WWW.NET.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Интернет ресурсы
 

Pages:   || 2 |

«ОГЛАВЛЕНИЕ стр. ВВЕДЕНИЕ.. 5 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПАТЕНТНО-ИНФОРМАЦИОННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.. 13 1.1 Изучение возможностей уменьшения токсичности сигарет. ...»

-- [ Страница 1 ] --

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………. 5

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПАТЕНТНО-ИНФОРМАЦИОННОЙ

ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………………………… 13

1.1 Изучение возможностей уменьшения токсичности сигарет ……. 13

1.1.1 Характеристики сигарет и их влияние на содержание

смолы и никотина в табачном дыме ……………………………………… 13

1.1.2 Сигаретные фильтры и их влияние на потребительские

свойства и токсичность сигарет …………………………………………… 19 1.1.3 Применение восстановленного и расширенного табака в мешке сигарет ……………………………………………………………… 27

1.2 Изучение возможностей использования различных конфигураций фильтров …………………………………………………… 30 1.2.1 Применение органических мембранных фильтров ………... 31 1.2.2 Критерии использования фильтрующих элементов ……….. 33 1.2.3 Фильтрующие элементы для специального применения и предварительной фильтрации ……………………………………………… 37

1.3 Выводы из литературного обзора ………………………………… 41 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ …………………………… 43

2.1 Схема исследования, сырье и материалы ………………………… 43

2.2 Характеристика образцов ………………………………………….. 45

2.3 Методы анализа сигарет …………………………………………… 47 2.3.1 Определение физико-химических показателей качества вспомогательных материалов для курительных изделий ………………... 47 2.3.2 Определение физико-химических показателей качества готовых курительных изделий …………………………………………… 50 2.3.3 Оценка качества табачных изделий по химическому составу табачного дыма ……………………………………………………. 51



3 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ

ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ………………………………………………………… 55

3.1 Разработка ароматизированной табачной мешки при создании новых видов сигарет ……………………………………………………….. 56 3.1.1 Производство расширенного табака ……………………….. 56 3.1.2 Производство восстановленного табака …………………… 66 3.1.3 Изготовление ароматизированной табачной мешки ………. 78

3.2 Моделирование характеристических показателей ацетатцеллюлозного фильтра ……………………………………………… 85 3.2.1 Определение веса, КПД и перепада давления ацетатного жгута ………………………………………………………………………… 85 3.2.2 Построение линии полной характеристики различных типов ацетатного жгута …………………………………………………… 87 3.2.3 Расчет целевых спецификаций фильтропалочек ………….. 94

3.3 Определение качественных показателей ацетатных сигаретных фильтров …………………………………………………………………….. 101 3.3.1 Параметры характеристической кривой ацетатного жгута. 105 3.3.2 Характерные значения сигаретных фильтров ……………... 111 3.3.3 Измеряемые характеристики сигаретных фильтров ……… 111 3.3.4 Параметры спецификаций фильтр-жгута ………………….. 114

3.4 Лабораторный контроль физико-химических показателей качества фильтропалочек при производстве сигарет …………………… 119 3.4.1 Анализ параметров сушки ацетатного жгута при производстве фильтропалочек …………………………………………… 119 3.4.2 Анализ параметров влажности табака на выходе из табакорезальных станков …………………………………………………. 126

3.5 Создание новых видов сигарет повышенной безопасности с регулируемыми показателями качества табачного сырья и фильтров … 129 3.5.1 Принципы дизайна сигаретных фильтров …………………. 129 3.5.2 Влияние длины и диаметра фильтра на химический состав дыма …………………………………………………………………………. 131 3.5.3 Влияние элементарного денье и перепада давления на химический состав дыма …………………………………………………… 133 3.5.4 Расчет эффективности удаления вредных веществ табачного дыма …………………………………………………………… 140





4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗРАБОТАННОЙ

ТЕХНОЛОГИИ ……………………………………………………………... 146

4.1 Производственные испытания новых видов курительных изделий повышенной безопасности ……………………………………… 146

4.2 Экономический эффект от внедрения новых видов курительных изделий повышенной безопасности ……………………………………….. 147

–  –  –

Введение В результате антикурительной пропаганды среди населения и улучшения качества продукции выпуск сигарет в стране в 2014-2015 гг. по сравнению с 2011-2013 гг. сократился примерно на 12% и составляет 350-365 млрд. штук. В системе антикризисных мер в экономике России в современных рыночных условиях развития особое значение приобретает научная разработка организационно-экономических решений обеспечения сырьевой базой страны, которой в настоящее время нет. Импорт табачного сырья возрос в 2011-2014 гг. 1,6 раза по сравнению с 1995 г., или с 143 тыс. т до 260 тыс. т. Стоимость импорта ввезенной сырьевой продукции составила в 2014 г. 1,1 млрд. долл. США.

В связи с организацией Евразийского экономического союза (ЕАЭС) табачная отрасль России может стать основополагающим табачным сообществом. Вместе с табачным подкомплексом государств-участников ЕАЭС – Россия, Армения, Белоруссия, Казахстан и Кыргызстан, создается зона гарантированного производства качественных табаков сортотипов Вирджиния, Берлей, Остролист, Трапезонд, Самсун, Дюбек.

Советом Евразийской экономической комиссии (решение от 12 ноября 2014 г. № 107) принят технический регламент Таможенного союза «Технический регламент на табачную продукцию» (ТР ТС 035/2014), который вступает в силу с 15 мая 2016 г. Согласно этому документу содержание смолы и никотина в дыме одной сигареты (с фильтром или без фильтра) не может превышать 10 мг/сигарету и 1,0 мг/сигарету соответственно. Содержание монооксида углерода в дыме одной сигареты с фильтром не может превышать 10 мг/сигарету.

Одним из способов удовлетворения требованиям по показателям безопасности в дыме сигарет является регулирование уровня смолы и никотина с помощью конструирования сигареты путем подбора сигаретной бумаги с высокой воздухопроницаемостью, ободковой бумаги с перфорацией, фильтров различной конфигурации.

Широко известно производство фильтров и других устройств для осветления жидкостей, применяемых на самых критических стадиях различных процессов в различных областях науки и техники. Выпускают широкий ассортимент фильтров разового и многократного использования.

Коэффициент удаления фильтрующих устройств находится в пределах от 0,1 микрона (мембраны разового пользования и фильтры со сменным фильтрующим элементом, применяемые для стерилизации) до 450 микрон (пористые металлические фильтры).

Разработаны высокоэффективные фильтрующие устройства, включая фильтры на основе пористой нержавеющей стали, фильтрующие патроны на основе материала Найлон 66, обладающего естественной гидрофильностью, и мембранные диски для стерилизации жидкостей.

Разнообразие применений требует создания фильтров самых различных конфигураций с различными фильтровальными средами, поэтому разработан широкий ассортимент разнообразных патронов, корпусов и фильтровальных дисков. Известны фильтрующие патроны диаметром 70 мм и длиной от 250 до 760 мм либо стандартного промышленного типа, либо санитарно-гигиенического назначения.

В патронах применяются следующие среды:

– фильтрующий элемент с большой площадью фильтрации, предназначен для удержания микроорганизмов и частиц в субмикронном диапазоне.

Коэффициент удаления таких фильтров равен 0,1, 0,2 и 0,45 микрона.

Данные фильтры применяют для предварительной фильтрации стерильных жидкостей;

– мембрана из сверхтонкого микроволокна, применяют в фильтрующих патронах для стерилизации. Для удержания крупных частиц используют мембраны из органических смол, армированных неорганическим волокном;

– целлюлозная бумага, импрегнированная эпоксидной смолой;

– нетканая фильтровальная среда из полипропилена без применения смолы в качестве связующего;

– чистая целлюлоза без смолы в качестве связующего;

– спеченная пористая нержавеющая сталь;

– тканая сетка из спеченной нержавеющей стали;

– комбинация спеченной пористой нержавеющей стали и тканой сетки из спеченной проволоки.

Корпуса фильтров промышленного назначения вмещают в себя от 1 до 48 патронов и могут успешно работать при любых значениях расхода жидкости. Корпуса фильтров санитарно-гигиенического назначения изготавливают из нержавеющей стали и подвергают полировке (рисунок 1).

Складчатые фильтрующие элементы общего назначения изготавливают с применением следующих материалов (рисунок 2):

фильтрующая мембрана и опорный слой. Фильтрацию осуществляют стойкой к растворителям мембраной высокой прочности, которую изготавливают из полиамидной смолы. Мембрана сочетает в себе высокий объем пор с равномерным распределением пор одинаковых размеров.

Рисунок 1 – Корпус фильтра Рисунок 2 – Фильтрующие промышленного назначения элементы общего назначения Актуальность темы. В результате антикурительной пропаганды среди населения и улучшения качества продукции выпуск сигарет в стране в 2014гг. по сравнению с 2011-2013 гг. сократился примерно на 12% и составляет 350-365 млрд. штук в год. В системе антикризисных мер в экономике России в современных рыночных условиях развития особое значение приобретает научная разработка организационно-экономических решений обеспечения нашей страны табачным сырьем, которое в настоящее время не выращивается. Импорт табачного сырья в Россию возрос в 2011гг. в 1,8 раза по сравнению с 1995 г., с 143 до 260 тыс. т. Стоимость импорта ввезенной сырьевой табачной продукции в Россию составила в 2014 году 1,1 млрд. долл. США.

В связи с организацией Евразийского экономического союза (ЕАЭС) табачная отрасль России получает возможность развития сырьевой базы страны. Вместе с табачным подкомплексом государств-участников ЕАЭС – России, Армении, Белоруссии, Казахстана и Кыргызстана, создается зона гарантированного производства качественных табаков сортотипов Вирджиния, Берлей, Остролист, Трапезонд, Самсун, Дюбек.

Одним из способов удовлетворения требованиям по показателям безопасности является снижение уровня смолы и никотина в дыме сигарет путем подбора табачной мешки, сигаретной и ободковой бумаги, фильтров различной конфигурации. Широкое применение нашли комбинированные многокомпонентные фильтры, оснащенные вставкой. Вставка из ацетилцеллюлозы и ароматизирующего вещества выделяет ароматизатор в основной поток дыма; при этом ароматизатор также наносят на слой покровного материала, окружающий вставку.

Несмотря на достигнутые успехи в области создания сигарет, отвечающих требованиям показателей безопасности табачного дыма, проблема создания новых видов сигарет с повышенными показателями безопасности и качества табачного сырья и фильтров является актуальной.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематикой НИР кафедры технологии зерновых, хлебных, пищевкусовых и субтропических продуктов ФГБОУ ВПО КубГТУ «Совершенствование и разработка технологий производства пищевкусовых продуктов (чая, кофе, табака), направленных на обеспечение их качества» (2011-2015 гг.) (№ госрегистрации 1.10.1.11-15).

Цель и задачи исследований. Целью работы явилось создание новых видов сигарет с повышенными показателями безопасности и качества табачного сырья путем использования восточной табачной мешки и фильтров, содержащих инкапсулированные ароматизаторы из растительного сырья.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

– сделать анализ научно-технической отечественной и зарубежной литературы и патентной информации по теме исследований, обосновать целесообразность создания новых видов сигарет повышенной безопасности;

– определить компонентный состав восточной табачной мешки для создания базы данных по химическому составу сырья, обосновать выбор ароматического растительного сырья (кориандра, эстрагона, базилика, лаванды);

– установить возможность использования при производстве сигарет расширенного табака на основе ароматизированной табачной мешки, полученной смешиванием расширенного резаного табака и ароматического растительного сырья;

– осуществить моделирование характеристических показателей ацетатцеллюлозного фильтра и определить характеристики ацетатных фильтров и параметры спецификаций фильтр- жгута;

– разработать сигаретные фильтры с учетом влияния длины, диаметра, элементарного денье и перепада давления фильтра на химический состав табачного дыма;

– создать новые виды сигарет с повышенными показателями качества табачного сырья и фильтров и определить эффективность удаления вредных веществ табачного дыма при использовании фильтров с инкапсулированными ароматизаторами из растительного сырья;

– провести опытно-промышленную апробацию новых видов сигарет с регламентируемыми параметрами токсичности табачного дыма и разработать технические условия и технологические инструкции на эту продукцию;

– определить расчетную экономическую эффективность от выпуска новых видов сигарет на отечественных табачных фабриках.

Научная новизна. Впервые при производстве сигарет использована ароматизированная табачная мешка, полученная путем смешивания расширенного резаного табака и ароматического растительного сырья, что позволило получить табачную мешку с высокой заполняющей способностью, пониженной токсичностью табачного дыма в результате термообработки при углекислотном способе и повышенной горючестью.

Показана возможность введения в состав мешки сигарет несодержащего никотина ароматического растительного сырья без использования искусственных ароматизаторов. Полученная по описанной технологии мешка будет иметь меньшее содержание никотина за счет введения в ее состав несодержащих никотина листьев кориандра (эстрагона, базилика, лаванды) и вспучивания компонентов смеси.

Изучены возможности использования различных конфигураций фильтров. Проведено моделирование характеристических показателей ацетатцеллюлозного фильтра, построена линия полной характеристики различных типов ацетатного жгута с расчетом целевых спецификаций фильтропалочек. Физико-химические показатели ацетатных сигаретных фильтров определены по параметрам характеристической кривой ацетатного жгута, характерным значениям и измеряемым характеристикам сигаретных фильтров, параметрам спецификаций фильтр- жгута. Впервые созданы новые виды сигарет с повышенными показателями безопасности и качества табачного сырья с использованием восточной табачной мешки и фильтров, содержащих инкапсулированные ароматизаторы из растительного сырья.

Новизна предлагаемых технологических и технических решений подтверждена четырьмя патентами РФ на изобретения.

Практическая значимость. Разработаны и запатентованы способы получения ароматизированной табачной мешки для ее использования при разработке новых видов сигарет (патенты на изобретения РФ № 2521770, 2521918, 2521760, 2521919), которые рекомендованы к внедрению в производство.

Разработаны четыре новых вида сигарет по ТУ и ТИ 9193–430– 02067862–2015 на основе ароматизированной табачной мешки с использованием ароматического растительного сырья (кориандр, эстрагон, базилик, лаванда). Новые виды сигарет внедрены в лабораториях табачных фабрик ООО «Армавирская табачная фабрика» (г. Армавир) и ООО «Балтийская табачная фабрика» (г. Калининград).

Апробация работы.

Материалы диссертации представлены и доложены на международных научно-практических конференциях:

«Инновационные технологии в пищевой и перерабатывающей промышленности» (г. Краснодар, 2012 г.); «Качество и безопасность продуктов питания в условиях ВТО» (Москва, 2012 г.); «Техника и технология пищевых производств» (Могилев, 2013 г.); «Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья» (г. Краснодар, 2013 г.).

Проведена опытно-промышленная апробация исследуемых новых видов сигарет и получено 4 акта об их использовании в производстве.

Экономический эффект от внедрения сигарет с повышенными показателями безопасности и качества позволит получить совокупный экономический эффект в размере 937.571 рублей в год, который может быть достигнут за счет эффективного использования табачного сырья, введения в состав мешки ароматического растительного сырья, увеличения объемных свойств и уменьшения потерь.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 работ, из них 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, 6 статей в сборниках материалов международных и всероссийских научнопрактических конференций; получено 4 патента РФ на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора отечественной и зарубежной научнотехнической и патентно-информационной литературы, методической части, экспериментальной части, выводов, списка использованных литературных источников и приложения. Основная часть работы изложена на 172 страницах, включает в себя 28 таблиц и 38 рисунков. Список литературных источников состоит из 166 наименований, в том числе 106 – зарубежных авторов.

Объекты исследований. Объектами исследований служили табачные мешки, содержащие расширенный резаный табак сортотипов Вирджиния, Берлей, Остролист, Трапезонд, Самсун, Дюбек и ароматическое растительное сырье (кориандр, эстрагон, базилик, лаванду). Фильтры содержали инкапсулированные ароматизаторы из растительного сырья.

Методы исследований. При проведении экспериментальных исследований использовали общепринятые и профильные методы анализа качественных характеристик табачного сырья, технологических свойств нетабачных материалов и показателей безопасности образцов сигарет.

Обработку экспериментальных данных проводили с использованием математического пакета прикладных программ MathCAD 15, AutoCAD LT 2014, Microsoft Excel.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПАТЕНТНО-ИНФОРМАЦИОННОЙЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Изучение возможностей уменьшения токсичности сигарет 1.1.1 Характеристика сигарет и их влияние на содержание смолы и никотина в табачном дыме Для снижения токсичности дыма курительных изделий (в частности, сигарет) применяют растительные добавки разного характера. При курении с табаком хорошо гармонируют растения-эфироносы, которые имеют химический состав, близкий к табаку, содержат 3% эфирных масел [37]. При использовании солей калия и натрия при добавлении к табаку также снижается токсичность сигарет и увеличивается горючесть на 20-40% [34].

Возможно внесение в табачные изделия сильного окислителя, такого как перманганат калия [27]. При использовании и в конструкции сигареты эффекта вентиляции также наблюдается снижение содержания никотина, смолы и монооксида углерода на 25-30% [7].

Для снижения токсичности сигарет используют никотиновый компонент, который наносят на резаный табак в виде очищенного от смолы никотинового концентрата с 17,5-50% никотина [15]. Для повышения поглотительной способности компонентов табачного дыма (монооксида углерода, смол) используют лекарственное средство Полисорб «МП» в качестве сорбента [42].

Возможно внесение в курительные изделия антисептика и подслащивающего средства. Добавляют ароматизирующие вещества (хлористый натрий, подсластители, масло перечной мяты, глицерин, пряности) и подсластители (сахар, мед) [156]. Некоторые вещества (ванилин, коричный альдегид, этилванилин, кумарин, анисальдегид, метилкумарин) вводят в табачную смесь или фильтр сигарет. Количественный состав вводимых в фильтр добавок 1-20%. Добавки уменьшают содержание вредных токсичных веществ [143].

Широко используются при изготовлении антиоксиданты, которые предотвращают образование свободных радикалов [138]. Уменьшению содержания смол и никотина в сигаретах способствует внесение активного оксиданта, который оказывает синергетическое действие [107].

