一种含钾盐的组合型卷烟添加剂及其制备方法与应用 技术领域
本发明涉及一种能改善卷烟品质和降低卷烟主流烟气中有害成分的添加剂及其制备方法，具体地说涉及一种既能降低卷烟主流烟气中一氧化碳含量，又能维持卷烟原有风格和吃味的添加剂及其制备方法。
背景技术
吸烟对人体健康威胁很大，但是面对世界上数亿的瘾君子，人们在利益的驱使下，烟草的种植、烟草工业和烟草科技仍在不断地发展。
不过近年来，人们在卷烟的生产和消费的质量观念上发生了一定的转变，如何降低卷烟中的有害成分已成为烟草行业发展的主题。一氧化碳是烟气气相物中含量和危害最大的成分，当它进入人体后，马上和血液中血红蛋白结合，导致组织缺氧，最终影响人们的身体健康。烟碱在体内的代谢很快，在人体中基本不会有积累，但是由于一氧化碳造成缺氧后不利于身体的代谢，故有人认为这会增加烟碱的毒性。现在欧洲有些国家已经明确规定了卷烟主流烟气中一氧化碳含量要低于10毫克/支。我们对国内40余种知名品牌卷烟，采用非散射红外法测定其主流烟气中一氧化碳含量。测定的结果显示：我国卷烟主流烟气中一氧化碳的含量基本都在16毫克/支左右，有的甚至更高。尽管目前我国对卷烟主流烟气中一氧化碳的含量还没有做出具体的规定，但对低一氧化碳卷烟产品的开发和研制作为技术储备是十分必要的，因为烟草工业的发展迟早要与国际接轨地。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含钾盐的组合型卷烟添加剂，它能有效地降低卷烟主流烟气中一氧化碳量，而且可以让其中含有的可食用低分子有机物在卷烟燃烧过程中不断地转移进入烟气中，有助于维持卷烟原有的风格和吃味，从而有效地解决了卷烟降焦减害后造成的风味损失。
本发明还提供了一种含钾盐的组合型卷烟添加剂的制备方法，以及科学评价卷烟添加剂的应用效果。
按上述的要求，本发明的构思是这样的：实践证明向卷烟中添加钾盐，可以改善卷烟的燃烧，从而有效的降低卷烟主流烟气中一氧化碳，但随着一氧化碳含量的降低，烟气总粒相物也随之降低，造成卷烟风格的改变和风味的损失。为此，我们设想了在添加钾盐的同时，补充一些可食用的低分子有机物进入烟气中，这样既保持了卷烟原有的风格和吃味，同时又能降低卷烟的危害。
按上述构思，本发明是这样实现的：
第一、按有益于卷烟品质的改善，保持卷烟原有风格和吃味的思路，我们最后选定食用级的柠檬油或甜橙油为原料，用60％的酒精作为萃取剂，在常温常压下振荡或搅拌萃取，使得原料中以芳樟醇、柠檬醛、甜橙醛、香叶醇、蒎烯为代表的低分子有机化合物进入萃取相中，而原料中的色素等化合物则留在萃余相中。取出下层萃取相，然后将装有萃取相的容器置于60℃恒温的水浴中，缓慢搅拌下蒸发，去除其中的萃取剂-酒精，得到一种无色溶液直接作为本发明所说添加剂中的溶剂，亦可通过精馏获得精制的柠檬油或甜橙油。
第二、本发明所说的一种含钾盐的组合型卷烟添加剂是由精制的柠檬油或甜橙油和有机钾盐以及溶剂水组成的溶液，其重量组成比为：
精制柠檬油或甜橙油：15.0～20.0％
有机钾盐： 9.0～13.8％
其余为水，并构成100％的含钾盐的组合型卷烟添加剂。
其中：
所说的精制柠檬油或甜橙油是指用60％酒精溶液萃取纯化食用级柠檬油或甜橙油，除去其中的色素等物质后所得的一种含有芳樟醇、柠檬醛、甜橙醛、香叶醇、蒎烯等成分的柠檬油或甜橙油；所说的有机钾盐是柠檬酸钾(K3C6H5O7·H2O)、酒石酸钾(C4H4O6K2·1/2H2O)中的一种，或是它们的混合物；当添加剂中的有机钾盐以钾含量计时，其相应的重量比为3.0～5.0％。
为了卷烟添加剂后续生产与应用时的方便，本发明推荐规范的卷烟添加剂的重量组成比为：
精制柠檬油或甜橙油： 17.5％
