專利名稱：香煙過濾嘴及其制造方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及香煙過濾嘴及其制造方法和在香煙中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
香煙燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙霧中含有幾百種對人體有害的化學(xué)成分，特別是焦油、亞硝胺等40多種致癌物質(zhì)。在歐盟，對可允許的最高焦油含量已由1993年的15毫克降低到2004年的10毫克。2005年2月份，世界衛(wèi)生組織的煙草控制框架公約生效，全球的控?zé)熁顒?dòng)增加，人們的健康意識(shí)也大大增強(qiáng)，對香煙過濾嘴的功能也提出了更高的要求。目前，全世界有超過90%的卷煙都在使用過濾嘴。醋酸纖維做卷煙過濾嘴材料于1953年投入市場以來，占有絕大多數(shù)的市場份額。但是近年來，科學(xué)家的研究發(fā)現(xiàn)在吸煙過程中，特別是當(dāng)吸煙者用手指頭輕彈煙卷或舌頭 觸及濾嘴時(shí)，會(huì)有數(shù)根至數(shù)十根細(xì)小的纖維從過濾嘴中脫落下來。這種直徑只有20微米的纖維，可隨高溫的煙霧吸入呼吸道，并長驅(qū)直入最后到達(dá)吸煙者的肺泡組織。美國的研究者發(fā)現(xiàn)在吸煙的癌癥患者被手術(shù)切除的肺葉病理組織切片上，有一種閃光的細(xì)微桿狀體，此乃來自卷煙過濾嘴中沾染了致癌物質(zhì)的纖維。德國研究者也有同樣的發(fā)現(xiàn)，來自卷煙過濾嘴的纖維物質(zhì)卷成一團(tuán)，如同蝸牛殼，既不能被分解，也不會(huì)被人體吸收，它們永遠(yuǎn)停留在肺葉組織內(nèi)，最終導(dǎo)致癌變，成為癌細(xì)胞匯聚的核心。隨著人們健康意識(shí)的不斷提高，煙草業(yè)正在對減少煙霧有毒成分作出反應(yīng)，他們把焦點(diǎn)集中在過濾嘴的改進(jìn)上，以便滿足人們新的健康和法規(guī)性標(biāo)準(zhǔn)的要求。雖然醋酸纖維能較有效地減少焦油和尼古丁的吸入量，但其細(xì)小的纖維非常容易進(jìn)入吸煙者的肺部，影響健康。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種香煙過濾嘴，至少包括兩層過濾層，其中第一層過濾層作為濾嘴的嘴芯，再生蠶絲蛋白納米膜作為第二層過濾層至少包裹在第一層過濾層與吸煙者嘴唇接觸的三個(gè)面的外面。本發(fā)明還提供了制造帶有再生蠶絲蛋白納米膜的香煙過濾嘴的制備方法，包括以下步驟
1)供醋酸纖維作為過濾嘴嘴芯；
2)通過高壓靜電紡絲法將絲素蛋白溶液制成再生蠶絲蛋白納米膜；
3)步驟2中制得的再生蠶絲蛋白納米膜包裹在醋酸纖維與吸煙者嘴唇接觸的三個(gè)面的外面。本發(fā)明還提供了一種帶有再生絲素蛋白納米膜過濾嘴的香煙，包括煙絲部分和過濾嘴，過濾嘴至少包括兩層過濾層，其中第一層過濾層作為濾嘴的嘴芯，其特征在于，再生蠶絲蛋白納米膜作為第二層過濾層至少包裹在第一層過濾層與吸煙者嘴唇接觸的三個(gè)面的外面。
本發(fā)明的有益效果是再生蠶絲蛋白納米膜由疏水性氨基酸和親水性氨基酸組成，可以吸附煙氣中疏水性的多環(huán)芳烴化合物和親水性的醛類化合物。用絲素蛋白納米膜作為過濾嘴可以明顯降低香煙主流煙氣量。并且脫膠的再生蠶絲蛋白納米膜的蠶絲蛋白纖維的直徑在O. I 3 μ m之間，而商品香煙過濾嘴的醋酸纖維直徑在30 μ m左右，與醋酸纖維過濾嘴相比再生蠶絲蛋白納米膜作為過濾嘴對吸附過濾香煙主流煙氣有非常好的效果。且再生蠶絲蛋白納米膜中的蠶絲蛋白纖維之間的間隔距離比醋酸纖維的直徑小，因此，再生蠶絲蛋白納米膜包裹在醋酸纖維的外面可以有效的阻止細(xì)小的醋酸纖維進(jìn)入人體，起到了醋酸纖維過濾膜的作用。


