经起泡、挤压制成的含烟草吸烟制品的制作方法

专利名称:经起泡、挤压制成的含烟草吸烟制品的制作方法
本发明涉及的是将含烟草的混合物起泡、挤压而制成烟制品。
1985年4月16日颁布的美国专利4，510，950号和1984年7月18日公开的相应的欧洲专利申请0113595号介绍了这样一种方法将湿润的吸燃混合物填入挤压机模口，在挤压吸燃混合物中所含的水份转换成蒸汽，借此来使烟制品起泡，经挤压制成基本呈圆柱形的吸烟制品。这种制品是整体的，即，假设制作卷烟的话，挤压出来的是直径的8毫米的单股烟制品。
尽管这种制品比先有技术先进，但在某些情况下，在吸食时会变软而散落。此外，在某些情况下，该制品吸阻(RTD)太大和/或太难吸动而无法控制。
因而，仍有必要寻求一种易于制造、吸阻和其它物理性能都易于控制在理想的范围之内，并受市场欢迎的烟制品。
本发明解决了上述这些问题以及其它一些问题，其说明如下广言之，本发明涉及一种经挤压、粘合而成的基本呈圆柱体的多股含烟草的烟制品。通常该烟制品包含多股共同挤压出来、并沿烟制品纵向延伸的料条。各股料条相互粘结，但料条之间留有气流通道。这些通道基本上以烟制品呈纵向延伸。料条和气流通道的构成提供了足够的热传导区域足够的滞留时间或两者皆备，从而使吸烟者吸向烟制品远端的热气流冷却下来，使通过烟制品远端流出的气流温度适宜，不使吸烟者感到不适。该烟制品还包含(a)约5-98%重量、粒度可大至约5目的烟草颗粒，(b)约0-60%重量、粒度可大至约350微米的填料，(c)约2-40%重量的粘合剂和(d)5-20%重量的水、该制品的松密度在0.05-1.5%克/立方厘米范围之内。
料条之间最好沿外表随意粘合。
该制品所用的粘合剂可选自下列(1)纤维素粘合剂羟基丙基纤维素，羧基甲基纤维素以及其钠盐、钾盐和氨盐，交联羧甲基纤维素及其钠盐、钾盐和氨盐，羟乙基纤维素，乙基羟乙基纤维素，羟丙基甲基纤维素，甲基纤维素，乙基纤维素以及它们的混合物;或选自下列(2)天然粘合剂、改进天然粘合剂和合成粘合剂果胶及其氨盐、钠盐和钾盐，淀粉，瓜耳树胶及其衍生物，半纤维素，
吨，curdlan，
吨梦那斯胶盐(a salt of xanthamonas gum)，carageenan，藻酸及其氨盐、钠盐和钾盐，聚氨基葡糖及其水溶盐，氧基纤维素，聚乙烯基马来酸聚合物及其氨盐、钠盐和钾盐，微晶纤维素，葡聚糖，糊精，纤维状纤维素和它们的混合物;或选自纤维素粘合剂、天然粘合剂、改进天然粘合剂或合成粘合剂的混合物。
在另一方面，本发明涉及制作发泡的、挤压的、粘合在一起的、多股的、含烟草基本呈圆柱体的烟制品、该制品包含多股共同挤出的、并沿烟制品纵向延伸的料条。料条最好随挤压过程自然粘合在一起，以在料条之间留有气流通道。这些通道最好随机形成，但基本沿烟制品纵向延伸。料条和通道的构成提供了足够的热传导区或足够的滞留时间或两者皆备，以使吸烟者吸向烟制品远端的热气流冷却下来，使通过烟制品远端流出的气流温度适宜，不使吸烟者感到不适。该方法包括下列步骤将约5-95%重量、粒度可大至约5目的烟草颗粒，约0-60%重量、粒度可大至约350微米的填料颗粒和约2-40%重量的粘合剂(均以干基计)，以及水一起混合，制成含水约15-50%重量的湿润混合料;在能将湿润混合料挤压出来的温度和压力条件通过多孔模口挤压出该湿润混合料，从而形成多股料条。(Ⅰ)上述混合料中的水份转化成蒸汽，以使各料条起泡，(Ⅱ)料条之间沿其表面随意粘结在一起。另外，本发明还可在挤压条件和温度以外应用某种粘接剂或另一些加工方法，使料条表面产生粘性表面，从而使料条彼此沿其倾斜外表面粘合。
在一实施方案中，该方法(“方法A”)包括下列步骤(a)将约5-95%重量、粒度可大至约5目的、OV值约在3-20%的烟草颗粒(Ⅰ)与约0-60%重量、粒度可大至约350微米的填料(Ⅱ)和约2-40%重量的粘合剂干混(均以干基计);
(b)将步骤(a)所制备的干混料与水混合，制成含水约15-50%重量的湿润混合料;
(c)在能将步骤(b)所制备的湿润混合料挤出的湿度、压力条件下，通过多孔模口挤压出该湿润混合料，从而制成多股料条，上述混合料的水份被转化成蒸汽，以使各料条发泡，料条之间沿其外表面相互粘结。
在另一实施方案中，该方法(“方法B”)包括下列步骤(1)将约5-98%重量、粒度可大至约5目的、OV值约在3-20%之间的烟草颗粒与约0-60%重量、粒度大至约350微米的填料干混;
(2)使粘合剂与水混合的办法将2-40%重量的粘合剂预水合，从而活化粘合剂的粘性;
