СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА КОМПОНЕНТОВ ТАБАЧНОГО ДЫМА Российский патент 1997 года по МПК A24D3/08 

Изобретение относится к области биотехнологии и химической технологии, в частности к получению сорбентов из полисахаридсодержащего сырья, которые могут быть использованы в фильтрах для удаления вредных компонентов табачного дыма.

Вещества, образующиеся при пиролизе табака и вдыхаемые курильщиками, обладают широким спектром вредного воздействия. Вредные вещества газовой фазы, в частности угарный газ (CO), образуя комплекс с гемоглобином крови, снижают ее кислородную емкость и осложняют стенокардию, ведут к повреждению сосудов. С веществами, содержащимися в смоле, связаны рак легкого, ротовой полости, пищевода, поджелудочной железы. Не меньшую опасность для организма человека представляет никотин. Попадая в организм человека в избытке, он оказывает хроническое токсическое действие. В большинстве отечественных сигарет содержание никотина выше 1,5 мг.

Таким образом, уменьшение содержания вредных компонентов в табачном дыме является весьма актуальной задачей.

Известен способ получения сорбентов полициклических ароматических углеводородов путем введения пуринов в состав ацетатцеллюлозы (патент США N 4517995, кл. A 24 D 3/08, 1979).

Известен способ получения адсорбента для окиси углерода, включающий пропитку активированного угля насыщенным водным раствором хлорида натрия, калия, меди (II) или железа (III), или сульфата натрия, или калия (авт. св. СССР N 1535824, кл. C 01 B 31/08, 1988).

Известен сорбент для извлечения моноокиси углерода на основе медно-натриевой формы цеолита Y, содержащего 8 15% обменных катионов меди (авт. св. СССР N 1191423, кл. C 01 B 33/34, 1983).

Известен способ получения сорбента никотина путем обработки ацетатцеллюлозы дикарбоновыми или поликарбоновыми кислотами или их ангидридами (патент США N 5052415, кл. A 24 D 3/14, 1991).

Известен способ получения сорбента компонентов табачного дыма для сигаретных фильтров, включающий обработку (размол или гранулирование) хлореллы, содержащей полисахариды, или комбинирование порошка или гранул хлореллы с минеральными адсорбентами, такими как цеолит, селикагель и др. (патент США N 4269204, кл. A 24 B 15/00, 1979).

Этот способ является наиболее близким аналогом заявленного изобретения.

Однако сорбенты, полученные перечисленными способами, недостаточно эффективны и, как правило, сорбируют отдельные компоненты табачного дыма. Кроме того, представленные способы дороги и трудны в технологическом решении.

Задачей изобретения является разработка способа получения сорбента компонентов табачного дыма, эффективно сорбирующего конденсат, смолистые вещества, никотин и моноокись углерода.

Поставленная задача достигается следующим образом.

Полисахаридсодержащее измельченное сырье (биомасса микроорганизмов, свекловичный жом, солодовые ростки, овсяная шелуха и др.) кипятят в смеси, содержащей ортофосфорную кислоту, диметилформамид и мочевину, при температуре 150^oC в течение 1 5 ч, отделяют твердый остаток, промывают, сушат и смешивают с наполнителем в соотношении 1:1 1:99 соответственно. В качестве наполнителя используют полисахаридсодержащее сырье (биомасса микроорганизмов, свекловичный жом, солодовые ростки, овсяная шелуха и др.), предварительно обработанное паром при избыточном давлении, или термоокисленное полисахаридсодержащее сырье.

Добавление наполнителя обусловлено тем, что сорбент без наполнителя обладает высокими сорбционными характеристиками по отношению к компонентам табачного дыма, в т.ч. и никотину. Однако чрезмерное уменьшение содержания никотина в дыме сигарет (до 0,5 0,6 мг) в большинстве случаев приводит к увеличению числа выкуриваемых сигарет (Freedman S, Fleatcher C.M. Brit Med. Joninal, 1976, N 12, p. 1427 -1430). Добавление наполнителя снижает сорбцию никотина (0,8 1,1 мг), сорбция остальных компонентов табачного дыма практически не изменяется. Кроме того, добавление наполнителя значительно снижает затраты на производство сорбента.

Кроме компонентов табачного дыма сорбент, полученный по заявленному способу способен связывать тяжелые металлы, в т.ч. радионуклиды, содержащиеся в табаке.