Фильтры содержат в виде порошков или гелей инкапсулированные антиоксиданты, в состав которых входят синергетические комбинации антиоксидантов [63]. Фильтр курительного изделия содержит антиоксиданты, предупреждающие окислительное воздействие [91].

Добавка производных витамина Е нейтрализует канцерогенное действие и придает антиоксидантные свойства сигаретам [83]. Для повышения антиоксидантной активности в резаный табак или в фильтры для сигарет вводят микрокапсулы в порошкообразной форме 0,1-20% эфиров витамина Е, [152]. Сигареты, содержащие табак и 0,1-20,0% стабилизированной добавки, состоит из сложных эфиров, токоферолови их комбинаций [153].

Для уменьшения нитрозаминов производят нагревание табачного материала потоком воздуха [118] или вносят в табачные изделия уголь, активированный уголь, цеолит, сепиолит и их комбинации [134]. В качестве добавок могут также служить специфические пептиды, способствующие снижению токсичности табачного дыма [163].

Для связывания вредных компонентов дыма сигарет табачный наполнитель пропитывают водными растворами борной кислоты или ее солями (перборатом или тетраборатом натрия) [165]. Возможно использование нуклеиновой кислоты для проведения реакции с мутагенными молекулами [130]. Осуществляют также инактивацию алкалоидов, содержащихся в табаке, путем введения различных веществ [128].

Получен табачный материал с уменьшенным содержанием лигнина и азотистых соединений [132]. Проведено выявление и удаление вредных токсинов, таких как микотоксины и бензопирены [108]. Сигарета может содержать в качестве катализатора окислы или гидроокиси редкоземельных элементов как в табаке, так и бумаге или фильтре [69].

В сигарету для уменьшения концентрации вредных веществ (формальдегида) наносят ингибитор (соли щелочных металлов или бикарбонат аммония) [84]. Для уменьшения окиси углерода в потоке дыма добавляют в резаный табак гидроокись алюминия [159]. Для уменьшения окиси азота в потоке дыма добавляют в резаный табак окись марганца [101].

Для адсорбции компонентов газовой фазы дыма фильтр может содержать каталитически активный уголь с добавлением тяжелого металла, который находятся между слоями графита и серного или азотного лиганда [65]. Включение в курительный состав металлических или углеродистых частиц способствует уменьшению концентрации вредных веществ [117].

При пропускании ароматических соединений через фильтр сигарет также происходит удаление токсических соединений табачного дыма [155].

Для уменьшения содержания окиси углерода при горении сигарет в них добавляют наполнитель [139]. Сорбенты способствуют нейтрализации токсичных и канцерогенных веществ табачного дыма, а витаминноминеральные комплексы оказывают действие на процессы окисления [14].

Для быстрого экстрагирования определенных компонентов (в частности никотина и табачного нитрозамина) из резаного табачного материала в качестве растворителя используют двуокись углерода при температуре 10оС и давлении 3-40 МПа [111]. Абсорбент включает активированный уголь, синтетический абсорбент, цеолит, ионообменную смолу, гликозем и силикагель.

Изменение химической природы табака в процессе сушки проводят путем обработки табачного материала аммонием в количестве и при условиях, эффектных для обеспечения химического взаимодействия аммония с табачным материалом в процессе его сушки [110]. Такая обработка обеспечивает эффективное удаление никотина из табачного материала.

Табачный материал предварительно подвергают томлению, затем проводят его обработку горячим воздухом при температуре 35-75оС в течение 120-200 часов.

Материал для гильз табачных изделий с улучшенными возможностями в отношении уменьшения монооксида углерода содержит в качестве наполнителя карбонат кальция с различными размерами частиц [133]. Общее содержание наполнителя составляет 25-40%. Материал также содержит другие наполнители: диоксид титана, оксид магния, каолин и/или тальк.

Средство, снижающее содержание никотина в основном потоке дыма курительного изделия представляет собой водный раствор с вязкостью 500мПа·с, содержащий полисахарид (камедь из семян тамаринда, камедь бобов рожкового дерева, ксантановая камедь, камедь колоказии, гуаровая камедь, пектин, пуллулан, камедь семян psyllium, метилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, гидроксипропилметил-целлюлоза и каррагинан), и сахарид (трегалоза, крахмальная патока, сахароза, глюкоза, фруктоза, мальтоза, сорбит, мальтит, лактит, эритрит, ксилит и декстрин) [124].

Наночастицы оксиданта/катализатора используют для уменьшения содержания окиси углерода в основном потоке дыма сигареты [125]. Состав резаного наполнителя для сигарет содержит табачный материал и добавку, способную действовать как окислитель для преобразования окиси углерода в двуокись углерода и/или как катализатор реакции преобразования окиси углерода в двуокись углерода в основном потоке дыма выкуриваемой сигареты.

Используемая добавка состоит в основном из окиси железа (Fe2O3) в виде наночастиц со средними размерами 500 нм. Удельная площадь поверхности частиц добавки составляет 20-200 м2/г или 200-400 м2/г. Добавка окисляет соединение углерода или катализирует процесс преобразования окиси углерода в двуокись углерода при температуре, превышающей 150 оС (в частности при 200-600оС).

Используют наночастицы окислителя/катализатора для уменьшения содержания в табачном дыме таких соединений, как окись углерода [126].

Состав резаного наполнителя содержит табак и добавку, способствующую уменьшению содержания некоторых соединений (например, альдегидов, 1,3бутадиена, изопрена, акролеина, акрилонитрила, цианистого водорода, окиси азота, фенолов, катехина, N-нитрозонорникотина и др.) в основном и/или боковом потоке табачного дыма горящей сигареты. Добавка, используемая в виде наночастиц окиси металла (например, Fe2O3, CuO, TiO2, CeO2, Ce2O3, а также Y2O3, легированной цирконием, или Mn2O3, легированной палладием), действует как катализатор преобразования альдегида, углеводорода и/или фенольного соединения в двуокись углерода и водяной пар и/или как окислитель, преобразующий окись углерода в двуокись углерода. Средние размеры добавки составляют 5 нм. Добавку используют в количестве 5-100 мг в расчете на 1 сигарету.

Известен катализатор, используемый для уменьшения количества моноокиси углерода и окиси азота в основном потоке дыма сигареты [66].

Состав резаного наполнителя содержит табачный материал и катализатор для преобразования моноокиси углерода в основном потоке дыма сигареты в двуокись углерода и/или окиси азота в азот. Катализатор состоит из наночастиц металла и/или наночастиц окиси металла, не содержащих углерод и находящихся на поддерживающей основе из керамического материала и/или стекловолокна. Используемые металлы относятся к следующим группам элементов периодической системы: IB, IIB, IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, VIII, IIIA и IVA. Используют также окись железа, гидроокись железа, окись меди и их смеси. Средние размеры наночастиц металла и/или окиси металла не превышают 50 нм. Удельная пористость наночастиц составляет 20-2500 м2/г.

Применяют наночастицы катализатора и алюмосиликата для уменьшения количества окиси углерода в основном потоке сигаретного дыма [121]. Курительное изделие состоит из резаного табачного материала, сигаретной бумаги, фильтра и катализатора. Катализатор, способствующий уменьшению количества окиси углерода в основном потоке сигаретного дыма, содержит наночастицы металла и/или его окиси (например, окиси железа), диспергированные в пористой основе из алюмосиликата.

Наночастицы катализатора выбирают из группы, включающей элементы групп IIIB, IVB, IVA, VA, VIA, VIIA, VIIIA, IB, магний, цинк, иттрий, редкоземельный металл и их смеси. Производят соединение наночастиц металла со смесью, содержащей оксид алюминия и диоксид кремния с целью получения суспензии, желирование суспензии с целью получения геля;

нагревание геля для обеспечения диспергирования наночастиц катализатора в пористой основе алюмосиликата; внесение катализатора в резаный табачный материал, состав сигаретной бумаги и/или в материал фильтра.

Известны частично восстановленные наночастицы добавки, уменьшающей количество окиси углерода и/или окиси азота в основном потоке сигаретного дыма [127]. Производят обработку наночастиц Fe2O3 восстанавливающим газом (таким как СО, Н2 или СН4) с целью их преобразования в наночастицы Fe3O4, способные действовать как катализатор преобразования окиси углерода в двуокись углерода и/или катализатор преобразования окиси азота в азот, добавление наночастиц Fe3O4, имеющих размер 50 нм, в состав резаного наполнителя сигарет.

Используют катализатор, содержащий наночастицы металла для снижения концентрации окиси углерода в основном потоке дыма сигарет [122]. Состав резаного наполнителя содержит табачный материал и катализатор, способный преобразовывать окись углерода в двуокись углерода. Катализатор содержит наночастицы металла и/или окиси металла, находящейся на одной или более поверхностях наночастиц основы из группы, включающей окись Al, окись Si, окись Ti, окись Fe, окись Co, окись Cu, окись Zr, окись Ce, окисьY, при необходимости легированная цирконием, окись Mn, при необходимости легированная палладием, и их смеси. Средние размеры частиц металла или окиси металла составляют 3-100 нм. Используемый металл B, Mg, Al, Si, Ti, Fe, Co, Ni, Zn, Ge, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Sn, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au и их смеси. Катализатор используют в количестве, эффективном для преобразования 10% окиси углерода в двуокись углерода.

1.1.2 Сигаретные фильтры и их влияние на потребительские свойства и токсичность сигарет Удаление канцерогенных нитрозосоединений и вредных окислителей из сигаретного дыма осуществляют с использованием биологических веществ [135]. Материал фильтра для сигарет содержит волокна синтетического полимера и волокна целлюлозы [93].

Для изготовления фильтров применяют биологически разлагаемый фильтровальный материал из растительного сырья (картофельный крахмал) [64]. В качестве материала фильтра применяют полимер или смесь полимеров, которые получают из молочной кислоты [97].

Биологический фильтр состоит из ацетатного волокна, древесного угля в ацетатном волокне и гемоглобина, адсорбированного на активированном древесном угле [123]. Биоразлагаемый фильтр состоит из волокон ацетилцеллюлозы, включающий материал, который способен растворять ацетилцеллюлозу [75]. Биоразлагаемый состав содержит вещество, которое ускоряет разложение материала, и вещество, которое регулирует протекание реакции [119].

Для снижения токсичности табачного дыма широко используют вентилируемый сигаретный фильтр [161]. Фильтр может быть изготовлен из волокнистого материала и обернут покровным материалом [72]. В конструкции сигареты с вентилируемым фильтром особенностью является структура фильтра [162].

Сигаретный фильтр может состоять из фильтрующих секций, которые последовательно прилегают друг к другу и имеют индивидуальные покровные оболочки [96]. Актуальным является селективное удаление специфических компонентов из табачного конденсата, если фильтр содержит кремнезем, смолы на основе стирола и метакриловые смолы, связывающие те или иные селективные нежелательные компоненты [105]. Снижение смол и никотина обеспечивает волокнистый наполнитель фильтра, обработанный водными растворами органических кислот или их солей [166].

Для поглощения компонентов газовой фазы фильтр оборачивают бумагой, которая содержит углеродистый материал [71]. Фильтр может состоять из двух секций: первую заполняют активированным углем, а вторую

– смесью кокосового активированного угля каталитического активированного угля [87]. Фильтр содержит в качестве поглотителей свободных радикалов антиоксиданты (аскорбиновая и лимонная кислота) и минеральные вещества (активированный уголь и намагниченный феррит) [157]. Для абсорбции вредных веществ в вспененный материал фильтра добавляют активированный уголь, покрытого платиной или родием [137].

В полости фильтра в качестве адсорбентов вносят смесь активированного угля и неорганического пористого материала [88]. Фильтр, содержащий сорбент (активированный уголь) обеспечивает удаление из табачного дыма компонентов паровой фазы [62].

В фильтре может быть размещен компонент, который выделяет в основной поток дыма ароматизатор [67]. Сигаретные фильтры могут содержать фигурные волокна с микрополостями, которые заполнены ароматизирующими материалами (частицы углерода или силикагеля, пропитанные ментолом, или растворы с ментолом) [82].

Абсорбционно-активный фильтр из инертных нетоксичных материалов изготовлен из волокнисто-пористого материала [55,56]. Для уменьшения в главной струе табачного дыма содержания никотина, смолы и монооксида углерода фильтр для сигарет выполнен из волокон органического полимера, пропитанного адсорбирующим средством в виде спиртового раствора салициловой кислоты [58].

При изготовлении фильтра, содержащего ацетат целлюлозы и растворитель, используют прядильный раствор, включающий разрушающие фильтр добавки [43]. Фильтр для сигарет, выполненный из ацетатной или целлюлозосодержащей волокнистой основы, содержит кремнийорганический мономер, который импрегнирован в гранулы искусственных или природных цеолитов. [54].

При изготовлении фильтров бумага содержит активный уголь, сепиолит и включает аромат или управляющие вкусом добавки (витамины) [59]. В состав фильтра может быть включен источник постоянный магнит для повышения эффективности сорбции компонентов табачного дыма [57].

Уменьшение канцерогенных веществ в табачном дыме достигают путем применения в материале фильтра углеродной смеси высокой реакционной способности [18]. Фильтр включает волокнистую или микропористую структуру и наполнитель (смесь фуллеренов и пироуглерода) [60].

Фильтр может быть сформован термически из волокон или нитчатого жгута пластифицированной ацетилцеллюлозы [70]. Фильтр содержит ароматические вещества и вытянутые нити, которые получают из термопластичного полимера [140].

Сигаретный фильтр получают сухим формированием нитей, растворяя в ацетоне ацетилцеллюлозу [95]. Материалы для фильтра изготовлены из волокон сложных эфиров целлюлозы [158]. Сигаретный фильтр изготавливают из плоских пластин эфиров целлюлозы [151]. Введение активированного сепиолита в ацетатный или бумажный сигаретный фильтр снижает количество смолистых веществ в дыме в два раза [85].

Используют фильтры наряду с обычными полимерными волокнами азотосодержащие гетероциклы (сахара – рибоза, основания – пирролы, пиримидины, пурины, кислоты – фосфорная кислота) для фильтрации табачного дыма [98]. Для улучшения абсорбционных свойств фильтров применяют цеолиты в качестве фильтрующего материала [164].

При изготовлении фильтра используют клей, содержащий вещества, способствующие повышению клейкости (сополимеры этилена) и воск [100].

В производстве низкотоксичных сигарет используют платиновый фильтр, который содержит обертку и сердечник в виде жгута из волокон 1-4 денье.

Сердечник импрегнирован мелкодисперсным порошком платины и пористым органическим полимером [33].

При изготовлении фильтров на этапе стандартного крепирования используют нуклеиновые кислоты (ДНК или РНК) вместо обычного пластификатора, такого как триацетин [129]. Сигаретный фильтр избирательно удаляет газообразные компоненты, такие как альдегиды, из табачного дыма [74].

Для удаления нуклеофильных токсинов, содержащихся в табаке и табачном дыме, основной поток табачного дыма пропускают через фильтрующий элемент, который задерживает нуклеофильные токсины [114].

Фильтр содержит катализатор для обработки дыма, а основа носителя содержит окись церия и окись циркония [58].

Фильтр состоит из крахмала и смеси полимеров на основе крахмала, которые являются основой для активированного угля в виде порошка [86].

Материал основного адсорбента представляет активированный уголь, активный каменный уголь, активный кокосовый уголь, уголь из полуантрацита, силикагель, цеолит, сепиолит, окись алюминия [73].

Фильтр содержит диспергированные в нем микрокапсулы, содержащие увлажнитель (пироглютамат Na), метилцеллюлозу, хлорофиллин и растительное масло [80]. Фильтр содержит пористый субстрат (хлопок, бумага, ацетилцеллюлоза и ионообменный материал) с диспергированным в нем сухим увлажнителем для влажной фильтрации табачного дыма [76].

Сигаретный фильтр состоит из пористой основы, включающей влагопоглотитель (этиленгликоль, глицерин, сорбит, хлориды, фосфаты, лактаты, глюконаты, пирофосфаты) и микрокапсулы (хлорофиллин, метицеллюлоза, пироглутамат натрия, растительное масло) [41,77,78,79].

Такой фильтр удаляет в значительной степени токсичные и мутагенные соединения из табачного дыма и обеспечивает прохождение ароматических соединений. Фильтр содержит пористую основу с диспергированными в ней сухой водой и порфирином, содержащим медь.

Высокоэффективны сигаретные фильтры с формованными волокнами, имеющими микрополости, которые содержат адсорбент или абсорбент [99].

Для эффективного фильтрования главного потока дыма с улучшением вкуса табака сигаретный фильтр содержит две или более секций фильтра из нескольких секций [40]. Секция фильтра с добавлением жидкого сложного эфира жирной кислоты или жидкой жирной кислоты имеет вязкость от 1 до 300 сП. Секция фильтра с добавлением гликоля имеет вязкость от 1 до 300 сП. Секция фильтра с добавлением угля является третьей.

Для уменьшения влияния на вкус и аромат сигареты и обеспечения селективного удаления определенных компонентов, содержащихся в дыме основного потока, сигаретный фильтр содержит фильтрующие секции, включающие фильтрующие материалы, отдельно обернутые оберточной бумагой [38]. В качестве адсорбента – активированный уголь и диоксид кремния/оксид алюминия в одном из фильтрующих материалов или в промежутке между фильтрующими материалами.

Фильтр для сигареты обеспечивает уменьшение количества альдегидов, содержащихся в основном потоке дыма выкуриваемой сигареты [90]. Фильтр содержит фильтрующую среду, содержащую неорганическое основное вещество (карбонат или фосфат) и увлажнитель.

Фильтр для сигареты обеспечивает уменьшение количества альдегидов в основном потоке дыма сигареты в процессе ее выкуривания [89]. Фильтр содержит фильтрующую среду, включающую основную аминокислоту или ее соль и увлажняющее вещество. Основная аминокислота или ее соль включает аргинин, соль аргинина, лизин и его соль, гистидин и его соль, орнитин и его соль, цитруллин и его соль, гидроксизин и его соль.

Фильтр для сигарет состоит из первого и второго компонента фильтра, причем первый компонент фильтра представляет собой волокна полиэтилена, второй – гранулят в виде порошка и/или шариков активированного угля, ионообменной смолы и/или оксида алюминия [92]. Диаметр гранул и/или шариков равен 0,3-0,8 мм, а длина полиэтиленовых волокон меньше длины фильтра и составляет 0,5-30 (3-8) мм.

