可降低烟气气相自由基的滤棒、烟用丝束及其制备方法
阅读说明：本技术 可降低烟气气相自由基的滤棒、烟用丝束及其制备方法 (Filter stick capable of reducing gas-phase free radicals of smoke, cigarette tows and preparation method of cigarette tows ) 是由 万纪强 高明奇 杨帆 王高杰 田海英 艾丹 韩路 邱建华 鲁平 于 2021-06-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可降低烟气气相自由基的滤棒、烟用丝束及其制备方法,烟用丝束的制备方法包括：将抗氧化剂溶解在丙酮中,得到抗氧化剂/丙酮溶液,其中,抗氧化剂为姜黄素和四氢姜黄素中的至少一种；将抗氧化剂/丙酮溶液加入二醋酸纤维素/丙酮溶液中,搅拌并过滤后得到混合溶液；通过干法纺丝法将混合溶液经喷出、牵引、上油、卷曲、烘干、摆丝处理,即得到烟用丝束。本发明提供的技术方案不改变醋纤丝束的生产工艺,不涉及设备改造,实施成本较低,操作简单,易实现。而且,姜黄素和/或四氢姜黄素在烟用丝束中分布均匀,在烟气通过滤棒丝束的过程中,可与烟气充分接触,有利于提高消除烟气自由基的效率。(The invention discloses a filter stick capable of reducing gas-phase free radicals in smoke, cigarette tows and a preparation method of the cigarette tows, wherein the preparation method of the cigarette tows comprises the following steps: dissolving an antioxidant in acetone to obtain an antioxidant/acetone solution, wherein the antioxidant is at least one of curcumin and tetrahydrocurcumin; adding the antioxidant/acetone solution into the cellulose diacetate/acetone solution, stirring and filtering to obtain a mixed solution; and (3) spraying, drawing, oiling, curling, drying and arranging the mixed solution by a dry spinning method to obtain the cigarette tows. The technical scheme provided by the invention does not change the production process of the acetate fiber tows, does not relate to equipment transformation, and has the advantages of lower implementation cost, simple operation and easy realization. And the curcumin and/or tetrahydrocurcumin are uniformly distributed in the cigarette tows and can be fully contacted with the smoke in the process of the smoke passing through the filter stick tows, so that the efficiency of eliminating smoke free radicals is improved.)
技术领域
本发明涉及卷烟减害材料领域，更具体地，涉及一种可降低烟气气相自由基的滤棒、烟用丝束及其制备方法。
背景技术