圖I本發(fā)明所述的香煙過濾嘴的截面圖示。圖2本發(fā)明利用5%的絲素蛋白水溶液制得的再生蠶絲蛋白納米膜的電鏡掃描圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。這些具體的實(shí)施例僅僅是在不違背本發(fā)明精神下的有限列舉，并不排除本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員把現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明結(jié)合而產(chǎn)生的其他具體的實(shí)施方案。如圖I所示的香煙過濾嘴截面圖，包括兩層過濾層，其中第一層過濾層I作為濾嘴的嘴芯，再生蠶絲蛋白納米膜作為第二層過濾層2，其第二層過濾層至少包裹在第一層過濾層與吸煙者嘴唇接觸的三個(gè)面的外面。另一種實(shí)施方式中，第二層過濾層將第一層過濾層整個(gè)包裹住。所述的再生蠶絲蛋白納米膜是由再生蠶絲蛋白纖維組成，再生蠶絲纖維的直徑范圍為O. I I μ m之間。第一層過濾層選自醋酸纖維、活性炭、二元碳、聚丙烯絲束或紙之一。在一個(gè)實(shí)施方式中再生蠶絲蛋白納米膜中的蠶絲蛋白纖維之間的間隔距離比醋酸纖維的直徑小，因此，再生蠶絲蛋白納米膜包裹在醋酸纖維的外面可以有效的阻止細(xì)小的醋酸纖維進(jìn)入人體，起到了醋酸纖維過濾膜的作用。另一個(gè)實(shí)施方式中，在第一層和第二層過濾層所組成的復(fù)合過濾嘴與香煙煙絲之間還包括第三層過濾層。該過濾層選自活性炭、二元碳、聚丙烯絲束或紙之一。實(shí)施例I間接制備具有再生蠶絲蛋白納米膜的香煙過濾嘴 I)再生絲素蛋白溶液的制備
將家蠶繭去蛹后剪成每邊長約I Cm的繭片，放入O. 5% Na2CO3沸水中進(jìn)行脫膠處理，蠶繭與水溶液的質(zhì)量比為I : 100。脫膠處理30分鐘后將己成纖維狀的蠶繭撈出擰干，并用去離子水多次清洗，重復(fù)上述操作2次，室溫下自然晾干后得纖維狀脫膠蠶絲，即纖維狀絲素。將纖維狀絲素與42%0&(12溶液按質(zhì)量比為I : 25混合，并在溫度為98°C下對纖維狀絲素進(jìn)行溶解處理，溶解時(shí)間為10分鐘，將所得的溶液過濾，冷卻后灌入透析袋，去離子水透析72 h，最后將透析液以8000轉(zhuǎn)/分的速度離心得到再生絲素蛋白溶液。2)再生蠶絲蛋白納米膜的制備利用高壓靜電紡絲機(jī)制備再生蠶絲蛋白納米膜。高壓靜電紡絲機(jī)包括一個(gè)帶有金屬毛細(xì)管的注射器作為噴絲頭及紡絲液的供給系統(tǒng)。將金屬毛細(xì)管與高電壓電源的正極相連。絲接收裝置與高電壓電源的負(fù)極相連并接地。當(dāng)電場力達(dá)到足以克服液滴的表面張力時(shí)開始形成噴射細(xì)流，溶劑揮發(fā)后將凝結(jié)為微絲，以納米級(jí)別的纖維形式在接收物上沉淀。將步驟I中獲得的再生絲素蛋白溶液配置成質(zhì)量百分比為5%的絲素蛋白水溶液，將配置好的絲素蛋白溶液裝入注射器中，調(diào)節(jié)好噴絲頭的噴口與接收物之間的角度和距離。此實(shí)施例中的接收物為錫紙。打開高壓電源，噴絲口上的電極和收集電極之間的高壓給再生絲素蛋白溶液施加電場力，在該電壓的作用下形成絲狀，此時(shí)開始收集。當(dāng)錫紙上收集得到一定厚度的薄膜時(shí)，停止噴射 。從錫紙上取下獲得的再生蠶絲蛋白納米膜，備用。在一個(gè)優(yōu)選的方案中，所獲得的薄膜其膜內(nèi)的蠶絲蛋白纖維之間的間隔距離比醋酸纖維的直徑小。3)制備帶有再生蠶絲蛋白納米膜的香煙過濾嘴
