专利名称：关于适合抽烟的填料物质的改进的制作方法
技术领域：
本发明涉及适合抽烟的填料，更具体地是涉及聚集烟草的填料物质，和含有该物质的适合抽烟制品(smoking articles)。
作为初步加工和二次加工的结果，形成没有进一步商业用途的粉尘和细粉尘。烟草细粉尘可能具有高的二氧化硅含量，由于其研磨性质使得烟草细粉尘在进一步的需要切割或碾磨设备的工艺中很少需要。当前，不能进一步加工的烟草细粉尘废料被填埋。在当前经济气候下，减少填埋是经济和环境的需要。任何最优化烟草废料用途的方法都具有巨大利润。
当前用于重组烟草制品的造纸工艺需要高的生产能力以使得它们有效率和节省成本。由于缺乏昂贵的设备或物质容量低，造纸工艺可能不适合某些制造厂。任何使用废料并且不需要昂贵设备的方法都将具有显著的效益。
在重组产品中使用某些烟草粉尘是长期已知的，例如在申请人的专利GB2201081和GB2201080中公开的复原烟草薄片，压制薄片(bandcast sheet)和挤压制品。该产品利用加工后的烟草粉尘，并且将其以在烟丝条中高达30％重量的含量加入香烟制品中。其中的某些产品，特别是压制薄片和挤压产品，具有较差的处理性能和可能在进一步的工艺中容易降解。这种重组产品的填充值为2.5-3.5cm3/g，该填充值大大低于烟丝(5-6cm3/g)和重组烟草薄片(8.0-8.5cm3/g)的填充值。
聚集烟草粉尘和细粉尘以前被作为一种制备重组烟草制品的方法。
在US 3894544中，公开了一种制备重组烟草物质的方法，其中烟梗和废料用液体弄湿，揉和成面团状，然后将其形成片状结构。所述片状结构在压力下展开形成单个的薄片。
DE 3312159中公开了一种制备烟草片状物质的方法，所述方法通过将细小烟草颗粒、纤维、水和粘合剂混合物制成球状，然后延展小球至所需的厚度以形成能够直接加入烟丝的物质。
US 4341228中公开了一种方法，其中烟草粉尘与粘合物质混合，所述混合物此后被处理以形成团状纤维。所述团状纤维与烟草部分混合成浆状并通过造纸工艺形成薄片。然后干燥并扯碎该薄片。收集的烟草粉尘颗粒具有使其不通过56目筛，和优选不通过20目(0.84毫米)筛的尺寸。
上述的每一种方法制备的产品通过与加入的粘合剂压紧而得到致密的重组烟草制品。
本发明的一个目的就是提供一种聚集烟草制品(agglomeratedtobacco product)，其中烟草废料，特别是当前没有商业价值的烟草粉尘可以用来得到具有基本上与烟丝相似的填料值的产品。
本发明进一步的目的是提供一种可以利用高二氧化硅含量废料的烟草聚集产品，由于二氧化硅对于进一步的加工的研磨机和切割机来说较难研磨，因此所述废料通常在传统的重组烟草制品和工艺中是没有商业价值的。
本发明的再进一步的目的是提供一种在适合吸烟的制品中能用来代替或与其它重组烟草材料联合使用的聚集烟草产品，其中聚集烟草填料的填充值基本上与烟丝相似。
本发明的再进一步的目的是提供一种聚集烟草填料物质，所述聚集烟草填料物质具有可接受的处理特性和降低的脆性，以使得所述产品可直接加入适合吸烟的制品中而不需要进一步的加工。
本发明还将聚集烟草填料物质作为一个目的，所述填料物质通过流化床技术和低工艺温度一步工艺制备。
