一种具有补香功能的卷烟滤棒、及其制备方法和应用与流程

本发明涉及一种具有补香功能的卷烟滤棒制备方法，属于卷烟生产技术领域。

背景技术：

卷烟滤棒作为卷烟烟气的过滤系统，在提升卷烟吸食品质及安全性上具有重要的作用，但是目前的烟用滤棒形式单一、功能简单，卷烟同质化趋势日趋严重，因此新型卷烟滤棒的研究开发已经摆到了行业空前的高度。

目前在烟草行业绝大部分应用的普通醋纤滤棒，形式、功能均非常单一，众多企业开发的新型滤棒如颗粒复合棒、纸质复合棒、空芯复合棒等由于成本、安全、环保、效能、吸味以及工艺的诸多方面存在的原因导致难以得到推广应用。近年来烟草行业研究较多的颗粒加香滤棒等由于颗粒的施加量的原因，加香效果不明显，难以达到预期效果；同时加香以外加提取或合成的香精料为主，成本高昂施加量有限，且持香能力成疑。

另外，现有加香型滤棒包括爆珠滤棒、加香颗粒棒、加香线等均是以提取或者合成的香精料为主，价格昂贵加香能力有限，且未脱离醋纤滤棒这一主体，成型设备、原材料及加工成本高昂，醋纤难降解造成严重环境污染。也有专利采用烟丝或烟梗制成滤棒用于卷烟减害或者加香，但存在品质不稳定、圆度不达标等诸多问题。

技术实现要素：

针对现有技术中普通醋酸纤维滤棒存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种成本低、纯天然，外观独特的加香型卷烟滤棒。

本发明的另一个目的是在于提供一种设备要求低、操作简单、低成本制备所述具有补香功能的卷烟滤棒的方法。

本发明的第三个目的是在于提供一种所述具有补香功能的卷烟滤棒在卷烟中的应用，可作为单棒用于卷烟生产，也可与常规卷烟滤棒复合后用于卷烟生产。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种具有补香功能的卷烟滤棒的制备方法，是由烟草颗粒施胶后采用烟草颗粒圆棒成型装置制备而成；

所述烟草颗粒为烟梗颗粒和/或再造烟草颗粒；所述的烟梗颗粒由烟梗粉碎后筛选得到；所述的再造烟草颗粒由烟草原料粉碎、造粒、筛选得到；所述的烟草原料包含烟叶和烟梗；

所述烟草颗粒圆棒成型装置包括单螺杆挤出系统和冷却定型系统；

所述单螺杆挤出系统包括加料器和挤压器；所述加料器设置在挤压器上；所述挤压器包括机筒，所述机筒外部设有加热器，内部设有螺杆，机筒一端设有口模；

所述冷却定型系统包括圆管和冷却器；所述冷却器设置在圆管外部；所述圆管一端与挤压器的口模对接；所述螺杆的头部螺纹上开有多组与螺杆轴线平行的凹槽；

所述混合物料通过加料器连续加料进入挤压器的机筒内，在螺杆挤压作用下，从口模挤出进入冷却定型系统的圆管中，进行冷却定型后，挤出，得到烟草颗粒圆棒(本发明也称为植物颗粒圆棒、或简称为圆棒)；

所述烟草颗粒圆棒直接切割成型，或者采用成型纸包裹后切割成型，即得所述的卷烟滤棒。

本发明的技术方案通过设计一种特殊的卷烟滤棒成型装置，能够实现由天然烟草颗粒一步成型制备所述的具有补香功能的卷烟滤棒，且可以实现连续化生产，大大简化了现有卷烟滤棒的制备工艺，且利用的设备简单，成本较低，有利于实现工业化生产。

本发明的技术方案，采用的滤棒原材料来源于烟草，安全性更具保障；材料不但具有较好的降解性能，滤棒丢弃后会腐化为有机肥反哺大自然，具有更好的环保性能；本滤棒利用烟草本香而非外源香进行加香，香气更协调，持久性好；滤棒无论结构还是外观均与现有卷烟滤棒有根本性差异，烟草原材料在处理后加香能力突出，可很好地补充和完善现有卷烟滤棒产品。

