烟草保润剂及其应用方法

摘要

本发明公开了一种烟草保润剂，该烟草保润剂是吡咯烷酮羧酸盐的水溶液。PCA是吡咯烷酮羧酸的英文全名Pyrrolidine Carboxylic Acid的缩写，或称焦谷氨酸，是谷氨酸脱水得到的环状氨基酸，本发明的烟草保润剂是采用天然原料咯烷酮羧酸盐制备出组成接近人体天然保湿因子的“仿生保湿剂”，无毒、无刺激、无致敏性。与丙二醇相比，不仅保润性能优越，而且更有利于烟草的吸食安全性。

权利要求

1.一种烟草保润剂，其特征在于：该烟草保润剂是吡咯烷酮羧酸钠和吡咯烷酮羧酸钾的一种的水溶液。

2.一种烟草保润剂的使用方法，其特征在于：在现有烟草生产程序中将向烟草内添加丙二醇的流程改为添加由吡咯烷酮羧酸钠和吡咯烷酮羧酸钾的一种水溶液制成的保润剂。

3.根据权利要求2所述的烟草保润剂的使用方法，其特征在于：在烟草过滤嘴中添加吡咯烷酮羧酸钠与增塑剂混合的溶液。

说明书

烟草保润剂及其应用方法

技术领域

[0001] 本发明属于用于烟草行业的添加剂，具体涉及用于烟叶保湿的保润剂。

背景技术

[0002] 在卷烟制造过程中，为了减少加工时的造碎，通常需要加入具有保润作用的保润剂.以改善烟草的物理性能，增强烟草的耐加工性。在烟叶(叶片)和烟丝中加入保润剂，可增加烟叶(叶片)、烟丝的柔软程度，减少加工时的糙碎、损耗，改善烟丝的物理性能，增加韧性，保持水份，不仅有利于产品香味透发，对烟草的吸食及质量具有十分重要的作用，而且实验表明，由于烟丝糙碎减少，整丝率提高，从而提高了烟丝的填充能力，这不仅有利于降低成本，而且一定程度上可降低卷烟焦油量。在利用碎次烟叶生产烟草薄片(再生烟叶)的过程中加入保润剂，能在烟草薄片生产上不同程度地解决了变硬、发脆、易碎等问题，提高了烟草薄片的持水能力，延缓水分的蒸发，改善色泽.增加薄片的柔韧性，减少造碎。

[0003] 卷烟保润剂必须具备的条件是：有较强的保润能力；加在卷烟中不产生异味；对料液和香精溶液具有互溶性。在实际生产中，所采用的保润剂大都是多元醇类化合物，如甘油、丙二醇、木糖醇、山梨醇等。其中甘油和丙二醇的保润性能较好，但甘油燃烧分解产生的丙烯醛会使烟气吃味变坏，卷烟中已不多用。木糖醇、山梨醇的价格虽低，但其保润性能不如甘油和丙二醇好，且长时间存放有沉淀，温度低时易凝固，不便于生产使用。

[0004] 目前，国内卷烟生产中多选用丙二醇为保润剂。但由于丙二醇是石油化工产品，是环氧乙烷羰基化法(EO法)和丙烯醛水合加氢法(AC法)生产出来的。而且研究表明，丙二醇、丙三醇、枣酊等燃烧后都是产生焦油的主要物质。

[0005] 一般认为丙二醇的毒性和刺激性都较小(有文献报道丙二醇为中等毒性)，除卷烟外，在药品制备、化妆品和食品中也大量使用。目前我们还不能确切地说明烟气中那些有害成分与丙二醇有关，但毕竟丙二醇是石化产品，而且近年来的研究报道指出，当添加在食品和饮料中一次服用量过高时，有引起肾脏障碍的危险；在药品和化妆品中有引起接触性皮炎的多例报道；食用含有丙二醇的调味汁可引起全身性皮疹。这些都说明丙二醇作为卷烟添加剂在一定程度上确实存在对人体健康不利的因素。尽管丙二醇还没有在食品中被禁用或限用，但随着社会的发展和变化，人们对天然物质越来越重视.在全球性食品、化妆品原料的“天然化”热潮中，世界发达国家已逐渐淘汰传统的保润剂丙二醇，开始开发一些天然的、性能优良的新型保润剂，并开始用于烟草工业。

[0006] 中国是以生产高焦油含量的烤烟型卷烟为主的世界烟草大国，截至2003年底，中国有烟企123家，烟民约3.6亿。在WTO和WHO的双重压力下，降焦减害已经成为目前中国烟草企业对抗跨国烟草巨头进入的当务之急。

[0007] 由于对吸烟者造成危害的物质如苯并芘、亚硝胺、酚类等主要存在于卷烟燃烧过程产生的焦油中，目前国际上普遍把焦油含量作为评判卷烟安全性的标准。低焦油卷烟几乎成了安全型卷烟的代名词。国家烟草专卖局在《关于调整卷烟焦油限量要求》中作出焦油量“15mg/支以下”的硬性标准规定，这是国内烟草业在“降焦减害”道路上所迈出的第一步。

