[发明专利]一种用于降低烟草萃取液中镉含量的植物材料吸附剂及其应用

说明书

 

技术领域

本发明涉及降低烟草萃取液中镉含量的技术领域，具体是一种用于降低烟草萃取液中镉含量的植物材料吸附剂及其应用。

背景技术

烟草萃取液是通过适当工艺措施将烟叶、烟梗，烟末等烟草原料中的水溶性物质萃取到水中得到的一种液体。烟草萃取液经浓缩后可用于生产再造烟叶。

近年来，随着卷烟减害降焦技术的发展，再造烟叶在高档卷烟中的掺兑率不断提高，成为重要的卷烟原料。

在卷烟的消费过程中，烟丝中的重金属可能随着烟气迁移，因此烟草制品中重金属含量过高可能会危害到人体健康。研究报道显示，我国部分卷烟产品中铅、镉、砷等重金属含量要高于加拿大的同类产品（O'Connor, et al Tobacco Control 2010;19 (Suppl 2):i47-i53. doi:10.1136/tc.2009.030163.）。烟叶中重金属含量取决于种植土壤、烟草品种、农艺措施等多个因素，从目前的研究情况来看，降低植烟土壤中重金属含量需要的成本很高或者时间很长，而通过低镉吸收品种的选育以及农艺措施来降低烟叶中重金属含量的措施目前尚未取得适合实际生产的成果。本发明通过降低烟草萃取液中镉的含量，来降低再造烟叶及烟草制品的镉含量。

目前，国内外已有一些去除烟草萃取液中重金属离子的技术，专利（申请号201110186648.9）宣传提供了一种烟草萃取液中重金属离子的去除方法，其特征在于，包括将烟草萃取液经过脉冲过滤器过滤后先通过在电解装置进行电解处理，将电解处理后的烟草萃取液经过阳离子交换树脂柱，得到去除重金属离子的烟草萃取液。专利（申请号201210505191.8）宣称提供了一种改性抽提液的制造方法及用于降低造纸法烟草薄片重金属离子含量的方法。采用改性红辉沸石制作成提取液，再将提取液采用改性红辉沸石制作成提取液，再将提取液使用在造纸法烟草薄片浸渍涂布生产的低重金属离子含量的工艺上。菲利普·莫里斯公司（Philip Morris USA Inc.）的申请了一项去除烟草萃取液中重金属方法的专利（US 20110083684A1），其包括用一系列重金属吸附材料来吸附烟草萃取液中的重金属离子，不同的吸附剂依据类型和剂量可以不同程度低降低烟草萃取液中Cd、As、Pb、Se等重金属的含量，这些吸附材料包括：表面活化的氧化钛粒子、聚葡萄胺糖、磷酸钙、经硫烷基取代的硅胶、硫烷基取代的中孔分子筛、Au-锐钛矿、细磨的γ-氧化铝，光催化二氧化钛粒子，Au-锐钛矿、氧化铈等。但上述这些方法中，不同程度地存在成本较高、工艺复杂、或可能向烟草萃取液中掺入非植物源成分等问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种易于操作、成本低廉的降低烟草萃取液中镉含量的植物材料吸附剂及其应用

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种用于降低烟草萃取液中镉含量的植物材料吸附剂，是通过以下方法制得：以美洲商陆的根系为原料，经粉碎、稀酸浸泡改性处理，过滤后再用去离子水清洗，最终得到植物材料吸附剂。

原料粉碎的粒径为0.1 mm - 0.3 mm。

稀酸浸泡改性处理时，原料颗粒与稀酸的质量体积比为1：10-1；100（克∶毫升），处理时间1 - 8小时。

所用稀酸为稀盐酸、稀硝酸、稀醋酸或稀硫酸的任意一种或其两种以上混合，浓度范围为0.01 mol/L – 0.5 mol/L。

稀酸浸泡改性处理时，辅助摇床振荡。

将本发明所制备的植物材料吸附剂加入到烟草萃取液中进行吸附，吸附剂相对萃取液的加入比例为1∶5-1∶50（克∶毫升），吸附平衡时间1.5-4小时，吸附平衡时使整个体系处于振荡状态，或置于摇床上，转速为90 - 150 转/分钟。最后将植物材料吸附剂过滤去除（使用孔径小于0.1 mm（150目及以上）的尼龙滤膜过滤将植物材料去除），即得到降低了镉含量的烟草萃取液。

与现有技术相比，本发明的优点为：

1、本发明优选地使用改性后的镉超积累植物美洲商陆的根系作为吸附剂。美洲商陆根系中镉含量可达2 %，该材料具有大量的镉吸附位点，经过稀酸改性，可将材料中重金属的吸附位点释放出来；将改性后的植物材料加入到烟草萃取液中，可以吸附烟草萃取液中的镉离子，通过去除吸附了镉的植物材料，就可以得到降低了镉含量的烟草萃取液。镉离子去除率较高，且杜绝了向烟草萃取液中加入非植物源成分的可能性。