(3)将步骤(1)制备的干混料与步骤(2)制备的预水合粘合剂混合，制成含水份约15-50%重量的湿润混合料;
(4)按方法A中步骤(c)所说方法挤压湿润混合料。
本发明的烟制品易于制造，吸阻和其他物理性能皆易控制在理想范围之内。此外，多股的粘合在一起的烟制品显示出令人吃惊的综合性能。其硬度和抗散落力都大大优于单股烟制品，而吸阻填充密度、味道和其它性能仍在理想的商品范围之内。这点令人吃惊的原因是制成的烟制品的物理性能如此之复杂常常是克服了一个不理想的产品缺陷而使另外的成品性质变得不够理想。例如，单股烟制品的硬度可用增加填充密度或改变组分而得以改善，但前者的变化会使每个制品增加烟草用量，并且增加吸阻;后者的改变可能会改变制品的香味。
本发明的其它优点可从本说明书中一目了然。
为了对本发明进一步讨论的方便，特提供下列附图，其中
图1是桶式挤压端面的透视图，并显示出本发明建议采用的模口;
图2沿图12-2线剖解的剖面侧视图;
图3是模口的透视图;
图4是模口的正视图;
图5是沿图45-5线剖解的侧面剖视图;
图6是模口孔的分布图;
图7是离开图1所示的挤压机机筒、还用蒸汽处理的含烟草科条的透视图;
图8是本发明烟制品的透视图;
图9是烟制品的末端的端视图;
图10是沿图9中10-10线剖解的侧面剖视图。
经挤压、粘合而成的多股基本呈圆柱体的本发明烟制品包含多股共同挤压出的料条，这些料条随挤压过程自然粘结在一起，制成烟制品;或在将挤压料条挤压后处理过程中粘结在一起，制成制品，粘合的结果是“粘结在一起”，即各料条之间充分粘合而成为一个整体结构而不是分散或松散的料条简单的组合。所谓料条“共同挤出”是指料条从同一模口的不同的孔中挤压出来，各孔的挤压速度最好都是同样的线性速度。在这个推荐的实施方案中，料条随意相互粘结，留出随机形成的、贯通制品倾向的通道。
料条和热气流通道的构成提供了足够的热量传导区域足够的滞留时间或两者皆备，从而使吸烟者吸后烟制品远端的热气流冷却下来，使经远端流出的气流的温度适宜，不使吸烟者感到不适。所谓“温度适宜”是指低于150°F，通常低于135°F，低于120°F更好，最好低于100°F。
如果料条是分散的或结合不紧密，料条会纵向移动而由烟制品散落，或料条沿径移动，而使烟制品失去其圆柱形形体。而且，随机粘接并结合适当地调整料条以在料条之间形成的随机的气流通道该料条间通道用以防止吸烟者吸入的气流/气溶胶随粗大通道流出。这种通道使气体/气溶胶不能与足够的表面接触，以及它们在烟制品中不能停留足够的时间，使其充分冷却下来。所谓多股烟制品“粘合在一起”是指粘合后无论看上去还是感觉上都与常规方法制作的烟制品(如卷烟)一样。该烟制品是这样构成的扭曲粘合在一起的料条或条束可减少烟气流通道。这样形成更曲折的烟气流通道，增加通道长度以及提高相对吸阻。
单独形成的烟草材料的料条或束条比较干，将它们粘合在一起不会得到本发明产品。除非象规定的那样增用粘合剂，使用特殊处理条件或扭曲，否则这种烟制品一般不会达到所有性能之间的所希望的平衡，例如，为充分冷却气流/气溶胶的内部通道曲折性，可接受的吸阻，填充密度、香味、感觉等等。
而且，许多因素都可影响挤压用发明范围内的组合成份的烟制品能否会形成为具有理想的气流通道的粘合在一起的烟制品，这将在下文中解释。挤压机的种类、模口的构成、粘合剂以及其它添加剂(如增强剂)的用量和种类、组合物中的含水量、挤压机的操作温度和挤压速度都是上述的影响因素。
这里使用的烟草可以是任何种类的烟草，一般为磨碎的烟草，可以是佛吉尼亚型烟草、白肋烟草、东方烟草或它们的混合物，磨碎重组的烟草、磨碎的烟梗、烟土或烟末或它们的混合物。烟草可以预强化或膨化处理以增加其填充能力。该烟制品约含5-98%重量的烟草，以约含2.5-98%重量为好。
烟草以干基计，但在实践中，例如，可含有3-20%的湿含量。当使用干燥烟末时，可以加一些水以增加其湿含量，从而便利干混料的混合。干混料的湿含量无论是来自加入的水份还是来自组分材料自含的水份，都算作湿混合料含水量。
无论烟草颗粒的来源如何，本发明所用颗粒的粒度可大至约5目(4毫米)。基本上所有的颗粒小于35目(500微米)较好，颗粒小于50目(300微米)最好。当用的颗粒粒度大于35目时，有必要在制备湿混料时添加多功能基团的酸，例如柠檬酸或磷酸以及它们的氨盐、钠盐和钾盐，以便使挤压出来的烟制品具有理想的外形和起泡。多功能基的酸或其盐的添加量为烟制品重量的0.1-15%重量，以含约2-10%重量的量为好。
