多通孔颗粒棒及其制备方法和应用与流程

本发明属于烟草制备技术领域，具体涉及一种多通孔颗粒棒及其制备方法和应用。

背景技术：

目前颗粒复合卷烟滤棒一般采用先用热熔胶与颗粒材料进行混合，得到混合物料，将混合物制备成圆棒状后，再在圆棒状混合物的外部包裹包装纸后切割成型得到。

例如，中国专利cn109123769b公开了一种环保型卷烟滤棒及其制备方法和应用。采用的制备方法是将天然植物颗粒与热熔胶通过超高速混合机处理，使热熔胶软化并与天然植物颗粒混匀后，趁热输送至颗粒圆棒成型装置内制备天然植物颗粒圆棒；所述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心平行的凹槽；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，得到天然植物颗粒圆棒；天然植物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。该专利的技术方案存在以下问题：

制备过程需分别进行颗粒混合、单螺杆挤出、冷却定型、挤出，包裹成型纸、切割等步骤，工艺复杂；

制备装置包括、超高速混合机、颗粒圆棒成型装置、包装装置、切割装置，其中颗粒圆棒成型装置中包括单螺杆挤出系统、冷却定型系统，单螺杆挤出系统包括加料器、挤压器等，装置复杂；

颗粒圆棒采用螺杆挤压的方式制备，操作难度大，在挤压过程中容易破坏颗粒材料，产生碎屑和粉尘；且螺杆容易堵塞，清洁难度大且危险。

技术实现要素：

为解决现有技术的问题，本发明提供一种多通孔颗粒棒及其制备方法和应用，可将颗粒材料直接成型为棒材进行应用；工艺和制备装置简单，操作简单，加工和使用过程中不易有粉尘产生；制造成本低，适合于大规模生产；原辅材料绿色安全。

具体地说，本发明是采用以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供一种多通孔颗粒棒制备方法，包括：

通过上胶装置将加热后的热熔胶涂覆在成型纸上，形成胶层；

通过加料装置将定量的颗粒材料均匀喷洒在所述胶层表面，形成颗粒层；

通过刮料装置将所述成型纸上的颗粒材料均匀铺设在胶层上，使颗粒层、胶层在成型纸上达到预设的厚度；

根据预设的圆周尺寸要求，通过成型装置将胶层、颗粒层和成型纸包裹成型，制备成多通孔颗粒棒，所述多通孔颗粒棒的最外层是成型纸，往里依次是胶层和颗粒层；

将所述多通孔颗粒棒通过分切装置分切成所需长度。

进一步的，所述胶层采用天然植物胶，包括淀粉胶、淀粉类合成胶中的至少一种。

进一步的，所述颗粒材料的目数为10目～40目。

进一步的，所述颗粒材料是天然草本植物颗粒，包括葛粉、烟梗、玉米芯颗粒中的至少一种，或者是天然木本植物颗粒，包括坚果壳颗粒、核桃颗粒中的至少一种，或者是人造合成功能颗粒。

进一步的，所述预设的厚度为2mm～4mm。

进一步的，所述成型装置设置有加热段和冷却段；所述加热段使得胶、颗粒材料与成型纸保持设定的温度；所述冷却段使得多通孔颗粒棒固化定型。

另一方面，本发明还提供一种多通孔颗粒棒，采用根据上述多通孔颗粒棒制备方法制备而成，所述多通孔颗粒棒的组分及重量百分比为：颗粒材料55～70％，成型纸5～15％，胶10～30％。

进一步的，所述多通孔颗粒棒中颗粒材料占多通孔颗粒棒的体积50～90％，多通孔颗粒棒压降为100～4000pa。

再一方面，本发明还提供一种二元复合滤棒，由上述多通孔颗粒棒制备方法得到的多通孔颗粒棒与醋酸纤维滤棒通过二元复合滤棒成型机制备而成，包括依次相接的多通孔颗粒棒段和醋酸纤维滤棒段。

又一方面，本发明还提供一种卷烟，包括醋酸纤维段、空腔段和烟丝段，所述空腔段中填充有由上述多通孔颗粒棒制备方法得到的多通孔颗粒棒。

本发明的有益效果如下：

本发明制备的多通孔颗粒棒，材料最外层是滤棒用成型纸，往里依次是胶层和颗粒层，具有复杂多通孔结构，可以作卷烟滤棒使用，利用颗粒与颗粒之间的缝隙形成气流通过路径，当烟气流经过颗粒形成的通道时，可充分的与颗粒材料表面接触，起到降温、吸附、释放香味等效果。具有以下优点：