作为优选，所述螺杆包含等距螺纹，所述螺纹为高度为3～5mm的矩形、梯形或齿型螺纹。

所述螺纹的距离例如为10～30mm。

所述的螺杆表面设置的螺旋凸起即为螺纹。所述的螺纹的沿螺杆轴向方向的截面优选呈矩形、梯形或齿型。

作为优选，所述螺杆的头部螺纹上的凹槽深度与螺纹的高度一致，宽度为2～4mm。

所述螺杆的头部螺纹上开有多组凹槽；每组凹槽的连线平行于螺杆轴向方向。

作为优选，所述螺杆的头部螺纹上开有3～5组与螺杆轴线平行的凹槽。

各组凹槽平均分布在螺杆外周。

本发明中，所述的圆管与口模对接。用于接收口模输出的温度较高的烟草圆棒。

作为优选，所述圆管的内径较口模内径大0.3～1.0mm。经过口模挤压后物料有一定膨化变形，将其送入内径稍大的玻璃圆管，快速冷却定型后从圆管另一端输出即得到疏松、透气性良好的天然植物颗粒圆棒。

也即是，所述的圆管的内径较口模的输出端的内径大0.3～1.0mm。

所述的圆管与口模紧密连接。

作为优选，所述冷却器为水冷冷却器或风冷冷却器，可以选择现有技术中常规的以风冷或水冷方式进行冷却的冷却器。

作为优选，螺杆为20等距螺杆。

作为优选，圆管为玻璃圆管。

优选的方案，所述烟草颗粒为烟梗粉碎后筛选合适的烟梗颗粒；所述的烟草颗粒也可为烟草原料粉碎后造粒所得的再造烟草颗粒；所述的烟草颗粒也可为前述烟梗颗粒和再造烟草颗粒的混合物。本发明中，所述的滤棒原料来源于烟草，加香可保证其香气与烟香更加协调，同时烟草原料的再加工可使内在香气释放更充分更均匀。

优选的方案，所述的烟草颗粒为烟梗颗粒和/或再造烟草颗粒，其质量比为100∶0～0∶100。

进一步优选，所述的烟草颗粒包括烟梗颗粒和再造烟草颗粒。

更进一步优选，所述的烟草颗粒中，烟梗颗粒、再造烟草颗粒的质量比为90∶10～20∶80。不同配比可使加香效果及滤棒性能发生较大改变。

优选的方案，本发明选用的烟梗、烟草原料可选用废弃或低次烟草材料，达到废物利用的效果。

优选的方案，所述的烟草颗粒粒径为20-80目，优选为30-60目。适当的粒径可保证所制备滤棒维持合适的吸阻。

优选的方案，所述的烟梗颗粒的粒径为20-80目，优选为30-60目。

优选的方案，所述的再造烟草颗粒的粒径为20-80目，优选为30-60目。

优选的方案，所述的再造烟草颗粒由烟草原料粉碎至100-200目，随后再采用干法或湿法造粒制备而得。

本发明中，将烟草原料例如烟叶、烟梗等低温粉碎为100-200目的烟草粉末，再采用干法或湿法造粒、并筛选得到粒径为20-80目的再造烟草颗粒。

优选的方案，烟草颗粒制备过程中，粉碎的温度为20～50℃。

例如，本发明中，将烟梗在所述的温度下粉碎至20-80目，制得烟梗颗粒。或者在所述的温度下将烟草原料粉碎至100-200目，再造粒制得粒径为20-80目的再造烟草颗粒。

优选的方案，所述的粘合剂为水性粘合剂、热熔胶中的至少一种。合适的粘合剂能使烟草颗粒粘结成型的同时保证颗粒圆棒的可切割性。

优选的方案，所述的水性粘合剂是指烟用白乳胶、改性淀粉、阿拉伯胶、聚乙烯醇、羟丙基纤维素钠、聚乙二醇中的至少一种。合适的水性粘合剂能使烟草颗粒材料间迅速粘结成型。

优选的方案，所述的热熔胶是指聚乙烯、微晶蜡、乙酸乙烯酯、聚烃烯、聚异丁烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚合松香中的至少一种。利用热熔胶在较高温度下融化，而在较低温下固化的特点，可以用于烟草颗粒的粘结成型，同时烟草颗粒圆棒会更具韧性。