粘合剂最好选自纤维素粘合剂、天然粘合剂、改进的天然粘合剂、合成粘合剂和它们的混合物。纤维素粘合剂选自羟丙基纤维素，羧基甲基纤维素以及其钠盐、钾盐和氨盐，交联羧甲基纤维素及其钠盐、钾盐和氨盐，羟乙基纤维素，乙基羟乙基纤维素，羟丙基甲基纤维素，甲基纤维素，乙基纤维素以及它们的混合物。
纤维素粘合剂最好选自羟丙基纤维素，羧甲基纤维素及其氨盐和碱金属盐，羟乙基纤维素和它们的混合物。羧甲基纤维素和羟丙基纤维素的混合物尤为合适。存在于烟制品中纤维素粘合剂的量为0-约40%重量，以大约1-30%重量为好。
天然粘合剂、改进天然粘合剂和合成粘合剂选自下列物质果胶及其氨盐、钠盐和钾盐，淀粉，瓜耳树胶，壳多糖，聚氨基葡糖，
吨和它们的衍生物(例如，羟丙基瓜耳树胶)，半纤维素，curdlan，
吨梦那斯胶盐(a salt of xanthamonas gum)，carageenan，氧基纤维素，聚乙烯醇，乙酰基马来酐聚合物，乙酰基马来酸聚合物及其钠盐、钾盐和氨盐，微晶纤维素，葡聚糖，糊精，纤维状纤维素和它们的混合物。存在于烟制品中的天然粘合剂、改进天然粘合剂和合成粘合剂的量为0-约40%重量。
存在于烟制品中粘合剂的总量在约2-40%重量之间。典型的粘合剂混合物为5%重量的羟丙基纤维素，2.5%重量的羧甲基纤维素和2.5%重量的淀粉。另一典型粘合剂配方是1%重量的羟丙基纤维素，4%重量的羟丙基瓜耳树胶和5%重量的淀粉。
该制品还可包含任何与其它组分相配的、粒度极限在大约350微米的颗粒材料，作为填料。填料最好选自下列物质碳酸钙、碳酸镁、氧化钙、氧化镁、氢氧化钙、氢氧化镁、金属铝、氧化铝、水合氧化铝、粘土、氧化硅和它们的混合物，其中以碳酸钙为好。当加入填料时，加入量均是烟制品重量的5-60%重量。
干燥的或平衡的烟制品含约5-20%重量的水份，这通常作为烤炉挥发物质(OV)测定值。最好烟制品中含约8-17%重量的水份。
该烟制品的填充密度大约为0.05-1.5克/毫升，其中大约0.10-1.0克/毫升为好。该制品具有多孔结构，以保证静态燃烧和留有通道使烟(气/气溶胶)通道制品流向吸烟者。该制品的填充密度与多孔结构和料条之间产生的空隙有关，具有本规定范围内的填充密度的烟制品和具有按本发明方法随机形成的气流通道的烟制品，有良好的燃烧速度和良好的烟气输送性能。
该烟制品还可包括能与纤维素粘合剂配伍的、大约0.001-1%重量的醇即可溶解纤维素粘合剂的醇。该醇选自乙醇、甲醇、异丙醇、正-丙醇和它们的混合物。烟制品中存在的醇可能来自成形烟制品时。加入的用以降低模口挤出物的湿含量的醇，也可能是加香料载体残留的醇。
该烟制品还可含有约0.1-40%重量(最好约0.5-20%重量)的交联或增强剂。增强剂在挤压前加入，然后在挤压过程中交联，该增强剂选自下列物质藻酸、羧甲基壳多糖、果胶酸、聚氨基葡糖、羧甲基聚氨基葡糖、它们的水溶盐以及它们的混合物。还可用0.1-10.0%重量的钙、镁和/或铝水溶盐。
该烟制品最好制成基本呈圆柱形的、粘合在一起的多股制品。其直径约2-3.5毫米，以4-2.5毫米为好。各种截面形状可用适当的模口制成，例如，椭圆形、星形、圆柱形和其它类似的形状，也可以挤压之后适当地造形。这些料条通常制成同普通香烟或雪茄那么长，可用香烟纸雪茄外包叶或共同挤压出的可燃物外壳等类物质包卷。该制品既可作为无过滤咀“香烟”或“雪茄”在市场上出售，也可用水松纸接装在香烟上制成带过滤咀的烟制品。
各种在制烟工业中常用的香料和/或保湿剂可在挤压前加入或随后加在挤压出来的物品上。
本发明方法包括(Ⅰ)混合或混配烟草、粘合剂、填料、交联或增强剂以及其它所需成份，同水一起制成湿润混合配料，通过多孔模口挤压出湿润混合配料，从而形成多股料条，挤压条件是，使在该条件下配料中的水份被转化蒸汽使各料条在挤压机模口时起泡，(Ⅱ)料条互相粘结。料条也可用胶或类似物质或其它制造工艺处理，只要能使各料条产生一层粘合表面，致使它们能沿其外表层粘合一起。
混合烟草、纤维素粘合剂、填料、水和其它所需成份可用普通混合设备。所制备的混合料是含水份大约15-50%重量的湿润混合料。
本发明的一个实施方案，方法A，包括下列步骤(a)将烟草颗粒和粘合剂、填料以及其它所需成份干混;(b)将干混料与水混合，制成湿润混合配料;(c)在上述能使料条起泡和相互组合的军用挤压条件下通过多孔模口挤压出湿混料。
另一较好实施方案，方法B，包括下列步骤(1)将烟草颗粒与填料和任何其它所需成份干混;(2)将粘合剂材料与水预水合，以活化粘合剂的粘性;(3)混合干混料与预水合的粘合剂，形成湿润混合料;(4)在上述使各料条起泡并使它们互相粘结的条件下，通过多孔模口挤压出湿润混合料。