[0008] 从国际来看，降焦减害已成无法逆转的潮流。在美国：1954年卷烟平均焦油量为37mg/支，1980年平均焦油量为14mg/支，1990年平均焦油量仅12.5mg/支；在欧盟，允许的卷烟最高焦油量1993年是13mg/支，1998年是12mg/支，2005年则要降到10mg/支；在日本，卷烟的平均焦油量已经下降到8mg/支。无论是从日后的市场竞争还是从消费者利益出发，低焦低害都是烟草业的必然之路。降低焦油含量、减少吸烟危害将成为世界烟草业的趋势。

[0009] 应该着重指出：低焦并不等于低害。卷烟烟气中有气相物质(能通过剑桥滤片的物质)和粒相物质(能被剑桥滤片截流的物质)两部分。粒相物质约占烟气总量的不到8％，烟气粒相物中除水分和烟碱以外所剩下的部分，称之为焦油。目前一般认为卷烟烟气中的有害成分主要集中在焦油中。据报道，卷烟焦油中99.4％的成分对人体是无害的(这其中又有相当一部分低挥发性成分是卷烟特有香味的来源)，只有0.6％的成分为有害成分。在0.6％的有害成分中，0.2％为致癌和可能致癌的成分，0.4％为辅助致癌成分。降低焦油含量，确实可以减少含在焦油中的有害成分。但是实践证明，低焦油卷烟烟气中并不一定有害物质也同样低，事实上，国际著名癌症和烟草研究专家Hoffmann博士列出的44种有害物质清单中，有许多不包括在焦油内，如：CO、氢氰酸、挥发性醛类物质、氮氧化物和氨等气相成分。因此，降低焦油含量并不意味着降低了烟草对人体的危害，只有做到降害才是真正对烟民负责。因此，低焦的同时必须做到低害。烟草行业除了降焦之外，还有一个更重要的减害和低害的概念。

[0010] 我国长期以来生产和销售高焦油含量的卷烟，这肯定是有害于烟民的。我国卷烟的焦油量1970年以前一般都在30mg/支以上，20世纪末降至25mg/支左右，国家烟草专卖局硬性标准规定，从2004年7月1日起，焦油含量超过15mg/支的卷烟一律不得上市。根据逐步降焦的策略，今后两年内烤烟型卷烟的焦油含量将降至10～12mg/支、混合型卷烟焦油降至8～10mg/支。因此，国内卷烟行业正面临两项艰巨任务：

[0011] 第一：在现有15mg/支的基础上，将焦油含量降至10～12mg/支；

[0012] 第二：在一定的焦油量(比如：12～13mg/支)基础上，用可行的多种方式方法选择性减害，以更好更快地达到减害的目的。

[0013] 经过近几年的研究和实践，国内外降焦和减害技术有了长足进步，但目前能用于卷烟生产过程的有效降焦手段主要是：“加长过滤嘴”和“激光打孔”；至于减害技术，近年来也开发出生物材料、纳米催化材料、分子筛、低温催化剂、中草药添加剂、特殊功能滤嘴等多种降害新技术，但目前为止能大量用于批量生产的减害技术仍然少见。其主要原因是这些技术要么成本太高、要么对吸味带来不良影响。一种成本低、操作简便、不减低烟气质量和品味、可有效降低烟气中有害成分的减害技术，是目前烟草行业的急需。

发明内容

[0014] 本发明的目的是为解决上述问题提供一种新型的无毒无害保润效果好的烟草保润剂。

[0015] 本发明进一步提供了一种该保润剂应用于烟草的使用方法。

[0016] 为达到上述目的本发明的技术方案如下：

[0017] 为解决上述问题本发明公开了一种烟草保润剂，该烟草保润剂是吡咯烷酮羧酸盐的水溶液。

[0018] 优化地方案，所述吡咯烷酮羧酸盐包括吡咯烷酮羧酸钠和吡咯烷酮羧酸钾的一种。

[0019] 一种烟草保润剂的使用方法，在现有烟草生产程序中将向烟草内添加丙二醇的流程改为添加由吡咯烷酮羧酸盐的润溶液制成的保润剂。

[0020] 优化地方案，在烟草过滤嘴中添加吡咯烷酮羧酸钠与增塑剂混合的溶液。

[0021] 本发明与现有技术相比所具有的优点是：

[0022] 1、PCA是吡咯烷酮羧酸的英文全名Pyrrolidine Carboxylic Acid的缩写，或称焦谷氨酸，是谷氨酸脱水得到的环状氨基酸，本发明的烟草保润剂是采用天然原料咯烷酮羧酸盐制备出组成接近人体天然保湿因子的“仿生保湿剂”，无毒、无刺激、无致敏性。与丙二醇相比，不仅保润性能优越，而且更有利于烟草的吸食安全性。

