纳米材料在卷烟降焦减害中应用的研究

纳米材料在卷烟降焦减害中应用的研究纳米材料在卷烟降焦减害中应用的研究 xx 第2期第2期 总第199期 xx 2月农产品加工 学刊Academic Periodicalof FarmProducts ProcessingNo 2Feb 1671 9646 xx 02 0079 03纳米材 在卷烟降焦减害中应用的研究朱智志1 张健2 纪朋2 王军21 河南中烟工业有限责任公司技术中心 河南郑州450000 2 河南中烟工业有限责任公司郑州卷烟厂烟草质 监督检测站 河南 郑州450000 摘要分别将纳米材 Al2O3 TiO2加入到卷烟烟丝中 研究了纳米材 及其加入方式对卷烟焦油和CO含 的影响 结果表明 纳米材 干法加入到烟丝上 降低烟气中焦油和CO含 的 效果较为明显 其中纳米材 Al2O3的作用效果 为显著 而纳米材 湿法添加到烟丝中的效果 明显 对卷烟感官质 无 良影响 关键词纳米材 卷烟 降焦减害TS452 1文献标志码A doi10 3969 jissn 1671 9646 X xx 02 024Study onthe NanophaseMaterials inReducing Tarand HarmofCigarette SmokeZhuZhizhi1 ZhangJian2 Ji Peng2 Wang Jun21 TechnologyCenter ofHenan TobaoIndustry Co Ltd Zhengzhou He nan450000 China 2 ZhengzhouCig arette Factory He nan TobacooIndustryCo Ltd Zhengzhou He nan450000 China A bstractNanophase materialsAl2O3and Nano TiO2were added in cut tobao with dry andwet methodsrespectively Theeffect ofnanophase materialsin thereduction ofthe tarand COin cigarettesmoke werestudied byusing twodifferentmethods It isproved thatthe moreeffective method was toadd Nano Al2O3withdryadding The goodeffect wasalso demonstratedwhen nanophase materials were addedin cuttobao byusing dryadding The reductionof poisonousponents byusing wetadding methodwasnot obviouswhennanophasematerialswereaddedincuttobao Neither dryaddingmethodnor wetaddingmethod canmake negativeeffect oncigarette smokingquality Key wordsnanophasematerials cigarette reducing tarand harm目前 包括中国在内WHO各成员国政府已签署 烟草控制框架公 约 世界上主要发达国家也相继对市售卷烟的焦油 烟碱及CO含 作出了 具体的限 限制 同时 消费者自身的健康和环保意识也有所增强 研究表明 卷烟烟气中的焦油可能存在导致和诱发癌症或其他疾病 的有害物质 因此 降焦减害是当前世界烟草 业的重大科研方向 也是发展中式 卷烟的核心技术之一 在此背景下 为了降低烟草制品对人类健康的危害 好地保护消费 者的健康 世界烟草业在烟叶生产 加工和降焦减害技术等领域加 大了研究 度 开发出了包括现代生物技术和新材 技术等的降焦减 害新技术 并成功地运用于卷烟生产中 1 采用添加剂降低卷烟焦油 的方法主要有 在卷烟中添加植物提取物 添加剂 2 3 例如中草药添加剂 以降低烟气中的焦油释放 在卷烟中添加生物技术及生物类添加剂 4 7 例如添加血红蛋白 过氧化氢酶 铁传递蛋白 血红素等 通过生物活性吸附结合 降 低有害物质 截留焦油 添加物 8 10 和化学 11 14 添加剂 通过降低卷烟的燃烧温度或对卷烟燃烧产生氧化催化作用 使烟碱 和焦油的释放 减少 纳米科学的产生是科学史上的一次革命 纳米材 的小尺寸效应 表面界面效应 子尺寸效应等特性 使其 