在方法A中，步骤(a)的混合可用任何常规混合设备进行。步骤(a)所制备的干混料在步骤(b)中与水混合形成约含15-50%重量水的湿润混合料。步骤(b)用常规混合设备进行，例如，水平混合桶，最好用低剪切性混合设备。
在方法B中，步骤(2)，用水将粘合剂和其它所需材料预水合可用任何常规混合设备进行。同样，步骤(1)，干混烟草颗粒、填料和其它所需材料也能用任何常规的混合设备进行。步骤(3)，混合步骤(2)制备的预水合的粘合剂和步骤(1)制备的干混料也能用常规混合设备进行。承接上文，然后将所得到的湿混料送入挤压机的进料口，这点下文会更详细地描述。在一个较好的实施方案中，方法B结合双螺旋正排量、多进料口的挤压机一起使用。在挤压机第1进料口加入粘合剂材料，在第2进料口加入水或类似溶剂，第2进料口在第1进料口下方一般距离上，这样当粘合剂填料填入后，随通过挤压机筒的处理，同时剪切和匀质化。然后粘合剂通过第2进料口时与水混合，随填料经过挤压机筒，使粘合剂预水合。用这种方式进行步骤(2)-预水合。步骤(1)，在常规混合设备中混烟草、填料和其它材料。然后从第三进料口将混合状态的混料填入挤压机筒，第3进料口在第2进料口下方一般距离上。这样，步骤(2)制备的预水合粘合剂材料与步骤(1)制备的烟草和其它材料在连续进料的过程中混合。
湿润混配料中的水含量至为重要。如果水含量降到约15%重量以下，模口的涩阻会增加以至挤出物的表面变得多孔而粗糙，并且生成的起泡度不够理想。水含量超过约50%重量时，要使配料在通过模口时充分起泡，所提供的能量就显得不足。而且，或许需要付出更多的能量使干燥产品达到合用的状态，同样也需要额外的能量使料条起泡。水份太少或太多还使挤压出的料条不能彼此粘合成具有理想的(最好是随机形成的)气流通道并粘合在一起的多股烟制品。可以用挤压后干燥箱干燥产品，干燥到希望的温度和湿度以得到所需的多孔结构。干燥箱以微波箱为好。产品置于微波之下一段适当的时间，可使烟制品具备理想的填充密度。
一般来讲，烟草颗粒通常比粘合基更易吸潮，吸水率也快。烟草吸收的任何水份，超过了理想的5-20%重量的最终含湿量，就必须予以去除。典型的方法是干燥，如用微波能。而且，所得到的挤出物湿含量越低，挤出物就越易于处理，同时干燥挤出物的耗能也越少。
在方法A中，水加入到粘合剂、烟草和其它材料的干混配料中。在方法B中，如果不是加入所有的烟草的话，水在加入大部分配料之前，先加入干粘合剂中。相对而言，活化粘合材料的粘性，方法B比方法A用水少，这是因为在方法B中，粘合剂不必与任何烟草或任何有意义量的烟草争用水。由于预水合粘合剂，水直接输给需水的粘合剂，与方法A生产的同等强度的产品相比，减少了总用水量，所以最好采用方法B。
预水合的另一个结果是由于粘合剂置于大部分水中，而无需同其它成分争水，所以与方法A中的粘合剂相比，它在数量上和质量上都被更充分地活化。因此，生产与使用方法A得到的同等的压出物，所需粘合剂的量可明显地降低。减少粘合剂用量不仅更经济，而且还可提高烟制品的各种素质味道、感觉、香气、颜色和烟气的质量。粘合剂用量越少，烟品素质越好。
方法B所用的预水合方法，生产出的方法A活化充分得多的粘合材料，结果预水合的粘合剂也更粘。由于按本发明要求使用方法B，有些挤压机或混合设备不能产生必要的力量来处理和挤压出烟制品，将少量烟草颗粒(最好少于5%重量的烟草)、少量的填料或其它添加组分与粘合剂干混然后预水合粘合剂、烟草或其它组分的混配料，这样做是有利的。所得到的湿混料粘度比没加烟草或其它组分的低，并且更易于处理，而不需大幅度增加混料的湿含量。
并且，由于粘合的预水合剂可能会非常粘而粘在混合设备上，所以将粘合剂与少量烟草颗粒、填料或两者一起干混是有利的。烟草的添加量最好少于5%重量。然后将干混料预水合，从而制成的湿混料不太粘结处理设备，相对而言，物料从一个步骤过度到另一步骤过程中更易于均匀处理。
另外，可将部分粘合剂与烟草干混，剩余粘合剂预水合。由于有相对超量的水的存在(以后水被烟草和粘合剂干混料吸收)，粘度比较低，混料较易处理。尽管在步骤(1)和步骤(2)中交叉混合烟草和粘合剂比在上述步骤中不这样做含水量略高些，但这样做粘合剂作用更有效，其结果是制备出的压出物比用方法A所得制品更干和更强。
