一种多孔框架实心珠及其制备方法和应用与流程

2021-01-07 15:01:39|

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本发明属于香烟滤棒技术领域，具体涉及一种多孔框架实心珠及其制备方法和应用。

背景技术：

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

现有的香烟的滤棒中添加爆珠，用于对烟气进行增香，提高体验度。随着技术的发展，单独进行增香，不能解决香烟产生的烟气所产生的干燥等一系列的不舒适感。由于烟气经过滤棒，导致滤棒的温度较高，长时间手拿滤棒，增加了手部的不适感。烟气中含有的有害物质，对吸烟者产生一定的伤害。

现有技术中对香烟的滤棒通过设置活性炭等吸附材料进行改进，或者利用爆珠，爆珠捏破后，爆珠释放的物质进行吸附。但是吸附效果有限，还会有一定量的大颗粒聚团烟气通过滤棒进入吸烟者口中，过滤效果并不理想，并且滤棒的温度也较高。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种多孔框架实心珠及其制备方法和应用。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种多孔框架实心珠，包括羧甲基纤维素、吸附材料、降温材料，羧甲基纤维素作为基料和粘结剂，实心珠为多孔网状结构，实心珠内部具有多孔通道，羧甲基纤维素、吸附材料、降温材料的重量份组成为羧甲基纤维素30-50份、吸附材料10-30份、降温材料20-40份。

本发明的实心珠的多孔网状结构是贯穿整个实心珠，烟气通过实心珠，由于实心珠内部的多孔通道是不规则的，烟气经过多孔通道具有通过时间长，处理效果好的优点。

本发明相比于现有的吸附材料，本发明得到的实心珠具有结构稳定，吸附效果好，同时具有降温效果的优点。本发明的实心珠相比于现有的吸附材料，不同在于本发明通过多孔结构进行吸附，使烟气中的大颗粒聚团烟气，经过实心珠后，使聚团烟气在珠内分散流动，增加烟气流经时间，降低烟气温度，在增香的同时实现过滤、吸附、降温等功能，提高了卷烟抽吸的舒适感。

第二方面，上述多孔框架实心珠的制备方法，所述方法为：将吸附材料、降温材料同时加入湿法混合制粒机内，先进行制粒，然后进行干燥得到多孔颗粒。

将制粒用粉末或包衣用颗粒(粉)物料投入湿法混合制粒机内，通过调整孔径、转速和温度等工艺参数，完成包封粉末颗粒成型，最后经干燥，制得干珠。

第三方面，上述多孔框架实心珠在香烟领域中的应用。

第四方面，一种滤棒，包括上述的多孔框架实心珠。

第五方面，一种香烟，包括上述的多孔框架实心珠。

本发明的有益效果：

本发明的多孔框架实心珠，具有多孔网状结构，烟气中含有大量的大颗粒，并且烟气成聚团状态，通过实心珠的过滤和吸附后，大颗粒成为小颗粒，烟气成分散状态，并且烟气更棉细，提高卷烟的抽吸舒适感。

本发明的多孔框架实心珠，可以添加各种香气缓释材料，香气缓释材料浸渍在多孔颗粒的表面或内部，随着烟气的流动，带走香气，并且位于内部的香气释放速度较慢，具有缓释的效果。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为实施例1制备的多孔框架实心珠的sem图；

图2为烟气经过滤棒的示意图；

图3为湿法混合制粒机的结构示意图；

其中，1、扶梯，2、搅拌传动，3、出料装置，4、夹层锅，5、盖板部分，6、加浆部分，7、刮粉机构，8、检视孔，9、制粒刀传动，10、机身。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明的实心珠利用羧甲基纤维素作为基料和粘结剂，羧甲基纤维素通过制粒过程后，形成具有网状多孔通道的结构，吸附材料和降温材料均匀分布在实心珠内，当烟气通过实心珠时，可以充分的与吸附材料和降温材料接触，提高吸附和降温性能。

现有的在滤棒中加入爆珠，爆珠捏破后释放的物质起到一定的吸附作用，但是吸附效果有限，并且不能改变大颗粒聚团烟气的流动状态。

烟草燃烧后产生焦油等物质，在烟气中以较大颗粒的形式存在。焦油可成为肺癌和喉癌的诱因，也是使吸烟者手指和牙齿发黄的原因。烟气经过实心珠后，从实心珠的孔道通过，由于孔道复杂，加长了烟气的流经时间，焦油等大颗粒逐渐被部分吸附变成小颗粒，烟气需要通过若干孔道，所以烟气被分散。

在本发明的一些实施方式中，还包括香气缓释材料。

进一步，香气缓释材料为油溶性或水溶性香精、天然香料物质；更进一步天然香料物质为具有镇静作用的香料有薰衣草、薄荷、鼠尾草、大茴香等,有利尿作用的香料有杜松、薰衣草、洋葱、百里香等,有健胃作用的香料有姜、丁香、薄荷、洋葱、迷迭香等,有驱风作用的香料有丁香、牛膝草、柠檬等。

本发明的多孔颗粒结构，也有助于在烟气中释放香气，烟气在多孔颗粒的多孔结构中进行流动时，与香气接触更充分，香气释放的更充分。

在本发明的一些实施方式中，羧甲基纤维素、吸附材料、降温材料、香气缓释材料的重量份比为5-7:1-3:1:1；优选的，重量份比为6:2:1:1。

在本发明的一些实施方式中，吸附材料为石墨烯、硅藻土或mofs材料。石墨具有特殊的表面结构和高比表面积。硅藻土具有高比表面积。mofs材料为中心金属离子与有机配体结合的金属有机框架(mofs)材料，具有捕获各种重金属物质的特性。

