一种改性玉米芯多孔材料及其在卷烟中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种改性玉米芯多孔材料及其在卷烟中的应用。玉米芯经过微波膨胀、粉碎造粒、改性剂改性、微波膨胀干燥等工序后得到所述的多孔材料。将改性玉米芯多孔材料应用于卷烟滤嘴中，添加量为嘴棒总重量的18～52%，制备得到二元复合嘴棒应用于卷烟中。通过实际应用表明，能够有效降低卷烟烟气中的焦油、烟碱、氰化氢和苯酚等成分。本发明专利技术操作简便、成本低廉，具有良好地应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种改性玉米芯多孔材料及其在卷烟中的应用
本专利技术属于卷烟材料
，具体涉及一种利用玉米芯通过化学改性制备得到的多孔材料。同时，本专利技术还涉及该多孔材料在卷烟加工中的应用。
技术介绍
玉米是我国主要的粮食作物，其总产量和出口量均居世界首位.我国玉米年总产量达1.5亿顿左右，每年约可产2000多万吨玉米芯。玉米芯和木材一样同属于植物纤维原料,主要由35%?40%的半纤维素、32%?36%的纤维素、17%?20%的木质素及1.2%?1.8%的灰分构成，并且玉米芯组织均匀、硬度适宜、韧性好、吸水性强，易于加工。玉米芯除了部分用作糠醛、木糖醇等产品的原料外，很大一部分被作为农业废弃物直接燃烧处理。因此，多年以来科研工作者对玉米芯综合开发利用进行了大量研究，如用于造纸、生物制糖、污水处理等多种领域。由于玉米芯本身具有多孔的结构特征，具有良好的吸附性能，科研工作者已经对玉米芯进行化学改性以及将其转化为活性碳后用于污水处理，能够很好地吸附污水中的重金属和苯酚和染料等化学污染物质。而随着吸烟与健康的问题越来越受到关注，如何提高卷烟的吸食安全性、降低卷烟烟气中的有害成分、提高抽吸的舒适感就成为各卷烟生产企业研发的热点。但关于利用玉米芯为原料制备能够有效降低卷烟烟气中焦油、烟碱、氰化氢、苯酚等化学成分的多孔材料方面的报道较少，这也是本领域尚待解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种能够有效降低卷烟烟气中部分有害成分的改性玉米芯多孔材料。本专利技术的目的还在于提供所述改性玉米芯多孔材料在卷烟生产中的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案予以实现。*除非另有说明，本专利技术中所采用的百分数均为质量百分数。一种改性玉米芯多孔材料，通过以下步骤的方法制得:(I)将含水率为20%?28%的玉米芯，置于微波膨胀设备中，在功率1200?1500W条件下膨胀60?90s ；(2)膨胀后的玉米芯用蒸馏水反复喷洒，调节含水率至22%?25%，并放置于室温下平衡6?12小时，粉碎为20?80目颗粒，备用；(3)用蒸馏水配制浓度为0.5%?15%的金属盐水溶液，用浓盐酸调节溶液pH值至2?3，得到改性溶液，备用；所述的金属盐为氯化锌、硫酸锌、氯化铜、硫酸铜、氯化铁、硫酸铁中的一种或是任意几种的混合物；(4)按质量份数称取20?30份的备用玉米芯颗粒，置于40?80份备用改性溶液中，在溶液温度为50?90°C的条件下均匀搅拌2h后，自然冷却至室温，去除溶剂；(5)将除去溶剂的玉米芯颗粒置于微波膨胀设备中，在功率500?1000W条件下干燥膨胀60~120秒，即得到所需的改性玉米芯壳多孔材料。所述改性玉米芯多孔材料在卷烟生产中的应用，具体为:将所述改性玉米芯多孔材料通过复合滤棒成型机添加到卷烟滤嘴中，制备得到二元复合嘴棒。添加量优选为嘴棒总重量的18~52%。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:1.通过本方法处理得到的改性玉米芯多孔材料具有由大孔、介孔、微孔构成的多级孔结构，比表面积较高，金属盐能够均匀的分散在多孔材料的中，烟气通过含有该多孔材料的滤棒时，能够充分与多孔材料及其中的金属盐接触，以物理吸附和化学吸附的方式充分吸附卷烟烟气中的焦油、烟碱、苯酚、氰化氢等成分。2.本专利技术操作简便、原料易得、成本低廉，具有良好地应用前景。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不是对本专利技术技术方案的限定。实施例1将玉米芯调节水分至25%，然后置于微波膨胀设备中，在1200?功率下膨胀60秒，将膨胀后的玉米芯用蒸馏水反复喷洒，使玉米芯的含水率为25%，并于室温下放置6小时后将其粉碎、过筛得到50目的颗粒。称取500g过筛后的颗粒放入Ikg氯化铜溶液(浓度为1%、pH为3)中，在溶液温度为60°C下均匀搅拌2h，自然冷却至室温后，将去除溶剂的颗粒置于微波膨胀设备中，在功率600 W功率的条件下干燥30s，放置至室温，即制备得到所需的改性玉米芯多孔材料。实施例2将玉米芯调节水分至28%，然后置于微波膨胀设备中，在1200?