一種改性玉米芯多孔材料及其在卷煙中的應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種改性玉米芯多孔材料及其在卷煙中的應用。玉米芯經過微波膨脹、粉碎造粒、改性劑改性、微波膨脹干燥等工序后得到所述的多孔材料。將改性玉米芯多孔材料應用于卷煙濾嘴中，添加量為嘴棒總重量的18～52%，制備得到二元復合嘴棒應用于卷煙中。通過實際應用表明，能夠有效降低卷煙煙氣中的焦油、煙堿、氰化氫和苯酚等成分。本發明操作簡便、成本低廉，具有良好地應用前景。
【專利說明】一種改性玉米芯多孔材料及其在卷煙中的應用
【技術領域】
[0001]本發明屬于卷煙材料【技術領域】，具體涉及一種利用玉米芯通過化學改性制備得到的多孔材料。同時，本發明還涉及該多孔材料在卷煙加工中的應用。
【背景技術】
[0002]玉米是我國主要的糧食作物，其總產量和出口量均居世界首位.我國玉米年總產量達1.5億頓左右，每年約可產2000多萬噸玉米芯。玉米芯和木材一樣同屬于植物纖維原料,主要由35%?40%的半纖維素、32%?36%的纖維素、17%?20%的木質素及1.2%?1.8%的灰分構成，并且玉米芯組織均勻、硬度適宜、韌性好、吸水性強，易于加工。玉米芯除了部分用作糠醛、木糖醇等產品的原料外，很大一部分被作為農業廢棄物直接燃燒處理。因此，多年以來科研工作者對玉米芯綜合開發利用進行了大量研究，如用于造紙、生物制糖、污水處理等多種領域。
[0003]由于玉米芯本身具有多孔的結構特征，具有良好的吸附性能，科研工作者已經對玉米芯進行化學改性以及將其轉化為活性碳后用于污水處理，能夠很好地吸附污水中的重金屬和苯酚和染料等化學污染物質。而隨著吸煙與健康的問題越來越受到關注，如何提高卷煙的吸食安全性、降低卷煙煙氣中的有害成分、提高抽吸的舒適感就成為各卷煙生產企業研發的熱點。但關于利用玉米芯為原料制備能夠有效降低卷煙煙氣中焦油、煙堿、氰化氫、苯酚等化學成分的多孔材料方面的報道較少，這也是本領域尚待解決的技術難題。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于針對現有技術的不足之處，提供一種能夠有效降低卷煙煙氣中部分有害成分的改性玉米芯多孔材料。
[0005]本發明的目的還在于提供所述改性玉米芯多孔材料在卷煙生產中的應用。
[0006]本發明的目的通過下述技術方案予以實現。
[0007]*除非另有說明，本發明中所采用的百分數均為質量百分數。
[0008]一種改性玉米芯多孔材料，通過以下步驟的方法制得:
[0009](I)將含水率為20%?28%的玉米芯，置于微波膨脹設備中，在功率1200?1500W條件下膨脹60?90s ；
[0010](2)膨脹后的玉米芯用蒸餾水反復噴灑，調節含水率至22%?25%，并放置于室溫下平衡6?12小時，粉碎為20?80目顆粒，備用；
[0011](3)用蒸餾水配制濃度為0.5%?15%的金屬鹽水溶液，用濃鹽酸調節溶液pH值至2?3，得到改性溶液，備用；所述的金屬鹽為氯化鋅、硫酸鋅、氯化銅、硫酸銅、氯化鐵、硫酸鐵中的一種或是任意幾種的混合物；
[0012](4)按質量份數稱取20?30份的備用玉米芯顆粒，置于40?80份備用改性溶液中，在溶液溫度為50?90°C的條件下均勻攪拌2h后，自然冷卻至室溫，去除溶劑；
[0013](5)將除去溶劑的玉米芯顆粒置于微波膨脹設備中，在功率500?1000W條件下干燥膨脹60~120秒，即得到所需的改性玉米芯殼多孔材料。
[0014]所述改性玉米芯多孔材料在卷煙生產中的應用，具體為:將所述改性玉米芯多孔材料通過復合濾棒成型機添加到卷煙濾嘴中，制備得到二元復合嘴棒。
[0015]添加量優選為嘴棒總重量的18~52%。
[0016]與現有技術相比，本發明具有以下優點:
[0017]1.通過本方法處理得到的改性玉米芯多孔材料具有由大孔、介孔、微孔構成的多級孔結構，比表面積較高，金屬鹽能夠均勻的分散在多孔材料的中，煙氣通過含有該多孔材料的濾棒時，能夠充分與多孔材料及其中的金屬鹽接觸，以物理吸附和化學吸附的方式充分吸附卷煙煙氣中的焦油、煙堿、苯酚、氰化氫等成分。
[0018]2.本發明操作簡便、原料易得、成本低廉，具有良好地應用前景。
【具體實施方式】
[0019]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明作進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不是對本發明技術方案的限定。
[0020]實施例1
[0021]將玉米芯調節水分至25%，然后置于微波膨脹設備中，在1200?功率下膨脹60秒，將膨脹后的玉米芯用蒸餾水反復噴灑，使玉米芯的含水率為25%，并于室溫下放置6小時后將其粉碎、過篩得到50目的顆粒。稱取500g過篩后的顆粒放入Ikg氯化銅溶液(濃度為1%、pH為3)中，在溶液溫度為60°C下均勻攪拌2h，自然冷卻至室溫后，將去除溶劑的顆粒置于微波膨脹設備中，在功率600 W功率的條件下干燥30s，放置至室溫，即制備得到所需的改性玉米芯多孔材料。