这里所指的“填充值”的含义应为1克产品所占立方厘米体积。填充值通过使用Borgwaldt Densimeter(DD 60A)测量在已知尺寸的不锈钢筒中的已知重量的样品得到，例如筒的半径为3厘米，用已知重量的活塞(例如外加重量1kg)压样品30秒钟。测量经挤压的样品的剩余高度并转换为体积。结果以cm3/g记录。填充值的计算用记载的设备完成。
堆积密度的含义应为每单位体积(cm3)产品的重量(g)。结果以g/cm3记录。
本发明提供一种含有烟草粉尘和粘合剂的聚集烟草填料物质，烟草粉尘和粘合剂的量大于聚集烟草填料物质重量的65％，所述聚集烟草填料物质具有基本上与烟丝相似的填充值。
优选烟草粉尘和粘合剂的含量大于聚集烟草填料物质重量的约70％，更优选的是烟草粉尘和粘合剂的含量大于聚集烟草填料物质重量的约75％，和甚至更优选的是约大于80％重量。甚至更优选的是烟草粉尘和粘合剂的含量约大于85％重量，和最优选的是大于聚集烟草填料物质重量的约90％。
优选所述聚集烟草填料物质具有的填充值范围约为4.40-5.50cm3/g，和更优选的填充值范围是约为4.90-5.30cm3/g。
优选所述聚集烟草填料物质的颗粒尺寸高至约3.5毫米。更优选的颗粒尺寸是至少0.7毫米且不大于约2.0毫米。最优选的颗粒尺寸范围约是0.8-2.0毫米。
优选所述聚集烟草填料物质的湿含量是约8％-18％。更优选的聚集烟草填料物质具有的湿含量是约10-15.5％。
本发明的聚集烟草填料物质有利地具有基本上与烟丝相似的堆积密度。
产品的堆积密度值基本上等于该产品填充值的倒数。对于聚集烟草填料物质，其堆积密度有利地与烟丝的相似，以使得所述聚集烟草填料物质与下述产品相比具有降低的不混合(de-blend)趋势，如在GB 2201081中公开的产品，其具有基本上与烟丝不相似的堆积密度。
优选所述聚集烟草填料物质的堆积密度值的范围为0.10-0.33g/cm3，更优选的范围是0.12-0.25g/cm3，和甚至更优选的范围是0.12-0.14g/cm3。最优选的所述聚集烟草填料物质的堆积密度是约0.14g/cm3。有利的是，所述聚集烟草填料物质含有的烟草粉尘的量约大于70％重量，优选约大于75％。甚至更优选烟草粉尘的含量约为75％-95％，基于聚集物质的重量。所述聚集烟草填料物质适合地含有有的烟草粉尘的范围约为80％-90％，基于聚集物质的重量。
所述聚集烟草填料物质还含有粘合剂，其中粘合剂的含量约为聚集物质重量的1％-15％。更优选的是粘合剂的范围约为1.5％-8％重量，和更优选的范围约为3.0％-6％重量，和甚至更优选的是约为聚集物质重量的5％。
当所述粘合剂是麦芽糖糊精时，其有利的范围约为聚集物质重量的1-30％，更优选的是当所述粘合剂是麦芽糖糊精时，其含量约为聚集物质重量的27％。
适宜的粘合剂选自有机粘合剂，如藻酸盐、树胶、纤维素(改性的或天然的)、果胶或果胶粘合剂，或这些粘合剂的I或II族金属盐，如羧甲基纤维素钠(NaCMC)，或藻酸钠；麦芽糖糊精或聚乙烯吡咯烷(PVP)。
更优选的粘合剂是果胶粘合剂，和最优选的粘合剂是果胶。
其它有机粘合剂包括可溶性藻酸盐，如藻酸铵、藻酸钠、藻酸钠钙、藻酸钙铵、藻酸钾、藻酸三乙醇胺和藻酸丙二醇。
纤维素粘合剂包括，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(HPC)、羟乙基纤维素或纤维素醚。