烟草在燃烧过程中，不仅产生数千种稳定化合物，还会产生大量的自由基。经研究表明，每口烟气中约含有1×1016个自由基，这些自由基可以直接或间接攻击、损伤细胞和酶等物质，还会使DNA产生突变，在体内激活和产生大量活性更高、毒性更大的其它自由基，从而导致多种病变。因此，自由基对吸烟者健康的影响引起了烟草科技工作者广泛的关注。
烟气中的自由基主要包括粒相自由基与气相自由基。粒相自由基是指可以被剑桥滤片截留，主要在焦油中富集的自由基，包括含有与醌和氢醌基团相关的半醌自由基的多聚物。粒相自由基的分子量较大，稳定性较高。气相自由基不能被剑桥滤片截留，主要包括烷类自由基与烷氧自由基，活泼性很高，稳定性较差。
降低烟气中的粒相自由基含量可通过降低卷烟焦油量的方法来实现，如优化卷烟配方、掺兑膨胀烟丝及烟草薄片、打孔通风稀释、提高滤嘴截留和吸附效率、选用高透气度盘纸等，可以使主流烟气中的粒相自由基减少10％-60％。
对于气相自由基，一般采用烟丝或滤棒中添加自由基清除剂的方式去除，其中，在丝束或滤棒中添加自由基清除剂可减少外加物质对烟草吸味的影响。自由基清除剂多为抗氧化剂，主要通过降低活泼自由基中间体浓度，降低自由基连锁反应中扩展阶段的效率来控制自由基的生成。常见的自由基清除剂主要为天然植物类抗氧化剂。但是，天然植物成分的抗氧化剂在常温自然条件下比较活泼，在保存期间发生易自氧化，导致降低自由基的活性降低。
因此，如何提供一种应用了廉价、稳定性高的抗氧化剂的丝束成为本领域亟需解决的技术难题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种应用了廉价、稳定性高的抗氧化剂的丝束的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种可降低烟气气相自由基的烟用丝束的制备方法。
该可降低烟气气相自由基的烟用丝束的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)：将抗氧化剂溶解在丙酮中，得到抗氧化剂/丙酮溶液，其中，抗氧化剂为姜黄素和四氢姜黄素中的至少一种；
步骤(2)：将抗氧化剂/丙酮溶液加入二醋酸纤维素/丙酮溶液中，搅拌并过滤后得到混合溶液；
步骤(3)：通过干法纺丝法将混合溶液经喷出、牵引、上油、卷曲、烘干、摆丝处理，即得到烟用丝束。
可选的，所述步骤(1)中的抗氧化剂由姜黄素和四氢姜黄素组成时，姜黄素和四氢姜黄素的质量比为1:1。
可选的，所述步骤(1)中抗氧化剂和丙酮的质量比为(10-20):(80-90)。
可选的，所述步骤(2)中混合溶液的浓度为20-25wt％。
可选的，所述步骤(2)中混合溶液中的抗氧化剂的干重为二醋酸纤维素干重的0.5-10wt％。
可选的，所述步骤(3)中烟用丝束中的抗氧化剂的含量为1-5wt％。
可选的，所述步骤(3)中烟用丝束中的抗氧化剂的含量为1.5-2.5％。
根据本发明的第二方面，提供了一种可降低烟气气相自由基的烟用丝束。
该可降低烟气气相自由基的烟用丝束由本发明所述的可降低烟气气相自由基的烟用丝束的制备方法制得。
根据本发明的第三方面，提供了一种可降低烟气气相自由基的滤棒。
该可降低烟气气相自由基的滤棒由本发明所述的可降低烟气气相自由基的烟用丝束制得。
本发明利用姜黄素、四氢姜黄素可溶于丙酮的特点，将其直接加入醋纤丝束的纺丝浆液中，然后利用醋纤丝束的生产工艺制得含有姜黄素和/或四氢姜黄素的复合丝束。
本发明提供的技术方案不改变醋纤丝束的生产工艺，不涉及设备改造，实施成本较低，操作简单，易实现。而且，姜黄素和/或四氢姜黄素在烟用丝束中分布均匀，在烟气通过滤棒丝束的过程中，可与烟气充分接触，有利于提高消除烟气自由基的效率。
二醋酸纤维素与姜黄素、四氢姜黄素之间具有较强的氢键相互作用，可减少烟用丝束在长期储存过程中清除自由基能力的损失。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
本公开提供的可降低烟气气相自由基的烟用丝束的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)：将抗氧化剂溶解在丙酮中，得到抗氧化剂/丙酮溶液，其中，抗氧化剂为姜黄素和四氢姜黄素中的至少一种。
步骤(1)中的抗氧化剂由姜黄素和四氢姜黄素组成时，姜黄素和四氢姜黄素的质量比可为1:1。
步骤(1)中抗氧化剂和丙酮的质量比可为(10-20):(80-90)。
