加热不燃烧卷烟的烟芯材料及其制备方法、加热不燃烧卷烟和加热不燃烧系统与流程

1.本发明涉及加热不燃烧卷烟领域，尤其涉及一种加热不燃烧卷烟的烟芯材料及其制备方法、加热不燃烧卷烟和加热不燃烧系统。


背景技术：

2.加热不燃烧卷烟烟芯材料无外乎片状、丝状、颗粒状等形态，对于片状、丝状烟芯材料，为保证被加热器充分加热，不管是有序排列还是无序排列，都需要排列得很紧密，增加接触面，以利热量传导，这样就不能为烟气的聚集提供空间，消费者吸食到口中的烟气量少、烟气浓度低。颗粒状烟芯材料虽然在颗粒与颗粒之间形成空隙，但存在表面的烟香物质很容易受热挥发，内部的却因为外表面的裹缚而难以溢出的问题。
3.有鉴于此，特提出本技术。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种加热不燃烧卷烟的烟芯材料及其制备方法、加热不燃烧卷烟和加热不燃烧系统，以解决上述问题。
5.为实现以上目的，本发明特采用以下技术方案：
6.一种加热不燃烧卷烟的烟芯材料，所述烟芯材料呈球状且具有多孔结构。
7.优选地，所述多孔结构中的孔的孔径为100-1000nm；
8.优选地，所述烟芯材料的外径为0.6-2mm；
9.优选地，所述烟芯材料的比表面积为0.25-0.4m2/g；
10.优选地，所述烟芯材料的孔隙率为31-72％。
11.相比于10微米甚至更大的孔隙，本发明所述孔径范围的微孔具有更大的烟香负载量，能够更好的实现烟香的缓释(烟香负载在多孔隙大孔颗粒表面及内部，随着加热器持续加热，表面的烟香物质先挥发，孔隙内的后挥发，从而实现缓释)。孔径过大会导致香气负载量下降，进而使得抽吸体验感下降。
12.可选地，所述多孔结构中的孔的孔径可以为100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm以及100-1000nm之间的任一值；所述烟芯材料的外径可以为0.6mm、0.8mm、1mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、2mm以及0.6-2mm之间的任一值；所述烟芯材料的比表面积可以为0.25m2/g、0.30m2/g、0.35m2/g、0.40m2/g以及0.25-0.4m2/g之间的任一值；所述烟芯材料的孔隙率可以为31％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、72％以及31-72％之间的任一值。
13.一种所述的加热不燃烧卷烟的烟芯材料的制备方法，包括：
14.将包括烟芯原料和用于产生气体的成孔剂在内的原料混合后造粒，然后干燥即可。
15.优选地，所述烟芯原料包括烟草粉末；
16.优选地，所述烟芯原料还包括非烟草粉末；
17.优选地，所述原料还包括胶粘剂，例如：甲基纤维素、粉状纤维素、羟乙纤维素、糊精、磷酸淀粉钠等等。
18.烟芯材料的主要原料是烟草粉末，也可以添加其他植物粉末进行性能和口味的调整，例如槟榔、薄荷、茶叶等等。对于粘性不够的物料，需要加入胶粘剂辅助成型。
19.优选地，所述成孔剂包括可互相反应产生气体的多种物质的组合，和/或，加热可产生气体的物质；
20.优选地，所述可互相反应产生气体的多种物质的组合包括醋酸和碳酸钠；
21.优选地，所述加热可产生气体的物质包括碳酸氢铵、碳酸氢钠和硫酸铝铵中的一种或多种。
22.使用酸碱反应或者热分解得到气体进行成孔，可以得到孔径更小的微孔。
23.优选地，标准大气压下，每克所述醋酸和所述碳酸钠的混合物的气体发生量为35-100ml；
24.优选地，所述碳酸氢铵的用量为所述烟芯原料质量的3-5％。
25.通过控制成孔剂的添加量，可以控制烟芯材料成品的孔隙率和表面积。相比直接使用气体进行成孔而言，可控性更好，而且产品性能参数稳定、再现性好。
26.可选地，每克所述醋酸和所述碳酸钠的混合物的气体发生量可以为35ml、40ml、45ml、50ml、55ml、60ml、65ml、70ml、75ml、80ml、85ml、90ml、95ml、100ml以及35-100ml之间的任一值；所述碳酸氢铵的用量可以为所述烟芯原料质量的3％、3.5％、4％、4.5％、5％以及3-5％之间的任一值。
27.优选地，所述干燥的温度为60-160℃；