优选的方案，所述的水性粘合剂直接喷洒于烟草颗粒表面，热熔胶熔融后喷洒于烟草颗粒表面，采用常规方法搅拌混合均匀。

优选的方案，所述的烟草颗粒与粘合剂的质量比为100∶(1-30)，优选为100∶(5-15)。

优选的方案，所述的烟草颗粒圆棒水分含量为8-12％。适当的水分可保证烟草颗粒材料不发生霉变，同时抽吸时不会有发干的感觉。

优选的方案，所述的烟草植物颗粒圆棒的密度为0.1～5g/ml，优选为0.3～2.5g/ml。合适的圆棒密度能保证滤棒的吸阻维持在允许的范围内，并尽量保证烟草颗粒不脱落。

本发明一种更优选的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)：将烟梗粉碎、定型后过筛筛取粒径20～80目的烟梗颗粒；将烟叶、烟梗粉碎至100-200目后再造粒制得粒径为20-80目的再造烟草颗粒；

将上述烟梗颗粒和再造烟草颗粒中的最少一种作为烟草颗粒与粘合剂混合均匀；其中烟草颗粒与粘合剂的质量比为100∶(1-30)；

2)上述施胶的烟草颗粒采用所述的烟草颗粒圆棒成型装置制备具有补香功能的烟草颗粒圆棒；

3)所述补香功能的烟草颗粒圆棒直接切割成型，或者采用成型纸包裹后切割成型，即得。

本发明还提供了采用所述的方法制得的具有补香功能的卷烟滤棒。

作为优选，所述的具有补香功能的卷烟滤棒，所述的卷烟滤棒水分含量为8-12％。

作为优选，所述的具有补香功能的卷烟滤棒，所述的卷烟滤棒密度为0.1～5g/ml；进一步优选为0.3～2.5g/ml。

此外，本发明还提供了一种所述的具有补香功能的卷烟滤棒的应用，所述的卷烟滤棒直接、或与其它卷烟滤材棒复合后用于卷烟制备。

优选的方案，所述的烟草植物颗粒圆棒可直接用于卷烟，也可与其它卷烟滤材棒复合后用于卷烟。

现有技术中的单螺杆挤出机主要用于塑料挤出成型，其螺杆在有效长度上分为三段，从入料口到出料口依次为：加料段(l1)、熔融段(l2)和计量段(l3)；l1段固体物料从进料口到机头方向从疏松逐渐变得密实，l2段随着温度的逐渐升高固体物料逐渐熔融，l3段物料为熔融高温状态，通过口模后采用不同方式冷却成型。其为保证物料顺利熔融挤出，一般而言，l1、l2段均为加热段，l3段视具体情况加热或冷却。而这种设置的螺杆是无法直接用于本发明的非熔融性烟草粉末粘结成型的，主要原因是物料从l1段到l3段是一个急剧增压升温的过程，物料在进入l2段后，因高温高压变得非常密实并糊化，无法满足空芯条状圆棒的制备。而本发明的技术方案一方面在螺杆的头部设有纵向凹槽(如图1所示)，凹槽能保证颗粒料挤出时仍保持一定疏松度，以便分流进入口模；另一方面在螺杆挤出机口模处设有冷却装置，以将螺杆挤出物料进行快速冷却和固化；颗粒料经口模挤出后初步成型，且会有一定膨化变形，将其送入内径稍大的玻璃圆管，快速冷却定型后从圆管另一端输出即得到疏松、透气性良好的颗粒滤棒。