其它粘合剂包括树胶，如阿拉伯树胶、印度胶、黄蓍树胶、刺梧桐树胶、槐豆胶、阿拉伯橡树胶、瓜尔胶、温柏树种籽或黄原胶，或凝胶如琼脂、琼脂糖、角叉菜胶、岩藻依聚糖和furcelleran。
淀粉也可用作有机粘合剂。其它适宜的树胶可选自手册，如′Industrial Gums′，Whistler编(Academic Press)。
其它适宜的粘合剂是本领域技术人员已知的。
所述聚集烟草填料物质可进一步含有润湿剂。适宜的润湿剂可以是丙三醇、山梨糖醇、二乙二醇和丙二醇中的一种或多种。其它适宜的润湿剂是本领域技术人员已知的。
优选润湿剂的含量范围约为聚集物质重量的1-5％。所述润湿剂提高聚集烟草填料物质的柔韧性和湿含量，以使得填料物质在处理和储存过程中更坚固。
所述聚集烟草填料物质可进一步含有惰性填料和/或调味物质。
适宜的惰性填料可以是一种或多种选自下列的物质硅酸盐或铝硅酸盐，如珍珠岩、蛭石、硅藻土、滑石或胶体二氧化硅；白垩、或金属氧化物、金属盐或氢氧化物如氧化镁、硫酸镁、碳酸钙或镁或氧化铝，或其它本领域技术人员已知的惰性填料。
本发明还提供适合抽烟的制品，其包括包在包装中的棒状适合抽烟的物质，其中本发明的聚集烟草填料物质与烟丝和/或重组烟草混合。
优选所述聚集烟草填料物质约为适合抽烟的制品中的适合抽烟物质重量的高至25％和更优选的是约为适合抽烟物质重量的20％。更优选的是聚集烟草填料物质约为适合抽烟物质重量的2-10％，和甚至更优选的是约为适合抽烟物质重量的5-6％。
用于本发明适合抽烟制品中的聚集烟草填料物质有利的颗粒尺寸范围约为0.7-3.5毫米，优选约为0.8-1.4毫米和/或颗粒尺寸范围约为1.4-2.0毫米。
颗粒尺寸小于0.5毫米的聚集烟草填料物质适用于此后的聚集步骤。
颗粒尺寸大于3.5毫米的聚集烟草填料物质可碾磨成适宜的颗粒尺寸并在此后的聚集步骤中再利用。
优选含有本发明聚集烟草填料物质的适合抽烟制品具有与包括含有10％重组烟草片的混合弗吉尼亚烟草具有基本上相似的静止燃烧速率。
有利的是包括本发明聚集烟草填料物质的适合抽烟制品具有与包括含有10％重组烟草片的混合弗吉尼亚烟草具有基本上相似的硬度值。本发明还提供一种具有改善处理特性的、坚固的聚集烟草填料物质。这对于烟草的初步和二次加工步骤是特别有利的。所述聚集烟草填料物质具有按照在实施例3中记载的方法测量的坚固性。坚固性可用在碾磨工艺中损失的聚集烟草填料物质表示，即其是衡量由于降解而使颗粒减少的尺寸。聚集产品的损失是碾磨前筛子上保留的大于710微米聚集烟草填料物质的百分数与碾磨后保留在筛子上的大于710微米聚集烟草填料物质的百分数之间的差。
优选碾磨后损失约低于聚集烟草填料物质重量的45％，更优选的碾磨后损失约低于聚集物质重量的40％。甚至更优选碾磨损失约低于32％重量，和最优选的是约低于聚集烟草填料物质重量的20％。聚集产品的坚固性可能依赖于聚集工艺中所用的粘合剂。在制备坚固性产品中使用的粘合剂的有效性从最有效至最低效果的排列为苹果果胶＞PVP＞HPC＞藻酸盐＞麦芽糖糊精＞CMC。
提供最稳固的聚集烟草填料物质的粘合剂是苹果果胶。本发明进一步提供制备本发明的聚集烟草填料物质的方法，其中烟草粉尘的颗粒尺度不高于500微米，它在暖气流中流动并且粘合剂施加于流化的烟草粉尘，以使得所制备的聚集烟草填料物质具有基本上类似于烟丝的填充值。