在本发明的一些实施方式中，降温材料为陶土或硅胶。

选择这两种物质作为吸附剂的优点为吸附效果好，吸附量大，并且具有与降温材料形成稳定的多孔颗粒结构的性质，如果选择其它物质结合，得到的多孔结构不稳定或者效果不好，陶土可作为助滤剂和去除热源的吸附剂。硅胶是具有网状结构的坚硬凝胶，孔道丰富，比表面积大，化学性质稳定、无毒无味，耐高温，同时兼具保湿和吸附功能。陶土和硅胶能够满足烟用实心珠颗粒对机械强度的要求，同时又能在一定程度上使烟气降温、增润，并对烟气进行吸附。

第二方面，上述多孔框架实心珠的制备方法，所述方法为：将吸附材料、降温材料同时加入湿法混合制粒机内，同时加入羧甲基纤维素，进行制粒和干燥，得到多孔框架实心珠。

在本发明的一些实施方式中，在流化床制粒阶段的投料量为0.5-1.0kg/批，在干燥阶段的投料量为0.3-0.7kg/批；优选的，在流化床制粒阶段的投料量为0.6-0.8kg/批，在干燥阶段的投料量为0.5-0.6kg/批。

在本发明的一些实施方式中，在干燥阶段的风机功率为0.7-0.8kw。

在本发明的一些实施方式中，制粒刀转速为30-150r/min，通过调整制粒刀转速可以控制得到的多孔颗粒的大小。

在本发明的一些实施方式中，干燥阶段的热风的温度为80-200℃；优选为100-150℃。

在本发明的一些实施方式中，原料经过湿法混合制粒机制备得到复合材料后，经过整圆处理得到圆形结构的多孔框架实心珠。

在本发明的一些实施方式中，制备得到的多孔框架实心珠与香气缓释材料混合，并且在混合的过程中加入膨松剂，混合后进行微波膨胀处理，得到载香的多孔颗粒。进一步，膨松剂为碳酸氢钠、焦磷酸二氢二钠、磷酸氢钙或碳酸钙。通过微波膨胀处理，可以提高孔道的容积。

第三方面，上述多孔框架实心珠在香烟领域中的应用。

第四方面，一种滤棒，包括上述的多孔框架实心珠。

第五方面，一种香烟，包括上述的多孔框架实心珠。

下面结合实施例对本发明进一步说明

实施例1

羧甲基纤维素、吸附材料、降温材料作为原料在湿法混合制粒机的入料口进行投料，在湿法混合制粒机中进行制粒后再经整圆、干燥的处理步骤，得到多孔颗粒，吸附材料为石墨烯，降温材料为陶土；

具体处理步骤为：将吸附材料、降温材料加入混合制粒机的夹层锅，然后关闭盖板部分使夹层锅密闭；打开传动系统，使得搅拌刀和质粒刀开始转动，同时加浆机构将羧甲基纤维素溶液注入夹层锅中，开始制粒过程。每批次产品的质粒过程约为20-30分钟，通过检视孔检查质粒情况，质粒完成后，关闭传动系统，通过出料装置将制备完成的多孔框架实心珠取出。然后将实心珠放入滚圆干燥锅中约30-40分钟后得到成品多孔框架实心珠。羧甲基纤维素溶液为羧甲基纤维素与水混合的溶液，制粒后进行干燥。

如图3所示，湿法混合制粒机型号为ghl-50型高效湿法混合制粒机，生产厂家为江阴市中恒元机械制造有限公司。湿法混合制粒机的主机外形尺寸l×w×h约650×1000×1300mm；机身10上设置扶梯1，搅拌传动2用于搅拌机构的传动，制粒刀传动9使控制搅拌刀和质粒刀转动。检视孔8用于检查质粒情况，刮粉机构7用于出料的过程，加浆部分6用于加入羧甲基纤维素，盖板部分5覆盖制粒机的顶部，夹层锅4为主要的制粒的位置，出料装置3用于输出物料。

控制在流化床制粒过程中投料量0.6kg/批，在干燥阶段的投料量为0.5kg/批；热风的风机功率0.75kw(变频调速)；热风的电加热功率1.5kw；电气控制plc+触摸屏；设备重量约350(kg)。

整圆的设备为jw挤出滚圆机-挤出抛丸机，生产厂家为常州市磐丰干燥设备有限公司，外形尺寸(长×宽×高)约1100×550×1300mm。

实施例1得到的多孔框架实心珠的sem图如图1所示，可以看到多孔框架实心珠表面具有多孔的结构。

本发明的湿法混合制粒机可以为其它种类或型号的设备，实现羧甲基纤维素、吸附材料、降温材料的混合制粒和干燥过程。

实施例2

羧甲基纤维素、吸附材料、降温材料作为原料在多功能沸腾制粒干燥机的入料口进行投料，在多功能沸腾制粒干燥机中依次进行制粒、干燥的处理步骤，得到多孔颗粒，吸附材料为硅藻土，降温材料为硅胶；

湿法混合制粒机与实施例1相同；不同的是：控制在流化床制粒过程中投料量0.8kg/批，在干燥阶段的投料量为0.7kg/批。

对比例

与实施例1不同的是不填加陶土。

试验例

将实施例1和实施例2得到的多孔框架实心珠，在滤棒的制作过程中，置于滤棒中，进行烟气的过滤实验。烟气经过滤棒的过程如图2所示，大颗粒聚团烟气经过过滤和吸附后形成小颗粒过滤烟气。

将40支不添加任何颗粒物质的卷烟分成2批，每批4组，每组5支，在温度(22±1)℃,相对湿度(60±3)％的环境下平衡48h。