潮湿混合料填入挤压机进行处理，这点在下文将作详细描述。挤压机可以是郸螺轴蒸煮挤压机，即一种高温/短滞留时间的挤压机，实际上是一种阿基米德螺旋泵。这种挤压机一直在食品工业中应用。其它适用的挤压机有液压活塞挤压机、冲头挤压机、带腔筒的挤压机(腔筒由公螺旋钻、和母螺旋钻合为一体的体壳、间距环和面板[或模口]组成)和具有正排量挤压作用的双螺轴挤压机。在挤压前将烟草颗粒、粘合剂和任何其它成分混合均匀事非常重要的。在挤压机筒的一处或多处加水以控制配料的含水量(例如，高于15%OV可能是需要的)。
在方法A或方法B中，可在混合配料中选加起泡剂。起泡剂最好选自下例物质空气、氮、二氧化碳、氧化氮、碳酸铵、氨基甲酸铵、叠氮化物、酰肼、戊烷、己烷、庚烷、囟化氟代碳、吡咯、丙酮、乙醇、过氧化物和偶氮二酰胺。某些这类起泡剂需添加酸或碱用以分解。起泡剂将补充湿混料所含水份的发泡效果，从而可以使用水量减少。
进料斗是挤压机系统的起始点。它通常设置在挤压机的附近。它的作用是向挤压机系统的其它各流程连续不断地提供原料。进料斗从常规混合器/调料系统接收原料，通常送入到变速的计量/进料装置中。可用简单的、低开口的重力式料斗作为进料斗，在干混步骤中填料。
方法A中常使用变速计量/进料装置将干混料从进料斗送入挤压机。然后可加水，加水既可加在挤压机进口处也可沿机筒一处或多处加入。震动送料器和变速螺旋送料器是两种常用的计量/进料装置。
可用诸如带有单筒或双反旋筒的卧式混合筒之类的中间处理装置，再步骤(b)中将水和干混料混合。在混合筒中连续将干混料与水混合。湿混料从混合筒直接送入挤压筒。另外，步骤(b)制备的干混料的水化能够在挤压筒中完成。方法是以控制注水率加入相应于步骤(b)制备的干混料的注入比率的足够量的水，注水既可在挤压机入口处也可在干粘合剂喂料的下游处。
在方法B中，如果选择多进料口挤压机，各个混合步骤可以分别在变速计量/进料装置的常规混合器/配料设备中进行混合，将合适的混合配料送入挤压机。例如，在方法B中，粘合材料可以在一处混合，以控制进料率喂入第一进料口。在第二处混合烟草、填料和其它材料，以相似方法喂入第1进料口下流方向的第2进料口，同样要控制喂入率。水以可控数量加入，并在烟草混合料注入挤压机筒的前面某个地方预水合粘合剂，如果必要还可在其它处加入水，以控制湿含量。
如果只有单进料口的挤压机，粘合剂光可在中间处理装置中预水合。然后在另一装置中把事先干混好的烟草、填料和其它材料填入中间处理装置中混合。将所得到的湿混料直接喂入挤压机筒。
挤压机筒可以制成段式或分节式，用单个螺旋汽封分开。这样使每节都具有自己独立的处理能力。在挤压机的进料区，原料以各自分开的颗粒形式存在。由于这些颗粒在进料区中向前输送，所以有正向增压动作，略对原料压缩。这种推压作用使颗粒交混，变成更坚实均匀的混料。
随着原料移向模口，移入另一区或另几区，继续保持这种压缩，而且原料混合、激烈剪切，导致混合料升温，直至颗粒料转变成面团似的一团时为止。在这些区域内还有一种正向增压作用。这些区域通常比进料区正向作用弱些。
随着混合料移向模口前的最后区域，挤压机筒内则完全充满了产物，在该最后区域内，泄漏量和压力流量都最大，造成较高粘度的剪切，这导致最大产热。热量产生于颗粒相互的磨擦和混合料与螺旋轴和筒壁相对运动磨擦。
最终模口有两个主要作用。第一个作用是阻挡向前涌来的混合料流，借以创造一种产生泄漏流和压力流的条件。第二作用是塑形最终产品。模口的流阻功能是加热混合料的最重要因素，因为流阻最能控制挤压机筒内的压力(和剪切)。模口入口的压力大约50-2500磅/英寸2为好，大约150-1500磅/英寸2时更好。
在本发明的方法中，优先选用多孔模口，一般大约为10-30个孔。各孔的直径大约在0.010英寸(0.254毫米)至大约0.050英寸(1.27毫米)范围之内。选择孔的数目和孔径两因素的组合就能得出所需烟制品的直径和形状。孔不必须是同等尺寸和同样形状。下文将描述一种典型的孔目排布。可以使用同心排布孔目和外层环状开口的模口。从环状开口挤压出来的料坯可成为类似的雪茄外皮，用以包卷共同挤压出来的料条。
一般，产品挤压出来之后立刻就起泡。起泡是由于挤出物离开模口，离开挤压机之内的高压环境进入模口下游方向的大气压环境，此时挤压物中的水份、其它发泡剂或气体从超热液体或压缩气体在大气压下转变成气体所造成的结果。
这个方法将与较适用的挤压机一起进一步描述，当然其它型号的挤压机也可有效使用。一个较适用的挤压机是Wenger，型号X20，这是一种6区螺旋轴/筒挤压装置，可从堪萨斯州Sabetha市Wenger制造厂买到。各区的各种参数列于下表区段 螺旋轴型/Wenger No. 筒式/Wenger No.