优选空气的入口温度不高于80℃。
适宜的是将粘合剂以约0.0143-0.057l/min/kg烟草粉尘的喷射速率喷洒到流化的烟草粉尘上。优选的喷洒速率为约0.0286l/min/kg烟草粉尘。
适宜的是将所述的烟草粉尘和粘合剂用本发明的方法混合20-60分钟。
优选利用本发明的方法制备的聚集烟草填料物质具有基本上与烟丝相似的填充值。
为便于理解和实施本发明，以下实施例将作为参考。
实施例1碾磨烟草粉尘使其颗粒直径低于500微米，堆积密度为0.3-0.38g/cm3。将300-350克烟草粉尘装入Aeromatic-Fielder STREA-1产品容器中。使用顶部喷嘴，在入口空气温度为60℃下操作设备。出口空气温度为27-39℃。此后，所述粉尘在暖空气流中流化。所述聚集流体含有的粘合剂以约10毫升/分的速率喷射到流化烟草粉尘上，保持20-60分钟。所得到的烟草聚集产品因此聚集并且在单一操作中干燥。所述聚集烟草填料物质在聚集工艺结束时的湿含量为12-16％，和理想值约为14％。在加入适合抽烟制品之前，调节所述聚集烟草填料物质至其湿含量为11-16％。
表1示出了三种不同的烟草混合物的填充值和按照实施例1中记载的一般方法，采用苹果果胶(聚集产品重量的5％)作为粘合剂制备的各种聚集烟草填料物质。
表1烟草和聚集烟草的填充值
实施例2根据实施例1中记载的一般方法制备的聚集烟草填料物质含有92％重量的烟草粉尘，3％重量的润湿剂和5％重量的粘合剂。
实施例3测定采用许多不同的粘合剂形成的聚集物质的烟草聚集产品的坚固性。
使用具有六个各重22.5克球的Pascall Ball-Mill，在9速下与10克烟草聚集产品持续使用30秒。记录在碾磨之前和之后留在具体筛目筛子上的聚集烟草填料物质的重量百分数，和计算不同样品的脆性。
计算每种给定筛目筛子的脆性Frang(％)＝碾磨后聚集物质(％)-碾磨前聚集物质(％)脆性测验的结果在表2中示出。
表2球碾磨测验的结果和聚集物质的脆性
实施例4采用STREA-1流化床和350克烟草粉尘以及聚集物上最终粘合剂浓度为5％重量/重量，制备6个聚集物质的颗粒尺寸的分布曲线。所述聚集物质尺寸分布在表3中示出。
表3烟草粉尘筛分和烟草聚集物质的筛分分析
实施例5制备一种烟草混合物，包含6.3千克混合烟草减去标准的10％的重组烟草片(RTS)组分和0.7千克(10％重量)800-1400微米的聚集烟草填料物质，因此使用聚集烟草填料物质代替重组烟草。
实施例6制备一种烟草混合物，包含6.3千克混合烟草减去标准的10％的RTS组分和0.7千克(10％重量)1400-2000微米的聚集烟草填料物质，因此使用聚集烟草填料物质代替重组烟草。
实施例5制备一种烟草混合物，包含6.65千克混合烟草，包括标准的10％的重组烟草片(RTS)组分和0.35千克(5％重量)800-1400微米的聚集烟草填料物质，因此联合使用聚集烟草填料物质和重组烟草。
实施例8根据实施例1中记载的一般方法制备聚集烟草填料物质，还进一步含有惰性填料物质。所述聚集烟草填料物质包含76％重量的烟草粉尘，19％重量的惰性填料物质和5％重量的粘合剂。