功率下膨胀90秒，将膨胀后的玉米芯用蒸馏水反复喷洒，使玉米芯的含水率为25%，并于室温下放置10小时后将其粉碎、过筛得到80目的颗粒。称取500克氯化铜及300克氯化锌溶解于10.2kg水中并调节溶液PH值至2，称取5kg过筛后的颗粒放入混合溶液中，在溶液温度为80°C下均匀搅拌2h，自然冷却至室温后，将去除溶剂的颗粒置于微波膨胀设备中，在功率800W功率的条件下干燥60s，放置至室温，即制备得到所需的改性玉米芯多孔材料。实施例3将玉米芯调节水分至20%，然后置于微波膨胀设备中，在1500?功率下膨胀90秒，将膨胀后的玉米芯用蒸馏水反复喷洒，使玉米芯的含水率为25%，并于室温下放置12小时后将其粉碎、过筛得到60目的颗粒。称取500克硫酸锌、800克氯化铁及200克氯化铜溶解于20.5kg水中，并调节溶液pH值至3，称取IOkg过筛后的颗粒放入混合溶液中，在溶液温度为90°C下均匀搅拌2h，自然冷却至室温后，置于微波膨胀设备中，将去除溶剂的颗粒置于微波膨胀设备中，在功率1000W功率的条件下干燥60s，放置至室温，即制备得到所需的改性玉米芯多孔材料。实施例4重复实施例1，有以下不同点:改性溶液为Ikg硫酸铜溶液(浓度为1%、pH为3)。实施例5重复实施例2，有以下不同点:改性溶液为500克硫酸铜及300克硫酸锌溶解于10.2kg水中后将pH值调至2所制得的溶液。实施例6重复实施例3，有以下不同点:改性溶液为500克氯化锌、800克硫酸铁及200克硫酸铜溶解于20.5kg水中后将pH值调至3所制得的溶液。应用实施例1将实施例1所得到的改性玉米芯多孔材料通过复合滤棒成型机添加到卷烟滤嘴中，添加量为嘴棒总重量的25%，制备得到二元复合嘴棒并制备成卷烟，与对照空白样品的加工工艺条件相同，同时进行卷烟烟气成分检测。结果表明:卷烟烟气中焦油降低11.5%、烟碱降低15.8%、氰化氢降低21.0%、苯酚降低26.3%。对样品与对照进行感官评价表明，该样品明显能够丰富卷烟自然香气，对卷烟整体风格特征无明显影响。应用实施例2将实施例2所得到的改性玉米芯多孔材料通过复合滤棒成型机添加到卷烟滤嘴中，添加量为嘴棒总重量的28%，制备得到二元复合嘴棒并制备成卷烟，与对照空白样品的加工工艺条件相同，同时进行卷烟烟气成分检测。结果表明:卷烟烟气中焦油降低9.8%、烟碱降低12.6%、氰化氢降低23.6%，苯酚降低22.0%。对样品与对照进行感官评价表明，该样品明显能够丰富卷烟自然香气，对卷烟整体风格特征无明显影响。应用实施例3将实施例3所得到的改性玉米芯多孔材料通过复合滤棒成型机添加到卷烟滤嘴中，添加量为嘴棒总重量的18%，制备得到二元复合嘴棒并制备成卷烟，与对照空白样品的加工工艺条件相同，同时进行卷烟烟气成分检测。结果表明:卷烟烟气中焦油降低10.3%、烟碱降低6.5%、氰化氢降低9.0%，苯酚降低17.6%。对样品与对照进行感官评价表明，该样品明显能够丰富卷烟自然香气，对卷烟整体风格特征无明显影响。以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性玉米芯多孔材料，通过以下步骤的方法制得：（1）将含水率为20%～28%的玉米芯，置于微波膨胀设备中，在功率1200～1500W条件下膨胀60～90s；（2）膨胀后的玉米芯用蒸馏水反复喷洒，调节含水率至22%～25%，并放置于室温下平衡6～12小时，粉碎至20～80目颗粒，备用；（3）用蒸馏水配制浓度为0.5%～15%的金属盐水溶液，用浓盐酸调节溶液pH值至2～3，得到改性溶液，备用；所述的金属盐为氯化锌、硫酸锌、氯化铜、硫酸铜、氯化铁、硫酸铁中的一种或是任意几种的混合物；（4）按质量份数称取20～30份的备用玉米芯颗粒，置于40～80份备用改性溶液中，在溶液温度为50～90℃的条件下均匀搅拌2h后，自然冷却至室温，去除溶剂；（5）将除去溶剂的玉米芯颗粒置于微波膨胀设备中，在功率500～1000W条件下干燥膨胀60～120秒，即得到所需的改性玉米芯壳多孔材料。

【技术特征摘要】
1.一种改性玉米芯多孔材料，通过以下步骤的方法制得: (1)将含水率为20%?28%的玉米芯，置于微波膨胀设备中，在功率1200?1500W条件下膨胀60?90s ； (2)膨胀后的玉米芯用蒸馏水反复喷洒，调节含水率至22%?25%，并放置于室温下平衡6?12小时，粉碎至20?80目颗粒，备用； (3)用蒸馏水配制浓度为0.5%?15%的金属盐水溶液，用浓盐酸调节溶液pH值至2?3，得到改性溶液，备用；所述的金属盐为氯化锌、硫酸锌、氯化铜、硫酸铜、氯化铁、硫酸铁中的一种或是任意几种的混合物； (4)按质量份数称取2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明锋，朱保昆，何靓，廖头根，刘亚，刘娟，
申请(专利权)人：红云红河烟草集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：云南;53