1、多通孔颗粒棒中的颗粒材料采用原料均为天然取材，材料安全、无害。特别是，功能颗粒可以选用需要的材料，例如咖啡和天然植物提取物，使得功能颗粒在具有咖啡烘焙特征香气的同时，还具有相关天然植物提取物的功效，通过功能处理使咖啡颗粒特有的咖啡豆有效成分与植物活性成分结合，具有多重功能效果。本发明提供的咖啡颗粒可以在食品行业应用，也可以利用咖啡颗粒的物理特征及特有香气应用于卷烟上。应用在卷烟上时，具有咖啡烘焙香和植物提取物香气，可提升烟气感官质量。

2、多通孔颗粒棒里面孔道结构复杂，颗粒材料结构较为密实，加工和使用过程中不会破碎，不易有粉尘产生。

3、多通孔颗粒棒中的颗粒材料具有一定的热稳定性，能够起到传热作用，降低加热卷烟烟气经过颗粒材料后的温度，同时受热可释放颗粒上致香物质。

采用本发明的多通孔颗粒棒，可将其和醋酸纤维滤棒通过二元复合滤棒成型机制备二元复合滤棒，接装卷烟后，与具有相同物理指标(圆周、长度、硬度、圆度、吸阻、水分)的醋酸纤维滤棒接装卷烟相比，感官质量提升，协调、杂气、香气均有提升。

采用本发明的多通孔颗粒棒，通过分切复合可作为功能材料应用在三段式加热卷烟上，在加热卷烟使用时不但具有降温的作用，还具有丰富的烟气品质效果。

本发明的多通孔颗粒棒制备方法，利用成型纸上胶模块，在成型纸上涂一层胶，在胶未固化之前，将适量的颗粒施加到胶层上面，然后通过刮料模块，使颗粒均匀的平铺在胶上面，形成均匀的颗粒层，通过成型腔将成型纸包裹起来，形成棒状的材料，具有以下优点：

1、颗粒材料可直接成型为棒材进行应用，不用将颗粒材料放在醋酸纤维丝束中夹带。

2、多通孔颗粒棒成型工艺简单，主要是经过加热冷却即可制备尺寸精度高的棒材；制备装置简单，操作容易，解决了现有技术存在的工艺复杂、制备装置复杂、操作难度大、易产生碎屑和粉尘等问题；且制造成本低，适合于大规模生产。

3、制备出的多通孔颗粒棒里面孔道结构复杂，其中的颗粒材料结构较为密实，加工和使用过程中不会破碎，不易有粉尘产生。

4，所用原辅材料容易得到、成本低、绿色安全，能够提高产品竞争力。

附图说明

图1是本发明的多通孔颗粒棒制备装置示意图。

图2是本发明的多通孔颗粒棒制备方法流程示意图。

图3是应用本发明实施例2的多通孔颗粒棒制备而成的二元复合滤棒结构示意图。

图4是应用本发明实施例3的多通孔颗粒棒制备而成的三段式加热卷烟结构示意图。

图中的标号：1——成型纸，2——上胶装置，3——加料装置，4——刮料装置，5——成型装置，6——分切装置。

具体实施方式

下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

本发明的一个实施例，为一种多通孔颗粒棒，其组分及重量百分比为：颗粒材料55～70％，成型纸5～15％，环保胶10～30％，颗粒的目数为10目～40目。多通孔颗粒棒可用在传统卷烟及加热卷烟上。采用如图1所示的多通孔颗粒棒的制备装置制备多通孔颗粒棒，制备方法包括以下步骤，如图2所示。

1，通过上胶装置2将加热后的热熔胶均匀涂覆在成型纸1的表面上，形成胶层。成型纸1得尺寸根据设计的多通孔颗粒棒圆周尺寸相应。胶可以采用天然环保胶，优先采用天然植物胶，如淀粉胶、淀粉类合成胶等中的至少一种。例如，需制备的多通孔颗粒棒圆周为13.00mm～25.00mm，长度范围为80mm～150mm，可分割成1mm～80mm的小段多通孔圆柱材料，则所用的成型纸1选取纸的宽度为14.0mm～30mm，成型纸定量为20～150g/m²，成型纸透气度为0～30000cu。