Фильтр для табачного дыма содержит волокна с регенерированной целлюлозой [145]. Волокна фильтра для табачного дыма помещают не только в адсорбер и/или фильтр табачного дыма, но и между волокнами адсорбера.

В качестве адсорбера применяют активированный уголь, монооксид алюминия, гидрооксид алюминия, смесь из оксида алюминия и диоксида кремния, алюмосиликат в оксидной и/или гидроксидной формах, силикат магния, гидротальцит, ионообменник, ионообменную смолу, молекулярное сито, силикагель, натуральные и синтетические минералы, гликозем, цеолит, бентонит, кизельгур и другие вещества.

Фильтр состоит из плоских материалов: бесконечные комплексные нити, бумага, холст, текстильная ткань, нетканый материал и аналогичные [94]. В состав фильтра входят сорбционное средство (активированный уголь, фенольная смола, гидроксиды или оксигидраты на основе алюминия, кремния, титана и/ или магния) и катализатор (платина, золото или смеси из золота и серебра).

Изготовление фильтров для сигарет заключается в скручивании волокон ацетата целлюлозы в пряди с последующим утолщением их и введении гранулированных или порошкообразных добавок [106]. В отличие от аналогов, в которых гранулированный материал деформирует структуру фильтра, последний подает в фильтр между первым и третьим фильтрующими элементами, чем снижают опасность деформации фильтра.

Материал, способный эффективно снижать концентрацию альдегида (в частности формальдегида) или удалять его при сохранении вкусовых качеств сигареты, содержит основу с нанесенным на ее поверхность составом, включающим полисахарид (в частности хитозан) с аминогруппой и полярный растворитель[102]. На 100 ч. основы используют 2-20 ч.

полисахарида. Полярный растворитель, снижающий влияние на водородную связь в полисахариде, включает воду и спирт. В состав покрытия также добавляют кислоту (например, фосфорную или оксикислоту).

Материал из сигаретного фильтра избирательно и эффективно удаляет альдегиды при сохранении таких необходимых компонентов, как никотин или смолы [81]. Материал фильтра состоит из основы и полисахарида, содержащего аминогруппы. Для получения этого материала основу обрабатывают дисперсией, содержащей полисахарид и несущую среду, включающей растворитель с гидроксильными группами и пластификатор для основы.

На фильтрующий материал фильтра сигаретного изделия наносят с помощью магнетронного напыления металлические наночастицы, содержащие серебро [44]. Размеры металлических частиц не более 0,1 мкм, а содержание серебра в этих частицах от 80% до 99,999%, содержание железа от 0,001% до 20%, содержание алюминия от 0,001% до 20%, содержание меди ль 0,001% до 20%. Дополнительно фильтрующий материал содержит сорбент. Происходит повышение эффективности фильтрации аэрозолей и мелких пылевых частиц, в частности углерода, канцерогенных смол, увеличении срока хранения сигареты.

Многокомпонентный фильтр для курительных изделий обеспечивает многократное усиление аромата [120]. Фильтр состоит из сегмента мундштучной части, первого сегмента, выделяющего аромат и содержащего лист растения, и второго сегмента, выделяющего аромат и содержащего фильтрующий материал и ароматизатор. За вторым сегментом фильтра размещают концевой сегмент стержня, содержащий фильтрующий материал.

Применяют средства поглощения углекислого газа в фильтре сигареты для снижения его концентрации в дыме, вдыхаемом курильщиком [160]. Для поглощения СО2 используют активированный уголь, получаемый из обугленной скорлупы кокосового ореха. Уголь активируют путем его обработки перегретым водяным паром при температуре 800-1000оС, вследствие чего увеличивается его пористость и удельная поверхность м2/г.

составляет 500-3500 Фильтр сигареты содержит 0,1-3 г (предпочтительно 0,2-2 г) активированного угля. В качестве другого средства поглощения СО2 используют цеолиты натурального или синтетического происхождения.

Сигаретный фильтр содержит материал, устраняющий вредные вещества, – двухнитевую дезоксирибонуклеиновую кислоту и/или порошок из кочерыжек кукурузы [39]. Сигаретный фильтр обладает способностью эффективно адсорбировать/устранять канцерогены, например, диоксины и бензпирен, из основной струи дыма, образующиеся при курении, и сохранять вкусовые характеристики сигарет и воздухопроницаемость сигаретного фильтра.

Фильтр для сигарет содержит материал, эффективно поглощающий вредные канцерогенные вещества (такие как диоксины и бензопирен) из основной струи дыма и состоящий из двуцепочной ДНК и/или порошка из сердцевины кукурузного початка [150]. При использовании этого материала практически не изменяются характеристики аромата сигареты и воздухопроницаемость фильтра.

Табачный фильтр содержит добавки, нанесенные на поверхность в виде волокон, элементарных нитей или пленок [51]. Отношение сопротивления при затяжке табачного фильтра к массе добавок в табачном фильтре больше 1 мг/декаПа. Табачный фильтр имеет канальную структуру, и фильтрующий материал представляет собой изделие плоской формы. При прокуривании табачный фильтр наряду с высокой фильтрационной способностью обладает небольшим сопротивлением затяжке.

При изготовлении сигарет с комбинированными фильтрами используют фильтр, который состоит из отдельных секций, предназначенных для очистки от вредных продуктов пиролиза табака [53]. Фильтр содержит секцию, содержащую фильтрокаталитический материал для очистки от монооксида углерода, выполненный из волокнистого материала с палладий содержащим катализатором низкотемпературного окисления монооксида углерода с размером частиц не более 100 мкм при содержании катализатора не менее 15%. Указанная секция расположена после секций для фильтрации от смолообразных продуктов по ходу потока воздуха при курении.

Использование фильтрокаталитического материала позволяет очистить табачный дым от монооксида углерода на 75-97%.

При получении кристаллического фильтрующего материала для сигарет получены данные о размерах пор и удельной поверхности (361,3 м 2г-1) материала [52]. Материал обладает высокой эффективностью при поглощении бенз(а)пирена, фенола и других вредных веществ.

Пористый углеродный материал предназначен для введения в фильтры для сигарет и имеет площадь поверхности 800 м2/г и пористую структуру, которая содержит мезопоры и микропоры [36]. Объем пор составляет 0,9 см3/г. Пористая структура обеспечивает объемную плотность. Материал получают путем карбонизации органических смол и выполняют в виде шариков для простого обращения.

1.1.3 Применение восстановленного и расширенного табака в мешке сигарет Производство восстановленного табака предусматривает предварительную экстракцию табачных отходов жидким СО2. Полученную водно-табачную суспензию размалывают и формируют табачное полотно [48,49]. В табачный раствор для пропитки табачного полотна добавляют умягчитель и/или добавки, улучшающие вкус и аромат табака.

Производство восстановленного табака предусматривает увлажнение жилок табачных листьев и прокатку табачной массы в непрерывную ленту [47]. Восстановленный табачный материал имеет механические и физические свойства, сравнимые со свойствами натурального табачного материала, и его используют в качестве основы для курительных изделий [113].

Восстановление табака предусматривает экструдирование смеси табака, крахмала и связующего вещества при добавлении воды [104,154]. В качестве связующего вещества используют КМЦ или Na-КМЦ. Концентрация раствора связующего вещества не должна быть более 10%.

Изготовление восстановленных табачных листов осуществляют высушиванием табачной суспензии, изготовленной из смеси суспензий табачной пыли и суспензии табачных волокон, содержащих связующее, в качестве которого используют камедь рожкового дерева [144].

Листовой материал изготавливают из термонеобратимо коагулированного глюкана [112]. Смесь готовят путем добавления порошкообразного глюкана и средства, предупреждающего влияние дисперсии, в дисперсную среду.

Табачное изделие имеет ядро из измельченного табака, изготовленного из листов восстановленного табака [141]. Ядро окружено оболочкой, состоящей из целлюлозы, содержит табачный экстракт и добавки (соли калия, кальция, глицерин, краситель и др.). Исходный восстановленный табак имеет проницаемость 50-130 CORESTA, содержит менее 0,5% алкалоидов и менее 1% нитратов. Восстановленный табак является исходным материалом для изготовления ядра и оболочки предназначенного табачного изделия.

Производство восстановленного табачного материала предусматривает обработку натурального табачного материала экстрагирующим растворителем с целью получения раствора, содержащего компоненты табачного материала, и экстракционного остатка; фракционирование экстракционного раствора путем проведения ультрафильтрации [131].

Курительное изделие содержит одну или несколько полосок внутренней обертки, изготовленных из восстановленного табака [8]. Полоски внутренней обертки расположены соосно табачному стержню между ним и внутренней поверхностью наружной обертки сигареты. В состав табачной смеси входит табак Берлей и табак второго типа, например табак трубоогневой сушки, табак восточной группы, табак Мэриленд, табак редких сортов, табак экзотических сортов или смеси этих типов табака. Такой состав смеси делает аромат дыма более близким к аромату дыма табака Берлей и не увеличивает содержание в дыме вредных компонентов, в частности, специфичных для табака нитрозаминов.

Обработка табачного экстракта с целью удаления ионов магния предусматривает обеспечение контакта раствора экстракта с полимером, в боковой цепи которого содержится функциональная группа, захватывающая ионы металла, включая ионы Mg, с целью получения раствора экстракта с уменьшенным содержанием Mg [115]. Возможна выработка табачного пласта из измельченных стеблей и отходов переработки табачного листа с оптимальными условиями проведения процесса [35].

Купажированный курительный табак, содержащий 5-50% расплющенного одревеснелого материала (частей центральных жилок табачных листьев), предназначен для промышленного или ручного изготовления сигарет или курительного материала для трубок [136]. В состав табачного материала также включают неодревеснелый материал, в частности, листья табака с жилками или без них и восстановленный табак.

Толщина частиц одревеснелого материала соответствует толщине табачного листа. Получение купажированного табака предусматривает нагревание одревеснелого табачного материала до температуры 60оС; расплющивание подогретого одревеснелого материала при величине влажности 25-45%;

смешивание расплющенного одревеснелого табачного материала с неодревеснелым табачным материалом. До этапа смешивания расплющенный табачный материал охлаждают и просеивают с целью отделения фракции мелких частиц.

Увеличение объема резаного табака включает обработку СВЧ-энергией табака с влажностью более 17% и его теплообработку путем контактирования с восходящим потоком нагретого воздуха для расширения табака и его высушивания [46,50].

Для обработки табака с целью увеличения его объема табачный материал пропитывают СО2, увеличивающим его объем; подачу пропитанного табака в поток пара или газа при высокой температуре, содержащего пар, и перемещают табак вместе с этим потоком [109,116].

В качестве вещества, способствующего увеличению объема табачного материала, используют пропан в сверхкритическом состоянии [146,147, 148,149]. Длительность этапа пропитывания табака составляет 30 секунд. До подачи в зону пропитывания табак предварительно подогревают.

Увеличение объема табачного материала предусматривает подготовку емкости, содержащей газообразную среду для пропитывания материала под высоким давлением. В емкости высокого давления находится газообразная и жидкая среда, в частности двуокись углерода [103,142].

Обработка табака с целью увеличения его объема и повышения заполняющей способности включает обработку импрегнированного табака паром для расширения табака и реструктуризации расширенного табака [45,61].

1.2 Изучение возможностей использования различных конфигураций фильтров Рассмотрим такие понятия как номинальные и абсолютные величины коэффициента удаления.

Номинальный коэффициент – это произвольная микрометрическая величина, соответствует удалению определенного процента частиц определенного размера, а также частиц крупнее этого размера. Номинальный коэффициент удаления фильтров определяют с высокой точностью, и он составляет 98% (по весу).

Абсолютный коэффициент – это размер самой крупной сферической частицы, способной пройти через фильтр при строго определенных условиях.

Для определения номинальных коэффициентов фильтров, используемых для удаления микроорганизмов, применяют традиционные тесты с использованием бактерий. При испытании фильтра с абсолютным коэффициентом 0,1 микрон фильтр нагружают водной суспензией бактерий размерами от 0,08 до 0,13 микрона. Выпускают фильтры с абсолютными значениями коэффициента удаления от 0,1 микрона до 450 микрон.

1.2.1 Применение органических мембранных фильтров Общепризнанные промышленные стандарты специфицируют фильтрующие элементы 0,2 мкм или 0,22 мкм на основе их количественной отделяющей способности для определенной тестовой бактерии 0,3 мкм.

Такие мембранные фильтры широко применяют для стерильной фильтрации.

Все эти фильтры пропускают большое количество определенных частиц в диапазоне 0,5 мкм. Подобные фильтрующие материалы пропускают и другие широко распространенные бактерии в диапазоне от 0,08 до 0,3 мкм.

Мембрана N66-T-0,l мкм, изготовленная из материала Ультипор Найлон 66, была подвергнута испытанию на пропускание частиц, в процессе которого обнаруживают даже одну частицу, проходящую через фильтр при входной концентрации 1010 частиц. При таком испытании фильтрующее средство оказалось способным на отделение бактериальной концентрации 107/см2, причем применялась смесь бактерий, размеры которых были в диапазоне от 0,08 до 0,13 мкм. Прочная и гибкая структура N 66-Т позволяет перерабатывать этот материал для создания фильтрующего элемента с большой поверхностью со складками, с высоким коэффициентом улавливания загрязнений и относительно небольшим падением давления.

Благодаря этому становится возможным применять такой фильтрующий элемент в уже существующих фильтровальных устройствах.

Известны мембранные фильтрующие элементы для удаления только двух степеней дисперсности – 0,20 мкм – 0,22 мкм и 0,45 мкм. В случае более тонкой фильтрации используют фильтрующие элементы, которые обладают тремя степенями дисперсности для удаления бактерий: Ультипор NX – доля обратного удерживания 0,45; Ультипор NR – доля обратного удерживания 0,20; Ультипор NТ – доля обратного удерживания 0,10.

Несмотря на то, что в фильтрах из эфирцеллюлозы применяют размягчитель, растворяющийся в воде, мембраны относительно ломки и могут быть повреждены в результате механической нагрузки. Мембраны из материала Ультипор Найлон 66 по своей природе прочны и упруги.

Упругость позволяет им сохранять целостность даже при многочисленных сгибаниях и разгибаниях. В фильтрующих элементах прочность повышают путем монтирования мембраны на опорный субстрат.

Мембраны в собранном виде нельзя стерилизовать паром или же их можно подвергать этому процессу только при соблюдении определенных условий. Элементы Ультипор Найлон 66 сохраняют свою целостность и после нескольких паровых стерилизаций в собранном виде, даже при высоких температурах до 145° С при давлении пара более 4 бар.

У многих широко применяемых мембран пропускная характеристика нарушается после паровой стерилизации. На пропускную характеристику мембран Ультипор Найлон 66 обработка паром не оказывает влияния.

Большинство мембран содержат смачивающий агент для того, чтобы улучшить смачиваемость водой. Смачиватель при фильтрации попадает в фильтрат, и некоторые из гидрофобных мембран утрачивают смачиваемость к концу фильтрации. Характеристика у вновь смоченных мембран варьирует в пределах нескольких сотен миллибар в зависимости от содержания смачивающего агента, кроме того, какое-то количество смачивателя вымывается в процессе испытания. Ультипор Найлон 66 по своей природе гидрофилен и смачивается сразу же при контакте с водой или другой жидкостью. Мембрану изготавливают исключительно только из найлона 66 без добавок.

Очень большая фильтрующая поверхность у мембранных свечевых фильтров затрудняет избежание неисправностей, влияющих на целостность.

Фильтрующие элементы Ультипор Найлон 66 (и диски) для стерильной фильтрации состоят из двух фильтровальных внутренних прослоек, каждая из которых способна в отдельности достичь требуемой эффективности отделения.

Мембраны растворяются в применяемых растворителях – в алкоголе, кетонах, эфире и хлорсодержащих растворителях. Ультипор Найлон 66 устойчив против воздействия широкой гаммы растворителей.

Пропускная способность многих мембран зависит от их положения в фильтрующих устройствах. Мембраны Ультипор Найлон 66 изготовлены так, что направление, в котором они вкладываются в фильтрующее устройство, не имеет никакого значения.

Многие из мембран обладают широким спектром пористости, которая может изменяться от загрузки к загрузке. Например, у эфирцеллюлозных мембран 0,22 мкм давление варьировалось от загрузки к загрузке в диапазоне от 2,7 до 4,6 бар. Фильтрующий материал Ультипор Найлон 66 изготавливают с контролируемым узким распределением размеров пор, который сохраняется постоянно от загрузки к загрузке.

1.2.2 Критерии использования фильтрующих элементов Установлены следующие критерии, которым должен соответствовать фильтр: простота использования, экономичность, надежность, эффективность и простота обслуживания.

Простота использования — Мембраны и фильтрующие элементы Ультипор Найлон 66 отличаются высокой механической прочностью и не требуют никакого специального обращения. Механическая прочность и нечувствительность являются типичными свойствами этих мембран. При изготовлении не применяют умягчители, которые используют в производстве эфирцеллюлозных мембран. Мембрана Ультипор Найлон 66 по своей природе гидрофильна и сразу же смачивается водой или другими жидкостями. Она не содержит никаких поверхностно активных веществ.

Ультипор Найлон 66 предназначен для высоких стерилизационных температур, опасность повреждений при обработке в автоклаве практически исключена. Мембранные фильтры Ультипор Найлон 66 можно стерилизовать паром в собранном виде. Стерилизация паром не влияет на пропускную способность. Фильтры Ультипор Найлон 66 устойчивы к воздействию широкой гаммы растворителей и химикатов. Фильтрующие элементы Ультипор Найлон 66 можно вставлять в существующие корпуса, подходят к стандартным фильтровальным устройствам.

Экономичность — В лабораторных условиях проведены блокировочные тесты с использованием суспензий Pseudomonas diminuta и суспензий частиц. Тесты показали, что мембранные фильтры Ультипор Найлон 66 обладают таким же или более длительным сроком службы до блокировки, как и другие мембраны с подобной долей обратного удерживания бактерий. Чрезвычайная прочность мембран Ультипор Найлон 66 исключает повреждения при манипуляциях. В отличие от эфирцеллюлозных мембран и элементов опасность повреждений при монтаже мембран и элементов Ультипор значительно меньше.