有机钾盐以钾含量计为： 4.0％
其余为水，并构成100％的含钾盐的组合型卷烟添加剂。
第三、L系列卷烟添加剂的制备
(1)在实验室中，按重量比将20份柠檬油或甜橙油和200份60％的酒精置于分液漏斗中，进行充分振荡或搅拌萃取，静置分层后，取出下层萃取相，然后将装有萃取相的容器置于60℃恒温的水浴中，搅拌下蒸发去除萃取相中的酒精组分，得到一种无色溶液作为本发明所说添加剂中的溶剂；上层的萃余相，约占柠檬油或甜橙油的15％，集中后另行处理。萃取过程的平均萃取率为85％，即理论上可得萃取相217份。加热蒸除萃取相中的酒精成份后可得无色溶液97份；其中低分子有机化合物或者称“烟用精制柠檬油”或“烟用精制甜橙油”含量(wt)为17.5％，其余82.5％为水。它们将直接作为下一步制备添加剂的溶剂相，这样可以省去蒸馏制取精制柠檬油或甜橙油单元操作，有利于生产成本的降低。
(2)将钾盐溶解到上述的溶剂中，并以钾含量计，配成4.00％的钾盐溶液，即制备得本发明所说的卷烟添加剂，称为L系列卷烟添加剂。其中所说的钾盐为柠檬酸钾和酒石酸钾的一种，或是它们的混合物。具体见表1、表2所示。
表1 L1～L3卷烟添加剂按重量比计的配比
其中溶剂相A为一种先由60％的酒精萃取食用级的柠檬油，得到下层萃取相后，再将盛有萃取相的容器置于60℃恒温的水浴中缓慢搅拌下蒸发去除酒精后所得的一种无色的水溶液。柠檬油萃取率为85％，或者说溶剂相A为一种含有17.5％(wt)精制柠檬油的水溶液。
表2 L4～L6卷烟添加剂按重量比计的配比
其中溶剂相B为一种先由60％的酒精萃取食用级的甜橙油，得到下层萃取相后，再将盛有萃取相的容器置于60℃恒温的水浴中缓慢搅拌下蒸发去除酒精后所得的一种无色溶液。甜橙油萃取率为85％，或者说溶剂相B为一种含有17.5％(wt)精制甜橙油的水溶液。
第四、上述添加剂的应用方法
(1)将L系列卷烟添加剂喷洒在卷烟盘纸上，添加量为盘纸重的1.15～1.50％(wt)，室温下晾干盘纸后，在80℃烘烤2分钟，冷却待用。经喷洒处理后的卷烟盘纸一般宜在4天内进入卷烟工序。但卷烟盘纸的生产企业可按上述工序加工后的盘纸用塑料薄膜密闭包装后存放。
(2)将L系列卷烟添加剂喷洒在卷烟用烟丝中，其添加量以钾含量计时为烟丝重量的0.8～1.0％(wt)，然后将喷有添加剂的烟丝在120℃下烘烤至烟丝含水量≤13％(wt)，最后在干燥室中冷却、密封包装后待用。
第五、添加剂的使用效果
按YC/T29-1996标准平衡烟支水分、选取烟支，用常规法抽吸卷烟，收集烟气并检测其中一氧化碳的含量。结果表明：L系列卷烟添加剂能有效降低卷烟主流烟气中一氧化碳含量。如只用第四(1)方法处理盘纸后制成的卷烟，可使卷烟主流烟气中CO含量降低20～25％；如只用第四(2)方法处理烟丝后制成的卷烟，可使卷烟主流烟气中CO含量降低20～25％；如同时采用第四(1)和(2)方法分别处理盘纸和烟丝后制成的卷烟，可使卷烟主流烟气中CO含量降低40％。
组织调香师对添加该添加剂的卷烟进行评吸，评吸结果表明：添加前后，卷烟的风格和吃味基本一致，有些卷烟的吃味还得到一定的改善。
使用本发明L系列卷烟添加剂之所以能降低卷烟主流烟气中的一氧化碳含量，是因为钾盐具有一定的催化燃烧的功能，它改变了卷烟的燃烧状态。一方面使卷烟燃烧加快，使主流烟气的绝对量减少；另一方面钾盐可降低卷烟的燃烧温度，导致烟丝中一些物质热裂解的方式和产物改变，以及燃烧相对比较完全从而达到降低卷烟主流烟气中一氧化碳的作用。
另外，本发明L系列卷烟添加剂之所以能维持卷烟原有的风格和吃味，是因为该添加剂含有较多的有机物，通称为低分子有机化合物，在卷烟燃烧抽吸时，可转移进入卷烟主流烟气中，有助于卷烟主流烟气中低碳脂类香型的协调和改善，维持了卷烟原有的风格和吃味。
