含有水果物质的烟草填料材料的制作方法

专利名称：含有水果物质的烟草填料材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种烟草(smokable)填料材料，尤其是但不是唯一的，一种用于香烟的烟草填料材料。
适合用做烟草替代材料的填料物质已经提出很多年了，但是使用来源于水果材料的研究进行的相对少。其中使用水果的时候，水果通常是少量的添加成分以便提供糖和氨基酸或者作为结构成型剂，例如见英国专利说明书号1 412 878。主要的有机可燃物质，即后者中的这种主要的可燃物质选自谷壳、稻草、麦麸或坚壳类材料，即谷类或者坚果类的废产物。
本发明能够提供一种烟草填料材料，其中水果材料构成这种烟草填料材料或是这种烟草填料材料的主要可燃烧材料之一。
本发明也能够与或不与额外的烟草材料使用，无论是烟草丝还是再生烟草丝片材。
进一步，这种烟草填料材料具有烟草性能，这种性能使产品制造商能够选择适当的香料和包装以便提供一种可接受的烟味和香味。
根据本发明，源于烟草填料材料的烟可以有效地降低吸烟者对一些烟成分的吸收。
本发明提供了一种烟草填料材料，其中包含非可燃的无机填料、粘合剂和作为主要有机可燃材料的水果材料。
无机填料材料优选占干燥材料的30-90重量％。
通过流延方法生产的烟草填料材料，所包含的无机填料材料优选占干燥材料的50-80重量％，更优选＞60重量％，甚至更优选＞70重量％。
另外，通过挤出方法生产的烟草填料材料，优选所包含的无机填料材料占干燥材料的30-70重量％，更优选无机填料材料占干燥材料的35-60重量％，甚至更优选45-55重量％并更优选大约50重量％。
粘合剂优选占干燥材料的3-25重量％，更优选的是这种粘合剂占干燥材料的5-15重量％，更优选的是小于12重量％，或者甚至更优选的是小于10重量％。这种粘合剂可以优选占干燥材料的大约7.5重量％。
水果材料优选占干燥材料的2-50重量％，对于通过流延方法制备的烟草填料材料，水果材料更优选占5-15重量％，甚至更优选占10重量％或者更多，并且可以优选的是大约12.5重量％。对于通过挤出方法制备的烟草填料材料，水果材料优选占干燥材料的2-50重量％。更优选的是水果材料占干燥材料的10-30重量％，甚至更优选大约20重量％。
通过流延方法制备的烟草填料材料可以优选地包含10-20％水果、10％海藻酸钠，70％谷壳和10％甘油。一种可接受的填料材料可以使用7.5％的海藻酸钠来生产，同时相应地增加了水果含量。
通过挤出方法制备的烟草填料材料可以优选地包含10-20％水果、20％淀粉、50％谷壳、10％羟丙基纤维素和0-10％甘油。
非可燃性的无机填料材料优选的是一种选自硅酸盐或者硅铝酸盐的无机填料，例如珍珠岩、蛭石、硅藻土、滑石粉或者胶体硅石；或者金属氧化物、金属盐或氢氧化物例如氧化镁、硫酸镁、碳酸钙或碳酸镁或氧化铝。优选的无机填料是一种低密度材料，适当的＜5g/cm3，优选的低于4g/cm3和更优选的＜3g/cm3。也可以接受这些填料的混合物。
烟草填料材料也可以包含有机填料。优选单独存在时是惰性或者相对惰性，即不容易保持燃烧，但是在混合物中可以变成更易燃烧。即保持燃烧的有机填料材料。适当的有机填料包括不可溶的海藻酸盐如海藻酸钙或镁，果胶酸钙或藻酸钙，还有未改性的纤维素例如处理过或未处理过的木浆或者α-纤维素等。也可以使用惰性有机填料和无机填料的混合物。