Надежность — Фильтрующие элементы и материалы для их изготовления выдержали тесты на токсичность. Экстрагируемые составные части содержатся в чрезвычайно незначительном количестве.

Эффективность — Мембраны и фильтрующие элементы Ультипор Найлон 66 с степенью дисперсности 0,1, 0,2 и 0,45 мкм состоят из двух мембранных слоев. Каждый из этих слоев в состоянии самостоятельно отделять высокую концентрацию испытательных организмов до момента засорения. Так, например, элементы 0,2 мкм NR загружают до засорения концентрацией Pseudomonas diminuta 1013. Эта конструкция обладает очень высокой надежностью.

Два фильтрующих слоя (фильтрующая мембрана и опорный слой) складываются вместе с полиэфирным слоем на стороне входа и выхода. Эти слои способствуют улучшению распределения поступающей и дренажа выходящей жидкости. После придачи фильтрующему материалу цилиндрической формы и заваривания бокового шва его размещают над перфорированной полипропиленовой внутренней опорной частью, которая улавливает наружные напорные нагрузки. Наружный полипропиленовый сепаратор с прочными тесно прижатыми ребрами предохраняет элемент от внешних повреждений, которые могут быть вызваны ошибочным потоком в обратном направлении при давлении до 3,4 бар. Оба конца фильтрующего элемента соединены полиэфирными колпачками. При осуществлении всех соединений не применяют смолы и клеящие вещества. Сложные элементы изготавливают посредством сварки отдельных элементов. Последней операцией является установка колпачка на одном из концов и приваривание адаптера — кольца круглого сечения тем же методом на другом конце.

Происходит расплавление концевого колпачка, т.е. гомогенность соединения.

Фильтрующие элементы изготавливают в постоянно контролируемой окружающей среде. По окончании изготовления каждый элемент в течение минимум одного часа промывают водой. Благодаря этому промывочному процессу, при котором может наступить разность давления до 3,4 бар, достигают высокую степень чистоты готового фильтрующего элемента.

Поток в обратном направлении через фильтрующий элемент не рекомендуется, однако элементы рассчитаны таким образом, что они сохраняют свою целостность и при обратном направлении при давлении до 3,4 бар при температуре помещения и до I бар при 125°С (во время паровой стерилизации). Адаптер в виде кольца круглого сечения закрепляют в корпусе штыковым затвором, так что фильтрующий элемент в случае обратного подпора не выжимается из уплотнительного гнезда.

Для определения доли отделения бактерий в фильтр вводят натуральную смесь водяных бактерий с диапазоном размеров от 0,08 до 0,13 мкм. Нагрузку продолжают несколько недель до тех пор, пока к фильтру не будет подведено количество бактерий общим числом 1010.

Для определения доли отделения частиц в воде взвешивают не теряющие форму, круглые латексные частицы, фильтр загружают при условиях, допускающих максимальную пенетрацию. Тест измеряет

10 10. Этот тест отдельную частицу из имеющей место концентрации определяет для фильтров N66 T долю отделения 0,286 мкм. Фильтры 0,2 и 0,22 мкм показывают после этого теста долю отделения от 0,4 до 0,6 мкм.

Фильтрующий материал обладает показателем KL при минимум 6,1 бар. Готовый фильтрующий элемент позволяет проходить воздуху через каждые 0,7 м2поверхности в количестве не более 25 мл/мин, если смоченный элемент подвержен дифференциальному давлению 5,1 бар.

В противоположность к мембранам из полиэфира, полисульфона и поливинилфлуорида, которые нуждаются в добавках поверхностно активных материалов или других модификаций, для достижения смачиваемости водой, мембрана N66 по природе своей хорошо смачивается в воде. Мембрана Ультипор Найлон 66 не содержит поверхностно активных материалов и глицерина. Не применяются и другие поверхностные модификации.

Водянистые или алкогольные экстрагируемые компоненты содержатся в чрезвычайно малых количествах. После прохождения водяного потока через элемент (после одночасовой обработке в автоклаве при температуре 125°С) в воде показались следующие нелетучие экстрагируемые компоненты на каждый элемент 0,47 м2.

В первом литре – 0,171 г/л, в пятом литре – 0,0038 г/л, в двадцатом литре – менее 0,0002 г/л (неизмеряемая величина), в сотом литре – менее 0,0002 г/л (неизмеряемая величина).

Количество экстрагируемых компонентов после прохождения девяти литров через фильтрующий элемент достигло своей окончательной величины. Для того, чтобы после применения метода КМ и О4 достичь нулевого значения, осуществляют промывку перед фильтрацией десятью литрами воды. Так как предварительная промывка с давлением 3,4 бар во время изготовления способствует слишком малой отдаче частиц, при критическом применении осуществляют предварительную промывку комплектного фильтра с использованием 20 л воды. Благодаря этому удаляются загрязнения на чистой стороне корпуса фильтра и в соединительных деталях трубопровода, а также загрязнения, которые могут появиться при манипулировании фильтра. Используем данные о нелетучих экстрагируемых компонентах для фильтрующих элементов 0,2 и 0,45 мкм.

Эти данные соответствуют данным для элементов предварительной очистки и примерно на 30% выше, чем у элементов NT и NTS (0,1 мкм).

1.2.3 Фильтрующие элементы для специального применения и предварительной фильтрации Мембраны Ультипор Найлон 66 совместимы с большинством растворителей и стойки к воздействию множества химикатов. Сама мембрана предназначена для отделения микроорганизмов из растворителей. Фильтрующие элементы для общего применил (Ультипор N66A, N66B, N66T, N66X и N66R) пригодны для фильтрации многих растворителей. Они сохраняют свою целостность после длительного применения с растворителями как при окружающей температуре, так и при повышенных температурах.

Фильтрующие элементы характеризуются очень низким содержанием экстрагируемых составных частей. В качестве растворителей используют большинство спиртов, углеводороды, некоторые сложные эфиры, кетоны и простые эфиры.

В некоторых других группах растворителей эти элементы хорошо сохраняют свою целостность, однако количество экстрагируемых компонентов, которые соприкасаются с найлоновой мембраной в меньшей степени, чем с другими деталями фильтра, увеличивается в диапазоне от 0,2 до 1,0 г. Примером служат метиленхлорид и другие хлорсодержащие растворители, а также кетоны и сложные эфиры.

Фильтрующие элементы, основанные на мембранах Ультипор Найлон 66, обладают теми же степенями дисперсности, но отличаются от элементов для общего применения. Найлоновую мембрану усиливают посредством заливки на полипропиленовый нетканый материал. Все пластиковые детали (колпачки, дренажные и опорные слои, опорный стержень и наружный сепаратор) изготовляют из полипропилена.

Падение давления в чистом состоянии в целом несколько выше, что объясняется применением полипропиленового нетканого материала.

Так как концевые колпачки не смачиваются водой, то в качестве смачивающей жидкости применяют спирт. Сам фильтрующий материал хорошо смачивается водой и обладает хорошей пропускной способностью для воды.

Для нового фильтрующего элемента N66T с долей обратного удерживания бактерий 0,1 мкм разработан новый испытательный метод.

Для определения доли отделения бактерий в фильтрующий элемент подают натуральную смесь водяных бактерий размером от 0,08 до 0,13 мкм.

Эту загрузку сохраняют несколько недель до тех пор, пока к фильтру не будет подано общее количество 1010бактерий.

Для определения доли отделения частиц в воде суспензируют твердые круглые латексные частицы, фильтр загружается при условиях, позволяющих достичь максимально возможной пенетрации. Тест измеряет одну единственную частицу из имеющейся концентрации 1010. Этот тест составляет для фильтра NMTS долю обратного удерживания 0,286 мкм.

Фильтры 0,2 или 0,22 мкм после этого теста показывают долю обратного удерживания от 0,4 до 0,6 мкм. В таблице 1 приведены характеристики фильтрующих элементов Ультипор Найлон 66 для отделения бактерий (элементы для специального применения).

Таблица 1 – Характеристики фильтрующих элементов Ультипор Найлон 66 для отделения бактерий Степень дисперсности Ультипор Ультипор Ультипор фильтрующего элемента N66TS N66RS N66XS Фильтрующая поверхность каждого 0,7 0,47 0,47 элемента 250 мм, м Допустимое до 50°С 5,4 5,4 5,4 дифференциальное 50-80°С 4,0 4,0 4,0 давление, бар 80-100°С 3,4 3,4 3,4 100-125°С 2,0 2,0 2,0 Падение давления в 10 л/мин 1Д 0,6 0,43 чистом состоянии для воды при 25°С, бар1) Срок службы до засорения 450 400 400 (сравнительное число) Известны элементы фильтров трех степеней дисперсности для увеличения срока службы предварительной очистки:

– степень дисперсности фильтрующего элемента N66A (эффективность 0,8)

– для увеличения срока службы элементов N66R и Ч66Т-элементы и мембраны 0,1 и 0,2 мкм;

– степень дисперсности фильтрующего элемента N66AS (эффективность 0,85) – для увеличения срока службы элементов N66RS и ГЧ66Т5-элементы и мембраны 0,1 и 0,2 мкм;

– степень дисперсности фильтрующего элемента N66B (эффективность 0,8)

– для увеличения срока службы элементов N66Х-элемент и мембрана 0,45 мкм.

Фильтры для предварительной очистки увеличивают срок службы примыкающих к ним фильтров благодаря очень большой фильтрующей поверхности. Фильтрующий материал Найлон 66, который применяют в элементах N66A, отделяет 99,99% всех микроорганизмов (0,3 мкм) Pseudomonas diminuta. Срок службы примыкающего фильтра N66R, 0,2 мкм и последующего элемента N66N, 0,1мкм увеличиваются.

Таким же образом работает элемент N66AS в сочетании с элементами N66RS и N66TS. Элемент N66B обеспечивает увеличение срока службы элементов N66X.

Так как эффективность фильтров для предварительной очистки зависит от видов загрязнений, которые могут сильно отличаться друг от друга (например, твердые загрязнения, органические и неорганические загрязнения, коллоидные загрязнения, бактерии, дрожжи и другие организмы, полимеры и протеины и т.д.), каждый случай применения выявляют эмпирически. Испытания в производственных условиях доказывают преимущества предварительной фильтрации.

В таблице 2 приведены ориентировочные показатели верхнего и нижнего пределов увеличения срока службы, которые могут быть достигнуты. Одновременно в таблице показано отношение элементов фильтров для предварительной очистки к количеству фильтров окончательной очистки.

–  –  –

Элементы фильтров для предварительной фильтрации хорошо обеспечивают увеличение службы мембранных дисков. При использовании перед мембранным диском 293 мм, 0,2 мкм фильтры N66A или N66AS увеличивают срок его службы минимум в 10 раз, а часто и в 20—50 раз.

При использовании перед многослойными мембранными фильтрами у фильтра для предварительной очистки рабочая поверхность должна в 1,5 раза (или более) превышать общую поверхность мембраны. Фильтры для предварительной очистки N66B перед дисками 0,45 мкм дают такие же результаты.

1.3 Выводы из литературного обзора Для удовлетворения требованиям гигиенических нормативов по содержанию смолы и никотина в дыме сигарет осуществляют регулирование уровня смолы, никотина и монооксида углерода.

Состав главной струи, продуцирующей табачный дым, зависит как от состава и свойств табачной мешки сигарет, так и от применяемых вспомогательных материалов. В области проблемы уменьшения токсичности табачного дыма и улучшения его курительных свойств известны работы многих ученых, которыми разработаны методы изменения состава дыма в заданном направлении.

Одним из способов удовлетворения требованиям по показателям безопасности в дыме сигарет является регулирование уровня смолы и никотина с помощью конструирования сигареты путем подбора сигаретной бумаги с высокой воздухопроницаемостью, ободковой бумаги с перфорацией, фильтров различной конфигурации.

Широко известно производство фильтров и других устройств для осветления жидкостей, применяемых на самых критических стадиях различных процессов в различных областях науки и техники. Выпускают широкий ассортимент фильтров разового и многократного использования.

Коэффициент удаления фильтрующих устройств находится в пределах от 0,1 микрона (мембраны разового пользования и фильтры со сменным фильтрующим элементом, применяемые для стерилизации) до 450 микрон (пористые металлические фильтры).

Комплексные работы по конструированию сигарет с регулируемым составом табачной мешки и вспомогательных материалов не проводили, поэтому, несмотря на достигнутые успехи в области создания сигарет, отвечающих требованиям показателей безопасности табачного дыма, проблема конструирования и разработка новых видов сигарет по регламентируемым параметрам токсичности табачного дыма остается актуальной.

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Схема исследования, сырье и материалы Определение заполняющей способности табака в мешке сигарет на основе ароматизированной табачной мешки, а также установление зависимости массы табачной мешки от токсичности сигарет различных категорий и типов мешек и изучение образцов сигарет с различным содержанием расширенного табака проведено в лаборатории кафедры Технологии зерновых, хлебных, пищевкусовых и субтропических продуктов по общепринятым методикам.

С целью получения расширенного табака для сигарет на основе ароматизированной табачной мешки предусмотрено смешивание табака и кориандра (эстрагона, базилика, лаванды), пропитка полученной смеси жидкой двуокисью углерода.

Исследования физических свойств расширенного табака при изменении технологических параметров, а также разработку способов производства ароматизированной табачной мешки проводили на ООО «Армавирская табачная фабрика» с использованием материалов и оборудования фабрики с помощью сотрудников лаборатории отдела качества.

Конструирование сигарет по регламентируемым параметрам токсичности табачного дыма, анализ проектируемых сигарет и расчет конструкции сигарет проводили на ООО «Балтийская табачная фабрика» с использованием материалов и оборудования фабрики с помощью сотрудников лаборатории отдела качества.

При производстве ароматизированной табачной мешки использовали растительное сырье, применяемое в табачной промышленности, разрешенные органами Госсанэпиднадзора.

Полученная мешка будет иметь меньшее содержание никотина за счет введения в ее состав несодержащего никотина кориандра (эстрагона, базилика, лаванды) и вспучивания компонентов смеси.

На рисунке 3 показана схема исследований, проведенных в работе.

Блок 1 Критический обзор патентно-информационной литературы по проблеме снижения токсичности курительных изделий с Аналитиче- глубиной поиска 20 лет ский Характеристи Влияние Применение Задачи ка сигарет и сигаретных восстановленно исследовани их влияние на фильтров на го и я состав дыма токсичность расширенного табака в мешке Блок 2 Научное обоснование разработки новых видов курительных изделий Теоретичес- Параметры Характерные Оценка Предложени кий характеристич значения и влияния я по еской кривой измеряемые состава разработке и характеристик табачной новых видов спецификация и сигаретных мешки сигарет курительны фильтр-жгута фильтров на токсичность х изделий табачного дыма

–  –  –

Рисунок 3 – Структурная схема выполнения исследований

2.2 Характеристика образцов Объектами исследований служили сигареты различных конструкций, содержащих табачную мешку, которая включает восстановленный табак и расширенную жилку. Дополнительно в мешку добавляли ароматическое растительное сырье (кориандр,эстрагон, базилик, лаванду).

Кориаандр посевноай, или Кориандр овощной (лат. Corindrum stivum) – однолетнее травянистое растение рода Кориандр (Coriandrum) семейства Зонтичные (Apiaceae).

Травянистое однолетнее растение с веретеновидным корнем. Стебель у кориандра прямостоячий, голый, высотой до 40–70 см, разветвлённый в верхней части.

Прикорневые листья широколопастные, трёхраздельные крупно рассечённые, с широкими дольками и длинными черешками, по краю надрезанно-пильчатые; нижние стеблевые – короткочерешковые, дважды перисто-раздельные, средние и верхние – сидячие, влагалищные – перисторассечённые с линейными дольками.

Цветки мелкие, белые или розовые, расположены сложными зонтиками на концах цветоносов, образуя 3–5 лучей. Краевые цветки длиной 3–4 мм.

Плод – яйцевидно-шаровидный нераспадающийся вислоплодник, твёрдый с 10 извилистыми и 12 прямыми рёбрышками.

Плоды в зависимости от сорта и происхождения содержат 0,2–1,6 % эфирного масла, 16–28 % жирного масла, небольшое количество алкалоидов, пектин, крахмал, белковые вещества (11–17 %), стероидное соединение кориандрол, стерины, аскорбиновую кислоту, дубильные вещества, органические кислоты, сахара (фруктозу, глюкозу, сахарозу), рутин и другие полифенолы. В листьях содержатся аскорбиновая кислота (до 0,14 %), каротин (0,010 %), рутин (до 0,145 %). Неприятный запах неспелых плодов обусловлен альдегидом транс-трицеденолом-2.

Главные компоненты эфирного масла – линалоол (60–80 %) и гераниол (до 5 %), их содержание зависит от условий выращивания, сорта, стадии вегетации растения. При культивировании кориандра в Западной Сибири выход эфирного масла из зелёных плодов растений достигает 3,24 % (линалоола 36,6 %). По мере созревания плодов количество эфирного масла уменьшается, но увеличивается содержание линалоола.

Эфирное масло из зрелых плодов – бесцветная жидкость с очень резким кориандровым запахом и горьким вкусом, при сильном разведении или в микродозах приобретающая приятный и нежный запах и вкус.

Вторым технически ценным продуктом, получаемым из плодов кориандра, является жирное масло. Плоды кориандра содержат 18-20 % жирного масла, состоящего из олеиновой (28,5 %), изоолеиновой (52 %), линолевой (13,9 %), пальмитиновой (3,5 %), стеариновой (1,5 %) и миристиновой (0,6 %) жирных кислот.

Полынь эстрагоанная, или Эстрагоан, или Тархуан (лат. Artemsia а dracunclus) – многолетнее травянистое растение, вид рода Полынь семейства Астровые.

Стебли немногочисленные, высотой 40–150 см, прямостоячие, голые, желтовато-бурые. Стеблевые листья цельные, продолговато- или линейноланцетные, заострённые; нижние листья на верхушке надрезанные.

Цветки бледно-желтоватые. Соцветие метельчатое, узкое, густое;

листочки обёртки короткоэллиптические или почти шаровидные; обёрточка голая, зеленовато-желтоватая, блестящая, по краю плёнчатая.