从推广的角度考虑，本发明L系列卷烟添加剂在卷烟中的加入，不改变卷烟现有的工艺，且该添加剂的使用，可以在卷烟盘纸的造纸工业中加入，各类卷烟均可使用，使用范围广，符合我国目前的卷烟工艺。
由此看来，本发明由于对降低卷烟主流烟气中有害物质的效果明显，制作成本低，便于推广，必然会对卷烟行业今后改善卷烟产品的结构、生产较安全的卷烟产生积极的作用并取得良好的效果，从而有力地推动我国卷烟行业的技术进步。
此外，我们还必须指出，制备成以含钾重量计为4.00％的钾盐溶液，仅仅是为制作与配料使用的方便而推荐的规格，产业部门亦可以根据本发明构思制成含钾重量计为3.00～5.00％的钾盐溶液，但最终使用喷洒时，其用量经折算后，仍按我们的推荐的1.15～1.50％盘纸重或0.8～1.0％烟丝重进行添加为宜，即保持盘纸与烟丝中有一个适量的钾含量为宜。
具体实施方式
实施例1
溶剂相A的制取：
分别称取20g柠檬油和200g浓度为60％的酒精，先将柠檬油倒入分液漏斗中，然后用少量酒精洗涤盛柠檬油的容器多次，洗涤液与剩余的酒精均倒入分液漏斗中。按照实验室常规方法进行振荡、萃取，静置分层，下层的萃取液中含有芳樟醇、柠檬醛、甜橙醛、香叶醇、蒎烯等有机成分，其萃取率为85％；上层的萃余液集中后另行处理；将所得萃取液在60℃的水浴中进行恒温搅拌蒸发去除酒精(回收利用)萃取剂，直至无气泡产生为止，得到一种无色的水溶液，即为本发明所说的溶剂相A。
或者在500立升的带有搅拌桨的搪瓷釜中，釜下部出口的管道上带有视镜和旋阀，分别称取30kg柠檬油和300kg浓度为60％的酒精，先将30kg的柠檬油倒入釜中，然后用少量的酒精洗涤盛柠檬油的容器多次，洗涤液与剩余的酒精均倒入釜中，然后剧烈搅拌10-20分钟，静置分层，放出下层的萃取液，在60℃恒温下去除酒精后，得到无色的水溶液145.5kg，即为本发明所说的溶剂A。其中含有的有机成分或者说含有烟用的“精制柠檬油”17.5％(wt)，约为25.5kg。
实施例2
L1～L3型卷烟添加剂的配制或生产：
发明人通过大量的实验与比较后，推荐如下L1～L3型卷烟添加剂重量比配方，具体列表如下：
其中溶剂相A即按实施例1生产的溶剂相A，柠檬酸钾、酒石酸钾均为食用级市售产品。由于具体配制过程比较简便，故不再描述。
实施例3
溶剂相B的制取：
分别称取20g甜橙油和200g浓度为60％的酒精，先将甜橙油倒入分液漏斗中，然后用少量酒精洗涤盛甜橙油的容器多次，洗涤液与剩余的酒精均倒入分液漏斗中。按照实验室常规方法进行振荡、萃取，静置分层，下层的萃取液含有芳樟醇、柠檬醛、甜橙醛、香叶醇、蒎烯等有机成分，上层的萃余液集中后另行处理，将所得的萃取液在60℃的水浴中进行恒温搅拌蒸发去除酒精(回收利用)萃取剂，直至无气泡产生为止，得到一种无色的水溶液，即为本发明所说的溶剂相B。
或者在500立升的带有搅拌桨的搪瓷釜中，釜下部出口的管道上带有视镜和旋阀，分别称取30kg甜橙油和300kg浓度为60％的酒精，先将30kg的甜橙油倒入釜中，然后用少量的酒精洗涤盛甜橙油的容器多次，洗涤液与剩余的酒精均倒入釜中，然后剧烈搅拌10-20分钟，静置分层，放出下层的萃取液，在60℃恒温下去除酒精后，得到的无色水溶液145.5kg即为本发明所说的溶剂相B，其中含有机成分或者说含有烟用的“精制甜橙油”17.5％(wt)，约为25.5kg。
实施例4
L4～L6型卷烟添加剂的配制或生产：
发明人通过大量的实验与比较后，推荐如下L4～L6型卷烟添加剂重量比配方，具体列表如下：
其中溶剂相B即按实施例3生产的溶剂相B，柠檬酸钾、酒石酸钾均为食用级市售产品。由于具体配制过程比较简便，故不再描述。
