[发明专利]一种大孔微孔杂化淀粉颗粒及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于卷烟添加剂技术领域，具体涉及一种大孔微孔杂化淀粉颗粒。同时，本发明还涉及该颗粒的制备方法和在卷烟中的应用。

背景技术

20世纪60年代过滤嘴卷烟的问世，有效降低了卷烟烟气的焦油含量。卷烟滤嘴对降低卷烟焦油、烟碱等有害成分的贡献在于滤棒对烟气中的粒相物发生机械性过滤，卷烟抽吸时烟气通过滤嘴而进入口腔，烟气中的粒相物通过纤维滤嘴后，被醋酸纤维截留而不能重新返回到气流中。因此，卷烟滤嘴对降低卷烟烟气中有害成分的作用是最为显著有效的。

为了增强滤嘴的过滤、吸附功能，现有技术多采用在滤嘴中添加吸附剂的形式。常用的吸附剂多为微孔材料，主要有活性炭和分子筛两种类型。这些微孔过滤材料制虽然能降低卷烟烟气中粒相物质及一些挥发性气相物质，但是还存在以下的不足：①活性炭会造成烤烟型卷烟抽吸品质的明显降低，且对烟气中的如CO和苯酚等有害气相成分的吸附作用不理想。②分子筛孔结构不易调控，也不能保持卷烟香味。

随后出现的多孔淀粉颗粒是一种新型的吸附材料，它是由淀粉经酶解方法制备得到的，具有多孔结构特性。但如果将其直接用于卷烟滤嘴，还存在颗粒度太细，难以工业化应用等问题。

卷烟烟气中的苯酚、苯并芘、氢氰酸、巴豆醛、CO、氨、NNK等有害成分，具有分子量低，化学活性较高的特点。若要选择性降低这些有害成分，就需要吸附材料既有较小孔直径，允许这些小分子成分通过，同时，又能够拒绝薄荷醇等烟气较大分子的有用成分通过。但现有技术中尚未见有能同时满足这一要求的滤嘴材料。

综上所述，研制一种兼具物理吸附和化学吸附双重效果，且能有效降低烟气中的有害成分，同时不产生杂气、不影响卷烟感官品质的滤嘴过滤材料就成为烟草行业亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于针对卷烟烟气成分的特性及现有技术的不足，提供一种兼具物理吸附和化学吸附双重效果的大孔微孔杂化淀粉颗粒。将其应用于卷烟滤嘴，在有效降低烟气中有害物质的同时，改善卷烟吸食品质。

本发明的另一目的是提供一种制备上述大孔微孔杂化淀粉颗粒的方法。

本发明的目的还在于提供上述大孔微孔杂化淀粉颗粒在卷烟中的应用。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现。

除非另有说明，本发明所采用的百分数均为重量百分数，份数均为重量份。

一种大孔微孔杂化淀粉颗粒，其特征在于：将0.5um～1.5um孔径范围的多孔淀粉，与孔径为6A°～6.5A°范围的多孔淀粉，按0.5～4∶1的重量配比混合均匀而成。

其中，0.5um～1.5um孔径范围的多孔淀粉称为大孔淀粉，孔径为6A°～6.5A°范围的多孔淀粉称为微孔淀粉。其中，大孔淀粉颗粒主要发挥物理吸附作用，而微孔淀粉颗粒只具有化学吸附效果。

本发明的技术方案是基于对“吸附-键合包埋机理”的认识。具体为：吸附作用发生在吸附剂和吸附质的界面上，因此吸附剂的孔径-孔容分布状况决定了吸附剂对吸附质的选择性吸附能力。由于卷烟烟气中的苯酚、苯并芘、氢氰酸、巴豆醛、CO、氨、NNK等有害成分，具有分子量低，化学活性较高的特点。若要选择性降低这些有害成分，就需要吸附剂既有较小孔直径，允许这些小分子成分通过，而拒绝薄荷醇等烟气较大分子的有用成分通过。同时吸附平衡的吸附量取决于吸附剂的物化结构以及吸附过程的温度、压力等因素。当吸附温度或吸附压力一定时，吸附量主要取决于吸附剂的比表面。由于一次吸烟过程是在一秒钟左右完成的，因此，在提高吸附量的同时需要考虑吸附速率，孔径越大，气体扩散越快，其吸附速率也越快。所以，卷烟滤嘴用吸附剂同时需要较大直径的通道孔和较小直径的吸附微孔。而通过淀粉材料大孔微孔杂化技术的应用，就能达到这样的孔径要求。并且，吸附过程是一个放热过程，解吸附过程是吸热过程，因此，吸烟过程更有利于解吸附的发生。这就要求吸附剂不仅要有一定孔径分布的微观特征，同时需要吸附剂具有特殊形貌或官能团，抑制解吸的发生。根据上述分析，本发明利用大孔微孔杂化技术手段提高吸附选择性、吸附容量和吸附速率，并利用具有疏水内部空腔和亲水性外部表面的超分子化合物的笼状结构及官能团对吸附物质的包埋键合，减少解吸量，最终对小分子有害成分如苯酚、苯并芘、氢氰酸、巴豆醛等进行选择性降低。

一种制备上述大孔微孔杂化淀粉颗粒的方法，包括以下步骤：

1、制备大孔淀粉颗粒：

①取20份淀粉，加入50份浓度为0.1mol/L、pH值5.0的醋酸缓冲溶液，在50℃条件下，搅拌均匀，配制成混合淀粉乳；

②加入0.2份糖化酶，在50℃、pH值5.0的条件下恒温搅拌酶解20小时；