本发明涉及加热不燃烧烟草制品技术领域，具体是一种用于加热不燃烧烟草制品卷烟纸的涂布液及其制备方法和应用。
背景技术：
随着现代卷烟工业发展，加热不燃烧烟草制品逐渐成为一种新兴的传统卷烟替代品。加热不燃烧烟草制品采用电、碳、化学等方式加热含有甘油等雾化剂的烟草组分，产生含有烟碱、香味成分的烟雾，实现与传统卷烟近似的消费体验。由于采用非燃烧的方式，加热不燃烧烟草制品产生的危害性成分较传统卷烟大幅减少，在日韩等国际市场，发展流行迅猛。
在加热不燃烧烟草制品中，卷烟纸的主要作用是包裹烟丝，同时具有耐高温(加热温度为300℃左右)，避免抽吸后卷烟纸发黄、甚至碳化。现有的加热不燃烧卷烟纸技术也有公开，如专利《一种低温加热型卷烟用不燃卷烟纸及其制备方法》，申请号cn201410437696.4。该专利技术通过浆内加填氢氧化镁、氢氧化铝和在纸基表面涂布磷系阻燃剂来达到卷烟纸使用时不燃的目的。其公开的实施例的检测结果表明，能做到350℃不燃(450℃时已经碳化)，但全部发黄。
同时，加热不燃烧烟草制品主要通过加热引起甘油、丙二醇等易挥发物质雾化产生近似卷烟燃烧的烟雾，带给消费者更加接近传统卷烟的抽吸体验。其添加的易挥发物质主要通过薄片(如：专利200580036230.2为菲莫公司申请的电加热香烟)或直接在烟丝中施加。由于烟叶对甘油等雾化剂的吸收性能不高(在唐焙等在《烟草科技》，2015年3月，第48卷第3期)报道中，甘油对烟叶热性能及加热状态下烟气释放的影响，可知当甘油在烟丝添加量大于10％后，在一定温度加热条件下，焦油释放量增加不明显)，单独添加大比例雾化剂无法被烟叶充分吸收，导致大部分施加的雾化剂吸附在烟叶表面，利用传统卷烟设备，烟丝表面附着的雾化剂容易吸湿堵塞烟条和烟丝输送装置。
介于上述原因，目前大部分加热不燃烧烟草制品的烟雾量较传统卷烟要偏低，工业企业或通过其他技术途径进行改进，但鲜见报道；且通过卷烟纸来增加烟气释放量的相关技术也未见报道。
技术实现要素：
本发明的目的根据现有技术的不足提供一种用于加热不燃烧烟草制品卷烟纸的涂布液及其制备方法和应用，该涂布液能够涂布在基片纸上制备成加热不燃烧卷烟纸，可以解决现有不燃卷烟纸和烟雾量在实际应用于加热不燃烧卷烟时存在的述缺陷，既可以使卷烟纸的耐高温(300℃左右)，又能提高抽吸时的烟气释放量。
为达上述目的，本发明采取的技术方案如下：所述一种用于加热不燃烧烟草制品卷烟纸的涂布液，其特征在于是由以下重量份数的物质组成：
其中，所述烟草提取浓缩液是由碎烟梗、烟叶碎片以及部分低档次烟叶为原料加入其重量3～5倍的水在50～80℃条件下提取1～3h后过滤得到的提取液经过减压浓缩至相对密度1.21～1.28g/cm3的浓缩液；
所述膨胀石墨是采用粒径为5～15μm的膨胀石墨颗粒置于雾化剂溶液中，并在压力为-0.2～-0.1mpa的条件下搅拌20～30分钟充分吸收雾化机溶液后，再经过70～100℃的低温干燥后得到的膨胀石墨颗粒。
本发明较优的技术方案：所述雾化剂溶液是由质量百分比为5～30％的丙二醇和质量百分比为70～95％的甘油混合均匀后得到的。
本发明较优的技术方案：所述分散剂为浓度2％的羧甲基纤维素水溶液、浓度3％的海藻酸钠水溶液中的任意一种或两种。
