Фильтр для очистки табачного дыма от вредных веществ

 

Изобретение относится к табачной промышленности. Фильтр из волокнистых элементов содержит комбинированную добавку, состоящую из жидкого раствора сорбитола в количестве 5-25% к массе фильтра и твердой порошкообразной гидроокиси кальция в количестве 9-18% к массе фильтра. Изобретение позволяет снизить в табачном дыме содержание веществ, оказывающих вредное воздействие на организм человека, с одновременным сохранением потребительских свойств сигарет. 3 табл.

Изобретение относится к табачной промышленности и может быть использовано при изготовлении сигарет с фильтром, с пониженным содержанием вредных для здоровья человека веществ в дыме.

Известен фильтр с добавкой гидроокиси магния Mg (ОН)₂, которая наносится на синтетические или хлопковые волокна при температуре (-5)-(+5)^oC в течение 30 с. Размер частиц вносимой добавки < 60 меш, но > 80 меш (патент США 3669126, заявл. 24.02.71, опубл. 1972 г.).

Применение такого фильтра в сигаретах способствует удалению дыма уксусной, сероводородной и других кислот, а также никотина. Однако удерживающая способность к вредным компонентам сигаретного дыма данного фильтра малоэффективна, т.к. в состав фильтра вносится только один компонент.

Наиболее близким к предполагаемому фильтру является фильтрующий мундштук, содержащий секцию, заполненную гранулами гидроокиси кальция, размером < 60 меш, но > 80 меш (патент Швеции 344273, заявл. 1968 г., опубл. 1972 г.). Применение такого фильтра в сигаретах способствует удалению дыма уксусной, сероводородной и других кислот. Пары аммиака также удаляются из дыма в процессе растворения его в жидком слое воды, которая образуется на частицах гидроокиси кальция. Такая добавка к мундштуку не ухудшает аромат и вкус сигаретного дыма, но ввиду ее однокомпонентного состава эффективность удерживания вредных компонентов из дыма не очень высокая.

Целью предлагаемого изобретения является повышение избирательной селективной способности бумажных фильтров к токсическим компонентам сигаретного дыма за счет использования комбинированных добавок, нанесенных на волокнистые элементы бумажного полотна.

Поставленная цель достигается тем, что фильтр для очистки табачного дыма от вредных веществ содержит комбинированную добавку, нанесенную на волокна бумажного полотна, состоящую из твердого и жидкого сорбентов, в качестве жидкого сорбента применяется водный раствор сорбитола в количестве 5-25% к массе фильтра, а твердым сорбентом является порошкообразная гидроокись кальция в количестве 9-18% к массе фильтра.

Процесс обработки волокнистых элементов бумажного полотна осуществляют после его разматывания с бобины. На волокнистые элементы бумажного полотна с помощью форсунок тонкого распыла наносят раствор сорбитола. При этом обеспечивается равномерное нанесение раствора на бумагу. Гидроокись кальция напыляют на влажную основу. Обработанные комбинированной добавкой волокнистые элементы бумажного полотна подсушивают при температуре 45-55^oС. Дальнейший процесс изготовления бумажных фильтров осуществляется по технологической схеме фильтроделательной машины.

Сорбитол - шестиатомный органический спирт, ранее использовался в табачной отрасли в качестве умягчителя для стабилизации влажности табачного сырья. В предлагаемом изобретении сорбитол выполняет другие функции: является связывающим агентом между волокнистыми элементами бумажного полотна и порошкообразным сорбитом гидроокисью кальция, а также является поглощающим агентом.

При применении в качестве добавки к волокнистым элементам бумажного фильтра гидроокиси кальция механизм поглощения вредных компонентов из табачного дыма сводится к следующему. Табачный дым содержит водяной пар, в присутствии которого частицы гидроокиси кальция в фильтре реагируют с кислыми газами. Данная реакция представляет собой стандартную реакцию кислоты и основания, в результате чего образуется соль кальция. Образовавшаяся вода, выполняющая функцию фильтрующего агента, накапливается в фильтре в виде жидкого слоя на частичках гидроокиси кальция. В процессе фильтрации табачного дыма через водный слой на частицах гидроокиси кальция задерживаются такие вредные соединения, как никотин и аммиак. В этом случае удаление этих компонентов из табачного дыма происходит в результате их растворения в образовавшемся водном слое фильтра. Таким образом, кислые газы, т.е. уксусная кислота, сульфид водорода и др., удаляются из табачного дыма в результате химической реакции, проходящей в фильтре, а пары аммиака удаляются в процессе растворения. Табачный дым, прошедший через этот жидкий слой воды, является мягким, свежим и приятным на вкус. Однако применение порошкообразной гидроокиси кальция в качестве добавки к волокнистым элементам бумажного полотна не обеспечивает удаления токсического компонента монооксида углерода из газовой фазы сигаретного дыма.

Применение в комплексе сорбитола и гидроокиси кальция как комбинированной добавки к волокнистым элементам бумажного полотна гарантирует комплексное удаление как вредных компонентов твердожидкой фазы, так и вредных компонентов газовой фазы сигаретного дыма.