实施例5
L1～L6型卷烟添加剂应用效果之一：
取100支卷烟空筒(盘纸重量约为4.0g)，按盘纸重量的1.15％计算(指喷洒在卷烟盘纸上的钾含量)称取L1～L6卷烟添加剂中任一种溶液1.15g，然后将溶液均匀地喷洒在卷烟盘纸上，室温晾干，80℃烘烤2分钟。然后卷制烟支，再按YC/T29-1996标准平衡烟支水分、选取烟支。最后，通过吸烟机抽吸、收集烟气并检测其中CO的含量。结果显示：本发明的L系列卷烟添加剂能有效地降低卷烟主流烟气中CO含量，并通过补充一些有机成分进入卷烟主流烟气中，从而有效地解决了在减少卷烟主流烟气中CO时影响卷烟原香风味的问题，使卷烟在抽吸过程中维持原有的风格和吃味。与未加添加剂的卷烟相比，卷烟主流烟气中一氧化碳含量降低20％左右。
实施例6
L1～L6卷烟添加剂应用效果之二：
取100支卷烟空筒(盘纸重量约为4.0g)，按盘纸重量的1.50％计算(指喷洒在卷烟盘纸上的钾含量)称取L1～L6卷烟添加剂中任一种溶液1.5g，然后将溶液均匀地喷洒在卷烟盘纸上，室温晾干，80℃烘烤2分钟，然后卷制烟支，再按YC/T29-1996平衡烟支水分、选取烟支。最后，通过吸烟机抽吸、收集烟气并检测其中一氧化碳含量。结果显示：本发明的L系列卷烟添加剂能有效地降低卷烟主流烟气中一氧化碳量，并通过补充一些有机成分进入卷烟主流烟气中，从而有效地解决了在减少卷烟主流烟气中一氧化碳时影响卷烟原香风味的问题，使卷烟在抽吸过程中维持原有的风格和吃味。与未加添加剂的卷烟相比，卷烟主流烟气中一氧化碳含量降低25％左右。
由于上述的实施例5和6是小试实验，故添加剂只能喷洒在卷烟盘纸上，如大规模工业生产时，可直接将L系列添加剂加入至卷烟盘纸的造纸工序中，然后将卷烟盘纸密闭包装后存放，待用。
实施例7
L1～L6卷烟添加剂应用效果之三：
分别称取100g卷烟烟丝，按烟丝重量的0.8％或1.0％计算(指喷洒在烟丝上的钾含量)分别称取L1～L6卷烟添加剂中任一种溶液20g或25g，将添加剂溶液分两次均匀地喷洒在100g烟丝上，室温放置2～4小时，再在120℃条件烘烤至烟丝含水量为13％为止；然后按常规卷制烟支，再按YC/T29-1996标准平衡烟支水分、选取烟支；最后通过吸烟机抽吸、收集烟气并检测其中一氧化碳含量。结果显示：本发明的L系列卷烟添加剂能有效地降低卷烟主流烟气中一氧化碳含量，并通过补充一些有机成分进入卷烟主流烟气中，从而有效地解决了在减少卷烟主流烟气中一氧化碳时影响卷烟原香风味的问题，使卷烟在抽吸过程中维持原有的风格和吃味；与未加添加剂的卷烟相比：当按烟丝重量的0.8％计算钾含量加入添加剂时，卷烟主流烟气中一氧化碳含量至少可降低20％；当按烟丝重量的1.0％计算钾含量加入添加剂时，卷烟主流烟气中一氧化碳含量至少可降低25％。
实施例8
L1～L6卷烟添加剂应用效果之四：
先按实施例5或6加工的卷烟盘纸和按实施例7加工的卷烟烟丝来卷制烟支；再按YC/T29-1996标准平衡烟支水分、选取烟支；最后通过吸烟机抽吸、收集烟气并检测其中一氧化碳含量。结果显示：本发明的L系列卷烟添加剂能有效地降低卷烟主流烟气中一氧化碳含量，并通过补充一些有机成分进入卷烟主流烟气中，从而有效地解决了在减少卷烟主流烟气中一氧化碳时影响卷烟原香风味的问题，使卷烟在抽吸过程中维持原有的风格和吃味；与未加添加剂的卷烟相比：按本实施例的方案制作的卷烟，其中一氧化碳含量可降低40％，完全可以和国际上的卷烟规范相接轨。
由上可见：本发明从减少吸烟危害性角度，提供了一种含钾盐的组合型卷烟添加剂，它不仅可以有效地降低卷烟主流烟气中一氧化碳含量，而且使卷烟保持原有的风格和吃味，可满足烟草工业技术进步的要求。