有机填料含量优选的是0-40％。这种有机填料有助于改善烟草填料材料的烟灰特征。它可以优选的包含一种具有天然低氮含量的可燃有机材料，即少于0.25％，更优选的少于0.2％和甚至更优选的少于总氮的0.1％dwb。
优选的粘合剂是有机粘合剂，例如海藻酸盐、树胶、纤维素(改性的或者天然的)、果胶或果胶粘合剂、或者这些粘合剂的I族或II族金属盐，例如羧甲基纤维素钠或海藻酸钠。
更优选的粘合剂是海藻类粘合剂，包括可溶的海藻酸盐，例如海藻酸铵、海藻酸钠、海藻酸钠钙、海藻酸钙铵、海藻酸钾、三乙醇胺海藻酸盐和藻酸丙二醇酯。根据本发明藻类粘合剂为烟草填料材料提供了优异的烟草机理和香味特性。
纤维素类的粘合剂包括，例如纤维素衍生物如羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素或纤维素醚。这些粘合剂优选的用于挤出方法。
其它的有机粘合剂包括树胶例如阿拉伯树胶、茄替胶、黄耆胶、刺梧桐胶、刺槐豆胶、金合欢胶、瓜尔树胶、温柏种子或岩藻低聚糖胶、或者凝胶例如琼脂、琼脂糖、角叉菜。果胶和含果胶材料也可以用做粘合剂。淀粉也可以用做有机粘合剂。其它适当的树胶可以参考手册选取，例如由Whrster编写的《工业树胶》(科学出版社)。无机的非可燃粘合剂，例如一些水泥等如卜特兰水泥也可以使用，也可以使用上述材料的组合。
如果粘合剂是海藻酸盐尤其是一价海藻酸盐，希望在加工阶段保持浆料的pH值低于5或高于3即3-5以便改善海藻酸盐的粘合性。这可以通过平衡水果材料和无机填料的含量来获得，或通过加入酸性物质如柠檬酸或碱性物质如碳酸钠中和浆料来获得。
水果材料是适当的来源于水果的一种或更多种衍生物，例如整果、干果、果浆，水果浓缩物即来源于果汁制造厂的水果残渣，水果膏、果酱、水果的粉末提取物或液体提取物。如果使用液体提取物，优选这种提取物不是来源于水果的纯的糖。每种物质的混合物也是可以接受的。对于一些水果衍生物，为了便于加工，通过如将水果液或浆料与无机填料混合、干燥和研磨进行水果物质的颗粒化也是优选的。
优先选用具有低糖含量的水果，即70％或更少。发现从中去除糖的高糖含量水果也是有利的，以致当加入这种水果材料时，糖含量优选的少于20％。
具有优势的水果材料选自无核类小水果、柑橘类水果、浆果类水果、或加工好的水果材料如干燥粉或食用纤维。优选选用的水果材料具有低氮含量，优选地＜1.8％dwb，更优选＜1.0％dwb，甚至更优选＜0.6％dwb。水果适当地选自下列一种或多种凤梨、芒果、葡萄干、苹果、香蕉、杏、柠檬、桃子、猕猴桃或葡萄。前三种是尤其优选的。本发明中，在这阶段不考虑来自这些材料的种子。
每种水果粉或浓缩物可以和水混合直到完全溶解。来自水果的浆料被适当地渗滤，从而使其精细分缕，然后让这种纤维保持相对的完整。如果需要的话纤维可以从液体中分离出来，以便改变纤维和液体的比率。如果使用干果，那么优选水果在水中煮沸。如果使用高糖水果，优选它们被煮沸并渗滤，以便去掉一定比例的有机酸和糖，然后混合产生均相的混合物或膏状物。
优选的烟雾产生剂包含烟雾形成剂例如甘油和/或其它烟雾形成化合物，描述于我们的共同未决PCT申请WO96/07336.中。包括多元醇如丙二醇、二甘醇，酯如柠檬酸三乙酯、三乙酸甘油酯或三甘醇二乙酸酯(TEGDA)或高沸点的烷烃。其它适当的烟雾形成剂为本领域中技术人员所熟知。