实施例9含有本发明的聚集烟草填料物质的适合抽烟制品的静止燃烧速率、坚固性和最终稳定性在表4中列出。
表4适合抽烟制品的静止燃烧速率
RTS＝重组烟草片实施例10含有本发明聚集烟草填料物质的适合抽烟制品的物理测量在表5中列出。
有趣的是，注意到聚集物质的填充值小于烟草混合物的填充值，含有聚集烟草填料物质的适合抽烟制品的密度要比不含有聚集物质的高。但物理测量表明含有聚集产品的适合抽烟制品的密度比不含有聚集物质的适合抽烟制品的低。
表5加有聚集填料物质的适合抽烟制品的物理测量值
权利要求
1.一种包含烟草粉尘和粘合剂的聚集烟草填料物质，烟草粉尘和粘合剂的量超过聚集烟草填料物质重量的65％，所述聚集烟草填料物质具有基本上与烟丝相似的填充值。
2.根据权利要求1的聚集烟草填料物质，其中所述烟草粉尘和粘合剂的含量大于聚集烟草填料物质重量的约70％。
3.根据权利要求2的聚集烟草填料物质，其中烟草粉尘和粘合剂的含量大于约75％重量。
4.根据权利要求3的聚集烟草填料物质，其中所述烟草粉尘和粘合剂的含量大于约80％重量。
5.根据权利要求4的聚集烟草填料物质，其中所述烟草粉尘和粘合剂的含量大于约85％重量。
6.根据权利要求5的聚集烟草填料物质，其中所述烟草粉尘和粘合剂的含量大于约90％重量。
7.根据前述任一权利要求的聚集烟草填料物质，其中所述烟草聚集物质的填充值约为4.40-5.50cm3/g。
8.根据权利要求7的聚集烟草填料物质，其中所述烟草聚集物质的填充值约为4.90-5.30cm3/g。
9.根据前述任一权利要求的聚集烟草填料物质，其中所述聚集烟草填料物质的颗粒尺寸高达约3.5毫米。
10.根据权利要求9的聚集烟草填料物质，其中所述颗粒尺寸至少为0.7毫米，并且不超过约2.0毫米。
11.根据权利要求10的聚集烟草填料物质，其中所述颗粒尺寸约为0.8-2.0毫米。
12.根据前述任一权利要求的聚集烟草填料物质，其中所述聚集烟草填料物质的湿含量约为8-18％。
13.根据权利要求12的聚集烟草填料物质，其中所述湿含量约为10-15.5％。
14.根据前述任一权利要求的聚集烟草填料物质，其中所述聚集烟草填料物质具有基本上与烟丝相似的堆积密度。
15.根据权利要求14的聚集烟草填料物质，其中所述堆积密度为0.10-0.33g/cm3。
16.根据权利要求15的聚集烟草填料物质，其中所述堆积密度为0.12-0.25g/cm3。
17.根据权利要求16的聚集烟草填料物质，其中所述堆积密度为0.12-0.14g/cm3。
18.根据权利要求17的聚集烟草填料物质，其中所述堆积密度约为0.14g/cm3。
19.根据前述任一权利要求的聚集烟草填料物质，其中所述聚集烟草填料物质含有超过约70％重量的烟草粉尘。
20.根据权利要求19的聚集烟草填料物质，其中所述聚集烟草填料物质含有超过约75％重量的烟草粉尘。
21.根据权利要求20的聚集烟草填料物质，其中所述烟草粉尘的量约为聚集物质重量的75-95％。
22.根据权利要求21的聚集烟草填料物质，其中所述烟草粉尘的量约为聚集物质重量的80-90％。
23.根据前述任一权利要求的聚集烟草填料物质，其中所述粘合剂的含量优选约为聚集物质重量的1-15％。
24.根据权利要求23的聚集烟草填料物质，其中所述粘合剂的含量约为聚集物质重量的1.5-8％。
