一种吸附卷烟烟气中2-丁酮的复合过滤嘴及卷烟
阅读说明：本技术 一种吸附卷烟烟气中2-丁酮的复合过滤嘴及卷烟 (Composite filter tip for adsorbing 2-butanone in cigarette smoke and cigarette ) 是由 周骏 徐同广 陈莉莎 张珍禛 王丽达 樊肇胜 王立云 常翔 周昭娟 林慧 于 2021-09-01 设计创作，主要内容包括：本发明涉及烟气中有害成分的去除技术领域,具体涉及一种吸附卷烟烟气中2-丁酮的复合过滤嘴及卷烟。本发明所述的过滤嘴包括通用吸附段和特异吸附段；所述特异吸附段上负载有炭气凝胶和亚油酸修饰的纳米硅基氧化物的混合物；所述普通吸附段和特异吸附段通过串联的方式共轴排列。本发明所述的复合过滤嘴对于卷烟烟气中的2-丁酮有非常理想的去除效果,可有效地降低卷烟的辛辣味,同时不会对烟气中的呈香物质造成损失,提升卷烟整体的口感。(The invention relates to the technical field of removal of harmful ingredients in smoke, in particular to a composite filter tip for adsorbing 2-butanone in cigarette smoke and a cigarette. The filter tip comprises a general adsorption section and a specific adsorption section; the specific adsorption section is loaded with a mixture of carbon aerogel and linoleic acid modified nano silicon-based oxide; the common adsorption section and the specific adsorption section are coaxially arranged in a serial connection mode. The composite filter tip has an ideal effect of removing 2-butanone in cigarette smoke, can effectively reduce the pungency of cigarettes, does not cause loss of aromatic substances in the smoke, and improves the overall taste of the cigarettes.)
技术领域
本发明涉及烟气中有害成分的去除技术领域，具体涉及一种吸附卷烟烟气中2-丁酮的复合过滤嘴及卷烟。
背景技术
吸烟者对卷烟的感官质量评价，是通过对卷烟燃烧后所产生的烟气被吸烟者受用后产生的，即燃烧后所产生的烟气中的致香成分对吸烟者的感觉所引起综合反映效果的评价。口腔在评吸时的作用是判断烟气的刺激性(辣度)、粗糙或细腻、烟气硬或柔和、烟气的浓或淡、烟气的饱满程度和余味。卷烟的评吸同时还要依赖于喉部，喉部在评吸时的作用是判断烟气的刺激性(烟气流动到喉部的前沿时)和烟气劲头的大小(烟气通过喉部时)。
卷烟的感官质量与烟气化学成分的种类及浓度密切相关,味感还与化学成分的阈值有关,分布于卷烟烟气气溶胶的气相和粒相物中的化合物种类多达几千种，这些化合物的组成和含量对卷烟的感官品质有着重要的影响。某些卷烟常产生令人不愉快的酸味、苦味、辣味和涩味等,研究表明烟气中低分子量的挥发性羰基化合物、酚类化合物以及氨等物质具有刺激性作用，非挥发性有机酸在浓度较高时具有强烈的辛辣、灼烧及酸败的气息，这些物质不仅刺激口腔的味觉接收和感觉神经，而且还刺激感觉神经末梢，对卷烟感官品质为负作用。2-丁酮具有类特殊刺激性气味，反映在卷烟主流烟气感官质量上就会出现较强的刺激性和明显杂气。