1 进口/68638 进口/687142 单浆片/68327 直肋/683183 单浆片/68327 直肋/683184 双浆片/68326 螺旋肋/683725 双浆片/68326 螺旋肋/683726 锥头/68321低 锥螺旋/683501、2、3区揉合挤压混合料，增强其弹性，并水合胶料(粘合剂)，4、5、6区剪切混合料。如果6区的螺旋轴不是锥形的，混合料会过熟。多孔模口接在6区的顶端。
在6区末尾与模口入口之间使用1/8英寸(3.175毫米)厚的垫圈，其内径与6区筒径相等。如果使用1/4英寸(6.35毫米)厚的垫圈，一些混合料总要集挂在垫圈上。集挂的原料偶而会成块地排出模口。而且，如果用1/4英寸的垫圈，用本发明较适用的混合料，压出物处理不足，显得过湿，膨化不充分。如果不用垫圈，压出物可能处理过分，由此而引起煮黑，膨化降低。因此，任何特定的挤压混合物都有一个最佳处理范围，在此之外所生产的产品都不够理想。
产品由螺旋轴以及螺旋轴外围的封壳通过挤压机筒向前推进。挤压筒上有一个夹层，夹层即可用电加热，或用循环水、蒸汽加热也可用其它液体热流加热。这就可以用例如，控制夹层中的冷却水来调节挤压机外筒的温度范围。挤压机中的大部分热能是由机械转化而来的。
连续操作，最好设置并保持沿挤压机筒纵向不断增高的温度变化率。最高温度恰在模口或紧帖近模口的地方。温度变化率约在10-300℃之间，大约50-250℃之间更好。通常将温差电偶头插入流道内，并连接在温度表或自动温控设备上。
Wenger X20装置的6个区域，每个区域都能加热或冷却。1-5区的温度不重要，但也应该足够高以处理通过的混合料，但不能高于230°F左右(110℃)。6区的温度应大约在160°F(71℃)至260°F(127℃)之间。
用下文描述的较好的挤压混合物，在制做本发明烟制品时，测到的冷却水流出温度如下区段 温度(F±10°F)1 未测量但＜902 未测量但＜903 904 1255 1256 180翻到附图，图1是典型挤压机筒20的端面，机筒带有一个较合用的多孔24模口22。(为了简明起见，这仅是挤压机筒的示意图，没有夹层、冷却水管、温差电偶线或打开机头更换模口的装置)图2表示挤压机筒20内的螺旋轴28;模口22上的肩角26(具有园锥形内表面30)与相应的头唇52相配匹，并且防止模口22从机头上挤掉。垫圈在机头52和机筒20之间。
图3、4和5分别是模口22的透视、端视和侧面剖视图。
图6表示用推荐的混合配料制作卷烟所用的排列较好的模口22的孔目24。共有二十二个孔，各孔径为0.033-0.035英寸。中心有一个孔，内圈7孔外圈14孔。角A是12°-51'，角B是25°-43'.角C是52°-26'。显儿易见，这些数值四舍五入到最近的分。内圈孔目与外圈孔目错落排列，(与外圈孔交错)，以致没有外圈孔或2个最相近的内圈孔会与中心仲叠在一条线上。这样可防止最终产品出现过宽流径。内圈孔和外圈孔的中心落在两个假想的分别为0.128英寸(3.25毫米)和0.256英寸(6.5毫米)直径的环周线上。每个假想环的中心都是模口的单个中心孔，即那个中心孔，内圈和外圈是同一中心的。所建议的模口，孔目通过模口表面的长度为1/8英寸(3.175毫米)。
图7显示挤压出混合料的料条通过孔24流出模口22。一离开模口料条即膨化然后接触互相粘结在一起。潮湿的粘结在一起的料条组成的条束冷却，很快就开始变硬。可通过扭曲条束来进一步增加烟制品气流通道的曲折性。可在不粘连平面上收集条束然后送入干燥器。
干燥可用任何适当的方式进行。用微波加热方式较好，因为它能沿放射方向均匀一致地干燥。理想的干燥应使方法A制备的烟条束的含水量从刚出模口的大约25-35%重量降到大约12-15%重量。
应用方法B，烟条束的含水量从刚出模口的大约20-35%重量降到大约12-15%重量。
干燥之后，可以将烟条束包封卷烟纸、切割与加过滤嘴制成卷烟，如图8所示。卷烟34包括烟芯条38和过滤嘴36。
图9是卷烟34的芯条38的端视图。烟气通路44处于料条32之间。料条32的周线不是正园形，这是因为料条相互接触(粘连)点变形的结果。