將醋酸纖維作為香煙過濾嘴的嘴芯，并在該嘴芯外包裹上由步驟2中獲得的再生蠶絲蛋白納米膜?？蛇x擇的在再生蠶絲蛋白納米膜的外面包裹上香煙用接裝紙從而形成香煙過濾嘴。在更優(yōu)的實(shí)施方式中，香煙煙絲主體部分和具有再生蠶絲蛋白納米膜復(fù)合過濾嘴之間放置具有活性炭成分的過濾嘴。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，將步驟2中獲得的再生蠶絲蛋白納米膜在用于制造過濾嘴前，先用30-50%的酒精進(jìn)行預(yù)處理，提高再生蠶絲蛋白納米膜彈性。實(shí)施例2直接制備具有再生蠶絲蛋白納米膜的香煙過濾嘴
本實(shí)施例中的再生絲素蛋白溶液的制備方法同實(shí)施例I的步驟I。制備再生蠶絲蛋白納米膜的高壓靜電紡織機(jī)和操作方法同實(shí)施例I。將步驟I中獲得的再生絲素蛋白溶液配置成質(zhì)量百分比為5%的絲素蛋白水溶液，將配置好的絲素蛋白溶液裝入注射器中，調(diào)節(jié)好噴絲頭的噴口與接收物體之間的角度和距離。此實(shí)施例中的接收物體為圓柱狀的醋酸纖維，醋酸纖維安裝在能夠360度旋轉(zhuǎn)的滾筒上。打開高壓電源，噴絲口上的電極和收集電極之間的高壓給再生絲素蛋白溶液施加電場力，在該電壓的作用下形成絲狀，此時(shí)開始收集。當(dāng)醋酸纖維上收集得到一定厚度的薄膜時(shí)，停止噴射，從而制備得到具有再生蠶絲蛋白的香煙過濾嘴。實(shí)施例3用含有5%的再生蠶絲蛋白溶液制得的再生蠶絲蛋白納米膜的電鏡掃 將實(shí)施例I步驟I中獲得的再生絲素蛋白溶液配置成質(zhì)量百分比為5%的絲素蛋白水
溶液，并根據(jù)實(shí)施例I中步驟2的方法制得再生蠶絲蛋白納米膜。采用日立掃描電子顯微鏡(SEM)對所得的再生蠶絲蛋白納米膜的表面外觀形貌掃描分析。從圖2中可以看出在濃度為5%時(shí)制得的再生蠶絲蛋白納維的直徑分布在O. Γ1. O μ m的范圍內(nèi)。由于對煙氣的吸附力與纖維比面積有直接的相關(guān)性，直徑小，則其比面積更大，因而更能夠增加對煙氣的吸附能力，因此再生蠶絲蛋白納米膜都能有效吸附香煙中成分。實(shí)施例4采用再生蠶絲蛋白納米膜作為過濾嘴對香煙外觀產(chǎn)生的影響
利用實(shí)施例I和2中所獲得的過濾嘴與香煙主體煙絲部分結(jié)合所制成的香煙。其外觀結(jié)構(gòu)無變化，并沒有產(chǎn)生不好的影響，也不影響吸煙者的吸煙感受。實(shí)施例5模擬吸煙過程分析過濾效果
采用模擬吸煙過程對吸煙時(shí)香煙煙氣成分的分析。模擬吸煙條件為用洗耳球吸煙I次的時(shí)間為6秒±0. 5秒，將洗耳球中的煙氣轉(zhuǎn)移到吸收液中所用的時(shí)間為12秒±0. 5秒，即2次吸煙動(dòng)作之間的間隔時(shí)間為12秒±0. 5秒。經(jīng)過分析香煙中的總有機(jī)成分在經(jīng)過 本發(fā)明所述的含有再生蠶絲蛋白納米膜的過濾嘴過濾后比不帶過濾嘴的煙氣中的有機(jī)物成分減少至少40%。使用復(fù)合再生蠶絲蛋白納米膜的過濾嘴比僅用醋酸纖維過濾嘴的過濾效果提高近20%左右。由于蠶絲蛋白質(zhì)目前是作為生物醫(yī)學(xué)材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用較廣，它在動(dòng)物體內(nèi)可以被自行降解，對動(dòng)物體無毒副作用，所以相對于醋酸纖維被吸入肺部無法降解并產(chǎn)生致癌作用不良效果比較來看，再生蠶絲蛋白納米膜具有較好的生物安全性。當(dāng)再生蠶絲蛋白納米膜包裹在醋酸纖維外面，可以有效地阻止醋酸纖維顆粒進(jìn)入人體。
權(quán)利要求