Плод – продолговатая семянка, без хохолка.

В надземной части содержится каротин (до 15 %), алкалоиды, эфирное масло, флавоноиды, аскорбиновая кислота (0,19 %), кумарины; в корнях – следы алкалоидов.

Содержание эфирного масла в зелёной массе достигает 0,1–0,4 % на сырую массу или 0,25–0,8 % на абсолютно сухую массу. В эфирном масле обнаружены сабинен (до 65 %), мирцен (10 %), сесквитерпеновая фракция (5 %), р-метаоксикоричный альдегид (0,5 %) и смола (15 %), метилхавикол, оцимен, фелландрен.

Базилиак, или Рейгаан, или Райхон (лат. cimum) – род однолетних и многолетних трав и кустарников семейства Яснотковые (Lamiaceae).

Цветки в 6–10-цветковых мутовках собраны прерванным колосом или кистью. Тычинок четыре, верхние часто с придатком в виде пучка волосков.

Плоды – гладкие орешки.

Базилик обладает приятным запахом из-за эфирных масел, которые содержатся в надземной части растения. Содержание масла в различных видах базилика может доходить до 1,5–2 %. В масле базилика содержатся полезные для человека вещества: камфора, цинеол, оцимен, сапонин, метилхавинол. Кроме того, в базилике обнаружены витамины: B2, РР, аскорбиновая кислота, рутин, каротин.

Лаваанда (лат. Lavandula) – род растений семейства яснотковых (Lamiaceae или Labiatae). Включает примерно 25-30 видов. Произрастает на Канарских островах, в северной и восточной Африке, на юге Европы, в Аравии и в Индии. Культурные формы выращиваются в садах во всём мире.

Известны следующие виды лаванды: лаванда узколистная, лаванда канарская дланевидная, лаванда зубчатая, лаванда стэхадская.

2.3 Методы анализа сигарет 2.3.1 Определение физико-химических показателей качества вспомогательных материалов для курительных изделий При проведении экспериментальных исследований использовали общепринятые и профильные методы анализа технологических свойств нетабачных материалов и показателей безопасности образцов сигарет.

Воздухопроницаемость сигаретной бумаги – это объем воздуха в см 3, проходящий через см2 площади бумаги в минуту (количество единиц КОРЕСТА), определенный при стандартных условиях. Используем сигаретную бумагу с низкой (до 30 см 3/см2 мин), средней (от 30 до 70 см 3/см2 мин) и высокой (свыше 70 см3/см2 мин) воздухопроницаемостью.

Пористость сигаретной бумаги – это пористость, выраженная в величине воздухопроницаемости, образующейся при изготовлении бумаги и ее искусственной перфорации. Применяем перфорацию бумаги следующих видов: механическая – прокалывание отверстий механическим путем;

электроискровая – прожигание отверстий с помощью электрического разряда; лазерная – прожигание отверстий с помощью лазерного луча.

Тлеющая способность сигаретной бумаги – это скорость тления отрезка сигаретной бумаги длиной 20 мм, выраженная в секундах, определенная при стандартных условиях. Используем тлеющую бумагу со скоростью тления свыше 25 сек, высокотлеющую бумагу – до 25 сек.

Диаметр фильтрпалочек определяем пневматическими приборами "Фильтрона Марк-3" (Англия) или Е-346 (Германия).

В зависимости от диаметра испытуемого образца происходит утечка различного количества воздуха через кольцевой зазор между фильтром и калиброванными кольцами измерительной головки. Создается перепад давления воздуха между балансировочной и измерительной линиями, что фиксируется уровнем жидкости в манометрической измерительной трубке.

По измеренному уровню жидкости в манометрической трубке судим о величине диаметра образца. Испытанию подвергаем 10 фильтров.

Используем автоматическое устройство фирмы «Фильтрона» для измерения диаметра фильтров сигарет. Вокруг фильтра наматываем гибкую ленту, которая стыкуется с линейным преобразователем для подачи электрического сигнала. Прибор оснащен компьютером, что позволяет одновременно с измерениями производить статистическую обработку данных. Диаметр измеряем в интервале 6,35-9,55 мм с точностью ± 0,02 мм.

Производительность прибора около 7 образцов в минуту.

Сопротивление затяжке фильтрпалочек для сигарет – это разность давлений у входного и выходного конца фильтрпалочки при прохождении через него потока воздуха с расходом 17,5 см 3/сек, измеренная в миллиметрах водяного столба или Паскалях при стандартных условиях.

Показатель определяем пневматическими приборами различной конструкции. Вакуумный насос создает в системе движение воздуха, расход которого (17,5 мл/с) регулируем вакуумной задвижкой и контролируем по ротаметру. Величину сопротивления затяжке выражаем в Паскалях.

Для измерения сопротивления затяжке фильтров сигарет используем прибор, позволяющий автоматически определять и регистрировать этот показатель. Прибор оснащен микрокомпьютером, который запрограммирован на подсчет образцов, вычисление и распечатку статистических параметров. Точность измерения составляет ± 30 Па, производительность – около 7 образцов в минуту.

Жесткость фильтрпалочек для сигарет – это способность фильтрпалочек противостоять поперечному сжатию при определенной нагрузке.

Этот показатель определяем с помощью прибора ПН МКБ. В ложе прибора, отрегулированного по калибру, укладываем фильтр швом сбоку и измеряем диаметр D1 при снятом со штока индикатора грузе. Затем фильтр поворачиваем швом вниз и проводим измерение диаметра D2 при грузе массой 300 г. Измерение проводим на расстоянии 10-15 мм от концов и в середине фильтра с погрешностью не более 0,01 мм. Определяем среднее арифметическое значение D1 и D2. Разность между ними характеризует показатель жесткости. Жесткость рассчитываем как отношение толщины фильтра после сжатия к начальной в процентах. При этом прилагаемая нагрузка массой 300 г передается через плоский диск диаметром 12 мм.

Продолжительность приложения нагрузки 15 с. Перед испытанием фильтры выдерживаем в течение 24 ч при 22 ± 2 °С и влажности 60 ± 1 %.

Для определения жесткости фильтров также используем денсиметр Боргвальда, но с заменой поршня и цилиндра. Вместо них применяем приспособление, позволяющее размещать 10 образцов горизонтально и сдавливать их с помощью трубок. Отбираем 10 фильтров и размещаем их на профилированной планке до упора. Электродвигателем через редуктор приводится в движение цепной транспортер, к которому через рычаг присоединен шток с грузом и индикатором. Под действием груза трубки сжимаем фильтры. При этом индикатор фиксирует степень сжатия с точностью до 0,01 мм.

2.3.2 Определение физико-химических показателей качества готовых курительных изделий Методы и приборы, используемые для определения диаметра круглых сигарет, сопротивления затяжке такие же, как и при анализе фильтрпалочек.

Вентиляционная способность сигареты – это количество воздуха в процентах, поступающего в сигарету во время затяжки через поры сигаретной бумаги и перфорацию на фильтре. Определяя вентиляционную способность сигарет с фильтром, контролируем герметичность присоединения фильтра к сигаретному штрангу.

Используем автоматический прибор фирмы «Фильтрона» для измерения степени вентиляции сигарет дифференцированно: через сигаретную бумагу и фильтр. Прибор оборудован компьютером, который дает всю статистическую информацию о результатах измерений. Точность измерения ± 1 % при диапазоне шкалы степени вентиляции от 0 до 100%.

Производительность прибора - около 7 сигарет в минуту.

Влажность табака в сигаретах контролируем методом высушивания в шкафу, а также влагомерами, оснащенными специальными приспособлениями, например влагомером «Тестрон».

Горючесть сигарет характеризуется по способности тлеть в горизонтальном состоянии. По времени тления делаем заключение о горючести изделия. С помощью автоматического прибора фирмы «Фильтрона» для измерения скорости свободного горения (тления) сигарет одновременно анализируем 10 сигарет. Для каждой из них определяем время сгорания 40 мм штранга в секундах. Этот показатель фиксируется на четырехзначном цифровом индикаторе. Зону длиной 40 мм выбираем примерно посредине штранга сигареты. Начало сгорания и конец фиксируем натянутыми хлопчатобумажными нитками. Их перегорание служит сигналом сначала для включения, а затем выключения счетчика.

Способность к осыпке определяем следующим образом. Устройство для встряхивания сигарет представляет собой куб из органического стекла, который удерживается двумя трехгранными опорами так, что одна из его диагоналей горизонтальная. Одна из стенок куба выдвижная, через нее загружаем в куб испытуемые сигареты. Полуось жестко соединена с валом электродвигателя, вращающего куб со скоростью 60 об/мин. Размер ребра куба 140 мм.

Методика анализа заключается в следующем. Определяем начальную массу 20 сигарет с точностью до 0,01 г. Затем изделия помещаем в куб и включаем на 2 мин электродвигатель. После встряхивания массу сигарет определяем повторно. Способность сигарет к осыпке выражаем относительной величиной m1 m2 О, m1 t где m1 – начальная масса испытуемой пробы, г;

т2 – масса испытуемой пробы после встряхивания, г;

t – масса сигаретной бумаги, фильтра, клея, г.

2.3.3 Оценка качества табачных изделий по химическому составу табачного дыма Анализ углеводов по методу Бертрана Углеводы и полифенолы экстрагируем горячей водой на водяной бане.

В фильтрате после дополнительного кислородного гидролиза определяем общую редуцирующую способность, как углеводов, так и не углеводных групп. Истинное содержание углеводов определяем после осаждения полифенольных соединений раствором уксуснокислого свинца.

Редуцирующую способность полифенольных соединений определяем по разнице между общей редуцирующей способностью и содержанием углеводов.

Содержание общего азота по методу Кьельдаля Определение азота в растворах после мокрого озоления основано на образовании ионом аммония окрашенного индолфенольного соединения, интенсивность которого регистрируем фотоколориметром. В начале реакции ион аммония окисляется хлором до хлорамина, который образует с салицилатом натрия сине-зелёное индолфенольное соединение с максимумом светопоглощения около 655 нм. В качестве катализатора в этой реакции используем нитропруссид натрия. Лучшие результаты при озолении табачного сырья даёт применение в качестве катализатора хлорной кислоты и перекиси водорода. Фотометрирование проводим на фотоколометре КФК-2 при длине волны 670 нм в кювете с базой 10 мм.

Белковый азот по Барнштейну Определяем по разнице между содержанием общего азота и содержанием небелковых соединений в вытяжке, получаемой после их осаждения уксуснокислым свинцом. Найденное количество азота умножаем на К = 6,25 и вычисляем общее количество белковых веществ в анализируемом табаке.

Содержание хлорид ионов Определяем методом прямой ионометрии, используя для этих целей ионоселективные электроды. Измерительная система для определения хлорид иона состоит из мембранного электрода ЭМ-С1-01 и хлорсеребряного электрода сравнения ЭВЛ-1М3 с надетой на него промежуточной ячейкой, заполненной 0,1 М раствором KNO3. Измерения ведем на иономере МИН

100. Экстракцию хлоридов из растительного материала выполняем 1%-м раствором алюмокалиевых квасцов при соотношении массы пробы к объёму экстрагирующего раствора 1:100 для сухих образцов или 1:4 – для влажных.

Содержание золы Метод основан на сжигании органического вещества при высокой температуре в муфельной печи. Озоление ведем при 450 С.

Продолжительность сжигания колеблется от 3 до 6 ч.

Определение рН дыма Дым, образующийся в результате сгорания навески табака, улавливается в склянки Дрекселя с дистиллированной водой. Определение рН проводим на ионометре И 500 со стеклянным электродом.

Определение щёлочности дыма Дым улавливаем аналогично при определении рН, только в приёмник наливаем 0,1н раствор серной кислоты. После сгорания табака 10мл жидкости титруем 0,1 н раствором щёлочи до нейтральной реакции среды, используя для этих целей установку для потенциометрического титрования, которую представляет иономер ЭВ-74.

Анализ эфирных масел Проводим путём экстракции с водяным паром с последующим определением их количества путём сожжения хромовой смесью.

Содержание никотина в табачном дыме при курении. Специфическим и основным качественным признаком, присущим только табачной продукции, является крепость, обусловливаемая преимущественно содержанием в табаке алкалоида – никотина. Содержание никотина определяем в абсолютных единицах, выраженных в миллиграммах, и вычисляют в процентах.

Реакция дыма. Этот показатель является одним из признаков качества табачных изделий. Реакция дыма выражается количеством 0,1 н. раствора серной кислоты (в мл) для щелочной реакции дыма или количеством 0,1 н.

раствора едкого натра для кислой реакции, пошедших на нейтрализацию щелочных или кислых соединений дыма, полученных от сгорания 1 г табака.

Реакция дыма характеризует вкусовые свойства изделий и оказывает влияние на их вкусовую крепость. С ухудшением качества изделий реакция дыма изменяется в щелочном направлении; реакция дыма у высших сортов табачных изделий кислая. У дыма изделий со средним вкусом реакция близка к нейтральной, у дыма с неприятными резкими ощущениями всегда явно щелочная, а с чистыми, нерезкими ощущениями – кислая.

Условия горения папирос и сигарет различны, поэтому и их состав дыма неодинаков. Реакция дыма сигарет резко отличается от реакции дыма папирос того же сорта.

Редуцирующие вещества. Содержание редуцирующих (восстанавливающих) веществ в дыме является показателем вкусовых свойств табачных изделий. Их содержание в дыме пересчитываем на углеводный комплекс. Содержание восстанавливающих веществ в дыме табачных изделий находится в прямой зависимости от качества их.

С повышением сорта в обоих видах продукции количество редуцирующих веществ в дыме возрастает. Содержание восстанавливающих веществ (в мг) в сигаретах выше, чем в папиросах, изготовленных из табака тех же мешек. Следовательно, вкусовые качества сигарет лучше.

Белковые вещества. При содержании белковых веществ в табаке и в дыме качество табачных изделий снижается. Содержание белковых веществ в табачных изделиях повышается с понижением их сорта. В дыме сигарет белковых веществ меньше, чем в дыме папирос того же сорта.

Смолы. Смолам приписывают специфичность аромата табачного дыма.

Их количество в дыме табачных изделий остается почти неизменным по видам и сортам. Нельзя установить прямой и четкой зависимости между содержанием смол в дыме и ароматическими свойствами табачных изделий.

Среднее содержание смол в дыме изделий в процентах к сгоревшему табаку находится в пределах 3,5–4,5%.

Состав смоляного комплекса в дыме очень сложен. В нем имеются соединения, обусловливающие как приятный аромат, так и неприятные ощущения. Ароматические свойства изделий оцениваем по общему количеству смол в дыме, причем равным образом для вычисления числа аромата.

Число аромата. Этот показатель вычисляем по содержанию веществ, как непосредственно обусловливающих ароматические свойства табачных изделий, так и по наличию соединений, отрицательно влияющих на аромат дыма. К последним относятся белковые и вообще азотистые вещества, которые обладают неприятным запахом, а некоторые резким и острым вкусом.

Поэтому число аромата дыма, так же как и число аромата для табака, выражают отношением содержания общего количества смол к содержанию белковых веществ в дыме.

Число вкуса дыма. Этот показатель определяется комплексом разнообразных вкусовых ощущений, вызываемых его многими компонентами. Число вкуса представляет собой отношение количества основных, наиболее изученных положительно действующих веществ дыма к содержанию химических соединений, вызывающих неприятные вкусовые ощущения – горечь, резкость, различного рода раздражения и др. К первым относят общее количество редуцирующих веществ, ко вторым – азотистые соединения, выраженные в виде белков, плюс избыточное содержание никотина.

При содержании в главной струе дыма до 2 мг никотина на 1 г табака, или 0,2% к сгоревшему табаку сигареты следует считать очень слабыми, при содержании никотина в дыме 0,4% – слабыми; при содержании 0,6% – средними; при содержании 0,7% – вышесредними; свыше 0,7% – крепкими.

Число вкуса для сигарет более высокое, чем для папирос.

Следовательно, сигареты, выработанные из одной и той же мешки, что и папиросы, обладают лучшим вкусом.

3 Результаты экспериментальных исследований и их интерпретация

3.1 Разработка ароматизированной табачной мешки при создании новых видов сигарет 3.1.1 Производство расширенного табака Одним из основных приоритетных направлений развития табачной промышленности является введение предельно-допустимых уровней новых показателей токсичности сигарет для улучшения их качества и повышения безопасности продукции. В настоящее время табачную продукцию контролируют по трем показателям – это содержание никотина, смолы и монооксида углерода в дыме сигарет [5-6, 9-13].

Регулирование показателей безопасности (содержания смолы и никотина в дыме сигарет) табачных изделий возможно путем изменения состава табачной мешки путем использования расширенного табака [1-4].

Основные причины, которыми обусловлена необходимость производства расширенного табака (ET – Expanded Tobacco):

— большой спрос на легкие сигареты;

— высокая заполняющая способность (при одном и той же массе табака его объем удваивается);

— снижение стоимости (масса табака в сигарете может быть уменьшена приблизительно на 0,5% на каждый % добавленного ЕТ);

— поддержание желаемой массы табака в сигарете.

Наиболее часто используемый способ производства ЕТ – с применением жидкой двуокиси углерода (СО2).

Двуокись углерода – это сложносоставное химическое соединение. При условиях МСА (+15оС, 760 мм рт. ст.) СО2 – это газ без цвета и запаха, в два раза тяжелее воздуха (относительная плотность 1,53), не поддерживает горения. В зависимости от условий (Т и Р) может быть в твердой, жидкой или газообразной форме. В жидком виде СО 2 является хорошим растворителем и поглощающим материалом – адсорбентом.

При температуре –56,6 оС и давлении 4,2 Бар СО2 может присутствовать одновременно в трех формах – это его «тройная точка» (Triple Point). При температуре +31,1 оС может существовать только в газообразной форме – это его критическая температура. Падение давления в сосуде ниже 5,18 (абсолютное давление) Бар приводит к затвердевания СО2 и превращению его в «сухой лед». Обычно жидкий СО2 хранят при температуре –19 оС и давлении 20 Бар.

Технологическая схема производства ЕТ приведена на схеме.