因为通过每一模口孔中的组分和颗粒粒度有微小的差异，并且因为每一模口孔上游方向的压力有细微差别，所以在所建议的实施方案中，挤压出的、膨化料条表面基本平滑，略有些不规则。这种不规则性一般是随机的，其主要原因是相邻料条接触的随机性造成的。正常情况下，料条离开模口之后，立即相接触，并且由于材料的粘性，一经接触立刻就粘结在一起。如果料条未充分膨化(例如，因为处理过头或处理不足或含水太多或太少而造成膨化不充分)，或如果材料粘度不够(例如因为料条太干、太冷或粘合剂不令人满意而造成粘度不够)，就不会发生所期望的接触和粘合，制品如不经挤压后处理将不会具备理想的流通网络。
模口的孔不应相离太远，否则挤压出的料条在离开模口之后不能及时互相接触，充分粘结。如果料条排出速太高，料条在互相接触、充分粘粘之前就已变得太冷。并且，料条通过模口的线性速度应基本上是均匀的，为的是尽量减小料条之间的线性运动。为了取得匀速，则需要模口具有不同大小的孔目，具体情况取决于所用的特定挤压机和模口上游方向的具体压力情况。
孔目的间隔和挤压出料条的温度对于料条互相粘结是次要的，这是因为加热足以使料条变粘，产品只是在干燥室中加热时才失去粘性，在其它情况下，按照料条后处理要求，使用胶或其它制备条件以使相邻料条互相粘结。
图10是烟芯条38部分的放大图，芯条包有卷烟纸40，有燃烧42，通路44。箭头48表示烟流向吸烟者远端的方向。当烟流遇到料条互相的粘连区，使流路44堵死，烟流可以由箭头50所指示的反向流向吸烟者。
实施例1为了说明本发明范围内的烟制品的制备方法，特按方法A制备建议的挤压组合物并将其挤压。该组合物制备方法先干混。
90%重量 烟草末5%重量 羟丙基纤维素(Hercules公司生产的Klucel RHF)2.5%重量 羧甲基纤维素(Hercules公司生产的CMC7HF)2.5%重量 淀粉
(堪萨斯州Atchison市林肯谷物公司生产的林肯牌预胶化的谷物粘合剂＃210F)然后将混合物装进所建议的挤压机(上述的Wenger X20)的进料漏斗，烟草末是白肋烟草、佛吉尼亚型烟草和东方型烟草颗粒的混合料。所有上述烟草颗粒基本上都小于80目。
挤压机进料口速度定在10转/分，相当于每小时大约136磅干混料，混合筒速度定在300转/分。为了显示制备湿混料中所含水份量对产品性能的作用，挤压机筒温度的作用和挤压机速度(混合料的处理速度)变化的作用，还做了些对比试验。所有试验都用Wenger X20装置，所建议用的模口和在6区和模口之间是1/8英寸垫圈。
挤压出的条束(如果形成的话)干燥，包纸(如果可能)，切成63毫米长的烟芯，接上过滤嘴(如果可能)。试验条件和结果列于下表中。
试验例591和591A-Ⅰ表示模口12进料的混合料中水份要么过多(试验例591C、D、E)，要么过少(试验例591B)，而造成挤压出的料条膨化或粘结很差。对比试验例591和591J-N表示挤压机中的混合料处理过头(试验例591K)，而使料条不能适当膨化和/或粘结。
一种更合用的挤压机是市场上可以买到的Baker-Perkins双螺旋钻挤压机，型号MPF50D(或MPF50L)。Baker-Perkins公司位于北卡洛来那州的Raleigh市。
实施例2下列实施例是采用Baker-Perkins双螺旋钻挤压机，型号MPF50D进行的。该挤压机挤压室长1263.6毫米，其中的两个螺旋钻的组件配备相同，所用部件如下螺旋钻组件长度 部件6.325毫米 垫圈508毫米 垫圈152.4毫米 进料螺旋钻63.5毫米 5个45角前进搅拌浆50.8毫米 短距螺纹进料螺旋钻177.8毫米 进料螺旋钻12.7毫米 1个搅拌叶片50.8毫米 单头丝杠63.5毫米 5个45角前进搅拌浆6.35毫米 节流塞50.8毫米 单头丝杠6.35毫米 1个搅拌叶片101.6毫米 单导程多孔模口，模口面板直径约25.4毫米，孔径约0.889毫米，孔数22。
螺旋钻90旋转反向，以防止互相干扰，同时也使两钻之间可以有大约50/64毫米的偏差。Baker-Perkins挤压机沿其机身长度设置了多个进料口，所以不象采用Wenger挤压机那样需要附加混合设备。粘合剂在从挤压端模口算起螺纹长度在长径比(L/D)15∶1的地方加入，用以预水合粘合剂的水在从模口算起长径比为12∶1的地方加入，烟草末在从模口算起长径比为10∶1的地方加入。所用粘合剂混合料由下列混合配料组成1份 羟丙基纤维素(Hercules公司生产的Klucil-H牌)4份 羟丙基瓜耳树胶(Henkel公司生产的银河781