1.一種香煙過濾嘴，至少包括兩層過濾層，其中第一層過濾層作為濾嘴的嘴芯，其特征在于，再生蠶絲蛋白納米膜作為第二層過濾層至少包裹在第一層過濾層與吸煙者嘴唇接觸的三個(gè)面的外面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的香煙過濾嘴，其特征在于，再生蠶絲蛋白納米膜其再生蠶絲蛋白纖維的直徑范圍為O. I 3μπι之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的過濾嘴，其特征在于，第一層過濾層選自醋酸纖維、活性炭、二元碳、聚丙烯絲束或紙之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的香煙過濾嘴，其特征在于，還包括第三層過濾層，所述過濾層位于第一層和第二層過濾層與香煙煙絲之間。
5.香煙過濾嘴的制備方法，包括以下步驟 提供醋酸纖維作為過濾嘴嘴芯； 通過高壓靜電紡絲法將絲素蛋白溶液制成再生蠶絲蛋白納米膜； 步驟2中制得的再生蠶絲蛋白納米膜包裹在醋酸纖維與吸煙者嘴唇接觸的三個(gè)面的外面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述的絲素蛋白溶液通過以下方法獲得將家蠶繭去蛹后剪成每邊長約I cm的繭片，放入O. 5% Na2CO3沸水中進(jìn)行脫膠處理，蠶繭與水溶液的質(zhì)量比為I : 100;脫膠處理30分鐘后將己成纖維狀的蠶繭撈出擰干，并用去離子水多次清洗，重復(fù)上述操作2次，室溫下自然晾干后得纖維狀脫膠蠶絲，即纖維狀絲素；將纖維狀絲素與42%CaCl2溶液按質(zhì)量比為I : 25混合，并在溫度為98°C下對纖維狀絲素進(jìn)行溶解處理，溶解時(shí)間為10分鐘，將所得的溶液過濾，冷卻后灌入透析袋，去離子水透析72 h，最后將透析液以8000轉(zhuǎn)/分的速度離心得到蠶絲絲素蛋白溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的香煙過濾嘴，其特征在于，制備再生蠶絲蛋白納米膜時(shí)使用質(zhì)量百分比為5%的蠶絲絲素蛋白溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的香煙過濾嘴，其特征在于，再生蠶絲蛋白納米膜經(jīng)過30-50%酒精處理。
9.一種帶有過濾嘴的香煙，包括煙絲部分和過濾嘴，過濾嘴至少包括兩層過濾層，其中第一層過濾層作為濾嘴的嘴芯，其特征在于，再生蠶絲蛋白納米膜作為第二層過濾層至少包裹在第一層過濾層與吸煙者嘴唇接觸的三個(gè)面的外面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的過濾嘴，其特征在于，第一層過濾層選自醋酸纖維、活性炭、二元碳、聚丙烯絲束或紙之一。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種使用再生蠶絲蛋白納米膜的香煙過濾嘴，該過濾嘴至少包括兩層過濾層，其中第一層過濾層作為濾嘴的嘴芯，再生蠶絲蛋白納米膜作為第二層過濾層至少包裹在第一層過濾層外面。本發(fā)明還提供了制造這種再生蠶絲蛋白納米膜的制備方法以及在香煙中的應(yīng)用。本發(fā)明的香煙過濾嘴能吸收香煙煙氣中大量的有毒物質(zhì)，并且再生蠶絲蛋白納米膜包裹在醋酸纖維外，能有效的阻止醋酸纖維細(xì)絲被吸入人體。本發(fā)明的原材料為廢蠶繭或廢蠶絲，因此大大降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)A24D3/10GK102845832SQ20121035314
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者朱正華, 陸旋, 周曉虹 申請人:浙江經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院