Обработка Резка и Пропитывание Расширение табачного хранение табака жидким (обработка листа СО2 горячим воздухом) Охлаждение, Восстановлени обездымливание, е СО2 удаление пыли и тяжелых частиц Восстановление влажности Суть процесса расширения табака состоит в следующем: на начальном этапе табак (в основном сорта Virginia) проходит процесс подготовки, аналогичный процессу производства на линии переработки листового табака до участка сушки: загрузка кондиционирование соусирование смешивание резка. Далее подготовленное нарезанное табачное волокно поступает в цех по производству расширенного табака, в силосы хранения.

Весь процесс производства расширенного табака разделен на 4 части:

силосы хранения; холодная часть; горячая часть; обездымливание, охлаждение, удаление тяжелых частиц и мелкодисперсной пыли;

восстановление влажности.

В холодной части процесс обработки табака порционный: порцию табака весом 350-365 кг загружают в емкость для пропитывания – импрегнатор, герметично закрывают, и давление в пропитывателе (импрегнаторе) повышают до 28-30 Бар.

Далее в импрегнатор подают жидкий СО2, и табак пропитывают СО2 в течение 50-70 сек. После этого жидкий СО2 сливают, давление в импрегнаторе уменьшают и двуокись углерода, которую содержат клетки листа, превращают в «сухой лед».

Неиспользованные в процессе пропитывания жидкий и газообразный СО2 перекачивают в сосуды для хранения СО2 с целью его последующего использования и уменьшения расхода СО2. Пропитанный табак выгружают в промежуточную емкость (вибрационный бункер), которая осуществляет переход процесса от периодического к непрерывному (из холодной части в горячую часть). Длительность полного цикла пропитывания одной порции табака 15 минут.

В горячей части пропитанный СО2 табак непрерывно подают в расширительную башню – трубопровод большого сечения (24") с циркулирующим в нем технологическим газом. Табак имеет влажность 20%, температура СО2 – 78оС.

Технологический газ – воздух, разогретый печью до температуры Т=300-330оС и 80-ти процентным содержанием пара в нем. Поток технологического газа – 30-35 м/с. В результате такого воздействии СО 2, содержащийся в клетках табачного листа (уже в виде «сухого льда») сублимирует – мгновенно переходит из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую фазу.

По объему углекислый газ превосходит сухой лед примерно в 800 раз.

Процесс напоминает мини-взрыв внутри листа и приводит к значительному увеличению заполняющей способности табака. За счет низкой температуры табака на входе в расширительную башню (Т= –50 –78 оС) и короткого времени его пребывания внутри (1-2 сек) температура табака не успевает достичь критических значений, влияющих на вкус табака. Расширительная башня заканчивается сепаратором, в котором табак отделяют от технологического газа под действием центробежной силы.

После сепаратора с помощью вибрационного конвейера с вытяжкой, многоцелевого сепаратора проводят обездымливание, охлаждение продукта, удаление тяжелых частиц и мелкодисперсной пыли.

На выходе из расширительной башни табак имеет очень низкую влажность – всего 2,7 4,9%. Дальнейшее использование расширенного табака с такой влажностью приведет к его большой деградации, поэтому расширенный табак проходит следующий этап обработки – восстановление влажности. Восстановление влажности достигают двумя основными способами: обработкой его в цилиндре доувлажнения или в системе восстановления влажности. В зависимости от того, каким образом осуществляют восстановление влажности, процесс производства расширенного табака называют DIET-I (с цилиндром доувлажнения) или DIET-II (с системой восстановления влажности).

Принцип обработки табака в системе восстановления влажности заключается в том, что табак равномерно загружают на спирально смонтированный, многосекционный, перфорированный, лотковый конвейер бесконечной длины (замкнутый). Далее этот конвейер переносит расширенный табак по спирали через большой короб системы восстановления влажности, в котором циркулирует увлажненный воздух.

Время нахождения табака в коробе (от выхода до входа) – 60 минут.

Увлажненный воздух имеет следующие параметры: влажность 60%, температура 29 оС, поток воздуха 19 м3/с. Влажность табака на входе – порядка 3%, на выходе – порядка 11%.

Т.о., физическое воздействие на продукт сведено к минимуму, что приводит к сохранению полученных на предыдущих этапах показателей наполняющей способности табака.

Аспекты качества Для участка «Подготовка табака и загрузка в импрегнатор» наиболее критичными параметрами являются:

— время пребывания резаного табачного волокна в силосах (минимум 8, максимум 72 часа) – суммарное время;

— температурно-влажностный режим в помещении (температура 22±2 оС;

относительная влажность воздуха 58±3%).

Для участка «Импрегнация» наиболее критичными параметрами являются:

— влажность табака (20±0,5%);

— давление при импрегнации;

— температура жидкого СО2 (не должна быть менее -7оС);

— время дренирования жидкого СО2 (не менее 180 сек);

— скорость понижения давления;

— содержание СО2 в табаке (не менее 3%);

— отсутствие неразломанных комков табака;

— отсутствие неимпрегнированного (непропитанного) табака – неимпрегнированный табак может быть импрегнирован повторно неограниченное количество раз.

Для участка «Хранение и восстановление СО2» наиболее критичными параметрами являются температура жидкого СО2; чистота СО2.

Для участка «Разгрузка импрегнатора и подача табака в расширительную башню» наиболее критичными параметрами являются:

— поддержание насыщенной СО2 атмосферы в бункере;

— время пребывания табака в бункере;

— время пребывания табака на открытой ленте ленточных весов (не более 5 минут), что связано с максимальной температурой табака (не более 50оС);

— частота вибрации бункера;

— уровень табака в бункере;

— постоянство потока табака, подаваемого в расширительную башню.

Для участка «Расширение» наиболее критичными параметрами являются:

— соотношение количества продукта к количеству технологического газа в расширительной башне – оптимальное значение 7:5:1;

— влажность и температура на выходе из тангенциального сепаратора;

— скорость технологического газа в расширительной башне;

— температура технологического газа в расширительной башне;

— концентрация пара в технологическом газе.

Для участка «Обездымливание, охлаждение, восстановление влажности табака» наиболее критичными параметрами являются:

— влажность табака на выходе из тангенциального сепаратора (не менее 2%);

— температура табака на выходе из тангенциального сепаратора (не более 160оС);

— температура табака на входе в систему восстановления влажности;

— влажность табака на выходе из системы восстановления влажности.

Участок хранения табака и подача его на линию DIET Табак перед подачей на линию производства расширенного табака проходит предварительную обработку, которая аналогична процессу производства на линии листового табака до участка сушки. Резаное табачное волокно подготавливают партиями по 10 тонн и по конвейерам подают в цех DIET для загрузки в один из 4-х силосов. Время хранения табака в силосах не должно превышать 72 часа, после чего табак подают на участок пропитывания.

Оборудование участка хранения резаного табака разделено на две группы: загрузка силосов; разгрузка силосов.

Холодная часть Оборудование участка разделено на две группы: пропитывание (импрегнация); восстановление СО2.

a. Пропитывание (импрегнация) Табак с накопительного конвейера (участка хранения табачного волокна) поступает в пропиточную установку (импрегнатор) при помощи распределительного конвейера. Пропитка табака представляет собой 18-ти шаговый процесс, с продолжительностью одного цикла приблизительно 15 минут. Двух-импрегнаторная система может обрабатывать порцию (партию) табака каждые 7,5 минут. Обе пропиточные установки осуществляют 18-ти шаговый процесс пропитки независимо друг от друга. Технологические циклы импрегнаторов сдвинуты системой управления по времени относительно друг друга таким образом, чтобы общее для них оборудование установки DIET использовалось наиболее эффективно (работают в противофазе).

Восстановление СО2 b.

Регенерационная система низкого давления состоит из регенерационного резервуара низкого давления и регенерационного компрессора низкого давления. Когда газообразный СО2 отводят из импрегнатора в регенерационный резервуар низкого давления, давление в этом резервуаре начинает возрастать. Регенерационный компрессор низкого давления запускают, чтобы осуществить перекачку газа из регенерационного резервуара низкого давления в регенерационный резервуар высокого давления. Когда давление в регенерационном резервуаре низкого давления становится ниже заданного, регенерационный компрессор низкого давления останавливают. Регенерационная система высокого давления работает аналогично, и состоит из регенерационного резервуара и компрессора высокого давления.

Секция восстановления СО2 установки DIET осуществляет восстановление СО2, удаляемого из импрегнатора в цикле пропитки.

Газообразный СО2, стравленный из импрегнатора в регенерационные резервуары низкого и высокого давления, сжимают регенерационными компрессорами низкого и высокого давления. Сначала газообразный СО 2 нагнетают в нагнетательный резервуар, а когда давление в нем достигает заданного значения, остальной СО2 конденсируют в конденсоре СО2, откуда жидкий СО2 возвращают в технологический резервуар.

Система конденсации/охлаждения состоит из компрессора системы охлаждения, конденсора хладагента и конденсора СО2. При увеличении давления в технологической емкости и конденсоре СО2, включают и нагружают компрессор системы охлаждения. Хладагент, испаряющийся в конденсоре СО2, обеспечивает охлаждение, необходимое для снижения газообразного СО2 в конденсоре СО2. Испарившийся (газообразный) хладагент подают в компрессор системы охлаждения, который сжимает газ и подает его к конденсору хладагента, где хладагент конденсируют и подают обратно к конденсору СО2. Сжиженный СО2 под действием силы тяжести перетекает из конденсора СО2 в технологическую емкость для повторного использования в технологическом процессе. Для корректной работы этой системы давление на входе должно быть больше 2 бар.

Горячая часть Оборудование участка разделено на три группы: вибрационный бункер;

расширение; печь.

c. Вибрационный бункер Активный накопительный (вибрационный) бункер и взвешивающий конвейер осуществляет переход процесса от порционного в непрерывный технологический процесс, и осуществляет подачу пропитанного табака в контур расширения. Взвешивающий конвейер регулирует количество табака, подаваемого в контур за определенный промежуток времени.

d. Расширение Пропитанный диоксидом углерода табак непрерывным потоком подают из активного накопительного бункера на «холодные» ленточные весы, через вращающийся воздушный затвор и входное отверстие Вентури в расширительную башню – сублиматор. В качестве нагревательной и транспортирующей среды в расширительной башне применяют газообразную паровоздушную смесь, разогретую до определенной температуры. Когда табак входит в контакт с потоком горячего технологического газа, твердый СО2, содержащийся в клеточной структуре табака, сублимирует (переходит из твердого в газообразное состояние, увеличивая свой объем в сотни раз (порядка 600 раз)), что приводит к увеличению объема табака.

После того как табак отделен от потока технологического газа в тангенциальном сепараторе, газ поступает на циклонные сепараторы.

Табачную пыль, которую содержит технологический газ, удаляют в циклонных сепараторах через вращающиеся воздушные затворы. Далее технологический газ транспортируют вентилятором технологического газа к теплообменнику, который снова нагревает его, перед тем как вернуть технологический газ в контур сублиматора. Перед тем как газ поступит в теплообменник, в поток технологического газа впрыскивают пар, что поддержания в нем надлежащее содержание влаги. Обходной контур вокруг теплообменника используют для регулирования температуры в контуре сублиматора путем смешивания обходящего газового потока, с потоком нагретого технологического газа, выходящего из теплообменника.

На выходе вентилятор отходящего газа отводит из технологического потока «вторичный» поток (отработанный газ). Контроль этого потока отработанного газа осуществляют датчиком давления, расположенным в тангенциальном сепараторе перед выходным воздушным затвором.

Вентилятор обеспечивает достаточный поток «поддерживающего»

воздуха – воздуха, необходимого для горения в печи. Затем «поддерживающий» воздух и отработанный газ вводят в камеру сгорания о топочной печи, и окисляют при температуре 815 С в течение приблизительно 2 секунд.

Расширенный («взорванный») табак выходит из контура расширения через вращающийся воздушный затвор, расположенный на выходе из тангенциального сепаратора. Далее табак из воздушного затвора поступает в систему охлаждения и восстановления влажности.

e. Печь Печь, теплообменник технологического газа и теплообменник отработанного газа служат для нагрева потока технологического газа, а также для уничтожения любых органических частиц пыли и паров, содержащихся в потоке отработанного газа.

Обездымливание, охлаждение, удаление тяжелых частиц и мелкодисперсной пыли; восстановление влажности Расширенный табак, поступающий с тангенциального сепаратора, имеет низкую влажность (порядка 3%), высокую температуру (110-115оС), большое содержание дыма, поэтому есть вероятность появления в табаке угольков, смерзшихся комков табака и жилки.

Перед восстановлением влажности табак необходимо охладить и удалить из него дым, угольки (чтобы уменьшить вероятность возгорания табака в системе восстановления влажности), смерзшиеся комки табака, жилку и пыль.

Эти операции выполняют на участке «обездымливание, охлаждение, удаление тяжелых частиц и мелкодисперсной пыли»:

1 – виброконвейер охлаждения и обездымливания Создание равномерного потока табака для подачи его в сепаратор.

Удаление дыма из табака с помощью вытяжки над конвейерами. Первичное охлаждение табака – за время пребывания табака на виброконвейерах он теряет порядка 30оС. Виброконвейеры имеют возможность сброса табака в специальные металлические бины при появлении вероятности возгорания табака. Хороший табак (не горелый и т.п.), прошедший улучшение («взорванный»), необходимо вернуть в процесс перед сепарацией.

2 – многоцелевой сепаратор, конвейеры сепарации жилки и тяжелых частиц Охлаждение табака до заданной температуры (35оС). Для этого в замкнутый воздушный контур сепаратора включен теплообменник, подачу холодной воды в который регулируют контуром автоматического управления. Удаление угольков, а вместе с тем и прочих тяжелых включений

– смерзшихся комков табака, жилки и пр. Отделенные от табака тяжелые включения по конвейерам транспортируют к просеивающему виброконвейеру, где смерзшиеся комки отделяют от угольков, жилки пр.

Смерзшиеся комки собирают в коробку и возвращают в процесс на участке резки табачного волокна.

Удаление мелкодисперсной пыли. Потоком воздуха, циркулирующем в сепараторе, через сетчатый конвейер из табака удаляют мелкодисперсную пыль и транспортируют на циклонсепараторы и фильтр, где воздух отделяют (очищают) от пыли. Далее воздух по замкнутому контуру через вентилятор и теплообменник возвращают в сепаратор.

3 – ленточные весы, вибрационный сепаратор Транспортирование табака и формирование потока перед поступлением в HARS (следующая группа оборудования). Взвешивающий конвейер имеет возможность сбросить табак, поступающий с сепаратора, в специальную металлическую бину при появлении вероятности возгорания табака.

После разгрузки сепаратора табак определенной температуры и влажности (спецификационное значение) поступает в систему восстановления влажности для увлажнения, где через него в течение определенного времени пропускают увлажненный воздух. В результате чего из системы восстановления влажности выходит табак необходимой влажности.

3.1.2 Производство восстановленного табака Для уменьшения токсичности табачного дыма, а также улучшения его курительных свойств разрабатывают методы изменения состава дыма в заданном направлении [16-17]. Регулирование показателей безопасности (содержания смолы и никотина в дыме сигарет) табачных изделий возможно путем изменения состава табачной мешки путем использования восстановленного табака [28-32].

Производство восстановленного табака – это процесс получения восстановленного табачного материала в форме тонкого сухого гомогенизированного полотна, которое режут на отдельные листья стандартного ромбовидного размера, и упаковывают в картонные короба. В дальнейшем этот материал используют в качестве компонента в табачном производстве. По внешнему виду этот вид сырья – грубая бумага, цветом и запахом напоминающая табачные листья.

Восстановленный табачный лист производят из табачного сырья, отделенного в процессе переработки табачного листа и производства сигарет, табачной жилки различной фракции, пищевых связующих и ароматизирующих ингредиентов, таких как гуаровая камедь, инвертный сахар, глицерин, пропиленгликоль, вода.

Основные преимущества использования восстановленного табака в табачном производстве:

— экономические (снижение потерь, экономия табачного сырья);

— повышение горючести сигареты;

— регулирование содержания вредных веществ и никотина в сигарете.

Производство восстановленного табака разделено на 4 зоны процесса:

Зона 1А – подготовка и загрузка сухих табачных материалов на линии.

Зона 1В – измельчение, сушка и смешивание табачных материалов, загрузка гуаровой камеди.

Зона 2 – подготовка жидкого раствора и его смешивание с сухими табачными материалами для получения пастообразной массы – пульпы (вязкой массы).

Зона 3 – формирование, сушка и резка полотна восстановленного табака.

Зона 4 – загрузка и упаковка готовой продукции в короба.

Функциональную поддержку производства восстановленного табака оказывает участок Кухни (загрузка инвертного сахара, глицерина, пропиленгликоля в мобильные танки).

Производительность линии восстановленного табака – 580 кг/час при влажности 14% (выход сушки). Размерность партий восстановленного табака

– 5000 кг табачных материалов на участке загрузки (зона 1A).

Характеристиками изготовляемой продукции и исходного сырья являются:

FBP (Factory by-products) – табачное сырье, отделенное в процессе переработки табачного листа и производства сигарет (dust and scraps).

Stem LBP (Stem length by-products) – короткие фракции жилочного сырья, отделенные в процессе производства (стрипсования) табачной жилки, а также мелкие фракции жилки, отделенные на сигаретных машинах.

Табачное сырье:

FBP: влажность 7-14%; упаковка – картонные короба весом 80-200 кг;

CL Blend определяет последовательность загрузки, и соотношение типов FBP в смеси.

LBP: влажность 11%; упаковка – картонные короба весом 200-210 кг;

CL Blend определяет последовательность загрузки, и соотношение типов LBP в смеси.

Нетабачные ингредиенты:

Глицерин – бесцветная маслянистая сиропообразная, очень вязкая жидкость сладкого вкуса, без запаха, получаемая путем гидролиза жиров или синтетическим способом. В растворах применяется как влагоудерживающий агент.

Инвертный сахар – смесь эквимолекулярных количеств глюкозы и фруктозы, получаемая искусственным путем. Применяют как ароматизатор и влагоудерживающий агент.

Пропиленгликоль – бесцветная жидкость со сладким вкусом.

Неограниченно смешивается с водой. В приготавливаемых растворах применяют как влагоудерживающий агент.