28.优选地，所述干燥的热源介质包括热风和/或过热蒸汽。
29.干燥的温度的控制，除了考虑热分解物质本身的性质以及干燥效率之外，还需要考虑对烟芯材料的影响。
30.可选地，所述干燥的温度可以为60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃以及60-160℃之间的任一值。
31.优选地，所述造粒之后还包括整粒；
32.优选地，所述干燥之后还包括添加香味剂和筛分的步骤；
33.优选地，所述混合之后、所述造粒之前还包括：向所述混合得到的混合物中加入水；
34.优选地，加入水的量使得所述混合物的含水率达到25％-35％；
35.优选地，加入水之后还包括静置；
36.优选地，所述静置的环境温度为20-25℃、相对湿度为80-90％，所述静置的时间为20-40min。
37.整粒的目的是为了得到形状规整的颗粒。首先制备得到无香味的基础产品，然后再添加香味剂，可以根据需要快速得到不同风格的终产品。筛分的主要目的是除去大颗粒、细屑和粉末。加水的目的是为了调节物料的含水率，更好的进行成型造粒。
38.可选地，加入水的量使得所述混合物的含水率达到25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％以及25％-35％之间的任一值；所述静置的环境温度可以
为20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃以及20-25℃之间的任一值，相对湿度可以为80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％以及80-90％之间的任一值，所述静置的时间可以为20min、25min、30min、35min、40min以及20-40min之间的任一值。
39.一种加热不燃烧卷烟，使用所述的加热不燃烧卷烟的烟芯材料制得。
40.一种加热不燃烧系统，包括所述的加热不燃烧卷烟和用于加热所述加热不燃烧卷烟的装置。
41.与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
42.本技术提供的加热不燃烧卷烟的烟芯材料，球状的烟芯材料使得颗粒与颗粒之间能够形成空隙，为烟气的形成和聚集提供了空间，消费者吸食到口中的烟气量多、烟气浓度高；而且因为空隙的存在，即使紧密排列，也不会增大烟支吸阻；球状材料还可以实现热传递的多向性，热导率高。烟芯材料表面和内部分布的微孔，随着加热器持续加热，表面的烟香物质先挥发，孔隙内的后挥发，从而实现缓释，也能够使得颗粒内部的烟香成分充分的散发出来；微孔的存在使得烟芯材料的比表面积增大，使得烟芯材料对香味剂的负载量更大。
43.本技术提供的加热不燃烧卷烟的烟芯材料的制备方法，通过造粒方式，用成孔剂产生的气体作为成孔介质，相比挤出成型过程中直接使用气体进行成孔，得到的烟芯材料，孔径更小，分布更均匀。
44.本技术提供的加热不燃烧卷烟和加热不燃烧系统，烟气量大、烟气浓度更高，抽吸体验感更好。
附图说明
45.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明范围的限定。
46.图1为实施例1得到的烟芯材料的微观形态照片；
47.图2为图1的局部放大图。
具体实施方式
48.如本文所用之术语：
[0049]“由
……
制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
[0050]
连接词“由
……
组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由
……
组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
[0051]
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围
下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
[0052]
在这些实施例中，除非另有指明，所述的份和百分比均按质量计。
