一种降低卷烟主流烟气重金属释放量的二元复合滤棒
技术领域
本发明涉及卷烟滤棒技术领域，尤其涉及一种降低卷烟主流烟气重金属释放量的二元复合滤棒。
背景技术
随着生活水平的提高，消费者健康意识和环保意识逐渐增强，卷烟消费者越来越关注卷烟的吸食安全性。因此，低危害卷烟产品的开发受到广泛关注。
主流烟气中的砷、铅、铬、镉、汞、镍等有毒重金属会以气溶胶或金属氧化物等形式进入人体，在累积到一定程度后，对人体造成伤害。目前，这些重金属元素已被列入了卷烟烟气有害成分名单中。近年来，围绕卷烟烟气重金属释放及危害问题，行业科研工作者提出了一些减害技术以降低卷烟烟气重金属释放量。其中，基于卷烟滤棒的吸附截留技术是研究热点之一。而普通二醋酸纤维丝束段对烟气中重金属的吸附截留能力有限，尚不能显著降低重金属释放量。因此，常在普通滤棒中添加各类功能性材料，如活性炭、分子筛、硅胶、壳聚糖、功能高分子吸附剂等，所制备的复合滤棒可以对烟气中有害成分(包括重金属)的进行选择性吸收，从而提高卷烟的安全性。如专利CN103071454A介绍了一种海藻活性炭滤嘴添加剂，使用该活性炭制备的复合滤嘴，能明显降低主流烟气中铬、镍、砷、镉、铅等重金属的释放量，且具有海藻的特殊香味。专利CN203748660U设计了一种含重金属过滤段的复合铝棒，过滤段含有纤维丝束及分布于丝束上的介孔二氧化钛复合材料颗粒，这种新型复合滤棒在保证卷烟原有口味和吸食品质的条件下，能降低卷烟烟气重金属释放量。CN103506092A制备了一种负载型聚酰胺-胺型树枝状高分子吸附剂，将该吸附剂用于卷烟复合滤棒后，仅需少量添加，即可具有较大的吸附容量，对烟气重金属的吸附能力较强。CN109259304A发明了一种烟草烘烤香型滤嘴，该滤嘴能显著降低卷烟烟气重金属含量。CN103113686A以离子交换树脂为滤棒添加材料制备了二元复合滤嘴，使用该滤嘴，能明显降低主流烟气中铬、镍、砷、镉、铅等重金属的释放量，降低对人体的危害。CN102440436A将壳聚糖纤维丝束制成吸附线，以水溶性壳聚糖为粘接剂制备了香烟滤棒，该滤棒对烟气中重金属物质的吸附率可达20-30％，显著降低了吸入体内的重金属物质含量，且具有大规模生产的可操作性。CN102499479A以硅胶、氧化铝、分子筛或醋酸纤维为载体，通过负载天然氨基酸获得了络合吸附剂，将该络合吸附剂添加到卷烟滤棒中制备的二元复合滤棒能有效降低卷烟主流烟气中的重金属镉15-40％，砷5-20％，且不影响卷烟吸味。
尽管以上专利研究结果都表现出了卷烟烟气重金属较好的降低效果，但也存在一些不足。如活性炭和介孔复合材料对烟气成分没有吸附选择性，在降低卷烟有害成分含量的同时，也可能吸附卷烟香味成分，导致卷烟吸味变差；树枝状功能高分子吸附剂和氨基酸负载型络合吸附剂则制备工艺较为复杂，且成本较高。
研究表明，安全且生物降解性较好的天然可再生生物材料是一种极具研究价值的新型材料，基于其研发制备卷烟减害材料具有极高的市场推广前景。如专利201520541130.6报道了一种含大豆蛋白多肽的复合卷烟滤棒，能够有效降低卷烟刺激性、协调烟气、改善余味。
胶原蛋白是一种天然生物高分子，广泛存在于动物骨骼、皮肤中，是一种常见的动物生物质资源，其安全可再生且价格适宜。胶原蛋白分子结构中含有大量的肽键、氨基、羧基、羟基等极性基团，这些基团的存在，有助于其对卷烟烟气中重金属进行络合吸附去除。同时，通过添加适量的多孔活性炭进行重组，可以提高胶原蛋白对卷烟烟气中有害成分的吸附能力。迄今为止，国内外尚未见将胶原蛋白与活性炭同时添加到二醋酸纤维以降低卷烟烟气重金属释放量的二元复合滤棒的报道。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种降低卷烟主流烟气重金属释放量的二元复合滤棒，本发明将胶原蛋白多肽和活性炭采用干法造粒的方式重组后加入二醋酸纤维丝束中，再与普通二醋酸纤维滤棒复合成二元复合滤棒。利用胶原蛋白的分子结构特点和活性炭的多孔性，可弥补醋酸纤维对香烟中重金属的吸附能力小的问题，同时，利用胶原蛋白多肽吸湿性较强的特点，还可以提高卷烟的保润效果。本发明卷烟无明显怪杂气，烟气圆润、柔和、刺激性小，甜润感较强。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种降低卷烟主流烟气重金属释放量的二元复合滤棒，包括二醋酸纤维丝束段以及与二醋酸纤维丝束段紧贴设置的添加胶原蛋白-活性炭重组颗粒的二醋酸纤维丝束段，所述二醋酸纤维丝束段和添加胶原蛋白-活性炭重组颗粒的二醋酸纤维丝束段的外部设有第一包裹层，或
所述二醋酸纤维丝束段和添加胶原蛋白-活性炭重组颗粒的二醋酸纤维丝束段的外部各自包裹一层第一包裹层。
进一步方案为，所述第一包裹层外部设有至少一层包裹层。
本发明另一方面还提供了上述的一种降低卷烟主流烟气重金属释放量的二元复合滤棒的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，制备胶原蛋白-活性炭重组颗粒；