步骤(2)：将抗氧化剂/丙酮溶液加入二醋酸纤维素/丙酮溶液中，搅拌并过滤后得到混合溶液。
步骤(2)中混合溶液的浓度可为20-25wt％。
所述步骤(2)中混合溶液中的抗氧化剂的干重可为二醋酸纤维素干重的0.5-10wt％。
步骤(3)：通过干法纺丝法将混合溶液经喷出、牵引、上油、卷曲、烘干、摆丝处理，即得到烟用丝束。
步骤(3)中烟用丝束中的抗氧化剂的含量可为1-5wt％。
步骤(3)中烟用丝束中的抗氧化剂的含量可为1.5-2.5％。
本公开还提供了一种可降低烟气气相自由基的烟用丝束，由本公开的可降低烟气气相自由基的烟用丝束的制备方法制得。
本公开还提供了一种可降低烟气气相自由基的滤棒，由本公开的可降低烟气气相自由基的烟用丝束制得。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所使用的材料和试剂，如无特殊说明，均可从商业途径得到，实验中使用的设备如无特殊说明，均为本领域技术人员熟知的设备。
实施例1
称取姜黄素10份，加入90份丙酮中，经加热搅拌得到10wt％的姜黄素/丙酮溶液。然后将姜黄素/丙酮溶液加入二醋酸纤维素/丙酮溶液中，姜黄素干重为二醋酸纤维素干重的2wt％。通过干法纺丝法将混合溶液经喷出、牵引、上油、卷曲、烘干、摆丝处理，得到含有姜黄素的烟用丝束S1，丝束规格为3.0Y35000。
将制得的烟用丝束S1利用滤棒成型机制成长度为100mm，圆周为24.1mm，压降为3000Pa的烟用滤棒，使用上述滤棒卷制得到试验卷烟K1。
实施例2
称取四氢姜黄素10份，加入90份丙酮中，经加热搅拌得到10wt％的四氢姜黄素/丙酮溶液。将四氢姜黄素溶液加入二醋酸纤维素/丙酮溶液中，四氢姜黄素干重为二醋酸纤维素干重的1.5wt％。通过干法纺丝法将混合溶液经喷出、牵引、上油、卷曲、烘干、摆丝处理，得到含有四氢姜黄素的烟用丝束S2，丝束规格为3.0Y35000。
将制得的烟用丝束S2利用滤棒成型机制成长度为100mm，圆周为24.1mm，压降为3000Pa的烟用滤棒，使用上述滤棒卷制得到试验卷烟K2。
实施例3
称取姜黄素5份、四氢姜黄素5份，加入90份丙酮中，经加热搅拌得到10wt％的姜黄素-四氢姜黄素/丙酮溶液。将姜黄-四氢姜黄素/丙酮溶液加入二醋酸纤维素/丙酮溶液中，姜黄素与四氢姜黄素的干重之和为二醋酸纤维素干重的2.5wt％。通过干法纺丝法将混合溶液经喷出、牵引、上油、卷曲、烘干、摆丝处理，得到含有姜黄素与四氢姜黄素的烟用丝束S3，丝束规格为3.0Y35000。
将制得的烟用丝束S3利用滤棒成型机制成长度为100mm，圆周为24.1mm，压降为3000Pa的烟用滤棒，使用上述滤棒卷制得到试验卷烟K3。
对比例1
利用3.0Y35000的常规丝束使用滤棒成型机制成长度为100mm，圆周为24.1mm，压降为3000Pa的烟用滤棒，使用上述滤棒卷制得到空白卷烟K0。
对比例2
利用3.0Y35000的常规丝束使用滤棒成型机制成长度为100mm，圆周为24.1mm，压降为3000Pa的烟用滤棒，在滤棒成型时利用姜黄素/三乙酸甘油酯溶液替代三乙酸甘油酯(增塑剂)，姜黄素在滤棒中的添加量为5mg/支。使用上述滤棒卷制得到试验卷烟K4。
将制得的样品卷烟K0以及K1-K4经抽烟机抽吸后检测气相自由基含量，并以K0为基准，计算K1-K4样品卷烟的气相自由基清除率。在100天、200天后重复上述检测内容。检测结果如下：
表1卷烟气相自由基清除率测试结果
由表1可以看出，样品K1-K3中利用醋纤纺丝工艺制得的含有姜黄素和/或四氢姜黄素的烟用复合丝束具有优异的自由基清除能力，并且在长期放置后，依然具有较强的自由基清除能力，说明二醋酸纤维素与姜黄素、四氢姜黄素之间具有较强的氢键相互作用，可减少烟用复合丝束在长期储存过程中清除自由基能力的损失。
样品K4通过将姜黄素喷洒在丝束表面制得的烟用丝束在初始阶段具有自由基清除能力，但是由于长时间放置过程中抗氧化剂的自氧化作用，导致丝束的自由基清除能力损失较为严重。
以上结果表明本发明提供的烟用丝束具有良好的应用前景。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
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