Пример 1.

На волокнистые элементы бумажного полотна с помощью форсунок тонкого распыла наносим водный раствор сорбитола в количестве 5% к массе фильтра. На волокнистые элементы влажного бумажного полотна наносим порошкообразную гидроокись кальция размером частиц 50 меш в количестве 9% к массе фильтра.

Обработанные волокнистые элементы бумажного полотна подсушиваем при температуре 45-55^oС. Дальнейший процесс изготовления бумажных фильтров осуществляем по технологической схеме фильтроделательной машины.

Бумажные фильтры из волокнистых элементов, содержащие комбинированную добавку, состоящую из сорбитола и гидроокиси кальция, разрезаем на отрезки длиной 18 мм и изготавливаем с ними сигареты, которые прокуриваем согласно международным стандартам ИСО, и определяем химический состав сигаретного дыма по общепринятым методикам.

Данные сигареты с комбинированной добавкой сравниваем с двумя видами контрольных сигарет. В качестве контроля 1 служили сигареты с необработанными бумажными фильтрами, а контролем 2 - сигареты с необработанным ацетатным фильтром. Результаты исследований по изучению влияния комбинированной добавки (1) на изменение химического состава дыма сигарет представлены в табл.1.

Таким образом, из табл.1 следует, что комбинированная добавка (1), состоящая из водного сорбитола в количестве 5% к массе фильтра и гидроокиси кальция в количестве 9% к массе фильтра снизила в дыме сигарет смолу на 22,2% в сравнении с бумажным фильтром и на 15,1% в сравнении с ацетатным фильтром. Снижение никотина составило 20,4% в сравнении с бумажным фильтром и 9,4% в сравнении с ацетатным фильтром. Снижение содержания окиси углерода составило 11% в сравнении с первым и вторым контролем.

Дегустация курительных изделий с бумажными фильтрами, состоящими из волокнистых элементов, обработанных комбинированной добавкой (1), содержащей водный раствор сорбитола в количестве 5% к массе фильтра и гидроокиси кальция в количестве 9% к массе фильтра, показала, что опытная продукция была оценена выше, чем контрольная продукция с бумажным фильтром, но слегка ниже, чем контрольная продукция с ацетатным фильтром. Так, общая дегустационная оценка в баллах составила для опытного образца с комбинированной добавкой 11,8 балла, для контрольного образца с бумажным фильтром 11,6 балла, а для контрольного образца с ацетатным фильтром 13,5 балла.

Применение комбинированной добавки (1), состоящей из водного раствора сорбитола в количестве 5% к массе фильтра и сухой гидроокиси кальция в количестве 9% к массе фильтра, позволило снизить в сигаретном дыме всех компонентов твердожидкой фазы: смолы, никотина, а в газовой фазе сигаретного дыма на 11%: снизилось содержание монооксида углерода, к которому обычные фильтры неэффективны. При применении данного вида комбинированной добавки (1) к бумажному фильтру из волокнистых элементов аромат и вкус сигаретного дыма не ухудшается, а даже несколько улучшается.

Пример 2.

На волокнистые элементы бумажного полотна для изготовления сигаретных фильтров с помощью форсунок тонкого распыла наносим водный раствор сорбитола в количестве 6% к массе фильтра. На влажные волокнистые элементы бумажного полотна наносим порошкообразную гидроокись кальция размером частиц 50 меш в количестве 12% к массе фильтра.

Обработанные волокнистые элементы бумажного полотна подсушиваем при температуре 45-55^oС. Дальнейший процесс изготовления бумажных фильтров осуществляем по технологической схеме фильтроделательной машины. Дальнейшие операции с бумажными фильтрами, состоящими из волокнистых элементов, содержащими комбинированную добавку (2), производят согласно примеру 1.

Данные сигареты с комбинированной добавкой (2) сравниваем с двумя видами контрольных сигарет. В качестве контроля 1 служили сигареты с необработанными бумажными фильтрами, а контролем 2 - сигареты с необработанным ацетатным фильтром.

Результаты исследований по изучению влияния комбинированной добавки (2) на изменение химического состава дыма сигарет представлены в табл.2.

Таким образом, из табл.2 следует, что комбинированная добавка (2), состоящая из водного сорбитола в количестве 6% к массе фильтра и гидроокиси кальция в количестве 12% к массе фильтра, снизила в дыме сигарет смолу на 21,4% в сравнении с бумажным фильтром и на 14,8% в сравнении с ацетатным фильтром. Снижение никотина в данном случае составило 29,5% в сравнении с бумажным фильтром и 20,5% в сравнении с ацетатным фильтром. Содержания окиси углерода снизилось на 10,4% в сравнении с первым и вторым контролем.

Дегустация курительных изделий с бумажными фильтрами, состоящими из волокнистых элементов, обработанных комбинированной добавкой (2), показала, что опытная продукция была оценена выше, чем контрольная продукция с бумажным фильтром, а также по своим дегустационным параметрам (аромату, вкусу) почти приближается к результатам контроля 2 с ацетатным фильтром. Так опытный образец с комбинированной добавкой (2) оценен на 1,1 балл выше, чем контрольная проба с бумажным фильтром; в частности, опытный образец оценен 12,7 общих балла, контроль 1 - 11,6 общих балла, контроль 2 - 13,0 общих балла.

