專利名稱：煙草保潤(rùn)劑及其應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于用于煙草行業(yè)的添加劑，具體涉及用于煙葉保濕的保潤(rùn)劑。
背景技術(shù)：
在卷煙制造過(guò)程中，為了減少加工時(shí)的造碎，通常需要加入具有保潤(rùn)作用的保潤(rùn)劑.以改善煙草的物理性能，增強(qiáng)煙草的耐加工性。在煙葉(葉片)和煙絲中加入保潤(rùn)劑，可增加煙葉(葉片)、煙絲的柔軟程度，減少加工時(shí)的糙碎、損耗，改善煙絲的物理性能，增加韌性，保持水份，不僅有利于產(chǎn)品香味透發(fā)，對(duì)煙草的吸食及質(zhì)量具有十分重要的作用，而且實(shí)驗(yàn)表明，由于煙絲糙碎減少，整絲率提高，從而提高了煙絲的填充能力，這不僅有利于降低成本，而且一定程度上可降低卷煙焦油量。在利用碎次煙葉生產(chǎn)煙草薄片(再生煙葉)的過(guò)程中加入保潤(rùn)劑，能在煙草薄片生產(chǎn)上不同程度地解決了變硬、發(fā)脆、易碎等問(wèn)題，提高了煙草薄片的持水能力，延緩水分的蒸發(fā)，改善色澤.增加薄片的柔韌性，減少造碎。
卷煙保潤(rùn)劑必須具備的條件是有較強(qiáng)的保潤(rùn)能力；加在卷煙中不產(chǎn)生異味；對(duì)料液和香精溶液具有互溶性。在實(shí)際生產(chǎn)中，所采用的保潤(rùn)劑大都是多元醇類化合物，如甘油、丙二醇、木糖醇、山梨醇等。其中甘油和丙二醇的保潤(rùn)性能較好，但甘油燃燒分解產(chǎn)生的丙烯醛會(huì)使煙氣吃味變壞，卷煙中已不多用。木糖醇、山梨醇的價(jià)格雖低，但其保潤(rùn)性能不如甘油和丙二醇好，且長(zhǎng)時(shí)間存放有沉淀，溫度低時(shí)易凝固，不便于生產(chǎn)使用。
目前，國(guó)內(nèi)卷煙生產(chǎn)中多選用丙二醇為保潤(rùn)劑。但由于丙二醇是石油化工產(chǎn)品，是環(huán)氧乙烷羰基化法(EO法)和丙烯醛水合加氫法(AC法)生產(chǎn)出來(lái)的。而且研究表明，丙二醇、丙三醇、棗酊等燃燒后都是產(chǎn)生焦油的主要物質(zhì)。
一般認(rèn)為丙二醇的毒性和刺激性都較小(有文獻(xiàn)報(bào)道丙二醇為中等毒性)，除卷煙外，在藥品制備、化妝品和食品中也大量使用。目前我們還不能確切地說(shuō)明煙氣中那些有害成分與丙二醇有關(guān)，但畢竟丙二醇是石化產(chǎn)品，而且近年來(lái)的研究報(bào)道指出，當(dāng)添加在食品和飲料中一次服用量過(guò)高時(shí)，有引起腎臟障礙的危險(xiǎn)；在藥品和化妝品中有引起接觸性皮炎的多例報(bào)道；食用含有丙二醇的調(diào)味汁可引起全身性皮疹。這些都說(shuō)明丙二醇作為卷煙添加劑在一定程度上確實(shí)存在對(duì)人體健康不利的因素。盡管丙二醇還沒(méi)有在食品中被禁用或限用，但隨著社會(huì)的發(fā)展和變化，人們對(duì)天然物質(zhì)越來(lái)越重視.在全球性食品、化妝品原料的“天然化”熱潮中，世界發(fā)達(dá)國(guó)家已逐漸淘汰傳統(tǒng)的保潤(rùn)劑丙二醇，開(kāi)始開(kāi)發(fā)一些天然的、性能優(yōu)良的新型保潤(rùn)劑，并開(kāi)始用于煙草工業(yè)。
中國(guó)是以生產(chǎn)高焦油含量的烤煙型卷煙為主的世界煙草大國(guó)，截至2003年底，中國(guó)有煙企123家，煙民約3.6億。在WTO和WHO的雙重壓力下，降焦減害已經(jīng)成為目前中國(guó)煙草企業(yè)對(duì)抗跨國(guó)煙草巨頭進(jìn)入的當(dāng)務(wù)之急。