烟雾产生剂优选以0-30％的含量混入填料材料中。对于通过转筒式流延法制备的烟草填料材料来说，烟雾产生剂更优选占干燥材料的5-15重量％，甚至更优选占大约10重量％。对于通过挤出方法制备的烟草填料材料，烟雾产生剂更优选占干燥材料的0-10重量％，甚至更优选占3-5重量％或更少。烟雾产生剂被泵入挤出机的筒内。也希望使用增塑剂，如果增塑剂与所列举的适当的烟雾产生剂之一相同，那么这种增塑剂可以一定的适当含量存在，即它不是主要的烟雾产生物。除去填料、水果和粘合剂之外，每种补加的成分根据最终材料的性质选取。
其它的香味材料例如咖啡、可可、焦糖、来自根的香料如姜或甘草，烟草末或烟草提取物也可以加入到烟草填料材料中，含量为干燥材料的＜10重量％，优选＜5重量％。
烟草填料材料优选地通过混合所有的粉末化材料(不包括粘合剂)，加水，然后逐渐引入粘合剂，同时给混合物施加以高的剪切力制备。随后可进一步加入水以达到所需粘度。
最终浆料的粘度优选为60,000-400,000厘泊，更优选150,000-250,000厘泊。最终的粘度将取决于所采用的流延方法(转筒或平板式)，挤出方法或造纸方法。
最终的浆料是适合于流延的，然后它可以被储存、干燥，然后切碎以生产出丝状的烟草填料材料。
烟草填料材料还可以通过挤出方法生产，其中的被挤出材料可以是发泡的或非发泡的材料。适当的膨胀剂或发泡剂描述于我们的共同未决PCT申请WO96/07336中。其中与膨胀剂有关的内容在此引入作为参考。适当的膨胀剂包括淀粉、直链淀粉或其它多糖，包括纤维素衍生物、固体发泡剂、无机盐、可以就地提供气体物质的有机酸、有机发泡剂、无机发泡剂、和可挥发的液体发泡剂。膨胀剂可以部分代替无机填料。膨胀剂的含量可以为干燥材料的0-40重量％，优选少于30重量％，更优选大约20重量％。对于这种膨胀体系，水是最普遍优选的可挥发膨胀剂。其它膨胀剂是众所周知的。烟草填料材料优选通过混合所有的粉末化材料(包括粘合剂)，然后将水和甘油泵入挤出机的筒中来制备。被挤出的材料可以是棒状的、条形的、丝状的或片状的材料，然后被切碎以便提供填料材料。如果被挤出的材料不允许空气进入或烟流通，那么缠绕或捻这些条或丝可以提供空气通道。如果需要的话，如果挤出物是棒状的话也可以使用其它的顺流加工技术改善压降。各种挤出形式在我们的共同未决PCT申请中描述，在此引入作为参考。烟草填料材料也可以包含燃烧添加剂以便加强填料物质的燃烧性质。根据填料的性质，燃烧添加剂是燃烧促进剂或者是阻燃剂。适当的燃烧添加剂可以选自一种或更多种I族或II族金属盐如乙酸盐、柠檬酸盐和其它的技术人员已知的燃烧促进剂。适当的阻燃剂包括氢氧化镁、磷酸二氢铵、或氯化镁等。
烟草填料材料也可以含有烟灰改进剂，其在填料中优选以0-5％存在。适当的烟灰改进剂包括一种或多种，选自云母、珍珠岩、粘土、蛭石、高岭土、滑石、滑石粉、膨润土、还有烟灰改进剂如磷酸氢二钠、碳酸钠或磷酸氢二铵等。
根据本发明一个方面，本发明也提供一种吸烟制品，包含在包装物中包装好的棒状的烟草填料材料。
烟草填料材料可以占包装在包装物中的棒状材料的100％，另外本发明中的烟草填料材料也可以与烟草丝或烟草片混合如再生片材等。在这种混合物中优选的烟草材料的量不超过最终混合物的40重量％和更优选＜30重量％。
适当的包装材料可以是纸包装材料或基本不可燃的包装材料，例如在国际专利申请WO96/07336中描述的。该申请因其涉及基本不可燃的包装材料而在此引入作为参考。其中的包装材料优选含有至少65％无机颗粒填料材料，例如上面描述的无机物质。