25.根据权利要求24的聚集烟草填料物质，其中所述粘合剂的含量约为聚集物质重量的3.0-6％。
26.根据权利要求25的聚集烟草填料物质，其中所述粘合剂的含量约为聚集物质重量的5％。
27.根据权利要求1-22任一项的聚集烟草填料物质，其中当粘合剂是麦芽糖糊精时，所述粘合剂的含量约为聚集物质重量的1-30％。
28.根据权利要求27的聚集烟草填料物质，其中当粘合剂是麦芽糖糊精时，所述粘合剂的含量约为聚集物质重量的27％。
29.根据权利要求1-26任一项的聚集烟草填料物质，其中所述粘合剂选自有机粘合剂，如藻酸盐、树胶、纤维素(改性的或天然的)、果胶或果胶粘合剂，或这些粘合剂的I或II族金属盐，如羧甲基纤维素钠(NaCMC)，或藻酸钠；或聚乙烯吡咯烷(PVP)。
30.根据前述任一权利要求的聚集烟草填料物质，其中所述聚集烟草填料物质含有润湿剂。
31.根据权利要求30的聚集烟草填料物质，其中所述润湿剂是丙三醇、山梨糖醇、二乙二醇和丙二醇中的一种或多种。
32.根据权利要求30或31的聚集烟草填料物质，其中所述润湿剂的含量约为聚集物质重量的1-5％。
33.根据前述任一权利要求的聚集烟草填料物质，其中所述聚集烟草填料物质包含惰性填料和/或调味物质。
34.根据权利要求33的聚集烟草填料物质，其中所述惰性填料物质是一种或多种选自下列的物质硅酸盐或铝硅酸盐，如珍珠岩、蛭石、硅藻土、滑石或胶体二氧化硅；白垩、或金属氧化物、金属盐或氢氧化物如氧化镁、硫酸镁、碳酸钙或镁或氧化铝。
35.根据权利要求1-34任一权利要求的聚集烟草填料物质，其中碾磨后损失量约小于聚集烟草填料物质重量的45％。
36.一种包含包装在包装中的棒状适合抽烟物质的适合抽烟制品，其中所述适合抽烟物质包含权利要求1-35任一权利要求的聚集烟草填料物质与烟丝和/或重组烟草的混合物。
37.根据权利要求36的适合抽烟制品，其中所述聚集烟草填料物质的量最多约为适合抽烟物质重量的25％。
38.根据权利要求37的适合抽烟制品，其中所述聚集烟草填料物质的量最多约为适合抽烟物质重量的20％。
39.根据权利要求38的适合抽烟制品，其中所述聚集烟草填料物质的量约为适合抽烟物质重量的2-10％。
40.根据权利要求39的适合抽烟制品，其中所述聚集烟草填料物质的量约为适合抽烟物质重量的5-6％。
41.一种制备权利要求1-35的聚集烟草填料物质的方法，其中烟草粉尘的颗粒尺寸不高于500微米，它在暖空气流中流化并且将粘合剂施加于流化的烟草粉尘，以使得所制备的聚集烟草填料物质具有基本上与烟丝相似的填充值。
42.一种基本上如上描述并参考此处实施例的聚集烟草填料物质。
43.一种基本上如上描述并参考此处实施例的适合抽烟制品。
全文摘要
本发明提供一种包含烟草粉尘和粘合剂的聚集烟草填料物质，烟草粉尘和粘合剂的量超过聚集烟草填料物质重量的65％，所述聚集烟草填料物质具有基本上与烟丝相似的填充值。本发明进一步提供一种制备本发明的聚集烟草填料物质的方法，和一种包含所述物质的适合抽烟制品。
文档编号A24B15/14GK1617680SQ02827963
公开日2005年5月18日 申请日期2002年12月23日 优先权日2001年12月21日
发明者K·G·麦克亚当, G·R·格里尔森, D·D·沃兹 申请人:英美烟草(投资)有限公司