[0022]實施例2
[0023]將玉米芯調節水分至28%，然后置于微波膨脹設備中，在1200?功率下膨脹90秒，將膨脹后的玉米芯用蒸餾水反復噴灑，使玉米芯的含水率為25%，并于室溫下放置10小時后將其粉碎、過篩得到80目的顆粒。稱取500克氯化銅及300克氯化鋅溶解于10.2kg水中并調節溶液PH值至2，稱取5kg過篩后的顆粒放入混合溶液中，在溶液溫度為80°C下均勻攪拌2h，自然冷卻至室溫后，將去除溶劑的顆粒置于微波膨脹設備中，在功率800W功率的條件下干燥60s，放置至室溫，即制備得到所需的改性玉米芯多孔材料。
[0024]實施例3
[0025]將玉米芯調節水分至20%，然后置于微波膨脹設備中，在1500?功率下膨脹90秒，將膨脹后的玉米芯用蒸餾水反復噴灑，使玉米芯的含水率為25%，并于室溫下放置12小時后將其粉碎、過篩得到60目的顆粒。稱取500克硫酸鋅、800克氯化鐵及200克氯化銅溶解于20.5kg水中，并調節溶液pH值至3，稱取IOkg過篩后的顆粒放入混合溶液中，在溶液溫度為90°C下均勻攪拌2h，自然冷卻至室溫后，置于微波膨脹設備中，將去除溶劑的顆粒置于微波膨脹設備中，在功率1000W功率的條件下干燥60s，放置至室溫，即制備得到所需的改性玉米芯多孔材料。
[0026]實施例4
[0027]重復實施例1，有以下不同點:改性溶液為Ikg硫酸銅溶液(濃度為1%、pH為3)。[0028]實施例5
[0029]重復實施例2，有以下不同點:改性溶液為500克硫酸銅及300克硫酸鋅溶解于
10.2kg水中后將pH值調至2所制得的溶液。
[0030]實施例6
[0031]重復實施例3，有以下不同點:改性溶液為500克氯化鋅、800克硫酸鐵及200克硫酸銅溶解于20.5kg水中后將pH值調至3所制得的溶液。
[0032]應用實施例1
[0033]將實施例1所得到的改性玉米芯多孔材料通過復合濾棒成型機添加到卷煙濾嘴中，添加量為嘴棒總重量的25%，制備得到二元復合嘴棒并制備成卷煙，與對照空白樣品的加工工藝條件相同，同時進行卷煙煙氣成分檢測。結果表明:卷煙煙氣中焦油降低11.5%、煙堿降低15.8%、氰化氫降低21.0%、苯酚降低26.3%。對樣品與對照進行感官評價表明，該樣品明顯能夠豐富卷煙自然香氣，對卷煙整體風格特征無明顯影響。
[0034]應用實施例2
[0035]將實施例2所得到的改性玉米芯多孔材料通過復合濾棒成型機添加到卷煙濾嘴中，添加量為嘴棒總重量的28%，制備得到二元復合嘴棒并制備成卷煙，與對照空白樣品的加工工藝條件相同，同時進行卷煙煙氣成分檢測。結果表明:卷煙煙氣中焦油降低9.8%、煙堿降低12.6%、氰化氫降低23.6%，苯酚降低22.0%。對樣品與對照進行感官評價表明，該樣品明顯能夠豐富卷煙自然香氣，對卷煙整體風格特征無明顯影響。
[0036]應用實施例3
[0037]將實施例3所得到的改性玉米芯多孔材料通過復合濾棒成型機添加到卷煙濾嘴中，添加量為嘴棒總重量的18%，制備得到二元復合嘴棒并制備成卷煙，與對照空白樣品的加工工藝條件相同，同時進行卷煙煙氣成分檢測。結果表明:卷煙煙氣中焦油降低10.3%、煙堿降低6.5%、氰化氫降低9.0%，苯酚降低17.6%。對樣品與對照進行感官評價表明，該樣品明顯能夠豐富卷煙自然香氣，對卷煙整體風格特征無明顯影響。
[0038]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種改性玉米芯多孔材料，通過以下步驟的方法制得: (1)將含水率為20%?28%的玉米芯，置于微波膨脹設備中，在功率1200?1500W條件下膨脹60?90s ； (2)膨脹后的玉米芯用蒸餾水反復噴灑，調節含水率至22%?25%，并放置于室溫下平衡6?12小時，粉碎至20?80目顆粒，備用； (3)用蒸餾水配制濃度為0.5%?15%的金屬鹽水溶液，用濃鹽酸調節溶液pH值至2?3，得到改性溶液，備用；所述的金屬鹽為氯化鋅、硫酸鋅、氯化銅、硫酸銅、氯化鐵、硫酸鐵中的一種或是任意幾種的混合物； (4)按質量份數稱取20?30份的備用玉米芯顆粒，置于40?80份備用改性溶液中，在溶液溫度為50?90°C的條件下均勻攪拌2h后，自然冷卻至室溫，去除溶劑； (5)將除去溶劑的玉米芯顆粒置于微波膨脹設備中，在功率500?1000W條件下干燥膨脹60?120秒，即得到所需的改性玉米芯殼多孔材料。
2.權利要求1所述改性玉米芯多孔材料在卷煙生產中的應用，具體為:將所述改性玉米芯多孔材料通過復合濾棒成型機添加到卷煙濾嘴中，制備得到二元復合嘴棒。
3.根據權利要求2所述的應用，其特征在于:所述的改性玉米芯多孔材料的添加量優選為嘴棒總重量的18?52%。
【文檔編號】A24D3/06GK103689793SQ201310645677
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月3日 優先權日:2013年12月3日
【發明者】王明鋒, 朱保昆, 何靚, 廖頭根, 劉亞, 劉娟 申請人:紅云紅河煙草(集團)有限責任公司