传统的纤维素纸浆纸包装材料可以具有2-300CU的渗透率并且优选的低于100CU。这种包装材料也可以是如在我们的欧洲专利申请0 404 580公开的低全填料纸并且包含少于14％的氧化镁或氢氧化镁等等。
为了可以容易地理解和容易地实施本发明，现在提供下面的实施例作为参考。
实施例1下面描述一种普通的方法。
开始，使用Silverson混合器将水、甘油和谷壳充分混合，直到获得均一的浆料。将水果粉或浓缩物分别与少量的水混合并且搅拌直到完全溶解。如果使用干果，那么这种水果就要在沸水中煮20-30分钟，然后在食品加工器中混合，直到获得均一的膏状物。根据水果中糖的含量，可以用渗滤的方法除去有机酸和糖。
将这种水果膏或水果溶液加入到谷壳浆料中并进行混合。取决于所使用的海藻酸盐粘合剂，控制pH值是重要的，由于发现低的pH值，对海藻酸钠或海藻酸铵粘合剂的粘合性具有不利的影响，将导致质量更差的片型材料，这种片型材料切碎后由于降低的强度不能够令人满意地通过卷烟机。
最后，逐渐将粘合剂加入这种混合物中，如果需要的话可加入更多的水。浆料理想的最终粘度应该是150000-250000厘泊。
在下面的实施例中，将浆料流延于转筒式流延机上以便产生均一的片材。在使用Hauni烟草切碎机或者纸型切碎机切碎之前，得到的片材需在大约60％相对湿度下储存24小时。将这种丝状材料烘干48小时之后，这种材料就可以在卷烟机上制成烟卷。
实施例2作为代表性的样品，使用3类水果制备烟草填料材料。从HAX有限公司(伦敦)获得凤梨浓缩物(75°BRIX)、从Key Ingredients有限公司(Cheltenham)获得粉末化芒果提取物、来自Tesco超市的葡萄干(整果)被分别适当地加工成流延片材并且切碎。每种材料的比例是7.5％的水果材料，12.5％海藻酸钠粘合剂，70％的粗谷壳无机填料和10％的甘油烟雾剂。
然后，每种切碎的材料被制备成直径24.70mm，长64mm的烟卷，这种烟卷带有20mm醋酸纤维素过滤嘴和其中含有0.55％柠檬酸钾助燃剂的5CU的包装物。这种烟卷结构能够与对照的市售的King Size、全香的、佛吉尼亚型烟卷直接相比。
这种烟卷在标准化的机械吸烟条件下抽吸，即每分钟内持续两秒的35ml烟气量。进行了统计学相关的烟烟卷数(见Proctor.C等.分析，1988年10月，133卷，第1509-1513)。在这种情况下，采用在一个孔道上每个平台有5只烟卷并取4个孔道的平均值。
在下面表1中给出了主要的烟释放物，与对照烟卷相比释放物得到降低(见表2)。
表1水果类型对主要烟雾释放物的影响
NFDPM＝不含尼古丁的干燥颗粒物质(TPM-NFDPM＝水+尼古丁)NHFDPM＝不含尼古丁和湿润剂的干燥颗粒物质(NFDPM-NHFDPM＝甘油)
表2实现的减少(％)
W＝水G＝甘油实施例3其它制备的实验混合物包括下列样品。
表3
从所有的例子可以看出，使用本发明的烟草填料材料具有明显的烟雾释放的优点。尤其是表中显示主要的和次要的烟雾释放物具有明显的稀释。
进一步，这种材料也可以在传统的烟卷制造情况下进行很好的实施，因此，不需要对现有设备进行改进。
获得了低的含氮化合物的烟，令人惊奇的是，也可以得到干燥的颗粒物质含量低的烟。尽管有高含量的非可燃无机填料，但是仍可以产生主要包含甘油和水的基本烟雾剂。