本发明较优的技术方案：所述烟用香料包括大马酮、突厥酮、巨豆三烯酮、云烟浸膏、秘鲁浸膏、吐鲁浸膏中的任意一种或多种。
本发明较优的技术方案：所述分散剂占烟草提取浓缩液质量比的0.05～0.25％。
本发明提供的一种用于加热不燃烧烟草制品卷烟纸的涂布液的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)取碎烟梗、烟叶碎片以及部分低档次烟叶，加入其重量加入3～5倍的水在50～80℃条件下提取1～3h，过滤，收集提取液，并减压浓缩至相对密度1.21～1.28g/cm3得到烟草提取浓缩液；
(2)膨胀石墨的处理：
a.将膨胀石墨粉碎至颗粒直径5～15μm；
b.质量百分比为5～30％的丙二醇和质量百分比为70～95％的甘油混合均匀组成雾化剂溶液；
c.将步骤b中混合均匀后的雾化剂溶液，注入多口反应罐里，关闭各进料口开始抽真空，当反应罐内达到负压-0.2～-0.1mpa时，加入步骤(1)中的膨胀石墨颗粒，搅拌20～30分钟后停止搅拌，使膨胀石墨颗粒微孔充分吸收雾化剂溶液，打开固体出料口，从反应罐体底部放料；
d.将步骤c处理后的膨胀石墨颗粒在70～100℃的低温条件烘干，并振动筛分得到吸收有雾化剂的膨胀石墨颗粒；
(3)按照以下配方准备涂布液原料：50～90重量份步骤(1)中的烟草提取浓缩液，10～50重量份的步骤(2)中处理后的膨胀石墨颗粒、0.5～1.5重量份的分散剂、0.1～0.5重量份的烟用香料，其中所述分散剂为浓度2％的羧甲基纤维素水溶液、浓度3％的海藻酸钠水溶液中的任意一种或两种；并将上述原料混合均匀，超声波分散7～15分钟，得到均质涂布液即为所述用于加热不燃烧烟草制品卷烟纸的涂布液。
本发明较优的技术方案：所述步骤(3)中的所述烟用香料包括大马酮、突厥酮、巨豆三烯酮、云烟浸膏、秘鲁浸膏、吐鲁浸膏中的任意一种或多种。
本发明较优的技术方案：所述步骤(3)中的分散剂使用2％的羧甲基纤维素水溶液、浓度3％的海藻酸钠水溶液两种时，其两者的质量比为3:2。
本发明提供一种用于加热不燃烧烟草制品卷烟纸的涂布液的应用，其特征在于具体步骤如下：将上述用于加热不燃烧烟草制品卷烟纸的涂布液均匀涂布在卷烟纸基片纸的一面，并将涂布后的基片纸在50～65℃条件下进行干燥，切片得到卷烟纸。
本发明较优的技术方案：所述卷烟纸基片纸是取碎烟梗、烟叶碎片以及部分低档次烟叶为原料，加入其重量加入3～5倍的水在50～80℃条件下提取1～3h，过滤后的残渣加入卷烟厂加工废料和木浆打浆后制成打浆度30～50°sr的纸浆，在采用造纸法抄造成型成为基片纸；所述卷烟厂加工废料为烟末、烟灰中一种或两种。
本发明中烟用香料均为直接购买的烟用香料产品
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、因膨胀石墨能承受的实际温度为-204～1650℃，是良好的阻燃剂，且具有无卤、无毒、无污染等特点，对人体无害，而加热不燃烧烟草制品加热温度为300℃左右(现有研究及测试结果最高不超过450℃)。因此本发明中的卷烟纸，能够很好的保护在加热过程中的卷烟纸，防止高温烫变形，更不会出现碳化、变色现象，且不增加任何外来香气、化学气息。