Только заявленная совокупность признаков и их последовательность обеспечивают решение поставленной задачи получение сорбента с оптимальными сорбционными свойствами по отношению к компонентам табачного дыма.

Изобретение иллюстрируют следующие примеры.

Пример 1.

10 г биомассы мицелиального гриба Trichoderma viride (регистрационный номер BKMF-120) кипятят в течение 5 ч в смеси, содержащей 100 мл диметилформамида, 7,5 г ортофосфорной кислоты и 50 г мочевины. Затем отделяют твердый остаток, промывают его дистиллированной водой до нейтрального значения pH, сушат и измельчают. Полученный сорбент используют в качестве сорбента компонентов табачного дыма. Качество сорбента оценивали по содержанию конденсата, смолы, никотина и CO в дыме, прошедшем через сорбент, по сравнению с контролем (пустая капсула).

Результаты представлены в таблице.

Эксперимент проводят на курительном автомате ротационного типа "Боргвальд" при следующих условиях: продолжительность затяжки 2 с, объем затяжки 35 мл. вод. ст. интервал между затяжками 1 мин, количество сорбента 0,022 г. Осаждение конденсата дыма производится на кембриджский фильтр. Затем по методу Карла Фишера определяют влагу и сухой остаток конденсата дыма. Методом пароводяной дистилляции из сухого остатка выделяют никотин, который спектрофотометрическим методом определяют количественно. После выделения никотина в полярном органическом растворителе методом экстракции определяют смолу. В процессе скуривания осуществляют сбор не только твердо-жидкой фазы дыма, но и газовой. В газовой фазе сигаретного дыма определяют содержание CO.

Методика определения компонентов табачного дыма одинакова во всех примерах.

Пример 2.

Согласно примеру 1, но полученный сорбент смешивают с термоокисленным при температуре 400^oC свекловичным жомом в соотношении 1:9 соответственно.

Результаты представлены в таблице.

Пример 3.

Согласно примеру 1, но полученный по примеру 1 сорбент смешивают в соотношении 1:99 с наполнителем, полученным следующим образом: 10%-ную суспензию измельченных солодовых ростков подвергают обработке паром при P 1,5 ати в течение 2 ч, затем отделяют твердый остаток, промывают, сушат, измельчают и используют в качестве наполнителя.

Результаты представлены в таблице.

Пример 4.

Согласно примеру 3, но в качестве полисахаридсодержащего сырья используют солодовые ростки и кипячение проводят в течение 1 ч, а для приготовления наполнителя используют биомассу мицелиального гриба Aspergillus foetidus M45 (регистрационный номер BKMF-81).

Результаты представлены в таблице.

Пример 5.

Согласно примеру 3, но в качестве полисахаридсодержащего сырья используют свекловичный жом, смешивают в соотношении 1:1 с наполнителем, для приготовления которого применяют овсяную шелуху, обработанную паром при P 2 ати в течение 1 ч.

Результаты представлены в таблице.

Пример 6.

Согласно примеру 4, но в качестве полисахаридсодержащего сырья используют биомассу Aspergillus awamori (регистрационный номер BKMF-122) и смешивают с наполнителем в соотношении 2:8.

Результаты представлены в таблице.

Использование: прикладная экология, в частности производство сорбентов компонентов табачного дыма для сигаретных фильтров. Сущность изобретения: полисахаридсодержащее сырье кипятят в течение 1 - 5 ч в смеси, содержащей ортофосфорную кислоту, диметилформамид и мочевину, промывают до нейтрального значения pH, сушат, измельчают и смешивают с наполнителем в соотношении 1:1 - 1:99. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения сорбента компонентов табачного дыма, включающий измельчение полисахаридсодержащего сырья и смешивание с наполнителем, отличающийся тем, что перед смешиванием измельченное полисахаридсодержащее сырье обрабатывают смесью, содержащей ортофосфорную кислоту, диметилформамид и мочевину, при температуре 150^oС в течение 1 5 ч, промывают дистиллированной водой до нейтрального значения рН, сушат и измельчают, а в качестве наполнителя используют органическое вещество при соотношении обработанного полисахаридсодержащего сырья и наполнителя 1 1 1 99 соответственно. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что наполнитель представляет собой полисахаридсодержащее сырье, обработанное паром при избыточном давлении. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что наполнитель представляет собой термоокислительное полисахаридсодержащее сырье.