具有广泛的应用前景 已被用作催化剂 添加剂及制造新功能材 的 重要原 本文在前期对纳米材 研究的基础上 选择了2种纳米材 将其添加 于烟丝上 显著降低了卷烟焦油 而且该添加剂的附着 较强 克 服了以往在工艺加工中直接添加而 粘附的缺点 添加剂还是单纯 的无机材 实验证明 纳米材 对卷烟吸味品质产生副作用 1实验部分1 1材 与仪器1 1 1材 纳米Al2O 3 纳米TiO2 河南中烟工业有限责任公司技术中心制造 烟丝 某 牌号 1 1 2仪器xx 09 21作者简介朱智志 1972 男 河南人 硕士 工程师 研究方向科技项目管 E mai163 80 农产品加工 学刊16焦油含 m g 支 11514131211100 00 51 02 0添加比例 Ti02 Al2O3 xx 第2期SM450型直线型吸烟机 20孔道 配备有CO自动 分析仪 英国斯茹 公司产品 PASSIM70型卷烟机 英国Molins公 司产品 AR3130型分析天平 中国梅特 托利多仪器 上海 有限公司产品 HP6890型气相色谱分析仪 美 国惠普公司产品 挑战者3000型恒温恒湿机 美国 博特公司产品 KBF240型恒温恒湿箱 德国Binder公司产品 API300全自动分析仪 美国API公司产品 1 2实验方法及步骤1 2 1卷烟样品的制备1 将纳米材 干法加入 烟丝上的卷烟样品的制备 准确称取一定 的纳米Al2O3和纳米TiO2粉末 分别按0 5 1 2 5 的比例均匀添加到10kg的卷烟烟丝中 掺兑均匀 卷制成质 一 致的样品卷烟 取同一成品烟丝 按相同的工序制成卷烟 作为对 照样品 2 将纳米材 湿法加入烟丝中的卷烟样品的制备 准确称取一定 的纳米Al2O3和纳米TiO2粉末 采用超声波振荡分散 到100g的蒸馏水中 分别按0 5 1 2 5 的比例均匀喷洒到10k g的成品烟丝中 掺兑均匀 平衡至适宜含水率后 按卷烟生产工序 分别卷制成卷烟 用等比例水喷洒于同一成品烟丝中 平衡至适宜 含水率后按相同的工序制成卷烟 作为对照样品 1 2 2卷烟样品的检测按GB5606 5 xx 卷烟第5部分主流烟气 的要求 测定烟气中的焦油含 和CO含 1 2 3卷烟样品的感官质 及评级卷烟第4部分感官技术按GB5606 4 xx 要求 对样品进 评吸 特别注意余味和刺激性 2结果与分析 5 0图118CO含 m g 支 1171615141312干法加入纳米材 对卷烟焦油含 的影响 0 00 51 02 0添加比例 Ti02 Al2O35 0图216焦油含 m g 支 115141312干法加入纳米材 对烟气中CO含 的影响 0 00 51 02 0添加比例 Ti02 Al2O35 0图318CO含 m g 支 1171615141312湿法加入纳米材 对烟气焦油含 的影响 2 1纳米 材 干法加入烟丝的影响1对1 2 1 的2种 同纳米材 的样品卷烟 采用1 2 2方法测定其焦油含 和CO含 干法加入纳米材 对烟气焦油含 的影响见图1 干法加入纳米材 对 烟气 CO含 的影响见图2 由图1和图2可知 将2种材 干法加入烟丝 皆有降焦减害作用 其 中Al2O3较TiO2对焦油和CO的影响 为显著 当纳米Al2O3添加 达2 时 减少烟气焦油含 2 6mg 支 降焦率达17 1 减少烟气中CO含 1 9mg 支 降低率达11 2 2 2纳米材 湿法加入烟丝的影响2对1 2 1 的2种 同纳米材 的样 品卷烟 采用1 2 2方法测定其焦油含 和CO含 湿法加入纳米材 对烟气焦油含 的影响见图3 湿法加入纳米材 对 烟气中CO含 的影响见图4 由图3和图4可知 2种材 湿法加入烟丝的降 0 00 51 02 0添加比例 Ti02 Al2O35 0图4湿法加入纳米材 对烟气中CO含 的影响焦减害作用较干 法加入差 纳米Al2O3材 的影响仍高于纳米TiO2 当纳米Al2O3添加 达5 时 减少烟气焦油 1 56mg 支 降焦率达11 减少烟气烟碱 达0 15mg 支 降低率达9 当纳米材 的添加 为5 时 焦油和CO的降低幅度小于2 添加 样品 主要因为随着添加 的增加 纳米材 发生局部叠加团聚效应 从而 影响了实际添加到烟丝上纳米材 的吸附能 xx 第2期朱智志 等纳米材 在卷烟降焦减害中应用的研究 3 81 2 3纳米材 加入对卷烟感官质 的影响经专家组评吸证明 与对照 样品比较 添加有降焦剂的各卷烟样品未增加杂气和异味 烟气稍 柔和 刺激性相对减轻 吸味谐调 余味干净舒适 劲头基本一致 评吸得分略高于对照样品 3结论 4 1 将2种纳米材 湿法加入卷烟烟丝 