2、因膨胀石墨的膨胀温度为300℃，膨胀后表面积极大地增加，而加热不燃烧烟草制品加热温度刚好使膨胀石墨膨胀，本发明的使用，能用较少的膨胀石墨、较低的成本，起到较好的加热保护作用。
3、因膨胀石墨的密度一般比天然石墨小几百倍，膨胀石墨堆积密度为0.002～0.005g/cm3,制品密度为0.8～1.8g/cm3。所以膨胀石墨材料质量较轻又具可塑性；硬度很低，用普通的刀具可切割，并可任意卷绕、弯折；因此本发明的卷烟纸具有良好的生产加工(烟支切割)性能。
4、因膨胀石墨具有优异的导热性能，因此，本发明的卷烟纸在加热过程中，能很好的将热量较快地通过膨胀石墨传递到卷烟纸外部，较快的散热，降低抽吸过程中热量的累积，既较好的保护卷烟纸免受高温烘烤，又避免烟支过烫、影响消费者感官体验。
5、因膨胀石墨具有良好的吸油性和疏水性，其优于活性炭，因此本发明的卷烟纸中的膨胀石墨能够吸附相对较多的雾化剂溶液，使其在加热抽吸过程中，释放出较多的烟气，提高抽吸时的烟雾量，满足消费者的抽吸满足感。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种用于加热不燃烧烟草制品卷烟纸的涂布液是由以下重量份数的物质组成：烟草提取浓缩液50～90份、膨胀石墨10～50份、分散剂0.5～1.5份、烟用香料0.1～0.5份。其中，所述烟草提取浓缩液是由碎烟梗、烟叶碎片以及部分低档次烟叶为原料加入其重量3～5倍的水在50～80℃条件下提取1～3h后过滤得到的提取液经过减压浓缩至相对密度1.21～1.28g/cm3的浓缩液；所述雾化剂溶液是由质量百分比为5～30％的丙二醇和质量百分比为70～95％的甘油混合均匀后得到的。所述分散剂为浓度2％的羧甲基纤维素水溶液、浓度3％的海藻酸钠水溶液中的任意一种或两种。所述烟用香料包括大马酮、突厥酮、巨豆三烯酮、云烟浸膏、秘鲁浸膏、吐鲁浸膏中的任意一种或多种。
以下实施例中所述膨胀石墨的处理方法如下：
a.将膨胀石墨粉碎至颗粒直径5～15μm；
b.质量百分比为5～30％的丙二醇和质量百分比为70～95％的甘油混合均匀组成雾化剂溶液；
c.将步骤b中混合均匀后的雾化剂溶液，注入多口反应罐里，关闭各进料口开始抽真空，当反应罐内达到负压～0.2～～0.1mpa时，加入步骤(1)中的膨胀石墨颗粒，搅拌20～30分钟后停止搅拌，使膨胀石墨颗粒微孔充分吸收雾化剂溶液，打开固体出料口，从反应罐体底部放料；
d.将步骤c处理后的膨胀石墨颗粒在70～100℃的低温条件烘干，并振动筛分得到吸收有雾化剂的膨胀石墨颗粒。
以下实施中的卷烟纸基片是由以下方法制成：取碎烟梗、烟叶碎片以及部分低档次烟叶为原料，加入其重量加入3～5倍的水在50～80℃条件下提取1～3h，过滤后的残渣加入卷烟厂加工废料和木浆打浆后制成打浆度30～50°sr的纸浆，在采用造纸法抄造成型成为基片纸；所述卷烟厂加工废料为烟末、烟灰中一种或两种。
实施例1提供的一种用于加热不燃烧烟草制品卷烟纸的涂布液，具体制备方法如下：取50重量份的烟草提取浓缩液，10重量份的上述方法处理后的膨胀石墨颗粒、0.5重量份的浓度3％的海藻酸钠水溶液、0.1重量份的大马酮混合均匀，超声波分散10分钟，得到所述用于加热不燃烧烟草制品卷烟纸的涂布液a。