由于對(duì)吸煙者造成危害的物質(zhì)如苯并芘、亞硝胺、酚類等主要存在于卷煙燃燒過(guò)程產(chǎn)生的焦油中，目前國(guó)際上普遍把焦油含量作為評(píng)判卷煙安全性的標(biāo)準(zhǔn)。低焦油卷煙幾乎成了安全型卷煙的代名詞。國(guó)家煙草專賣局在《關(guān)于調(diào)整卷煙焦油限量要求》中作出焦油量“15mg/支以下”的硬性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，這是國(guó)內(nèi)煙草業(yè)在“降焦減害”道路上所邁出的第一步。
從國(guó)際來(lái)看，降焦減害已成無(wú)法逆轉(zhuǎn)的潮流。在美國(guó)1954年卷煙平均焦油量為37mg/支，1980年平均焦油量為14mg/支，1990年平均焦油量?jī)H12.5mg/支；在歐盟，允許的卷煙最高焦油量1993年是13mg/支，1998年是12mg/支，2005年則要降到10mg/支；在日本，卷煙的平均焦油量已經(jīng)下降到8mg/支。無(wú)論是從日后的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)還是從消費(fèi)者利益出發(fā)，低焦低害都是煙草業(yè)的必然之路。降低焦油含量、減少吸煙危害將成為世界煙草業(yè)的趨勢(shì)。
應(yīng)該著重指出低焦并不等于低害。卷煙煙氣中有氣相物質(zhì)(能通過(guò)劍橋?yàn)V片的物質(zhì))和粒相物質(zhì)(能被劍橋?yàn)V片截流的物質(zhì))兩部分。粒相物質(zhì)約占煙氣總量的不到8％，煙氣粒相物中除水分和煙堿以外所剩下的部分，稱之為焦油。目前一般認(rèn)為卷煙煙氣中的有害成分主要集中在焦油中。據(jù)報(bào)道，卷煙焦油中99.4％的成分對(duì)人體是無(wú)害的(這其中又有相當(dāng)一部分低揮發(fā)性成分是卷煙特有香味的來(lái)源)，只有0.6％的成分為有害成分。在0.6％的有害成分中，0.2％為致癌和可能致癌的成分，0.4％為輔助致癌成分。降低焦油含量，確實(shí)可以減少含在焦油中的有害成分。但是實(shí)踐證明，低焦油卷煙煙氣中并不一定有害物質(zhì)也同樣低，事實(shí)上，國(guó)際著名癌癥和煙草研究專家Hoffmann博士列出的44種有害物質(zhì)清單中，有許多不包括在焦油內(nèi)，如CO、氫氰酸、揮發(fā)性醛類物質(zhì)、氮氧化物和氨等氣相成分。因此，降低焦油含量并不意味著降低了煙草對(duì)人體的危害，只有做到降害才是真正對(duì)煙民負(fù)責(zé)。因此，低焦的同時(shí)必須做到低害。煙草行業(yè)除了降焦之外，還有一個(gè)更重要的減害和低害的概念。
我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)生產(chǎn)和銷售高焦油含量的卷煙，這肯定是有害于煙民的。我國(guó)卷煙的焦油量1970年以前一般都在30mg/支以上，20世紀(jì)末降至25mg/支左右，國(guó)家煙草專賣局硬性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，從2004年7月1日起，焦油含量超過(guò)15mg/支的卷煙一律不得上市。根據(jù)逐步降焦的策略，今后兩年內(nèi)烤煙型卷煙的焦油含量將降至10～12mg/支、混合型卷煙焦油降至8～10mg/支。因此，國(guó)內(nèi)卷煙行業(yè)正面臨兩項(xiàng)艱巨任務(wù)第一在現(xiàn)有15mg/支的基礎(chǔ)上，將焦油含量降至10～12mg/支；第二在一定的焦油量(比如12～13mg/支)基礎(chǔ)上，用可行的多種方式方法選擇性減害，以更好更快地達(dá)到減害的目的。