与现有技术相比，本发明的技术方案带来的技术效果：

1)本发明的滤棒原材料来源烟草，安全性可靠，同时可尽量使用废次等级烟草原料使其使用成本更低；现有滤棒原材料为醋纤，是一种化纤材料，价格昂贵且安全性存在争议。

2)本发明的滤棒材料丢弃后可降解、腐化为有机肥料反哺大自然，对环境友好；现有滤棒醋纤材料极难降解，丢弃后会造成严重污染，破坏环境。

3)本发明的滤棒更加圆润饱满，硬度高，抽吸前后形态维持不变；现有卷烟滤棒硬度较低，抽吸时无法避免热塌陷，抽吸后滤嘴变形严重，影响观感。

4)本发明的滤棒由烟草颗粒粘结成型而成，颜色为烟草原料色，外观极具特色，易为消费者接受；现有醋纤滤棒为丝网状结构，颜色几乎全为白色，外观千篇一律没有特色。

5)本发明的滤棒生产设备简单，制备方法简单，对原材料的使用可视为废物再利用；现有醋纤滤棒生产设备复杂，价格及其昂贵，原材料醋纤的制备及其繁琐且消耗巨大。

6)本发明的滤棒由烟草本香进行赋香加香，香气纯粹自然，持久性好，加香效果更突出，且与烟香协调性极佳。

附图说明

【图1】为本发明所述的烟草颗粒圆棒成型装置示意图；

【图2】为本发明所述的烟草颗粒圆棒成型装置螺杆的头部结构示意图；

其中，1为加料器，2为挤压器，3为加热器，4为螺杆，4-1为螺杆表面的螺纹；4-2为螺杆头部的凹槽；5为口模，6为冷却器，7为玻璃圆管。

具体实施方式

以下实施例旨在说明本发明内容，而不是对本发明保护范围的进一步限定。

如图1、2所示，以下实施例采用的所述烟草颗粒圆棒成型装置包括单螺杆挤出系统和冷却定型系统；

单螺杆挤出系统包括加料器1和挤压器2；所述加料器1设置在挤压器2上；所述挤压器1包括机筒，所述机筒外部设有加热器3，内部设有螺杆4，机筒一端设有口模5；

所述冷却定型系统包括圆管7和冷却器6；所述冷却器6设置在圆管7外部；所述圆管6一端与挤压器2的口模5对接；所述螺杆4头部的螺纹4-1上开有多组与螺杆4轴线平行的凹槽4-2；

所述混合物料通过加料器连续加料进入挤压器2的机筒内，在螺杆4挤压作用下，从口模5挤出进入冷却定型系统的圆管7中，进行冷却定型后，挤出，得到得到烟草颗粒圆棒；

具体制备方法参考以下具体实施例：

实施例1

本实施例中采用改进的单螺杆挤出机进行卷烟滤棒的制备，在常规的单螺杆挤出机(例如莱斯特瑞兹zsemaxx)的基础上进行如下改进：1)螺杆4为20等距螺杆，螺纹4-1为高度为4mm齿型螺纹；螺杆4的头部上设有4组等距凹槽4-2；所述的各凹槽4-2沿螺杆4外周均匀设置；所述螺杆4头部的螺纹上的凹槽4-2深度与螺纹4-1的高度一致，宽度为3mm；2)7.0mm内径的口模5后接有内径7.5mm的玻璃圆管7，玻璃圆管7四周环绕风冷冷却器6。

1)将烟梗在40℃下粉碎过筛取20-80目的烟梗颗粒备用；2)将占烟梗颗粒重量10％的烟用白乳胶喷洒在烟梗颗粒上，并搅拌均匀；3)上述施胶的烟梗颗粒料使用改进的单螺杆挤出机挤出，经口模初步成型的物料进入玻璃圆管进一步精细冷却定型后从另一端挤出，得疏松透气的烟梗颗粒圆棒，圆棒密度0.6g/ml；(含水量为12％)。4)烟梗颗粒圆棒挤出后切割为100mm长度即得所需烟梗颗粒卷烟滤棒。该滤棒可直接用于卷接卷烟。

实施例2

本实施例中采用改进的单螺杆挤出机进行卷烟滤棒的制备，在常规的单螺杆挤出机(例如莱斯特瑞兹zsemaxx)的基础上进行如下改进：1)螺杆4为20等距螺杆，螺纹4-1为高度为4mm齿型螺纹；所述螺杆4的头部螺纹上的凹槽4-2深度与螺纹4-1的高度一致，宽度为3mm；螺杆4的头部上设有4组等距凹槽8；所述的各凹槽8沿螺杆4外周均匀设置；2)7.2mm内径的口模5后接有内径7.5mm的玻璃圆管7，玻璃圆管7四周环绕风冷冷却器6。

