采用内外耦合加热方法提高加热卷烟抽吸稳定性的方法与流程

本发明涉及采用内外耦合加热方法提高加热卷烟抽吸稳定性的方法，属于加热卷烟。

背景技术：

1、近年来，加热卷烟产品发展迅速。加热卷烟是通过内芯或外围加热方式对烟芯材料进行直接加热，以产生气溶胶供消费者抽吸，其优点是雾化气溶胶的感官品质较好，与传统卷烟较为接近，香气较为充分。目前，加热卷烟均采用内加热方式或外加热方式对烟芯材料进行加热。

2、对加热卷烟进行内加热时，烟芯材料由内部开始受热，一般情况下，内加热采用的热源的温度快速提升至起始最高温度(一般为250～380℃)，对烟芯材料进行快速加热，使其在较短时间释放烟草成分，然后保温一定时间，进入工作温度(一般为250～380℃)，在工作温度下，受热区域逐渐扩大，从而使烟草成分不断释放。内加热方式下，烟芯材料内部和外部存在明显的径向温度梯度，即内部温度明显高于外部温度，外部烟芯材料的烟草成分未能得到较好地释放；通过升高内部温度使外部温度升高，虽然可以提高外部烟芯材料的烟草成分释放，但内部温度过高，当超过工作温度上限时，会增加烟芯材料的“糊味”。因此，在内加热方式下，加热前期内部烟芯材料的受热温度较高，烟草成分释放量高；至加热后期时，内部烟芯材料的烟草成分释放殆尽，外部烟芯材料受热温度较低，烟草成分释放量低，从而导致了内加热方式下，加热卷烟前后时间段的烟草成分释放量差异，造成加热卷烟气溶胶逐口释放不稳定的问题。

3、对加热卷烟进行外加热时，烟芯材料由外部开始受热，热量不断向内传递，使烟草成分不断释放。外加热方式下，由于外加热的周向辐射特点，烟芯材料内部和外部的受热基本一致，导致内部和外部烟芯材料的烟草成分较为集中的释放，从而使外加热型加热卷烟在加热前期具有较好的烟草成分释放。但是由于烟芯材料内部和外部是同时受热的，导致烟草成分的缓释效果变差，使加热后期烟芯材料的烟草成分释放不足，也导致了外加热方式下，加热卷烟前后时间段的烟草成分释放量差异，造成加热卷烟气溶胶逐口释放不稳定的问题。

4、文献(加热不燃烧卷烟烟气主要成分的逐口释放行为，烟草科技，2019，52(2):62-71)的研究结果表明，内加热型加热卷烟产品(iqos)和外加热型加热卷烟产品(glo)的气溶胶释放量、烟碱、丙三醇和香味成分均存在明显的逐口不稳定性，外加热卷烟产品的逐口不稳定性更明显。这说明，通过单一的加热方式很难实现加热卷烟逐口气溶胶的稳定释放。

5、提高加热卷烟的逐口释放稳定性，关键在于调控烟芯材料的受热温度、时间和区域，以使烟芯材料动态受热，确保每口抽吸前所产生的烟草成分的量相一致。中国专利文献cn208143515u提供了一种可更换发热元件的卷烟电加热装置，所述的卷烟电加热装置同时设置了卷烟内部加热体和卷烟外围加热体，内部加热体为呈圆柱状的内加热元件，外围加热体为呈环状的外加热元件。由于同时设置了内加热元件和外加热元件，在利用该加热器具对加热卷烟进行加热时，可以根据实际情况选择外加热和/或内加热的加热方式，例如，通过采用前期以内加热为主，后期以外加热为主或者同时以内加热和外加热为主的内外耦合加热方法，可提高用户体验感。虽然该专利文献中提到了可以对卷烟实施外围加热和/或内部加热的加热方式，但是未公开如何有效提高加热卷烟的抽吸稳定性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种采用内外耦合加热方法提高加热卷烟抽吸稳定性的方法，可以解决目前对加热卷烟加热时存在逐口气溶胶的释放稳定性较差的问题。