[0023] 2、钾离子的助燃作用有利于降低烟气中的CO和焦油释放量

[0024] 烟草是喜钾植物，大量的实验表明，较高含量的钾能提高所有类型烟草的品质，使烟叶色泽呈深桔黄色，香气足，吸味好，富有弹性和韧性，填充性强，阴燃持火力和燃烧性好[1]。近年来，国际上除了烟草生物学家、农学家在烟草基因工程、遗传育种和烟草栽培领域探索增加烟草含钾量的各种途径外，在卷烟加工工艺领域里，卷烟制造学家通过将钾盐作为助燃烧剂加入到烟草中，以研究其减少卷烟燃烧时产生的焦油和CO的规律，进行了大量的研究[1-20].如Yamatomo发现在卷烟中加入苹果酸钾及硝酸钾后，卷烟的燃烧温度、焦油量、尼古丁量、CO含量都有所降低[1].戴亚等人也研究了某些钾盐对卷烟燃烧性、焦油产率的影响，表明加入合适量的钾盐能加速卷烟的燃烧[3-6].汪波等[9]则用差热分析(DTA)和程序升温反应一质谱(TPR-MS)方法研究了钾离子对烟草燃烧的作用机理，说明了钾盐降低烟草燃烧温度的原因。综合国内外近几年的研究成果，可以得出以下结论：

[0025] (1)在烟草中加人有机钾盐，可使烟草燃烧温度降低，起到助燃效果。燃烧温度降低的原因是钾盐加入使烟草燃烧的热量分批释放，单位时间内的放热量降低.另外钾盐加入后使烟炭更稳定，使燃烧时释放的热量减少。燃烧温度降低的直接效果是焦油量、CO含量都有所降低。

[0026] (2)有机钾盐的加入不仅降低烟草燃烧温度，加速卷烟的燃烧，更重要的是钾离子在烟草燃烧过程起到了催化作用。加入钾盐后，钾盐受热解离出的钾离子与燃烧过程的中间产物结合，生成初始反应温度更高的有机钾盐，原来在较低温度(440℃)下集中燃烧的部分有机物，转化为反应温度更高的含钾新物质。这样有机钾盐的加入，改变了烟草燃烧时的反应历程，重组烟叶的成分结构。使原来产生焦油的部分有机物，变成高燃点(550℃)含钾物质。因此，钾离子在烟草燃烧过程中形成高燃点物质的化学反应，是有机钾盐在烟草燃烧过程能够降低焦油和CO的根本原因。

[0027] (3)钾盐加入后，其阴离子部分将与钾离子共同发挥作用。就降焦效果讲酸根离子的作用远不如钾离子显著，不同酸根离子的降焦效果也不同。更重要的是，不同酸根离子对烟气吸味的影响有显著差异，如柠檬酸钾和苹果酸钾的加入可使吸食品质有明显改善；而草酸钾、酒石酸钾、富马酸钾、磷酸二氢钾和硝酸钾等钾盐的加入，对烟气的不同质量指标有不同程度的不利影响。因此，在烟丝中加入钾盐时，酸根离子的选择也是相当重要的。另外，即便是对吸食品质有利的钾盐，当添加量超过一定比例时，同样会使卷烟的刺激性、杂气增加。因此，为了保证烟气的吸食品质，钾盐的加入量也需要合理控制。

[0028] 3、“以降焦、减害为主要功能”在过滤嘴添加正是满足这一条件的，既可有效降焦又可明显减害的新型过滤嘴添加剂。与现有的降焦、减害技术相比具有明显的竞争优势：

[0029] 1、降焦的同时兼有减害功能：在过滤嘴中添加新型过滤嘴添加剂，对焦油和亚硝胺有明显的截留作用。新型过滤嘴添加剂的主要成分是PCA-Na。PCA是阴离子型、强极性、带负电的官能团，具有最强的吸引带正电物质的能力。亚硝胺的结构式是：

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[0031] 其基本官能团为：-N-N＝O，带正电荷。它与带负电的PCA官能团

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[0033] 有很强的吸附作用。这种吸附作用对具有平面结构的亚硝胺、苯并[α]芘和蒽等作用更强；而对于具有立体结构的烟碱：

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[0035] 吸附作用相对较弱，这就有利于实现对有害物质的选择性吸附。既降焦、减害，又可提高烟碱/焦油比。

[0036] 已进行的两次实验结果表明，在加入量为7.14％的条件下，焦油可降低1.5～2.0mg/支：总亚硝胺降低7个百分点；其中二甲基亚硝胺降低了40％；效果非常明显。根据已有实验结果，结合成本核算，下一轮实验决定将加入量提高到14.28％，预计降焦、减害效果会更加显著。

[0037] 2、操作简便，在不改变工艺、不增加设备的情况下直接添加：既可在醋纤丝束生产过程中加入，也可在滤棒生产中随新型增塑剂加入。

[0038] 3、综合成本低：与“加长过滤嘴”和“激光打孔”等现行降焦工艺相比，每大箱可降低成本100～200元。

[0039] 4、烟气质量和品味好：评吸结果表明，新型过滤嘴添加剂的加入，不仅不减低烟气质量和品味，而且可在一定程度上改善烟气的质量和品味。

[0040] 5、吸食更安全由于新型过滤嘴添加剂的主要成分是PCA-Na。它是采用