2，当涂敷了热熔胶的成型纸1经过加料装置3时，通过加料装置3将定量的颗粒材料均匀喷洒在所述胶层表面，形成颗粒层。加料装置3能够控制颗粒材料施加量和颗粒落料的均匀性。所用的颗粒材料可以是天然草本植物颗粒，如葛粉、烟梗、玉米芯颗粒等中的至少一种，也可以是天然木本植物颗粒，如坚果壳颗粒、核桃颗粒等中的至少一种，材料安全、无害；也可以是可切合的人造合成功能颗粒。所用的颗粒形状可以是多面体性，不规则的多棱体性，也可以是较为规则的球形、方形等几何形状。

3，通过刮料装置4将所述成型纸上的颗粒材料均匀铺设在胶层上，使颗粒层、胶层在成型纸上达到预设的厚度。厚度一般为2mm～4mm。

4，根据预设的圆周尺寸要求，通过成型装置5将胶层、颗粒层和成型纸包裹成型，制备成多通孔颗粒棒，多通孔颗粒棒的最外层是成型纸，往里依次是胶层和颗粒层。多通孔颗粒棒截面形状是颗粒及颗粒和颗粒之间的孔隙组成。多通孔颗粒棒中颗粒材料占滤棒的体积为50％～90％，滤棒压降为100pa～4000pa。制成的多通孔颗粒棒的圆周尺寸精度高，可达±0.2mm。成型装置5设置有加热段和冷却段；加热段使得胶、颗粒材料与成型纸保持设定的温度，使得胶较软，容易塑型；冷却段使得成型后的多通孔颗粒棒更快地固化定型。根据胶的种类不同，加热段的温度可在80℃～140℃间选择合适的值，冷却段的温度可在20℃以下选择合适的值。本实施例制备出的多通孔颗粒棒里面孔道结构复杂，其中的颗粒材料结构较为密实，加工和使用过程中不会破碎，不易有粉尘产生。

5，将多通孔颗粒棒通过分切装置6分切成所需长度。

实施例2：

本发明的另一个实施例，使用咖啡颗粒材料制备多通孔颗粒棒，并将多通孔颗粒棒与醋酸纤维滤棒制备成二元复合滤棒，用于接装在卷烟上。

所使用的咖啡颗粒材料可由以下方式得到：选取天然咖啡豆，经过粉碎后过筛制备14目～20目的咖啡豆颗粒；咖啡豆颗粒经过风选，吹掉碎屑后，得到无粉尘、无碎屑的咖啡颗粒材料。

采用如图1所示的多通孔颗粒棒的制备装置制备多通孔颗粒棒，制备方法包括以下步骤，如图2所示：

1，当成型纸1(宽度为26.5mm、定量为100g/m²)经过上胶装置2时，将加热(例如200℃)后的热熔胶涂覆在成型纸1上，涂胶量约为5g/m²。

2，当涂敷了热熔胶的成型纸1经过加料装置3时，加料装置3将咖啡颗粒材料均匀喷洒在胶面上，颗粒施加量约为10g/m²。

3，通过刮料装置4，将喷洒有功能颗粒的成型纸上的颗粒材料均匀铺设在胶面上，使颗粒层、胶层在成型纸1上达到设计的厚度要求，一般为2mm～4mm。

4，之后进入成型装置5(例如直线式烟用滤棒成型机)，将胶、功能颗粒与成型纸1固化制成多通孔颗粒棒。成型装置5中设置有120℃预处理段和8℃冷却段。加热段使得胶、颗粒材料与成型纸保持设定的温度，使得胶较软，容易塑型；冷却段使得成型后的多通孔颗粒棒更快地固化定型。

5，将多通孔颗粒棒通过分切装置6制备成需要的长度。

将上述制备方法得到的多通孔颗粒棒与醋酸纤维滤棒通过二元复合滤棒成型机制备成二元复合滤棒，该二元复合滤棒的结构如图3所示。例如，多通道颗粒棒滤棒圆周23.65mm，长度120mm。二元复合滤棒长度为144mm，吸阻为3400pa。选取与“功能颗粒复合滤棒”相同物理指标(圆周、长度、硬度、圆度、吸阻、水分)的醋酸纤维滤棒接装卷烟，将其与接装二元复合滤棒的卷烟分别进行感官评价，感官评价见表1。

表1卷烟感官质量检验结果

可见，卷烟接装了由本实施例的多通孔颗粒棒制成的二元复合滤棒后，相比对照样(接装了醋酸纤维滤棒的卷烟)，感官质量提升1.2分；由于颗粒材料具有一定的热稳定性，能够起到传热作用，降低加热卷烟烟气经过颗粒材料后的温度，同时受热可释放颗粒上致香物质，香气、协调、杂气等感官体验均有提升。