經(jīng)過(guò)近幾年的研究和實(shí)踐，國(guó)內(nèi)外降焦和減害技術(shù)有了長(zhǎng)足進(jìn)步，但目前能用于卷煙生產(chǎn)過(guò)程的有效降焦手段主要是“加長(zhǎng)過(guò)濾嘴”和“激光打孔”；至于減害技術(shù)，近年來(lái)也開(kāi)發(fā)出生物材料、納米催化材料、分子篩、低溫催化劑、中草藥添加劑、特殊功能濾嘴等多種降害新技術(shù)，但目前為止能大量用于批量生產(chǎn)的減害技術(shù)仍然少見(jiàn)。其主要原因是這些技術(shù)要么成本太高、要么對(duì)吸味帶來(lái)不良影響。一種成本低、操作簡(jiǎn)便、不減低煙氣質(zhì)量和品味、可有效降低煙氣中有害成分的減害技術(shù)，是目前煙草行業(yè)的急需。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決上述問(wèn)題提供一種新型的無(wú)毒無(wú)害保潤(rùn)效果好的煙草保潤(rùn)劑。
本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種該保潤(rùn)劑應(yīng)用于煙草的使用方法。
為達(dá)到上述目的本發(fā)明的技術(shù)方案如下為解決上述問(wèn)題本發(fā)明公開(kāi)了一種煙草保潤(rùn)劑，該煙草保潤(rùn)劑是吡咯烷酮羧酸鹽的水溶液。
優(yōu)化地方案，所述吡咯烷酮羧酸鹽包括吡咯烷酮羧酸鈉和吡咯烷酮羧酸鉀的一種。
一種煙草保潤(rùn)劑的使用方法，在現(xiàn)有煙草生產(chǎn)程序中將向煙草內(nèi)添加丙二醇的流程改為添加由吡咯烷酮羧酸鹽的潤(rùn)溶液制成的保潤(rùn)劑。
優(yōu)化地方案，在煙草過(guò)濾嘴中添加吡咯烷酮羧酸鈉與增塑劑混合的溶液。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)是1、PCA是吡咯烷酮羧酸的英文全名Pyrrolidine Carboxylic Acid的縮寫(xiě)，或稱焦谷氨酸，是谷氨酸脫水得到的環(huán)狀氨基酸，本發(fā)明的煙草保潤(rùn)劑是采用天然原料咯烷酮羧酸鹽制備出組成接近人體天然保濕因子的“仿生保濕劑”，無(wú)毒、無(wú)刺激、無(wú)致敏性。與丙二醇相比，不僅保潤(rùn)性能優(yōu)越，而且更有利于煙草的吸食安全性。
2、鉀離子的助燃作用有利于降低煙氣中的CO和焦油釋放量煙草是喜鉀植物，大量的實(shí)驗(yàn)表明，較高含量的鉀能提高所有類型煙草的品質(zhì)，使煙葉色澤呈深桔黃色，香氣足，吸味好，富有彈性和韌性，填充性強(qiáng)，陰燃持火力和燃燒性好[1]。近年來(lái)，國(guó)際上除了煙草生物學(xué)家、農(nóng)學(xué)家在煙草基因工程、遺傳育種和煙草栽培領(lǐng)域探索增加煙草含鉀量的各種途徑外，在卷煙加工工藝領(lǐng)域里，卷煙制造學(xué)家通過(guò)將鉀鹽作為助燃燒劑加入到煙草中，以研究其減少卷煙燃燒時(shí)產(chǎn)生的焦油和CO的規(guī)律，進(jìn)行了大量的研究[1-20].如Yamatomo發(fā)現(xiàn)在卷煙中加入蘋(píng)果酸鉀及硝酸鉀后，卷煙的燃燒溫度、焦油量、尼古丁量、CO含量都有所降低[1].戴亞等人也研究了某些鉀鹽對(duì)卷煙燃燒性、焦油產(chǎn)率的影響，表明加入合適量的鉀鹽能加速卷煙的燃燒[3-6].汪波等[9]則用差熱分析(DTA)和程序升溫反應(yīng)一質(zhì)譜(TPR-MS)方法研究了鉀離子對(duì)煙草燃燒的作用機(jī)理，說(shuō)明了鉀鹽降低煙草燃燒溫度的原因。綜合國(guó)內(nèi)外近幾年的研究成果，可以得出以下結(jié)論(1)在煙草中加人有機(jī)鉀鹽，可使煙草燃燒溫度降低，起到助燃效果。燃燒溫度降低的原因是鉀鹽加入使煙草燃燒的熱量分批釋放，單位時(shí)間內(nèi)的放熱量降低.另外鉀鹽加入后使煙炭更穩(wěn)定，使燃燒時(shí)釋放的熱量減少。燃燒溫度降低的直接效果是焦油量、CO含量都有所降低。