[0053]“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位，1份可表示任意的单位质量，如可以表示为1g，也可表示2.689g等。假如我们说a组分的质量份为a份，b组分的质量份为b份，则表示a组分的质量和b组分的质量之比a：b。或者，表示a组分的质量为ak，b组分的质量为bk(k为任意数，表示倍数因子)。不可误解的是，与质量份数不同的是，所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。
[0054]“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，a和/或b包括(a和b)和(a或b)。
[0055]
下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的。
[0056]
实施例1
[0057]
本实施例提供一种加热不燃烧卷烟烟芯材料，其制备方法如下：
[0058]
烟草粉末和胶粘剂在容器中混和搅拌，先加入烟草粉末和胶粘剂总质量19.5％的食醋，形成湿材；然后撒入占烟草粉末和胶粘剂总质量2.4％的食用碱(食醋和食用碱的二氧化碳气体发生量在35-50ml/g)，再喷入水，喷水量以使湿材含水率达到30％为度；在温度为22℃、相对湿度为85％的条件下放置0.5h，使在湿材中产生部分二氧化碳和二氧化碳前体物(酸碱中和反应产生二氧化碳，但反应不完全或反应了二氧化碳也没完全溢出的情况下形成二氧化碳前体物，后经加热完全反应并溢出)；经造粒机造粒后，在湿颗粒整粒机中进行整粒，得到均匀的高度规整的球型的颗粒，然后使用60℃热风干燥，其表面和内部均分布有微孔，微孔的孔径范围为100nm-1000nm。
[0059]
在一个优选的实施方式中，使用网孔尺寸0.6mm、1.4mm的筛网进行组合筛分，除去造粒产生的大颗粒、细屑和粉末，即得成品加热不燃烧卷烟烟芯材料颗粒。得到的加热不燃烧卷烟烟芯材料颗粒的平均外径为1.0mm，比表面积为0.315m2/g，孔隙率为40％。微观形态见图1和图2所示。
[0060]
将上述成品加热不燃烧卷烟烟芯材料颗粒与降温过滤等材料填充于烟管中，即得加热不燃烧卷烟。
[0061]
实施例2
[0062]
本实施例提供一种加热不燃烧卷烟烟芯材料，其制备方法如下：
[0063]
烟草粉末和胶粘剂在容器中混和搅拌，先加入烟草粉末和胶粘剂总质量20％的食醋，形成湿材；然后撒入占烟草粉末和胶粘剂总质量3％的食用碱(食醋和食用碱的二氧化碳气体发生量在40-80ml/g)，再喷入水，喷水量以使湿材含水率达到25％为度；在温度为20℃、相对湿度为80％的条件下放置20min，使在湿材中产生部分二氧化碳和二氧化碳前体物；经造粒机造粒后，在湿颗粒整粒机中进行整粒，得到均匀的高度规整的球型的颗粒，然
后使用100℃热水蒸气作为热源进行干燥，其表面和内部均分布有微孔，微孔的孔径范围为100nm-1000nm。
[0064]
在加香机中，施加目标产品所需的香精香料，最后使用网孔尺寸0.4mm和1.5mm的筛网进行组合筛分，除去造粒产生的大颗粒、细屑和粉末，即得成品加热不燃烧卷烟烟芯材料颗粒。
[0065]
将上述成品加热不燃烧卷烟烟芯材料颗粒填充于烟管中，即得加热不燃烧卷烟。
[0066]
实施例3
[0067]
本实施例提供一种加热不燃烧卷烟烟芯材料，其制备方法如下：
[0068]
烟草粉末、薄荷粉末和胶粘剂在容器中混和搅拌，加入烟草粉末、薄荷粉末和胶粘剂总质量20％的食醋，形成湿材；然后撒入占烟草粉末、薄荷粉末和胶粘剂总质量2.5％的食用碱(食醋和食用碱的二氧化碳气体发生量在40-50ml/g)，再喷入水，喷水量以使湿材含水率达到35％为度；在温度为25℃、相对湿度为90％的条件下放置40min，使在湿材中产生部分二氧化碳和二氧化碳前体物；经造粒机造粒后，在湿颗粒整粒机中进行整粒，得到均匀的高度规整的球型的颗粒，然后使用160℃热风作为热源进行干燥，其表面和内部均分布有微孔，微孔的孔径范围为100nm-1000nm。
[0069]
在加香机中，施加目标产品所需的香精香料，最后使用网孔尺寸0.4mm和1mm的筛网进行筛分，除去造粒产生的大颗粒、细屑和粉末，即得成品加热不燃烧卷烟烟芯材料颗粒。
[0070]
将上述成品加热不燃烧卷烟烟芯材料颗粒填充于烟管中，即得加热不燃烧卷烟。