Гуаровая камедь – пищевая добавка, относится к группе стабилизаторов. Обладает свойствами: увеличение вязкости, желирующие свойства. Получают из семян зернобобовой культуры, известной как гуар, или гороховое дерево.

Смесь восстановленного табачного материала (CL Blends):

FBP – Stem LBP ratio: 78% - 22% — удельный вес – 135 г/м2 (±7 г/м2);

— влажность – 14% (±1%);

— прочность на растяжение – 25 кгс/м;

— толщина – 0,2 мм (±0,02 мм);

— форма листа – ромбическая;

— типовой размер 100 х 100 мм;

— заполоняющая способность (CV) – сравнима с табачным листом.

Рассмотрим основные операции производства восстановленного табака.

Исходные табачные материалы (FBP и Stem LBP) с влажностью 7-14% доставляются в зону загрузки (Зона 1A) электропогрузчиками в картонных коробах на поддонах по 80-210 кг каждый. В соответствии с очередностью загрузки типов FBP и LBP производят подготовку партии коробов.

Вскрытые короба с табачными материалами перемещают с помощью ручных подъемных средств к опрокидывателям, где производят их сканирование и загрузку. Пустые короба складируют и утилизируют по мере накопления.

В зоне 1А установлены 2 линии загрузки табачных материалов: Dust & Scraps Line – для загрузки FBP; Stem Line – для загрузки LBP.

Максимальная скорость потока материала по каждой линии составляет 1000 кг/час.

После загрузки в опрокидыватель, FBP подают наклонным винтовым конвейером на вибросито, где происходит отсев крупной фракции сырья, в том числе слипшихся частиц, в подготовленную тару. Мелкая фракция продукта идет в производство. Далее, при помощи разряжения в воздуховоде, продукт транспортируют в ленточный смеситель емкостью 2000 кг (Зона 1B).

Данная установка позволяет смешивать и транспортировать продукт, загруженный в ее камеру, однородную по консистенции благодаря специально сконструированному ленточному валу. Смеситель установлен на весах-опорах для контроля веса продукта.

Продукт загружают в смеситель через центральное загрузочное отверстие после двухходового бункера (второе направление бункера – разгрузка в локальный короб). Вращающийся ленточный вал, установленный внутри смесителя, обеспечивает перемешивание продукта. По завершении цикла перемешивания открывают выпускное отверстие в нижней части, и продукт разгружают на следующий элемент оборудования, расположенный дальше в технологической линии. В смесителе установлена вытяжная система через дополнительное отверстие в верхней части, которая отводит запыленный воздух на систему пылеудаления.

До начала загрузки продукта в ленточный смеситель, происходит отделение технологического воздуха от продукта с помощью установки Cyclone, расположенной на платформе над смесителем. Поток воздуха для транспортировки продукта создают вентилятором установки Cyclone. Далее технологический воздух для полной его аспирации передают мощным вентилятором на специальные блоки фильтров системы пылеудаления цеха производства CL. Там же происходит разгрузка отфильтрованного материала шнековым конвейером и подсыпка его в пневмотранспорт, идущий на Cyclone. Разгрузку можно осуществлять и в локальный короб.

После ленточного смесителя продукт подают на горизонтальный винтовой реверсивный конвейер, благодаря которому возможна разгрузка продукта из ленточного смесителя в короба при необходимости. Далее продукт поступает на наклонный винтовой конвейер в систему взвешивания непрерывного действия, с помощью которой осуществляют дозирование продукта перед сушкой. Скорость потока составляет порядка 660 кг/час.

На винтовом реверсивном конвейере происходит смешивание дозированных потоков, обработанных FBP и LBP перед сушкой.

После загрузки LBP в опрокидыватель на Stem Line продукт с накопителя поступает в технологический воздухопровод, по которому посредством разряжения поступает в классификатор для отделения тяжелых частиц в тару.

На сепараторе происходит отделение продукта от технологического воздуха, который поступает в дальнейшем на систему пылеудаления.

Продукт же через сепаратор подается на мельницу молоткового типа для измельчения жилки до фракции 2,0 мм или 5,0 мм в зависимости от установленной сетки.

Производительность установки – 100 кг/час. Максимальная частота вращения дробилки – 2000 об/мин.

Измельченная жилка при помощи разряжения в воздуховоде поступает на Cyclone для отделения продукта от технологического воздуха. В дальнейшем жилка через сепаратор поступает в ленточный смеситель емкостью 2000 кг, назначение и конструкция которого не отличается от ленточного смесителя для FBP. Особенностью является несколько иной алгоритм разгрузки смесителя. Это связано с количественным соотношением FBP и LBP в партии.

После ленточного смесителя продукт подают на горизонтальный винтовой реверсивный конвейер, благодаря которому возможна разгрузка продукта из ленточного смесителя в короба при необходимости. С горизонтального конвейера продукт поступает на наклонный винтовой конвейер и систему взвешивания непрерывного действия, с помощью которой осуществляют непрерывное дозирование продукта перед сушкой.

Скорость потока на разгрузке составляет 340 кг/час.

Перед сушкой на винтовом реверсивной конвейере соединяются потоки обработанных FBP и LBP. Смешанные продукты подают в цилиндр лопастной сушки, где происходит понижение относительной влажности табачного продукта до 6,5%. Температура на выходе Dryer составляет 60оС.

Цилиндр подогревают паром, находящимся в его межстенном пространстве (рубашке). Измерение влажности на выходе осуществляют влагомером.

Поток продукта на выходе из цилиндра сушки – 1000 кг/час.

Сухой продукт по винтовому конвейеру поступает на измельчитель.

Максимальный поток – 1000 кг/час.

В сортирующей зоне продукцию разделяют на крупную и мелкую фракции. Размер фракции продукта на выходе – от 0,75 мм до 0,125 мм.

Температура продукта на выходе – 60оС.

После разгрузки продукт попадает в пневмотранспортную систему установки Cyclone выбранной линии для загрузки в один из ленточных смесителей емкостью 5000 кг каждый.

Среднее расчетное время загрузки партии в смеситель – 5 часов. Старт разгрузки смесителя производят после его окончательной загрузки.

Минимальное время нахождения продукта в смесителе – 1 час. Среднее расчетное время полной разгрузки партии составляет 10 часов.

Продукт со смесителя поступает на систему трубчатых винтовых конвейеров. При этом конвейеры – реверсивные, для возможности разгрузки продукта из смесителей в короба.

В соответствии с технологией производства CL обработанный табачный материал после ленточного смесителя смешивают с рецептурной порцией гуаровой камеди и подают в зоне 2 для смешивания с подготовленным рецептурным раствором. Правильно рассчитанная пропорция позволяет получить на выходе миксера однородную вязкую массу, пригодную по своим характеристикам и параметрам для формирования сырого листа восстановленного табака в технологической зоне сушки (Зона 3).

Оборудование зоны 2 предназначено для подготовки раствора, подачи и смешивания его с табачным материалом, подготовки и временного хранения вязкой массы в специальных танках, а также подачи вязкой массы в зону формирования и сушки листа восстановленного табака.

Т.о., на участке зоны 2 решают задачи:

— производство рецептурного раствора;

— производство вязкой массы;

— производство водного раствора лецитина.

Т.о., в технологическом процессе производства вязкой массы задействовано 3 основных компонента:

— сухая смесь – предварительно переработанные и смешанные в зоне 1B табачная пыль и табачная жилка; являются основой для производства вязкой массы;

— гуаровая камедь – пищевая добавка, получаемая из семян растений бобовых культур; используют в качестве стабилизатора для увеличения вязкости;

— рецептурный раствор – представляет собой смесь концентрата и технологической воды в рецептурных пропорциях.

Компоненты раствора:

А) Очищенная технологическая вода

Б) Концентрат (на 100 кг): инвертный сахар (49,9 кг); глицерин (14,4 кг);

пропиленгликоль (21,5 кг); вода (14,2 кг).

Соотношения компонентов:

Concentrate/Water ratio – 2,61%;

Dust/Solution ratio – 26,1%;

Guar/Solution ratio – 6,5%.

В зоне 2 также осуществляют приготовление водного раствора лецитина, используемого для смазки стальной ленты сушильных камер.

Используют следующие компоненты: NaОН – 7% водный раствор едкого натра; лецитин – желто-коричневая жирная субстанция на основе соевого масла; вода.

Рецептурный раствор-концентрат заблаговременно готовят на участке приготовления соусов и ароматизаторов и доставляют в зону 2 в мобильном танке.

Гуаровую камедь доставляют к станции загрузки в бумажных пакетах (по 25 кг) на паллете.

NaОН дозируют и поставляют на участок восстановленного табака в специальной таре.

На винтовой конвейер поступает 2 потока: 1) подготовленный табачный продукт с ленточного смесителя, прошедший через систему взвешивания непрерывного действия, со скоростью потока 500 кг/час; 2) гуаровая камедь, прошедшая через свою систему взвешивания непрерывного действия со скоростью потока 40 кг/час.

Гуаровую камедь в мешках по 25 кг доставляют заблаговременно к бункеру загрузки. Вскрытие упаковки и загрузка в бункер производит оператор вручную. Емкость бункера – 120 кг. Подачу гуаровой камеди с бункера винтовым конвейером производят автоматически.

Количество гуаровой камеди, требуемое для добавления в табачный продукт, рассчитывают исходя из рецептурной пропорции компонентов (Guar rate : 8% of tobacco weight). Реверсивный винтовой конвейер передает смешанные компоненты в зону подготовки раствора и суспензии (пульпы).

В соответствии с технологией производства восстановленного табака обработанный табачный материал смешивают с подготовленным рецептурным раствором в соответствующей пропорции для получения однородной вязкой массы (slurry/ пульпы), пригодной по своим характеристикам и параметрам для формирования сырого листа восстановленного табака в технологической зоне сушки (зона 3).

Оборудование этой зоны предназначено для подготовки и временного хранения раствора, подачи и смешивания его с табачным материалом, подготовки и временного хранения пульпы в специальных танках, подачи пульпы в зону формирования и сушки листа восстановленного табака.

Раствор представляет собой смесь жидких компонентов на водной основе в рецептурной пропорции:

— очищенная технологическая вода – 97,6%;

— инвертный сахар (IS) – 1,3%;

— глицерин (Gly) – 0,5%;

— пропиленгликоль (PG) – 0,7%.

Количество раствора на 1000 кг табачного продукта/ готового продукта

– 4000 кг.

Вода, используемая для производства раствора, поступает в накопительный бак. Для производства раствора воду из этого танка автоматически подают в необходимом количестве в танк смешивания. По пути вода проходит через паровой теплообменник, где ее нагревают до требуемой температуры, и систему контроля потока. Подачу воды производят одним из центробежных насосов с системой фильтрации перед ним. Паровой трубчатый теплообменник нагревает воду до температуры 40оС. Система контроля расхода воды управляет пневматическими клапанами и помпой при достижении заданного значения расхода воды.

На участке Кухни заблаговременно производят загрузку инвертного сахара, пропиленгликоля, глицерина и небольшой части воды в соответствующих пропорциях в специальный передвижной (мобильный) танк с водяной рубашкой обогрева. Данный раствор называют концентратом.

Далее танк доставляют на производство восстановленного табака, зона 2 и подключают к системе поддержания температуры и контроля.

Емкость танка – 500 литров. Количество танков на производстве – 3.

Максимальное время хранения раствора в танке – 12 часов.

Загрузку подогретой воды и концентрата из мобильного танка в танк смешивания производят одновременно в соответствии с пропорциями рецепта. Для этой цели задействуют помпы и расходомеры линии разгрузки мобильного танка и танка хранения воды. Посредством миксера производят смешивание всех компонентов в танке.

На линии разгрузки танка теплообменник поддерживает температуру воды на уровне 56 оС, а система контроля потока производит учет расхода раствора. Передачу раствора производит одна из 2-х центробежных помп.

Эта же помпа задействована для рециркуляции раствора. Скорость потока раствора из танка на систему смешивания с табачным продуктом – 1970 кг/час.

После старта разгрузки партии с ленточного смесителя табачный материал, смешанный с гуаровой камедью в пропорции, поступает на винтовой конвейер, далее в один из миксеров. Конструкция миксера обеспечивает эффективное смешивание компонентов и получение суспензии.

В миксер через 4 входные точки начинает поступать подготовленный раствор в необходимой пропорции для смешивания с табачным материалом и получения суспензии (пульпы). Вся суспензия в конце процесса поступает в накопительный танк.

Данный физический процесс называется диспергация.

Миксер (диспергатор) – это машина с циркуляционной системой работы.

При помощи помпы через форсунки жидкие компоненты выдавливают в рабочую зону миксера. Через ячейковый барабан сыпучие вещества дозируют в область подачи и равномерно распределяют с помощью распылителя сыпучих веществ. В накопительную емкость подают готовую суспензию. Температура продукта – 60оС.

Разгрузку танка производят после достижения в нем установленного уровня (как правило, 60%). С этого момента происходит одновременная загрузка/выгрузка суспензии. С помощью роторной помпы и системы контроля потока суспензия поступает на гомогенизаторы, и далее в танк хранения со скоростью 2376 кг/час.

Задача гомогенизатора – окончательно растереть возможные несмешанные сухие частицы суспензии, пропуская весь продукт через диски гомогенизаторов, и тем самым добиться большей однородности суспензии.

Данный процесс сопровождается небольшим нагревом продукта до температуры 64оС.

Подготовленная пульпа по готовности зоны сушки с помощью роторной помпы и системы контроля потока поступает на устройство формирования листа, в котором происходит формирование пульпы в лист шириной 1540 мм и толщиной 0,2 мм (зона 3).

Предварительно сформированный лист влажностью 79% поступает на замкнутую реверсивную конвейерную стальную ленту сушильных камер.

Влажность листа на выходе – 50%. Далее продукт, отделенный при помощи специального ножа от стальной конвейерной ленты, с потоком 920 кг/час, поступает с помощью стального сетчатого конвейера в сушильные камеры вторичной сушки. Скорость потока на выходе – 580 кг/час, влажность – 14% ± 2%.

Сушильные камеры главной и вторичной сушки работают на природном газе. Пламя газовых горелок нагревает воздух, который циркулирует в специальных камерах вдоль конвейеров, тем самым высушивая лист CL.

Максимальная температура воздуха в камере не превышает 400оС.

Высушенный восстановленный табачный лист с относительной влажностью 14% ± 2% поступает на устройство резки – 100 х 100 мм.

Для лучшего отделения листа продукта от стальной ленты конвейера сушильных камер на данную ленту через специальные форсунки наносят раствор лецитина. Расход лецитина 6-8 кг/час.

Резаный восстановленный табак по конвейерам поступает на участок упаковки (зона 4). Далее по конвейерам с потоком 580 кг/час поступает на упаковочную станцию, где его расфасовывают в предварительно подготовленные картонные короба. Максимальный вес нетто короба с восстановленным табачным листом – 160 кг.

Заполненные короба по конвейеру поступают на вертикальный гидравлический пресс, затем на устройство стягивания лентой. Упакованные короба передают на склад. Расчетное количество коробов одной партии восстановленного табака – 35-40 шт.

3.1.3 Изготовление ароматизированной табачной мешки Проведены комплексные исследования конструкции сигареты и показана возможность конструирования сигареты с заданными показателями безопасности табачного дыма.

При производстве сигарет использована ароматизированная табачная мешка, полученная путем смешивания резаного табака и растительного сырья, что позволило получить табачную мешку с высокой заполняющей способностью, пониженной токсичностью табачного дыма в результате термообработки при углекислотном способе и повышенной горючестью.

Разработаны новые виды сигарет, в состав мешки которых введено не содержащее никотин растительное сырье без использования искусственных ароматизаторов. Установлено снижение содержания никотина за счет введения в состав мешки не содержащего никотин растительного сырья и увеличение срока хранения сигарет в результате равномерного распределения растительных компонентов, замедляющих их испарение.

Способ изготовления ароматизированной табачной мешки предусматривает смешивание табака и кориандра (эстрагона, базилика, лаванды), пропитку полученной смеси жидкой двуокисью углерода с одновременным повышением давления, сброс давления до атмосферного с одновременным замораживанием смеси, возгонку и удаление двуокиси углерода с одновременным вспучиванием смеси [23-26].

Нарезанный табак и кориандр (эстрагон, базилик, лаванда) смешивают.

Полученную смесь заливают жидкой двуокисью углерода и выдерживают для пропитки. В процессе пропитки происходит не только впитывание жидкой двуокиси углерода, но и перераспределение в смеси ароматических веществ кориандра (эстрагона, базилика, лаванды) и табака при их растворении в жидкой двуокиси углерода.

После завершения пропитки давление в смеси сбрасывают до атмосферного, что приводит к замораживанию смеси совместно с впитанной двуокисью углерода. Затем смесь нагревают для возгонки и удаления двуокиси углерода, что одновременно приводит к вспучиванию смеси.

Перераспределение ароматических веществ внутри смеси обеспечивает равномерный аромат при прокуривании полученной мешки, и увеличивает срок ее хранения за счет перемещения с поверхности внутрь растительных компонентов и замедления их испарения.

Следует отметить, что полученная по описанной технологии мешка будет иметь меньшее содержание никотина за счет введения в ее состав не содержащего никотина кориандра (эстрагона, базилика, лаванды) и вспучивания компонентов смеси.

А. Влияние расширенного табака с растительным сырьем на заполняющую способность сигарет Созданы мешки с различным содержанием растительного сырья в расширенном табаке.

В сушильном шкафу определяли влажность мешки, а на денсиметре Боргвальд производили измерение объемных свойств мешки для созданных четырех мешек с различным соотношением растительного сырья в расширенном табаке.

Измерительный цилиндр с пробой мешки массой 20 г устанавливали по направляющим дорожкам в рабочее положение и нажатием пусковой кнопки деформировали пробу в течение (302) с. По истечении заданного времени груз с индикатором автоматически возвращался в исходное положение, после чего считывали показания индикатора. После выполнения анализа индикатор приводили в исходное состояние и удаляли деформированную пробу мешки из измерительного цилиндра.