(2)有機(jī)鉀鹽的加入不僅降低煙草燃燒溫度，加速卷煙的燃燒，更重要的是鉀離子在煙草燃燒過(guò)程起到了催化作用。加入鉀鹽后，鉀鹽受熱解離出的鉀離子與燃燒過(guò)程的中間產(chǎn)物結(jié)合，生成初始反應(yīng)溫度更高的有機(jī)鉀鹽，原來(lái)在較低溫度(440℃)下集中燃燒的部分有機(jī)物，轉(zhuǎn)化為反應(yīng)溫度更高的含鉀新物質(zhì)。這樣有機(jī)鉀鹽的加入，改變了煙草燃燒時(shí)的反應(yīng)歷程，重組煙葉的成分結(jié)構(gòu)。使原來(lái)產(chǎn)生焦油的部分有機(jī)物，變成高燃點(diǎn)(550℃)含鉀物質(zhì)。因此，鉀離子在煙草燃燒過(guò)程中形成高燃點(diǎn)物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)，是有機(jī)鉀鹽在煙草燃燒過(guò)程能夠降低焦油和CO的根本原因。
(3)鉀鹽加入后，其陰離子部分將與鉀離子共同發(fā)揮作用。就降焦效果講酸根離子的作用遠(yuǎn)不如鉀離子顯著，不同酸根離子的降焦效果也不同。更重要的是，不同酸根離子對(duì)煙氣吸味的影響有顯著差異，如檸檬酸鉀和蘋(píng)果酸鉀的加入可使吸食品質(zhì)有明顯改善；而草酸鉀、酒石酸鉀、富馬酸鉀、磷酸二氫鉀和硝酸鉀等鉀鹽的加入，對(duì)煙氣的不同質(zhì)量指標(biāo)有不同程度的不利影響。因此，在煙絲中加入鉀鹽時(shí)，酸根離子的選擇也是相當(dāng)重要的。另外，即便是對(duì)吸食品質(zhì)有利的鉀鹽，當(dāng)添加量超過(guò)一定比例時(shí)，同樣會(huì)使卷煙的刺激性、雜氣增加。因此，為了保證煙氣的吸食品質(zhì)，鉀鹽的加入量也需要合理控制。
3、“以降焦、減害為主要功能”在過(guò)濾嘴添加正是滿足這一條件的，既可有效降焦又可明顯減害的新型過(guò)濾嘴添加劑。與現(xiàn)有的降焦、減害技術(shù)相比具有明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)1、降焦的同時(shí)兼有減害功能在過(guò)濾嘴中添加新型過(guò)濾嘴添加劑，對(duì)焦油和亞硝胺有明顯的截留作用。新型過(guò)濾嘴添加劑的主要成分是PCA-Na。PCA是陰離子型、強(qiáng)極性、帶負(fù)電的官能團(tuán)，具有最強(qiáng)的吸引帶正電物質(zhì)的能力。亞硝胺的結(jié)構(gòu)式是 其基本官能團(tuán)為-N-N＝0，帶正電荷。它與帶負(fù)電的PCA官能團(tuán)
有很強(qiáng)的吸附作用。這種吸附作用對(duì)具有平面結(jié)構(gòu)的亞硝胺、苯并[α]芘和蒽等作用更強(qiáng)；而對(duì)于具有立體結(jié)構(gòu)的煙堿 煙堿(尼古丁)吸附作用相對(duì)較弱，這就有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)有害物質(zhì)的選擇性吸附。既降焦、減害，又可提高煙堿/焦油比。
已進(jìn)行的兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在加入量為7.14％的條件下，焦油可降低1.5～2.0mg/支總亞硝胺降低7個(gè)百分點(diǎn)；其中二甲基亞硝胺降低了40％；效果非常明顯。根據(jù)已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合成本核算，下一輪實(shí)驗(yàn)決定將加入量提高到14.28％，預(yù)計(jì)降焦、減害效果會(huì)更加顯著。
2、操作簡(jiǎn)便，在不改變工藝、不增加設(shè)備的情況下直接添加既可在醋纖絲束生產(chǎn)過(guò)程中加入，也可在濾棒生產(chǎn)中隨新型增塑劑加入。
3、綜合成本低與“加長(zhǎng)過(guò)濾嘴”和“激光打孔”等現(xiàn)行降焦工藝相比，每大箱可降低成本100～200元。
4、煙氣質(zhì)量和品味好評(píng)吸結(jié)果表明，新型過(guò)濾嘴添加劑的加入，不僅不減低煙氣質(zhì)量和品味，而且可在一定程度上改善煙氣的質(zhì)量和品味。
5、吸食更安全 由于新型過(guò)濾嘴添加劑的主要成分是PCA-Na。它是采用天然原料(玉米淀粉)精制而成，無(wú)毒、無(wú)刺激、無(wú)致敏性。與其它過(guò)濾嘴添加劑相比，更有利于煙草的吸食安全性。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1一種煙草保潤(rùn)劑，該煙草保潤(rùn)劑是吡咯烷酮羧酸鈉的70％的水溶液。