2、为了实现以上目的，本发明的采用内外耦合加热方法提高加热卷烟抽吸稳定性的方法所采用的技术方案为：

3、一种采用内外耦合加热方法提高加热卷烟抽吸稳定性的方法，包括以下步骤：采用内外耦合加热方法对加热卷烟的烟芯进行加热；所述内外耦合加热是指加热前期以内加热方式为主，加热后期以外加热方式为主或者加热后期同时以内加热和外加热为主的加热方式；加热前期时，内加热采用的热源的温度先升温至最高起始温度，再降温至前期工作温度的初始值，然后升温以确保加热卷烟的烟芯内部温度大于t0/n的部分的体积持续增加，升温过程中，控制内加热采用的热源的温度在前期工作温度范围内，当无法继续采用升高内加热采用的热源的温度来确保加热卷烟的烟芯内部温度大于t0/n的部分的体积持续增加时，进入加热后期，开启外加热或者升高外加热采用的热源的温度以确保加热卷烟的烟芯内部温度大于t0/n的部分的体积持续增加，所述t0为内加热采用的热源的前期工作温度的初始值，n大于1。

4、本发明的提高加热卷烟抽吸稳定性的方法，通过采用内外耦合加热方式，并且通过调节内加热采用的热源的温度和/或外加热采用的热源的温度来实现内外加热的匹配耦合，以确保加热卷烟的烟芯内部温度大于t0/n的部分的体积持续增加，可以控制加热卷烟的受热区域动态持续增加，使烟芯材料的内部和外部受热相互配合，达到使烟芯材料中烟草成分“缓释”的目的，可显著提高加热卷烟的逐口释放稳定性。

5、本发明中，加热前期以内加热方式为主是指加热前期仅采用内加热方式或者加热前期同时采用内加热方式和外加热方式，当加热前期同时采用内加热方式和外加热方式时，需要保证内加热采用的热源的温度大于外加热采用的热源的温度。

6、本发明中，加热后期以外加热方式为主是指加热后期仅采用外加热方式或者加热后期同时采用外加热方式和内加热方式，当加热后期同时采用外加热方式和内加热方式时，需要保证外加热采用的热源的温度大于内加热采用的热源的温度。

7、本发明中，加热后期同时以内加热和外加热为主是指加热后期同时采用外加热方式和内加热方式。

8、本发明中，内加热采用的热源的温度以及外加热采用的热源的温度随时间的变化关系如图1所示，其中，内加热表示内加热采用的热源的温度随时间的变化关系，外加热表示外加热采用的热源的温度随时间的变化关系。本发明中，加热卷烟的烟芯的温度由内向外沿径向递减，且烟芯的中部温度高于两端的温度，某一时间点时加热卷烟的烟芯不同位置的温度示意图如图2所示。

9、优选地，内加热采用的热源的最高起始温度比内加热采用的热源的前期工作温度的初始值高30～80℃。

10、内加热采用的热源的最高起始温度可根据烟芯材料的添加剂含量、密度等来确定，也可通过实验确定，优选地，内加热采用的热源的最高起始温度为230～380℃。

11、优选地，将内加热采用的热源的温度升温至最高起始温度所需的时间不大于35s。

12、优选地，当内加热采用的热源的温度升温至最高起始温度后，保温0.05～0.1min。例如，当内加热采用的热源的温度升温至最高起始温度后，保温5～6s。

13、优选地，内加热采用的热源的前期工作温度为200～380℃。可以理解的是，内加热采用的热源的前期工作温度的初始值的最小值为200℃，内加热采用的热源的前期工作温度的最大值为380℃。