Данные показаний денсиметра приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Показания денсиметра мешек с различным содержанием растительного сырья в расширенном табаке Показания денсиметра Состав расширенной табачной мешки для сигарет на основе (резаный табак, % / растительное сырье, %) табачной мешки, полученной смешиванием резаного 100/0 95/5 90/10 85/15 80/20 табака и растительного сырья кориандр 31,50 32,41 33,20 33,98 34,05 эстрагон 31,50 31,87 32,97 33,50 33,85 базилик 31,50 31,65 32,42 33,70 34,39 лаванда 31,50 32,06 32,95 33,47 33,99 Для перевода показаний денсиметра в единицы измерения заполняющей способности – см3/г, эти показания умножали на постоянный коэффициент равный 0,1413 (таблица 4).

Таблица 4 – Заполняющая способность мешек с различным содержанием растительного сырья в расширенном табаке

–  –  –

Из полученных данных видно, что заполняющая способность мешки с добавлением растительного сырья в расширенном табаке увеличивается, и достигает оптимального значения при добавлении в мешку 10% растительного сырья. При этом значении заполняющая способность увеличивается на 0,3 см3/г по сравнению с предыдущим образцом.

Следует учитывать, что при добавлении расширенной жилки или восстановленного табака такие результаты не могут быть достигнуты.

При добавлении большего количества растительного сырья в расширенном табаке заполняющая способность мешки продолжает незначительно увеличиваться. Особенно это заметно, если сравнить заполняющую способность мешек с минимальным и максимальным количеством растительного сырья в расширенном табаке.

В. Влияние расширенного табака с растительным сырьем на химический состав дыма сигарет Созданы образцы сигарет с различным содержанием растительного сырья в расширенном табаке.

Определено содержание никотина в табаке и выполнен прогноз содержания никотина в табачном дыме. Определено содержание пиролизата в табаке и выполнен прогноз содержания смолы в табачном дыме.

Исследования проводили с четырьмя мешками с разным содержанием растительного сырья в расширенном табаке.

Осуществлен расчетным путем прогноз химического анализа главной струи табачного дыма. Для этого исследованы пять образцов сигарет, один из которых содержал только табак, остальные четыре содержали различное количество растительного сырья в расширенном табаке.

В таблице 5 показано содержание никотина и пиролизата в табачном сырье, а также содержание никотина и смолы в табачном дыме. В таблице 6 приведено процентное изменение содержания смолы и никотина.

Таблица 5 – Показатели химического состава табака и дыма сигарет с различным содержанием растительного сырья в расширенном табаке Химический состав Состав расширенной табачной мешки дыма сигарет на основе (резаный табак, % / растительное сырье, %) табачной мешки, полученной смешиванием резаного 100/0 95/5 90/10 85/15 80/20 табака и растительного сырья содержание никотина в 1,65 1,60 1,52 1,49 1,40 табаке, % содержание пиролизата в табаке, % содержание никотина в 1,35 1,30 1,27 1,21 1,18 дыме, мг/сиг.

содержание смолы в 15,2 14,9 14,1 13,7 13,0 дыме, мг/сиг.

*Расчеты содержания никотина и смолы в табачном дыме произведены для сигарет длиной 80 мм, фильтром длиной 20 мм, с воздухопроницаемостью сигаретной бумаги 30 ед. CORESTA, удерживающей способностью 30 %.

–  –  –

С. Влияние расширенного табака с растительным сырьем на вкусовые качества сигарет Произведена дегустационная оценка по 100-бальной системе. Данные дегустационной оценки сигарет с различным содержанием растительного сырья в расширенном табаке приведены в таблице 7.

Таблица 7 – Дегустационная оценка образцов сигарет с различным содержанием растительного сырья в расширенном табаке Состав расширенной табачной мешки Дегустационная оценка, (резаный табак, % / растительное сырье, %) балл 100/0 95/5 90/10 85/15 80/20

–  –  –

Наибольшее уменьшение содержания никотина замечено при добавлении 10% растительного сырья. Наибольшее уменьшение содержания смолы замечено при добавлении 20% растительного сырья. Оптимальным содержанием расширенной жилки можно считать 10 %, т.к. при этом показатели содержания никотина и смолы достаточно снижены.

D. Комплексное влияние расширенного табака с растительным сырьем на качественные показатели сигарет В таблице 8 приведены данные комплексного влияния расширенного табака с растительным сырьем на качественные показатели сигарет.

Таблица 8 – Показатели качества расширенной табачной мешки, полученной смешиванием резаного табака и растительного сырья Показатели качества Состав расширенной табачной мешки расширенной табачной мешки, (резаный табак, % / растительное сырье, %) полученной смешиванием резаного табака и 100/0 95/5 90/10 85/15 80/20 растительного сырья с добавлением кориандра заполняющая способность, 4,451 4,579 4,691 4,801 4,811 см3/г содержание никотина, мг/сиг. 1,35 1,30 1,27 1,21 1,18 содержание смолы, мг/сиг. 15,2 14,9 14,1 13,7 13,4 дегустационная оценка, балл 73,5 75,5 77,0 76,5 72,5 с добавлением эстрагона заполняющая способность, 4,451 4,503 4,659 4,734 4,783 см3/г содержание никотина, мг/сиг. 1,35 1,30 1,27 1,21 1,18 содержание смолы, мг/сиг. 15,2 14,9 14,1 13,7 13,4 дегустационная оценка, балл 73,5 74,3 77,3 75,3 73,0 с добавлением базилика заполняющая способность, 4,451 4,472 4,581 4,762 4,859 см3/г содержание никотина, мг/сиг. 1,35 1,30 1,27 1,21 1,18 содержание смолы, мг/сиг. 15,2 14,9 14,1 13,7 13,4 дегустационная оценка, балл 73,5 74,9 78,0 74,7 72,6 с добавлением лаванды заполняющая способность, 4,451 4,530 4,656 4,729 4,803 см3/г содержание никотина, мг/сиг. 1,35 1,30 1,27 1,21 1,18 содержание смолы, мг/сиг. 15,2 14,9 14,1 13,7 13,4 дегустационная оценка, балл 73,5 75,1 75,9 74,9 73,1

3.2 Моделирование характеристических показателей ацетатцеллюлозного фильтра Широкий ряд типов ацетатцеллюлозы производят для различных видов сигаретных фильтров. Эти типы жгута отличаются друг от друга по их производственным параметрам, таких как денье на один филамент, общее денье, гофрирование и уровень влажности.

Возможность выбора между различными типами жгута позволяет создавать фильтры с различными фильтровальными характеристиками сигаретного фильтра. Внутри каждого типа производят фильтропалочки с различными характеристиками. Показатель «характеристика жгута»

определяет возможность достижения желаемого перепада давления внутри определенного типа жгута и его массы; при этом устанавливается отношение между показателями жгута и показателями фильтропалочек.

Производят измерение веса и перепада давления; минимальные и максимальные точки; полная линия характеристики; диапазон веса, точки диапазона и используемая часть полной линии характеристики; значение характеристики жгута; расчет целевых спецификаций фильтропалочки;

влияние размеров фильтропалочек на характеристику фильтропалочек.

3.2.1 Определение веса, КПД и перепада давления ацетатного жгута Вес жгута, необходимый фильтропалочке для достижения определенного перепада давления, зависит от используемого типа жгута. Этот показатель используют для характеристики специфичности типа жгута;

КПД жгута определяется необходимым весом для достижения специального перепада давления.

Рисунок 4 – КПД жгута ихарактеризующий график

Методы измерения веса позволяют определить:

— вес готовых фильтропалочек, состоящий из различных компонентов: жгут

– бумага – клей – пластификатор;

— вес мокрой фильтропалочки, равный весу жгута, бумаги, клея и пластификатора;

— вес сухой фильтропалочки, равный весу жгута, бумаги и клея, или весу мокрого жгута минус веса пластификатора;

— вес жгута, равный весу сухой фильтропалочки минус веса бумаги и клея.

Методы измерения веса, используемые для определения полной линии характеристики, используют для измерения веса фильтропалочки при определении полной линии характеристики: вес жгута; вес сухой фильтропалочки. Вес мокрых фильтропалочек не используют, т.к.

применение пластификаторов различного уровня влияет в значительной степени на измерение веса.

Перерасчет веса сухих фильтропалочек в вес жгута производят следующим образом:

— измерение веса пробных сухих фильтропалочек (100 шт.);

— удаление бумаги 10 фильтропалочек;

— измерение 10 бумаг;

— умножение этого числа на 10 для получения веса бумаги и клея 100 штук;

— вычитание этого числа от веса сухих фильтропалочек для получения веса жгута (100 штук).

Перепад давления в фильтропалочке определяют сопротивлением затяжки при стандартном потоке воздуха (17,5 мл/сек) при стандартных атмосферных условиях (1 атм, 20 оС).

Перепад давления измеряют капсулированным методом (фильтр по всей длине заключают в капсулу для элиминации влияния пористости бумаги); некапсулированным методом (фильтропалочку вносят на глубину 1 см в капсулу для исключения утечки воздуха). Капсулированный метод является стандартным методом для характеристики жгута.

3.2.2 Построение линии полной характеристики различных типов ацетатного жгута Наблюдаем линейное соотношение между весом фильтропалочек и перепадом давления.

Характеристика жгута (прямая) показывает КПД жгута, т.е.

дает полную линию характеристики жгута.

Подготовив серию фильтропалочек различного веса и изобразив графически перепад давления и вес этих фильтропалочек, получаем графическое соотношение (прямая), которое дает характеристику жгута одного типа.

Рисунок 5 – Полная линия характеристики жгута Минимальная точка – самое маленькое количество жгута, которое подают на фильтроделательное оборудование при производстве приемлемых фильтропалочек, не допускают помятых фильтропалочек; концы жгута в бумаге углублены не менее чем на 0,5 мм.Максимальная точка – самое большое количество жгута, которое подают на фильтроделательное оборудование, не вызывая застревания жгута на валиках подачи.



Pages:   || 2 |
Похожие работы:

«ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ТЕХНИКА УДК 658.012 С. Д. Штовба, д. т. н., проф.; В. В. Мазуренко; Д. А. Савчук ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АЛГОРИТМ ВЫБОРА ПРАВИЛ НЕЧЕТКОЙ БАЗЫ ЗНАНИЙ, СБАЛАНСИРОВАННОЙ ПО КРИТЕРИЯМ ТОЧНОСТИ И КОМПАКТНОСТИ Предлагается генетический алгорит...»

«УХОД ЗА ЙО-ЙО – Смазывание частей йо-йо маслом 1. Разберите йо-йо;2. Снимите шариковый подшипник, затем снимите остатки масла с подшипника и оси при помощи х/б салфетки;3. Капните 2-3 капли защитного масла у центра оси. Если вы нальете слишком мн...»

«Администрация муниципального образования – Клепиковский муниципальный район РАСПОРЯЖЕНИЕ 20 декабря 2011г. № 467 "Об утверждении комплекса программных мероприятий по развитию потребительского рынка Клепиковского м...»

«ПРИМОРСКИЙ КРАЕВОЙ СУД ОПРЕДЕЛЕНИЕ от 28 июля 2014 г. по делу N 33-6548 Судья: Храмцова Л.П.Судебная коллегия по гражданским делам Приморского краевого суда в составе: председательствующего Горбенко Т.Н. судей Розанова М.А., Наконечная Е....»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" “УТВЕРЖДАЮ ” Проректор по учебной и методической деятельности В.О. Курьянов “” _2015 года ПРОГРАММА междисциплинарного вступительного испытания...»

«ПРОИЗВЕДЕНО ООО НПП ОРИОН” г. Санкт-Петербург Загребский бульвар, д. 33 НПП Орион 150 АВТОМАТИЧЕСКОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ ВНИМАНИЕ! Соблюдайте порядок подключения зарядного устройства (З.У.) к аккумулятору. ГОСТ IEC 60335-2-29-2012 п. 7.12 НЕСОБЛЮДЕНИЕ ПОРЯ...»

«УДК 504.75.05:504.3.054 ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ НА СТРУКТУРУ ЛИСТА КЛЕНА ОСТРОЛИСТНОГО (ACER PLATANOIDES L.) В УСЛОВИЯХ Г.ГРОЗНОГО Р.Ш. Убаева ГОУ ВПО "Чеченский государственный университет", г. Грозный Рецензент Н.С....»

«УТВЕРЖДАЮ Ректор РГСУ Член-корреспондент РАО Л.В. Федякина ПРОГРАММЫ ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ В РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОЦИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Программы вступительных испытаний в Российский государственный социальный университет (далее – "РГСУ") разработаны на основе Федерального государственного образовательного стандарта среднего общего о...»

«Методиче ские ре коме ндации по работе с документами в общеобразовательных учре жде ниях Минис терство образования Российской Федерации 20.12.2000 № 03-51/64 Органам управления образованием с убъектов Росс ийской Федерации Органам управления образованием с убъектов Росс ийско...»

«Регулирование движения поездов и связь УДК 681.324.7 ВЫЧИСЛЕНИЕ ТЕСТОВ ДЛЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ТИПА "ВРЕМЕННАЯ ЗАДЕРЖКА" ПО ЭКВИВАЛЕНТНОЙ НОРМАЛЬНОЙ ФОРМЕ В.В. Сапожников, Вл.В. Сапожников, А.А. Лыков Аннотация Приведена полная группа теорем, позвол...»

«СТАТЬИ ФОНД НАКОПЛЕНИЯ И АМОРТИЗАЦИОННЫЕ ОТЧИСЛЕНИЯ ТОРОС ТОРОСЯН На этапе ра:шитого социализма, когда процесс расширенного вос­ производства осуществляется на интенсивной основе, важное научнотеоретическое и методологическое значе...»

«1 Публичный договор-оферта на оказание услуг Клиентам Общества с Ограниченной Ответственностью "Квинтессеншиалли Нова" I. Общие положения 1.1. Данный документ является официальным предложением (публичной офертой) ООО...»

«Профессор Е.Г.Спальвин и журнал Восточная студия Дыбовский А.С., Моргун З.Ф. A. Z. E.G. 1922 10 G.V. E.G. E.G. E.G. Ключевые слова: востоковедение; Е.Г. Спальвин; "Восточная студия". Введение "Восточная студия" – журнал, издававшийся вост...»

«Ордена Ленина ИАЭ-2163 Институт атомной энергии им. И. В. К/очатова В. А. Легасов, В. Н. Прусаков, А. Н. Сопиков, Б. Б. Чайеанов Колебательные спектры и природа аддуктов ди фторида ксенона с некоторыми фторидами -акцепторами ионов фтора Сообщение I Москва 1971 ОРДЕНА ЛЕНИНА....»

«Motorola серия D1110 Цифровой беспроводной телефон с автоответчиком Предупреждение Используйте только аккумуляторные батареи. Время зарядки трубки до начала использования 24 часа. Вас приветствует. ваш...»

«Approved by Minutes of the Board of Directors of OTKRITIE BROKER LTD dated April 14, 2017 No. 2017-04-14 Effective date April 24, 2017 Утвержден Протоколом заседания Совета директоров "ОТ...»

«Анри ВОЛОХОНСКИЙ ПОЭМЫ ОБ ОДНОМ ЧЕТЫРЕ ПОЭМЫ ОБ ОДНОМ Двое Аввакум Одно око Последняя видимость ДВОЕ Они у ш л и,о с та в и в снаряж енье И м н ож ество свои х д р у зе й В о к р у г золы в е ч е р н е го о г н я. В о к р у г с в е т а л о.П е р в о е движенье дня Уже в с т а в а л о около вершин А выше...»

«О зависимостях характеристик поверхностной энергии у некоторых материалов, содержащих элементы IV – VI групп / А.Д. ОСИПОВ // Вісник НТУ "ХПІ". – 2014. – № 53 (1095). – (Серія: Хімія, хімічна технологія та екологія). – С. 173 – 178. – Бібліогр.: 6 назв. – ISSN 2079-0821. Показано, що величини поверхневої енерг...»

«ВЕСТНИК ПОЛОЦКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА. Серия F УДК 624.012.45 ЖЕСТКОСТЬ И ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ МНОГОПУСТОТНЫХ ПЛИТ ПЕРЕКРЫТИЙ, УСИЛЕННЫХ АРМАТУРОЙ ИЗ УГЛЕР...»

«Мюнг и др. Температурная сила взамен энтропийной силы Реферат подготовил М.Х. Шульман (shulman@dol.ru) arXiv:1006.1922v1 [hep-th] 9 Jun 2010 Entropic force versus temperature force Yun Soo Myung...»

«Д н евн ик м Дневник 1905-1907 Предисловие, подготовка текста и комментарии Н. А. Богомолова и С. В. Шумихина И ЗД А ТЕЛ ЬС ТВО И ВА Н А ЛИ М БА ХА / С А Н К Т -П Е Т Е Р Б У Р Г / 2000 УДК 882 ББК Ш 5 (2 = Р...»

«Горизонтальные парогенераторы: вызовы и перспективы Н.Б.Трунов, С.Б.Рыжов, С.Е.Давиденко ОКБ "Гидропресс" Текущее состояние ПГ на АЭС с ВВЭР Горизонтальные парогенераторы (ПГ) применяются с начала ввода в эксплуатацию АЭС с ВВЭР. На сегодня опыт эксплуатации горизонта...»

«УДК 669.017.3:669.018.28 DOI: 10.14529/met150406 ВЛИЯНИЕ АЛЮМИНИЯ НА ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЕ НИКЕЛЬАЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ А.Г. Тягунов, В.В. Вьюхин, Е.Е. Барышев, Г.В. Тягунов, О.В. С...»

«ИССЛЕДОВАНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ И ГОЛОЛЁДООБРАЗОВАНИЯ ПРОВОДОВ АСВП И АСВТ СОДЕРЖАНИЕ Стр. Общие сведения о методике учета влияния ветрового 1. давления при расчете воздушных линий в соответствие с...»

«ПРАВИЛА РАССЛЕДОВАНИЯ АВИАЦИОННЫХ ПРОИСШЕСТВИЙ И ИНЦИДЕНТОВ С ГРАЖДАНСКИМИ ВОЗДУШНЫМИ СУДАМИ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Глава I ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 1.1. Общие положения 1.1.1. Настоящие Правила расследования авиационных происшествии и инцидентов с гражданскими воздушными судами в Российской Федерации (дале...»








 
2017 www.net.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.