[0071]
实施例4
[0072]
本实施例提供一种加热不燃烧卷烟的烟芯材料，其制备方法如下所述：
[0073]
烟草粉末在容器中混和搅拌的过程中，加入3.65％的nahco3，再喷入水，喷水量以使混合物含水率达到35％为度；经传统造粒机造粒后，在湿颗粒整粒机中进行整粒，然后使用热风作为热源在70℃-160℃下干燥，得到均匀的高度规整的球型的多孔隙颗粒，其表面和内部均分布有微孔，微孔的孔径范围为100nm-1000nm。
[0074]
在加香机中，施加目标产品所需的香精香料，最后使用网孔尺寸0.6mm、1.4mm的筛网进行组合筛分，除去造粒产生的大颗粒、细屑和粉末，即得成品加热不燃烧卷烟烟芯材料颗粒。
[0075]
将上述成品加热不燃烧卷烟烟芯材料颗粒填充于烟管中，即得加热不燃烧卷烟。
[0076]
实施例5
[0077]
本实施例提供一种加热不燃烧卷烟的烟芯材料，其制备方法如下所述：
[0078]
烟草粉末、胶粘剂和茶叶粉末在容器中混和搅拌的过程中，加入3％的nh4hco3，再喷入水，喷水量以使混合物含水率达到30％为度；经传统造粒机造粒后，在湿颗粒整粒机中进行整粒，然后使用热蒸汽作为热源在160℃下干燥，得到均匀的高度规整的球型的多孔隙颗粒，其表面和内部均分布有微孔，微孔的孔径范围为100nm-1000nm。
[0079]
在加香机中，施加目标产品所需的香精香料，最后使用网孔尺寸0.4mm、1mm的筛网进行筛分，除去造粒产生的大颗粒、细屑和粉末，即得成品加热不燃烧卷烟烟芯材料颗粒。
[0080]
将上述成品加热不燃烧卷烟烟芯材料颗粒填充于烟管中，即得加热不燃烧卷烟。
[0081]
实施例6
[0082]
本实施例提供一种加热不燃烧卷烟的烟芯材料，其制备方法如下所述：
[0083]
烟草粉末和胶粘剂在容器中混和搅拌的过程中，加入5％的nh4al(so4)2，再喷入水，喷水量以使混合物含水率达到25％为度；经传统造粒机造粒后，在湿颗粒整粒机中进行整粒，然后使用热风作为热源在100℃下干燥，得到均匀的高度规整的球型的多孔隙颗粒，其表面和内部均分布有微孔，微孔的孔径范围为100nm-1000nm。
[0084]
在加香机中，施加目标产品所需的香精香料，最后使用网孔尺寸0.4mm、1.5mm的筛网进行筛分，除去造粒产生的细屑和粉末，即得成品加热不燃烧卷烟烟芯材料颗粒。
[0085]
将上述成品加热不燃烧卷烟烟芯材料颗粒填充于烟管中，即得加热不燃烧卷烟。
[0086]
抽吸时，使用加热器具将所述加热不燃烧卷烟加热即可。
[0087]
对比例1
[0088]
与实施例1不同的是，直接在造粒的过程充入高压气体。
[0089]
对比例2
[0090]
与实施例2不同的是，采用挤出成型得到形状不规则的颗粒。
[0091]
对比例3
[0092]
与实施例3不同的是，采用挤出成型得到片状材料。
[0093]
对比例4
[0094]
与实施例4不同的是，采用挤出成型得到片状材料，然后切丝得到丝状烟芯材料。
[0095]
对比例5
[0096]
与实施例5不同的是，采用单螺杆挤出机注入co2进行发泡挤出成型，然后切片切丝得到丝状烟芯材料。
[0097]
将实施例1-6和对比例1-5得到的烟芯材料制作成相同尺寸的加热不燃烧卷烟，使用同样的烟具进行烟气量、抽吸体验感等方面的评价，结果如下表1所示：
[0098]
表1评价结果
[0099][0100][0101]
需要说明的是，表1中的抽吸口数是由仪器定量测量得到，当烟气量不足标准抽吸
容量时，折算成带小数点的数值。
[0102]
由上表1对比可知，本技术提供的加热不燃烧卷烟的烟芯材料，比表面积增大，吸附香料物质的性能增强。本技术提供的加热不燃烧卷烟的烟芯材料制得的加热不燃烧卷烟，导热系数高、吸阻小，抽吸时轻松、舒适，烟支前、中、后三段烟气均匀、稳定，烟气量大、浓度适中，颗粒内部的材料也能够被加热，烟芯材料中的物质能够被充分的、逐步的释放，抽吸口数增加，消费者的满足感、获得感增加，抽吸体验感好。
[0103]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
[0104]
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。