最终的产品也提供低的氮和平均氨氮的产品(见表4)表4转筒流延片材的平均总氮&氨
实施例4下面描述挤出的一般方法由谷壳(50％)、干果或粉末化的水果(20％)、预凝胶化的淀粉(20％)和羟丙基纤维素(10％)制备成干燥混合物，然后将这种混合物填入挤出机中并且把水和甘油(3-5％)泵入挤出机中。沿着套筒逐点加热挤出机套筒以便在加热的挤出机区产生温度，典型的温度是70、100、110、120、和130摄氏度。挤出机口模的压力通常是大约30巴，并且应该在任何情况下小于100巴。挤出机的螺杆应该设计为当材料从挤出机口模出来的时候将足够的能量施加到这种混合物上以产生吹制的挤出物。形成的挤出物是管型的或发泡片材型。生产的理想管材具有很小直径的垂直经过中心的孔洞。
可以通过适当的脱模系统移走从挤出机口模出来的挤出物。
权利要求
1.一种烟草填料材料，包含非可燃性的无机填料、粘合剂、和作为主要有机可燃燃料物质的水果材料。
2.根据权利要求1的烟草填料材料，其中所述无机填料材料占干燥材料的30-90重量％。
3.根据权利要求2的烟草填料材料，其中所述无机填料材料占干燥材料的50-80重量％。
4.根据权利要求3的烟草填料材料，其中所述无机填料材料占干燥材料的60重量％以上。
5.根据权利要求4的烟草填料材料，其中所述无机填料材料占干燥材料的70重量％以上。
6.根据权利要求2的烟草填料材料，其中所述无机填料占干燥材料的30-70重量％。
7.根据权利要求6的烟草填料材料，其中所述无机填料材料占干燥材料的35-60重量％。
8.根据权利要求7的烟草填料材料，其中所述无机填料材料占干燥材料的45-55重量％。
9.根据权利要求8的烟草填料材料，其中所述无机填料材料占干燥材料的大约50重量％。
10.根据前面权利要求之一的烟草填料材料，其中所述粘合剂占干燥材料的3-25重量％。
11.根据权利要求10的烟草填料材料，其中所述粘合剂占干燥材料的5-15重量％。
12.根据权利要求11的烟草填料材料，其中所述粘合剂少于干燥材料的12重量％。
13.根据权利要求12的烟草填料材料，其中所述粘合剂少于干燥材料的10重量％。
14.根据权利要求13的烟草填料材料，其中所述粘合剂是干燥材料的大约7.5重量％。
15.根据前面权利要求之一的烟草填料材料，其中所述水果材料占干燥材料的2-50重量％。
16.根据权利要求15的烟草填料材料，其中所述水果材料占干燥材料的5-15重量％。
17.根据权利要求16的烟草填料材料，其中所述水果材料占干燥材料的10重量％或更多。
18.根据权利要求17的烟草填料材料，其中所述水果材料占干燥材料的大约12.5重量％。
19.根据权利要求15的烟草填料材料，其中所述水果材料占干燥材料的10-30重量％。
20.根据权利要求19的烟草填料材料，其中所述水果材料占干燥材料的大约20重量％。
21.根据前面权利要求之一的烟草填料材料，其中所述非可燃的无机填料选自硅酸盐或硅铝酸盐、金属氧化物、金属盐或金属氢氧化物。
22.根据前面权利要求之一的烟草填料材料，其中所述无机填料是一种低密度材料。
23.根据权利要求22的烟草填料材料，其中所述无机填料的密度小于5g/cm3。
24.根据权利要求23的烟草填料材料，其中所述密度小于3g/cm3。
25.根据前面权利要求之一的烟草填料材料，其中所述烟草填料材料包含有机填料。