实施例3：

本发明的另一个实施例，使用烟梗颗粒制备多通孔颗粒棒，并将多通孔颗粒棒作为功能材料填充在三段式加热卷烟的空腔段。

所使用的烟梗颗粒材料可由以下方式得到：选取烟梗颗粒材料，经过粉碎后过筛，制备10目～40目的烟梗颗粒，颗粒经过风选吹掉碎屑除尘后备用。

采用如图1所示的多通孔颗粒棒的制备装置制备多通孔颗粒棒，制备方法包括以下步骤：

1，当成型纸1(宽度为24.0mm、定量为80g/m²)经过上胶装置2后，将加热(例如200℃)的热熔胶涂覆在成型纸1上，涂胶量约4g/m²。

2，当涂敷了热熔胶的成型纸1经过加料装置3时，加料装置3将烟梗颗粒材料均匀喷洒在胶面上，颗粒施加量约8g/m²。

3，通过刮料装置4，将喷洒有烟梗颗粒的成型纸1上的颗粒材料均匀铺设在胶面上，使颗粒层、胶层在成型纸1上达到设计的厚度要求，一般为2mm～4mm。

4，之后进入成型装置5(例如直线式烟用滤棒成型机)，将胶、功能颗粒与成型纸1固化制成多通孔颗粒棒。经过成型装置5中100℃的预处理段，使得胶、颗粒材料与成型纸1保持一定的温度，使得胶较软，容易塑型；然后经过8℃冷却段将胶、烟梗颗粒与成型纸1更快地固化定型。

5，将多通孔颗粒棒通过分切装置6制备成需要的长度。

本实施例制备出的多通道烟梗颗粒棒，滤棒圆周为22.30mm，长度为92mm，具有淡淡的烟草特征香，通过分切复合可以作为功能材料用在三段式加热卷烟上。加热卷烟的结构如图4所示，其中，多孔道烟梗颗粒段长度23mm，多通孔烟梗颗粒填充在醋酸纤维段和烟丝段之间的空腔段中，在空腔的填充率约为80％，空腔部分填充多通孔烟梗颗粒后，当烟丝段产生的烟气经过空腔段的多通孔烟梗颗粒后，不但具有降温的作用(烟气温度能降低40℃)，同时还具有丰富烟气品质的效果，烟气抽吸品质大大提升，不影响发烟效果。

本发明制备的多通孔颗粒棒，最外层是成型纸，往里依次是胶层和颗粒层，具有复杂多通孔结构，可以作卷烟滤棒使用，利用颗粒与颗粒之间的缝隙形成气流通过路径，当烟气流经过颗粒形成的通道时，可充分的与颗粒材料表面接触，起到降温、吸附、释放香味等效果。

采用本发明的多通孔颗粒棒，可将其和醋酸纤维滤棒通过二元复合滤棒成型机制备二元复合滤棒，接装卷烟后，与具有相同物理指标(圆周、长度、硬度、圆度、吸阻、水分)的醋酸纤维滤棒接装卷烟相比，感官质量提升，协调、杂气、香气均有提升。

采用本发明的多通孔颗粒棒，通过分切复合可作为功能材料应用在三段式加热卷烟上，在加热卷烟使用时不但具有降温的作用，还具有丰富的烟气品质效果。

本发明的多通孔颗粒棒制备方法，利用成型纸上胶模块，在成型纸上涂一层胶，在胶未固化之前，将适量的颗粒施加到胶层上面，然后通过刮料模块，使颗粒均匀的平铺在胶上面，形成均匀的颗粒层，通过成型腔将成型纸包裹起来，形成棒状的材料，具有以下优点：

1、颗粒可直接成型棒材进行应用，不用将颗粒放在醋酸纤维丝束中夹带。

2、多通孔颗粒棒成型工艺简单，主要是经过加热冷却即可制备尺寸精度高的棒材；制备装置简单，操作容易，解决了现有技术存在的工艺复杂、制备装置复杂、操作难度大、易产生碎屑和粉尘等问题；且制造成本低，适合于大规模生产。

3、多通孔颗粒棒里面孔道结构复杂，其中的颗粒材料结构较为密实，加工和使用过程中不会破碎，不易有粉尘产生。

4，所用原辅材料容易得到、成本低、绿色安全，能够提高产品竞争力。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。