Пример 3.

На волокнистые элементы бумажного полотна для изготовления сигаретных фильтров с помощью форсунок тонкого распыла наносим водный раствор сорбитола в количестве 25% к массе фильтра. На волокнистые элементы влажного бумажного полотна наносим порошкообразную гидроокись кальция в количестве 18% к массе фильтра, размером частиц 50 меш. Обработанные волокнистые элементы бумажного полотна подсушиваем при температуре 45-55^oС. Дальнейший процесс изготовления бумажных фильтров осуществляем по технологической схеме фильтроделательной машины. Дальнейшие операции с бумажными фильтрами из волокнистых элементов для сигарет, содержащими комбинированную добавку (3), производят согласно примеру 1.

Данные сигареты с комбинированной добавкой (3) сравниваем с двумя видами контрольных сигарет. В качестве контроля 1 служили сигареты с необработанными бумажными фильтрами, а контролем 2 - сигареты с необработанным ацетатным фильтром.

Результаты исследований по изучению влияния комбинированной добавки (3) на изменение химического состава дыма сигарет представлены в табл.3.

Из полученных данных табл.3 видно, что комбинированная добавка (3), состоящая из водного раствора сорбитола в количестве 25% к массе фильтра (40 мг) и гидроокиси кальция в количестве 18% к массе фильтра (30 мг), снижает смолу на 69,8% в сравнении с бумажным фильтром и на 67,6% в сравнении с ацетатным фильтром. Снижение никотина составило 74,1% в сравнении с бумажным фильтром и 70,4% в сравнении с ацетатным фильтром. Содержания окиси углерода снизилось на 10,0% в сравнении с бумажным и ацетатным фильтром.

Дегустация курительных изделий с бумажными фильтрами, состоящими из волокнистых элементов, обработанных комбинированной добавкой (3), показала, что опытная продукция была оценена ниже, чем контрольная продукция с бумажным фильтром. Так для контрольных сигарет с бумажным фильтром балл по аромату составил 5,8, а по вкусу - 4,8 балла. Общая оценка 10,6 балла. Для опытных сигарет с комбинированной добавкой, состоящей из водного раствора сорбитола в количестве 25% к массе фильтра и сухой гидроокиси кальция 18% к массе фильтра балл по аромату составил 5,2; по вкусу - 5,0 балла. Общая оценка 10,2 балла.

При использовании комбинированной добавки (3), состоящей из водного раствора сорбитола в количестве 25% к массе фильтра и сухой гидроокиси кальция (18% к массе фильтра), снижение вредных компонентов твердожидкой фазы составляет 70-74% в сравнении с бумажным фильтром. Моноокись углерода, принадлежащая к вредным компонентам газовой фазы, в данном случае снижается на 10%. Но одновременно происходит ухудшение потребительских свойств сигарет, аромат и вкус ухудшается с комбинированной добавкой (3).

При использовании комбинированной добавки, состоящей из водного раствора сорбитола в количестве 5-25% к массе фильтра и сухой гидроокиси кальция 9-18% к массе фильтра, снижение вредных компонентов твердожидкой фазы сигаретного дыма достигает 20-30%, монооксид углерода снижается на 10% в сравнении с бумажным фильтром, а потребительские свойства сигарет с данной комбинированной добавкой выше уровня бумажного необработанного фильтра и практически по оценкам приближаются к потребительским оценкам ацетатного фильтра.

Таким образом, перспективность применения комбинированной добавки, нанесенной на волокнистые элементы бумажного полотна, состоит в том, что с одновременным сохранением потребительских свойств сигарет снизилось количество токсических составляющих сигаретного дыма.

Показатели жесткости фильтров сигарет, состоящих из волокнистых элементов бумажного полотна, изготовленных с применением комбинированной добавки, представленной в количествах сорбитола 5-25% и гидроокиси кальция 9-18%, находятся в допустимых стандартом приделах, а значение сопротивления затяжке не превышают допустимых в практике значений.

Для внедрения в промышленность рекомендуется комбинированная добавка, нанесенная на волокнистые элементы бумажного полотна состоящая из водного раствора сорбитола 5-25% к массе фильтра и сухой гидроокиси кальция 9-18% к массе фильтра. Разработана техническая инструкция по применению комбинированных добавок в табачной промышленности. Инструкция регламентирует технические требования к процессам обработки волокнистых элементов бумажного полотна комбинированными добавками.

Формула изобретения

Фильтр для очистки табачного дыма от вредных веществ, содержащий волокнистые элементы с порошкообразным сорбентом, отличающийся тем, что он содержит комбинированную добавку, состоящую из твердого и жидкого сорбентов, в качестве жидкого сорбента применяется водный раствор сорбитола в количестве 5-25% к массе фильтра, а твердым сорбентом является порошкообразная гидроокись кальция в количестве 9-18% к массе фильтра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3