随着烟民习惯的变化，具有较低的刺激性，口感醇和、余味干净，追求舒适性的这类卷烟产品越来越受到消费者的欢迎，因此如何降低卷烟烟气中2-丁酮的含量成为现在研究的热点。
发明内容
本发明提供一种吸附卷烟烟气中2-丁酮的复合过滤嘴，所述复合过滤嘴包括通用吸附段和特异吸附段；
所述特异吸附段上负载有炭气凝胶和亚油酸修饰的纳米硅基氧化物的混合物；
所述普通吸附段和特异吸附段通过串联的方式共轴排列。
本发明发现，采用本发明所述的炭气凝胶和亚油酸修饰的纳米硅基氧化物的混合物作为特异性吸附材料，同时配合上述复合过滤嘴的结构，可有效地吸附卷烟烟气中的2-丁酮，同时不会导致其他呈香成分的损失，提升卷烟的口感。
优选的，所述炭气凝胶和亚油酸修饰的纳米硅基氧化物的质量比为1：0.125～0.15。在上述相对用量下，吸附材料可起到较好的协同作用，对2-丁酮有较好的吸附效果，且不会对其他呈香物质吸附去除。
优选的，所述炭气凝胶由如下方法制备得到：
1)将间苯二酚和甲醛溶解于去离子水中，以碳酸钠作为催化剂，以粒径为80～120nm的SiO2作为造孔剂，反应得到湿凝胶；
2)对所述湿凝胶进行老化处理；
3)向所述老化后的湿凝胶中加入丙酮置换孔隙中的水，在常温常压下干燥得到有机气凝胶，将得到的有机气凝胶在氩气气氛下裂化成炭气凝胶，用氢氟酸将炭气凝胶中的SiO2去除。炭气凝胶具有三维多孔网络结构，对一些极性或非极性有机物都有很好的吸附能力。通过引入SiO2可以增大炭气凝胶材料的孔径，提高对吸附物质的选择性。
优选的，所述亚油酸修饰的纳米硅基氧化物由如下方法制备得到：向正己烷溶剂中加入亚油酸和纳米SiO2粉体，超声振荡，搅拌反应即得。经亚油酸改性的纳米硅基氧化物表面的羟基数目减少，有利于在滤棒增塑剂三醋酸甘油酯中分散，便于均匀添加到醋酸纤维中。
优选的，所述通用吸附段和所述特异吸附段的长度之比为1～1.5:1。在上述相对长度的情况下，既可保证特异吸附段对于2-丁酮的吸附效果，同时不会对烟气的整体香气产生影响。
优选的，所述混合物的添加量为32～38mg/支。在上述添加量下可保证较好的吸附效果。
优选的，所述混合物的添加量为2～3mg/mm。
优选的，所述通用吸附段和特异吸附段的材料均为醋酸纤维。
本发明另一方面保护一种卷烟，所述卷烟包括本发明所述的复合过滤嘴。
优选的，所述复合过滤嘴的特异吸附段贴近所述卷烟的烟丝部分。
本发明具有如下有益效果：
1)本发明所述的复合过滤嘴对于卷烟烟气中的2-丁酮有非常理想的去除效果，可有效地改善卷烟的口感、降低卷烟的辛辣味。
2)本发明所述的复合过滤嘴仅对2-丁酮有明显的吸附效果，对卷烟中的其他成分没有明显的吸附，能够保持卷烟原有风格不变，对吸味品质有一定的改善和提高，满足消费者的生理需求，提高产品的竞争力。
附图说明
图1为本发明所述卷烟的结构示意图；
图中，1为复合过滤嘴，2为卷烟本体，3为通用吸附段，4为特异吸附段。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例中涉及的炭气凝胶由如下方法制备得到：
1)将间苯二酚和甲醛溶解于去离子水中，然后将碳酸钠作为催化剂加入到上述溶液中，持续搅拌形成均匀溶液，在溶胶-凝胶过程中加入少量的100nm左右的SiO2作为造孔剂。
2)将均匀溶液转移至密封容器中静置老化，得到的湿凝胶中加入丙酮置换孔隙中的水，最后在常温常压下干燥得到有机气凝胶。
3)将得到的有机气凝胶在氩气气氛裂化成炭气凝胶，最后用氢氟酸将炭气凝胶中的SiO2去除即得到了孔结构控制的炭气凝胶。
实施例中涉及的亚油酸修饰的纳米硅基氧化物由如下方法制备得到：
向正己烷溶剂中加入亚油酸和纳米SiO2粉体，超声振荡，搅拌反应即得。
所述亚油酸和纳米SiO2粉体的质量比为9:100。
实施例1
本实施例涉及一种复合卷烟过滤嘴，其结构如下：
所述复合过滤嘴包括通用吸附段和特异吸附段；
所述特异吸附段上负载有炭气凝胶和亚油酸修饰的纳米硅基氧化物的混合物；