将实施例1中制备的用于加热不燃烧烟草制品卷烟纸的涂布液a均匀涂布在上述卷烟纸基片纸的一面，并将涂布后的基片纸在50℃条件下进行干燥，切片得到卷烟纸a。
实施例2提供的一种用于加热不燃烧烟草制品卷烟纸的涂布液，具体制备方法如下：取60重量份的烟草提取浓缩液，15重量份的上述方法处理后的膨胀石墨颗粒、0.8重量份的浓度3％的海藻酸钠水溶液、0.15重量份的突厥酮混合均匀，超声波分散10分钟，得到所述用于加热不燃烧烟草制品卷烟纸的涂布液b。
将实施例2中制备的用于加热不燃烧烟草制品卷烟纸的涂布液b均匀涂布在上述卷烟纸基片纸的一面，并将涂布后的基片纸在55℃条件下进行干燥，切片得到卷烟纸a。
实施例3提供的一种用于加热不燃烧烟草制品卷烟纸的涂布液，具体制备方法如下：取80重量份的烟草提取浓缩液，30重量份的上述方法处理后的膨胀石墨颗粒、1.0重量份的浓度2％的羧甲基纤维素水溶液、0.25重量份的云烟浸膏混合均匀，超声波分散13分钟，得到所述用于加热不燃烧烟草制品卷烟纸的涂布液c。
将实施例3中制备的用于加热不燃烧烟草制品卷烟纸的涂布液c均匀涂布在上述卷烟纸基片纸的一面，并将涂布后的基片纸在55℃条件下进行干燥，切片得到卷烟纸c。
实施例4提供的一种用于加热不燃烧烟草制品卷烟纸的涂布液，具体制备方法如下：取90重量份的烟草提取浓缩液，40重量份的上述方法处理后的膨胀石墨颗粒、1.3重量份的分散剂、0.3重量份的突厥酮混合均匀，所述分散剂是由浓度2％的羧甲基纤维素水溶液和浓度3％的海藻酸钠水溶液按照质量比为3:2的比例混合配制而成，超声波分散15分钟，得到所述用于加热不燃烧烟草制品卷烟纸的涂布液d。
将实施例4中制备的用于加热不燃烧烟草制品卷烟纸的涂布液d均匀涂布在上述卷烟纸基片纸的一面，并将涂布后的基片纸在60℃条件下进行干燥，切片得到卷烟纸d。
试验1：将上述实施例中的制备的卷烟纸a、b、c、d作为加热不燃烧烟草制品的卷烟纸按照常规方法分别卷制加热不燃烧卷烟，并使用普通卷烟纸卷制的加热不燃烧卷烟作为对比样品，将加热探针温度分别控制在200℃、250℃、300℃、350℃、450℃，其常规卷烟纸和各实施例分别填充同样的烟丝并插入加热探针，观察其受热情况，详见表1所示：
表1不同实施例与常规产品在不同温度环境中的燃烧情况
从表1测试结果可以看出，与常规产品相比，各实施例的耐热性能明显优于常规样品，有效保护了外层卷烟纸，体现出优越的阻燃性能、散热性和耐高温性能。
试验2：将上述实施例中的制备的卷烟纸a、b、c、d作为加热不燃烧烟草制品的卷烟纸按照常规方法分别卷制加热不燃烧卷烟，并使用普通卷烟纸卷制的加热不燃烧卷烟作为对比样品，其常规卷烟纸和各实施例中的卷烟纸填充同样的烟丝，分别进行抽吸，其评吸结果如表2所示：
表2不同实施例与常规产品卷制成烟支评吸情况
结果显示不同实施例样品相比于常规卷烟纸相比，感官质量明显提升，尤其是香气量和浓度提升明显，可能因本实施例其较好的散热、耐高温性能，灼烧感和干燥感也有所提升，总体明显优于常规样品。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。