14、本发明中，当无法继续采用升高内加热采用的热源的温度来确保加热卷烟的烟芯内部温度大于t0/n的部分的体积持续增加是指当内加热采用的热源的温度超过内加热采用的热源的前期工作温度的最大值。

15、优选地，加热前期时，外加热采用的热源的温度位于前期工作温度范围内，外加热采用的热源的前期工作温度不大于200℃。可以理解的是，外加热采用的热源的前期工作温度为室温至200℃。

16、优选地，加热后期时，内加热采用的热源的温度位于后期工作温度范围内，外加热采用的热源的温度位于后期工作温度范围内；内加热采用的热源的后期工作温度为100～380℃，外加热采用的热源的后期工作温度为100～380℃。

17、优选地，所述持续增加为匀速增加。

18、本发明中，通过调整不同加热时期的加热方式，先使加热卷烟在前期以内部受热释放烟草成分为主，后期以外部受热释放烟草成分为主，通过内外耦合加热方式来释放烟草成分，达到整个加热过程中烟草成分释放的一致性。

19、优选地，所述n为2、3或4。

20、优选地，所述n为2，当内加热采用的热源的温度降温至前期工作温度的初始值后，将加热卷烟的烟芯内部温度大于t0/2的部分的体积与加热卷烟的烟芯的总体积的比值定义为fv50％t，确保加热卷烟的烟芯内部温度大于t0/n的部分的体积持续增加是指确保fv50％t匀速增加。

21、优选地，确保fv50％t匀速增加是指确保fv50％t每隔一定周期的增加值为定值，所述一定周期不大于30s。

22、优选地，所述定值为5～20％。可以理解的是，定值为5～20％是指定值为数值区间5～20％中的某一值，例如，5％，10％或者20％。

23、优选地，采用具有内加热元件和外加热元件的卷烟加热器具对加热卷烟的烟芯进行加热。选择具有内加热元件和外加热元件的卷烟加热器具时，可以采用现有技术中的卷烟加热器具，例如，中国专利文献cn208143515u公开的卷烟加热器具。

24、内加热元件与加热卷烟的烟芯内部相邻近或者相接触，外加热元件与加热卷烟的烟芯相邻近或者相接触，因此，内加热元件表面的温度与烟芯内部温度一致，外加热元件表面的温度与烟芯外部温度一致。为了实时获得内加热元件和外加热元件的表面温度，进而对加热过程中的烟芯的温度进行控制，优选地，所述卷烟加热器具包括用于检测内加热元件表面的温度和外加热元件表面的温度的测温装置。

25、本发明中，所述内加热元件表面的温度是指与烟芯邻近或者接触的内加热元件的一个表面的温度，外加热元件表面的温度是指与烟芯邻近或者接触的外加热元件的一个表面的温度。

26、优选地，所述测温装置为超细热电偶。

27、优选地，所述超细热电偶的测温探头的直径小于0.2mm。

28、优选地，所述fv50％t的计算方法如下：

29、当tin＞tout时，

30、当tin＜tout时，

31、式中，tin为内加热元件表面的温度，tout为外加热元件表面的温度，t0为内加热采用的热源的前期工作温度的初始值，r为外加热元件的内径，r为内加热元件的外径。

32、本发明中，具体实施时，根据fv50％t的计算方法、某一时间点时的内加热采用的热源的温度tin以及外加热采用的热源的温度tout，可以计算得到下一周期时的内加热采用的热源的温度和/或外加热采用的热源的温度，按照计算的数值对内加热采用的热源的温度和/或外加热采用的热源的温度进行调节即可。加热前期时，当某一时间点计算得到的内加热采用的热源的温度超过内加热采用的热源的前期工作温度的最大值时，表示无法继续采用升高内加热采用的热源的温度来确保加热卷烟的烟芯内部温度大于t0/n的部分的体积持续增加，进入加热后期，开启外加热或者升高外加热采用的热源的温度以确保加热卷烟的烟芯内部温度大于t0/n的部分的体积持续增加。