所述普通吸附段和特异吸附段通过串联的方式共轴排列。
所述炭气凝胶和亚油酸修饰纳米硅基氧化物的质量比为1：0.125。
所述复合过滤嘴的制备方法包括如下步骤：
将炭气凝胶、分散了亚油酸修饰纳米硅基氧化物的增塑剂三醋酸甘油酯混合，增塑剂按滤棒重量的8％添加，添加到卷烟丝束中制成特异吸附段，再与醋酸纤维复合制备成功能型复合卷烟过滤嘴。
所述复合过滤嘴中特异吸附段的长度为15mm，通用吸附段的长度为10mm；
所述炭气凝胶和亚油酸修饰纳米硅基氧化物在醋酸纤维中的添加量为3mg/mm。
本实施例还涉及设有上述复合卷烟过滤嘴的卷烟，其结构示意图如图1，图中，1为复合过滤嘴，2为卷烟本体，3为通用吸附段，4为特异吸附段。其中所述卷烟的长度为84mm±0.5mm，圆周为24.35±0.2mm，过滤嘴的特异吸附段靠近卷烟的烟丝。
实施例2
本实施例涉及一种复合卷烟过滤嘴，其结构如下：
所述复合过滤嘴包括通用吸附段和特异吸附段；
所述特异吸附段上负载有炭气凝胶和亚油酸修饰的纳米硅基氧化物的混合物；
所述普通吸附段和特异吸附段通过串联的方式共轴排列。
所述炭气凝胶和亚油酸修饰纳米硅基氧化物的质量比为1：0.15。
所述复合过滤嘴的制备方法包括如下步骤：
将炭气凝胶、分散了亚油酸修饰纳米硅基氧化物的增塑剂三醋酸甘油酯混合，增塑剂按滤棒重量的8％添加，添加到卷烟丝束中制成特异吸附段，再与醋酸纤维复合制备成功能型复合卷烟过滤嘴。
所述复合过滤嘴中特异吸附段的长度为20mm，通用吸附段的长度为10mm。
所述大孔容硅胶、炭气凝胶和亚油酸修饰纳米硅基氧化物在醋酸纤维中的添加量为2mg/mm。
本实施例还涉及设有上述复合卷烟过滤嘴的卷烟，所述卷烟的长度为94mm±0.5mm，圆周为21.80±0.2mm，过滤嘴的特异吸附段靠近卷烟的烟丝。
对比例1
与实施例1相比，其区别在于，将所述复合过滤嘴添加的混合物替换为活性炭和亚油酸修饰的纳米硅基氧化物的混合物。
对比例2
与实施例1相比，其区别在于，所述卷烟不采用复合过滤嘴，采用醋酸纤维制备得到的普通过滤嘴，且卷烟的规格与实施例1相同。
对比例3
与实施例2相比，其区别在于，所述卷烟不采用复合过滤嘴，采用醋酸纤维制备得到的普通过滤嘴，且卷烟的规格与实施例2相同。
实验例1
本实验例涉及一种对实验例中的卷烟烟气中的有效成分检测：
通过YC/T 254-2008《卷烟主流烟气中主要羰基化合物的测定高效液相色谱法》方法检测卷烟烟气中2-丁酮的含量，其具体步骤为：用浸渍了2,4-二硝基苯肼的玻璃纤维滤片捕集主流烟气粒相物，然后转移至100mL锥形瓶中，用50mL吡啶/乙腈溶液萃取，机械振荡，静置后取适量萃取液用0.45μm滤膜过滤后，移到2mL色谱瓶中进行HPLC分析。分析条件：流动相A：水/乙腈/四氢呋喃/异丙醇(59:30:10:1)，流动相B：水/乙腈(35:65)；柱温：30℃；柱流量：0.8mL/min；进样体积：5μL；梯度：0分钟：流动相A 100％，B 0％；20分钟：流动相A60％，B 40％；二极管阵列检测器检测波长：365nm。
检测结果如表1和表2:
表1
表2
由以上数据可知，采用本发明的所述的复合过滤嘴确实可对2-丁酮进行有效地吸附。
实验例2
参照烟草行业标准YC/T138-1998《烟草及烟草制品感官评价方法》，对本实施例涉及对实施例和对比例中的卷烟进行感官评价，结果如表3所示。
表3
2-丁酮在浓度较高时具有强烈的辛辣的气息，反映在卷烟主流烟气感官质量上就会出现较强的刺激性和明显杂气，这与卷烟感官质量评价结果一致，采用了功能复合滤棒的卷烟刺激性降低、杂气和余味均要优于对照卷烟。结合卷烟感官评吸结果，功能复合滤棒的使用可显著降低烟气刺激性、杂气，提升口腔舒适性，总体并不影响混合型卷烟的整体香气量及风格特征。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
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