对降低烟气中焦油 和CO含 的作用较小 纳米材 的干法添加效果好于湿法添加 其中 以添加 2 干法加到烟丝的效果最好 这是因为纳米材 具有很大的比表面积和很高的表面活性 具有很强 的吸附性能 2 当湿法加入时 由于纳米材 已被水吸附 使其吸附能 大大降 低 从而导致其降焦减害效果明显下降 这是由于湿法加到烟丝中的纳米材 随着烟支燃烧只有未燃部分的 纳米材 才能吸附有害物质 而干法加到烟丝中的纳米材 自始至终 均可吸附直至饱和 所以纳米材 的干法加入烟丝上较湿法加入烟丝 中的效果 好 3 纳米材 Al2O3既有吸附性能 又有富氧助燃功能 增加了烟丝 燃烧时的氧化催化作用 因为烟丝燃烧越好 生成的烟气焦油和CO 就越低 所以干法加到烟丝上的2种纳米材 以Al2O3效果 好 参考文献 1 2 郑新章 卷烟降焦减害技术研究进展 J 烟草科技 xx 11 8 13 胡启秀 方智勇 成涛 等 利用植物提取物降低卷烟主3 流烟 气中的焦油 J 中国烟草学报 xx 12 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 22 26 柯亨 降低卷烟烟气中多环芳烃和自由基的中药添加剂 J 华东 工大学学报 自然科学版 xx 28 1 74 78 Stavridis IoannisStavridis Removal ofnoxious oxidantsandcarcinogenic volatilenitrosopounds fromcigarette smokeusingbiological substancesUS Patent 5909736 P 1999 06 08 戴亚 血红蛋白的提取及降低卷烟烟气中N 亚硝胺含 1 19 21 的初步实验 J 烟草科技 xx 佚名 南京生化研究所发现降低 焦油新方法 OL tobao china news duta xx6 624103544 htm xx 06 24 郭灿城 烟草生物降焦剂中国专利 99115651 X P 2000 05 10 恽之瑜 沸石在去除卷烟烟气中亚硝胺的应用 J 应用化学 200 0 3 276 279 李丛民 钼酸盐对卷烟燃烧氧化反应的催化作用 J 化学通报 xx 3 201 204 聂聪 吕功煊 刘建福 等 应用纳米催化材 降低卷烟烟气中C O研究 G 中国烟草学会xx 学术 会论文集 上册 京中国烟草 学会编 xx154 159 刘建福 低焦油 低自由基 富硒烤烟型卷烟的研制 J 中国烟 草学报 xx 3 11 14 王晓葵 同脱乙酰度的壳聚糖对降低卷烟焦油和烟碱释放 的作 用 J 郑州轻工业学院学报 自然科学2 104 107 版 xx 史超 保香 助燃 选择降焦的香烟及其生产方法中 国专利 99114535 6 P xx 03 07 史超 改善了阴燃率和尼古丁 烟焦油滤除率的香烟及其生产方 法中国专利 98111583 7 P 1999 04 28 上接第7 8页 3 与发酵工业 1998 24 6 39 42 Legnani PP Leoni E Effect ofprocessing andstorage con ditionson themicrobiological qualityof minimallyprocessedvegetables J InternationalJournal ofFood ScienceandTechnology xx 391061 1068 张铁华 陈琦昌 陈玉江 冷杀菌技术在食品加工保藏中的应 用 J 食品工技 1999 4 63 蔡静平 粮油食品微生物学 M 京中国轻工业出版社 x x203 207 刘 鲜切马铃薯保藏中微生物的抑制方法 J 甘肃农业大学学 报 xx 5 624 高翔 鲜切菜 冷杀菌 技术的研究 J 微生物学杂志 x x 23 5 56 59 Jorgemf Jameswr Effect ofultraviolet2Clight onqualityand microbialpopulation offresh2cut watermelon J Postharvest Biologyand Technology xx 40256 261 Anaa Jamesl M Luo Yg et al Effectiveness oftwo sidedUV2C treatmentsin inhibitingnatural microfloraand extend ing theshelf2life ofminimallyprocessed Red OakLeaf