按重量份称取胶原蛋白颗粒10-90份、活性炭10-90份，将两种颗粒混合均匀，在操作环境湿度低于55％条件下，使用造粒机对混合颗粒进行干法造粒，控制颗粒目数在一定范围，即得到胶原蛋白-活性炭重组颗粒；
步骤二，制备二元复合滤棒；
所述二元复合滤棒内芯是由添加胶原蛋白-活性炭重组颗粒的二醋酸纤维丝束段和二醋酸纤维丝束段同轴排列组成，所述添加胶原蛋白-活性炭重组颗粒的二醋酸纤维丝束段与二醋酸纤维丝束段为直径相等的圆棒状体，其外先各自包裹一层第一包裹层或外部设有共用的第一包裹层，第一包裹层外部再包裹一层包裹层。
进一步方案为，其特征在于，所述胶原蛋白-活性炭重组颗粒二醋酸纤维丝束段是通过将胶原蛋白-活性炭重组颗粒直接加入二醋酸纤维丝束段，在滤棒成型机上制备。
进一步方案为，所述的胶原蛋白-活性炭重组颗粒目数为20-60目。
进一步方案为，胶原蛋白为牛骨胶原蛋白，其平均分子量约为1000-3000Dalton。活性炭为食品级活性炭颗粒，目数≥200目。
进一步方案为，所述二醋酸纤维丝束为3.5Y/34000。其中，3.5、34000分别指单丝线密度和丝束总线密度，单位均用丹尼尔表示，Y指单丝截面形状。
重组颗粒的添加量为1mg/支-20mg/支，优选2mg/支。
本发明的有益效果在于：
1)本发明制备了一种降低卷烟主流烟气重金属释放量的二元复合卷烟滤棒，在滤棒中加入胶原蛋白，能够提升卷烟的甜润感，从而提高了卷烟感官质量，其工艺简单、原料来源广泛其安全性高，可广泛适用于各类卷烟滤棒。
2)本发明的胶原蛋白通过与多孔活性炭颗粒重组，能降低卷烟烟气中焦油含量和有害成分含量，尤其是重金属释放量显著降低，以达到降焦减害的效果。
3)本发明的胶原蛋白-活性炭重组颗粒采取颗粒形式直接添加，不改变现有滤棒生产工艺，操作简单。
4)本发明的骨胶原蛋白来源于牛骨骼，价格适宜，安全可靠。牛骨胶原蛋白是从牛骨中提取而来的胶原蛋白。胶原蛋白分子上携带有大量的极性基团如肽键、氨基、羧基、羟基等。这些基团的存在，使得胶原蛋白分子对卷烟烟气中的重金属具有络合能力从而起到降低主流烟气重金属释放量的作用。胶原蛋白其具有良好的生物相容性、可生物降解性以及生物活性，目前已在食品、医药、组织工程、化妆品等领域获得广泛的应用，其安全性已得到验证。活性炭的加入则能提高重组颗粒对卷烟烟气中有害成分的吸附去除效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要实用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明二元复合滤棒的结构示意图
1二醋酸纤维丝束段；2添加胶原蛋白-活性炭重组颗粒的二醋酸纤维丝束段；3第一包裹层；4包裹层。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
称取900克胶原蛋白粉和100克活性炭，混合均匀后，经烘干、粉碎和筛分，得到所需粒径的重组颗粒成品待用，颗粒目数：20-60目。
将制备的胶原蛋白-活性炭重组颗粒添加到二醋酸纤维丝束中制备成二醋酸纤维丝束段，重组颗粒的添加量为1mg/支-20mg/支，优选2mg/支；再将颗粒棒与普通二醋酸纤维滤棒复合成二元复合滤棒。
所述二醋酸纤维丝束段的丝束为3.5Y/34000。其中，3.5、34000分别指单丝线密度和丝束总线密度，单位均用丹尼尔表示，Y指单丝截面形状。
将本发明的胶原蛋白-活性炭重组颗粒二元复合滤棒用于某品牌“好运”的卷烟中，添加量为2mg/支烟时，卷烟主流烟气中重金属释放量有显著降低，如表1所示；同时，卷烟烟气圆润、柔和、刺激性小，甜润感较强，感官品质有一定提升，彰显了卷烟产品特色。
表1实施例1重组颗粒添加量为2mg/cig时主流烟气6种重金属元素释放量
实施例2
称取800克胶原蛋白粉和200克活性炭，混合均匀后，经烘干、粉碎和筛分，得到所需粒径的重组颗粒成品待用，颗粒目数：20-60目。
将制备的胶原蛋白-活性炭重组颗粒添加到二醋酸纤维丝束中制备成颗粒棒，重组颗粒的添加量为1mg/支-20mg/支，优选2mg/支；再将颗粒棒与普通二醋酸纤维滤棒复合成二元复合滤棒。
所述二醋酸纤维丝束段的丝束为3.5Y/34000。其中，3.5、34000分别指单丝线密度和丝束总线密度，单位均用丹尼尔表示，Y指单丝截面形状。
将本发明的胶原蛋白-活性炭重组颗粒二元复合滤棒用于某品牌“好运”的卷烟中，添加量为2mg/支烟时，卷烟主流烟气中重金属释放量有显著降低，如表2所示；同时，卷烟烟气圆润、柔和、刺激性小，甜润感较强，感官品质有一定提升，彰显了卷烟产品特色。
表2实施例2重组颗粒添加量为2mg/cig时主流烟气6种重金属元素释放量
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
