6、将步骤5获得的混合物加入挤压膨化机中，120℃、120r/min的条件下反应，粉碎并过60-80目筛后获得成品。

7、测定取代度。

8、将制备的磷酸酯玉米淀粉置于卷烟两截滤棒之间，用量15mg/支。

9、将卷烟样品放在温度(22±1)℃、相对湿度(60±2)％的恒温恒湿箱中，平衡48h以上，按GB22838-2009的标准方法检测了试验烟支的硬度、圆周、质量和吸阻物理指标。选取平均烟支重量±0.02g，平均吸阻±50Pa范围以内的烟支为合格烟支，参照GB/T19609-2004的方法测定卷烟主流烟气中总粒相物(TPM)、焦油、水分、烟碱释放量，参照YC/T377—2010的方法测定卷烟烟气中氨释放量。

表1是不同取代度的磷酸酯玉米淀粉对卷烟烟气成分含量的影响。

表1

从表1中可以看出，样品卷烟与对照卷烟相比，TPM、水分、烟碱、焦油和氨释放量均有不同程度的降低。样品卷烟1的TPM、水分、烟碱、焦油和氨释放量分别降低了6.64％、7.17％、3.48％、6.85％和14.80％。样品卷烟2～4的TPM、水分、烟碱、焦油和氨释放量降低率分别达到8.75～12.96％、14.34～21.91％、5.22～11.30％、7.89～11.27％和21.82～34.23％，上述烟气成分释放量均呈现出随着DS的增加而减少的变化趋势，各成分降低率都比样品卷烟1高，且氨释放量的降低幅度高于TPM、水分、烟碱和焦油降低幅度。这一方面是因为挤压膨化磷酸酯淀粉的比表面积随着DS的增加而增大，且挤压膨化磷酸酯淀粉的比表面积比挤压膨化淀粉大；另一方面可能由于挤压膨化磷酸酯淀粉带有亲水性的磷酸基团，在和水分接触碰撞后，磷酸基团的阴离子特性得以发挥作用，从而吸附烟气中的部分带有正电荷的铵态成分，进一步加强了挤压膨化磷酸酯淀粉降低氨释放量的作用，且DS越大，挤压膨化磷酸酯淀粉表面的磷酸基团越多，阴离子作用越明显。DS最高的样品卷烟相比对照卷烟，氨释放量降低率达到34.23％，选择性降低率和单位焦油氨释放量降低率分别为25.88％和22.96％，具有较强的选择性降低能力。