1)将烟梗在30℃下粉碎过筛取20-80目的烟梗颗粒备用；2)将占烟梗颗粒重量8％的微晶蜡熔化后喷洒在烟梗颗粒表面，并搅拌均匀；3)上述施胶的烟梗颗粒料使用改进的单螺杆挤出机挤出，经口模初步成型的物料进入玻璃圆管进一步精细冷却定型后从另一端挤出，得疏松透气的烟梗颗粒圆棒，圆棒密度0.9g/ml；含水量为8％。4)烟梗颗粒圆棒挤出后切割为100mm长度即得所需烟梗颗粒卷烟滤棒。该滤棒可直接用于卷接卷烟。

实施例3

本实施例中采用改进的单螺杆挤出机进行卷烟滤棒的制备，在常规的单螺杆挤出机的基础上进行如下改进：1)螺杆4为20等距螺杆，螺纹4-1为高度为4mm齿型螺纹；所述螺杆4的头部螺纹上的凹槽4-2深度与螺纹4-1的高度一致，宽度为3mm；螺杆4的头部上设有4组等距凹槽8；所述的各凹槽8沿螺杆4外周均匀设置；2)6.5mm内径的口模5后接有内径7.5mm的玻璃圆管7，玻璃圆管7四周环绕风冷冷却器6。

1)将烟叶粉碎为150目的烟粉，将其置于喷雾干燥制粒机中；配制一定质量浓度2％的羟丙基纤维素钠水性胶液作为粘合剂，按标准操作流程一步制粒、干燥制备再造烟草颗粒；筛取20-60目的再造烟草颗粒备用；2)将烟梗在40℃下粉碎过筛取20-60目的烟梗颗粒；3)将上述再造烟草颗粒和烟梗颗粒按照质量比1∶1混合均匀；4)将占混合烟草颗粒重量10％的乙烯-醋酸乙烯共聚物熔化后喷洒在混合烟草颗粒表面，并搅拌均匀；5)上述施胶的混合烟草颗粒料使用改进的单螺杆挤出机挤出，经口模初步成型的物料进入玻璃圆管进一步精细冷却定型后从另一端挤出，得疏松透气的混合烟草颗粒圆棒，圆棒密度1.2g/ml；含水量为9％。7)混合颗粒圆棒挤出后切割为120mm长度即得所需咖啡香型颗粒卷烟滤棒。该滤棒与普通醋纤棒按长度比15：10比例复合后用于卷接卷烟。

实施例4

本实施例中采用改进的单螺杆挤出机进行卷烟滤棒的制备，在常规的单螺杆挤出机的基础上进行如下改进：1)螺杆为20等距螺杆，螺纹为高度为4mm齿型螺纹；所述螺杆的头部螺纹上的凹槽深度与螺纹的高度一致，宽度为3mm；螺杆4的头部上设有4组等距凹槽8；所述的各凹槽8沿螺杆4外周均匀设置；2)6.8mm内径的口模后接有内径7.5mm的玻璃圆管，圆管四周环绕风冷冷却器。

1)将烟叶在25℃下粉碎为120目的烟粉；2)配制1％质量比的改性淀粉水性胶液；3)将烟粉和胶液按质量比100：20混合均匀，采用摇摆式造粒机进行造粒：4)上述湿颗粒40℃真空干燥至水分含量10％，过筛取30-80目的再造烟草颗粒备用；5)将占再造烟草颗粒重量8％的聚乙烯熔化后喷洒在再造烟草颗粒表面，并搅拌均匀；6)将上述施胶的再造烟草颗粒使用改进的单螺杆挤出机挤出，经口模初步成型的物料进入玻璃圆管进一步精细冷却定型后从另一端挤出，得密度为0.7g/ml，水分含量为8％的烟草颗粒圆棒；7)烟草颗粒圆棒挤出后包裹成型纸，再切割为100mm长度即得所需烟草颗粒卷烟滤棒。该滤棒可直接用于卷接卷烟。

样烟评估：

对实施例1-4制成的卷烟滤棒分别卷接同品牌卷烟并与常规醋纤滤棒卷烟进行了对比，结果见表1。

表1

从以上评估结果可见，本发明制备的滤棒具有明显的加香效果，烟气截留效果与醋纤相比接近。本发明滤棒吸阻可控，硬度大幅提高，外观特色鲜明。