26.根据权利要求25的烟草填料材料，其中所述有机填料选自不可溶的海藻酸盐、果胶酸钙、海藻酸或未改性的纤维素。
27.根据权利要求25或26之一的烟草填料材料，其中所述有机填料的含量为0-40％。
28.根据前面权利要求之一的烟草填料材料，其中所述烟草填料材料包含一种具有天然低氮含量的可燃性有机材料。
29.根据前面权利要求之一的烟草填料材料，其中所述粘合剂是一种有机粘合剂。
30.根据权利要求29的烟草填料材料，其中所述有机粘合剂选自海藻酸盐、树胶、纤维素(改性的或天然的)、果胶或含果胶粘合剂，或者这些粘合剂的I族或II族金属盐。
31.根据前面权利要求之一的烟草填料材料，其中所述水果材料是众多水果衍生物中的一种或多种。
32.根据权利要求31的烟草填料材料，其中所述水果材料是一种或多种选自下列的材料整果、干果、果浆、水果浓缩物。
33.根据权利要求31或32之一的烟草填料材料，其中所述水果材料具有70％或更少的低糖含量。
34.根据前面权利要求之一的烟草填料材料，其中所述水果材料选自无核类小水果、柑橘类水果、浆果类水果、或加工好的水果材料。
35.根据权利要求34的烟草填料材料，其中所述水果材料具有低氮含量。
36.根据前面权利要求之一的烟草填料材料，其中所述水果材料选自以下水果的一种或多种凤梨、芒果、葡萄干、苹果、香蕉、杏、柠檬、桃子、猕猴桃或葡萄。
37.根据前面权利要求之一的烟草填料材料，其中所述烟草填料材料包含烟雾产生剂。
38.根据权利要求37的烟草填料材料，其中所述烟雾产生剂以0-30％的含量混入所述填料材料中。
39.根据权利要求38的烟草填料材料，其中所述烟雾产生剂的含量是5-15％。
40.根据权利要求39的烟草填料材料，其中所述烟雾产生剂大约占干燥材料的10重量％。
41.根据权利要求38的烟草填料材料，其中所述烟雾产生剂以0-10％的含量混入所述填料材料中。
42.根据权利要求41的烟草填料材料，其中所述含量范围是3-5％。
43.根据前面权利要求之一的烟草填料材料，其中所述填料是通过流延法生产的。
44.根据权利要求1-42之一的烟草填料材料，其中所述填料是通过挤出法生产的。
45.根据权利要求44的烟草填料材料，其中所述烟草填料材料包含一种膨胀剂。
46.根据权利要求45的烟草填料材料，其中所述膨胀剂是干燥材料的0-40重量％。
47.根据权利要求46的烟草填料材料，其中所述膨胀剂少于干燥材料的30重量％。
48.根据权利要求47的烟草填料材料，其中所述膨胀剂大约是干燥材料的20重量％。
49.一种吸烟制品，包含用包装物包装的烟草填料材料棒，所述烟草填料材料是根据前面权利要求之一的烟草填料材料。
50.根据权利要求49的吸烟制品，其中所述烟草填料材料与烟草丝或含烟草的片材混合。
51.根据权利要求50的吸烟制品，其中所述烟草丝或含烟草的片材不超过最终混合物的40重量％。
52.根据权利要求49的吸烟制品，其中所述包装物是一种纸包装物或基本不可燃的包装物。
全文摘要
本发明涉及包含作为主要有机可燃材料的水果材料、非可燃的无机填料和粘合剂的烟草填料材料，这种烟草填料材料可以与或不与额外的烟草材料一起使用。
文档编号A24D1/18GK1436050SQ0181119
公开日2003年8月13日 申请日期2001年6月11日 优先权日2000年6月14日
发明者K·G·麦克亚当, R·T·吉尔伯特, M·戈梅斯扎马罗 申请人:英美烟草(投资)有限公司