實(shí)施例2一種煙草保潤(rùn)劑，該煙草保潤(rùn)劑是吡咯烷酮羧酸鈉的50％的水溶液。
實(shí)施例3一種煙草保潤(rùn)劑，該煙草保潤(rùn)劑是吡咯烷酮羧酸鈉的60％的水溶液。
實(shí)施例4一種煙草保潤(rùn)劑，該煙草保潤(rùn)劑是吡咯烷酮羧酸鈉的40％的水溶液。
實(shí)施例5一種煙草保潤(rùn)劑，該煙草保潤(rùn)劑是吡咯烷酮羧酸鈉的80％的水溶液。
實(shí)施例6一種煙草保潤(rùn)劑，該煙草保潤(rùn)劑是吡咯烷酮羧酸鉀的70％的水溶液。
實(shí)施例7一種煙草保潤(rùn)劑，該煙草保潤(rùn)劑是吡咯烷酮羧酸鉀的50％的水溶液。
實(shí)施例8一種煙草保潤(rùn)劑，該煙草保潤(rùn)劑是吡咯烷酮羧酸鉀的60％的水溶液。
實(shí)施例9一種煙草保潤(rùn)劑，該煙草保潤(rùn)劑是吡咯烷酮羧酸鉀的40％的水溶液。
實(shí)施例10一種煙草保潤(rùn)劑，該煙草保潤(rùn)劑是吡咯烷酮羧酸鉀的80％的水溶液。
實(shí)施例11一種煙草保潤(rùn)劑的使用方法，在現(xiàn)有煙草生產(chǎn)程序中將向煙草內(nèi)添加丙二醇的流程改為添加由上述配比的吡咯烷酮羧酸鈉的水溶液制成的保潤(rùn)劑。
實(shí)施例11一種煙草保潤(rùn)劑的使用方法，在現(xiàn)有煙草生產(chǎn)程序中將向煙草內(nèi)添加丙二醇的流程改為添加由上述配比的吡咯烷酮羧酸鈉的水溶液制成的保潤(rùn)劑。同時(shí)在煙草過(guò)濾嘴中添加吡咯烷酮羧酸鈉與增塑劑混合的溶液。
實(shí)施例12一種煙草保潤(rùn)劑的使用方法，在現(xiàn)有煙草生產(chǎn)程序中將向煙草內(nèi)添加丙二醇的流程改為添加由上述配比的吡咯烷酮羧酸鉀的水溶液制成的保潤(rùn)劑。同時(shí)在煙草過(guò)濾嘴中添加吡咯烷酮羧酸鈉與增塑劑混合的溶液。
權(quán)利要求
1.一種煙草保潤(rùn)劑，其特征在于該煙草保潤(rùn)劑是吡咯烷酮羧酸鹽的水溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙草保潤(rùn)劑，其特征在于所述吡咯烷酮羧酸鹽包括吡咯烷酮羧酸鈉和吡咯烷酮羧酸鉀的一種。
3.一種煙草保潤(rùn)劑的使用方法，其特征在于在現(xiàn)有煙草生產(chǎn)程序中將向煙草內(nèi)添加丙二醇的流程改為添加由吡咯烷酮羧酸鹽的水溶液制成的保潤(rùn)劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煙草保潤(rùn)劑的使用方法，其特征在于在煙草過(guò)濾嘴中添加吡咯烷酮羧酸鈉與增塑劑混合的溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種煙草保潤(rùn)劑，該煙草保潤(rùn)劑是吡咯烷酮羧酸鹽的水溶液。PCA是吡咯烷酮羧酸的英文全名Pyrrolidine Carboxylic Acid的縮寫(xiě)，或稱焦谷氨酸，是谷氨酸脫水得到的環(huán)狀氨基酸，本發(fā)明的煙草保潤(rùn)劑是采用天然原料咯烷酮羧酸鹽制備出組成接近人體天然保濕因子的“仿生保濕劑”，無(wú)毒、無(wú)刺激、無(wú)致敏性。與丙二醇相比，不僅保潤(rùn)性能優(yōu)越，而且更有利于煙草的吸食安全性。
文檔編號(hào)A24B15/30GK1985687SQ20061014030
公開(kāi)日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2006年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月20日
發(fā)明者蘇怡龍, 候耀永, 趙斌 申請(qǐng)人:青島久潤(rùn)精細(xì)化工有限公司