)5份 淀粉各种挤压结果列于下表Ⅱ中。
试验例c、d和e中采用方法B预水合粘合剂技术所生产的产品比采用A，未预水合粘合剂所生产的产品要坚硬得多，外观好得多，尽管它们含粘合剂要少得多。另外使用方法B和预水合粘合剂允许使用较少数量的水来挤压干混物。在用方法A所做的试验例“a”中，不可能使用比实施例用量少的水与粘合剂量生产满意的产品。
权利要求
1.制备发泡、挤压成型含烟草的吸烟制品的方法，该方法包括A制备潮湿的混合配料A.1混合配料含15%-50%的水和A.2其它成份(以干基计)，其它成份由下列组分组成A.2.1.5-98%重量的烟草颗粒，A.2.1.1烟草粒度可大至5目(4毫米)，A.2.2.0-60%重量的填料，A.2.2.1填料的粒度不大于350微米，A.2.3和2-40%重量的粘合剂；B.通过带有多孔的模口，挤压出潮湿烟草混合料，形成多股料条，料条被部分水分转化成的蒸汽发泡，并且粘合在一起，形成烟制品，其密度范围在0.05-1.5克/毫升之间。
2.权利要求
1所请求保护之方法，其中被挤压出来的料条扭曲在一起。
3.权利要求
1或2所请求保护之方法，其进一步包括用某种材料使每一股料条表面都变得粘连，然后将它们接触，粘合在一起。
4.权利要求
1所请求保护之方法，其中填料选自下列物质碳酸钙、碳酸镁、氧化钙、氧化镁、氢氧化钙、氢氧化镁、金属铝、氧化铝、水合氧化铝、粘土、氧化硅、硅藻土以及它们的混合物。
5.权利要求
1所请求保护之方法，其中粘合剂是纤维素粘合剂，可选自羟丙基纤维素，羧基甲基纤维素及其氨盐、钠盐和钾盐，交联羧基甲基纤维素及其氨盐、钠盐和钾盐，羟乙基纤维素，乙基羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素和它们的混合物。
6.权利要求
1所请求保护之方法，其中粘合剂是选自果胶及其钠盐、钾盐和氨盐，淀粉，瓜耳树胶及其衍生物，半纤维素，
吨，凝糖(curdlan)，
吨 梦那斯胶(Xanthamenas gum)，卡拉吉那(carageenan)，藻酸及其氨盐、钠盐和钾盐，氧基纤维素，聚乙烯醇，乙烯马来酐聚合物，乙烯马来酸聚合物及其钠盐、钾盐和氨盐，微晶纤维素，葡聚糖，糊精，纤维状纤维素和它们的混合物。
7.权利要求
1所请求保护之方法，其中干混物中含有0.1-15%重量的多功能基酸或其氨盐、钠盐或钾盐。
8.权利要求
7所请求保护之方法，其中多功能基酸是柠檬酸。
9.权利要求
7所请求保护之方法，其中多功能基酸是磷酸。
10.权利要求
1所请求保护之方法，其中干混物中含0.1-40%重量的交联或强化剂，其选自藻酸、羧基甲基壳多糖、果胶酸、聚氨基葡糖、它们的水溶盐和它们的混合物。
11.权利要求
1所请求保护之方法，其中干混物中含选自乙烷醇、甲烷醇、异丙烷醇、正-丙烷醇和它们的混合物的2-40%重量的醇。
12.权利要求
1所请求保护之方法，其中烟草颗粒是由50-98%的干混物组成。
13.权利要求
1所请求保护之方法，其中粘合剂在同其它组分混合制成潮湿混合配料之前，先同水混合使其预水合。
14.权利要求
13所请求保护之方法，其中部分粘合剂与其它组分干混，制其余部分预水合，以此降低预水合粘合剂的粘度和减弱其易粘加工设备的倾向。
15.权利要求
13或14所请求保护之方法，其中将多至5.0%重量的烟草颗粒加入预水合粘合剂。
16.用上述任何一项权利要求
所述之方法制作的烟制品。
17.一种经挤压、粘接制出多股、含烟草、基本呈圆柱形的烟制品，该烟制品包括多股沿烟制品倾向延伸的、共同挤压出来的料条，这些料条相互粘结，但在其间要留有气流通道，这些气流通道基本沿烟制品倾向延伸，料条和气流通道的构成提供了足够热量传导区域足够的滞留时间，或使吸烟者吸到烟制品远端的热气流冷却，并使从烟制品远端流出的烟气温度不使吸烟者感到不适;该烟制品还包括(a)大约5-98%重量、粒度约为5目的烟草颗粒，(b)大约0-60%重量、粒度约为350微米的填料，(c)大约0-1%重量、除水之外的残留发泡剂，(d)选自纤维素粘合剂、天然粘合剂、改进天然粘合剂、合成粘合剂及其混合粘合剂的约2-40%重量的粘合剂，(e)约5-20%重量的水分，该制品的填充密度约在0.05-1.5克/立方厘米范围内。
18.权利要求
17所述之烟制品，其中填料选自碳酸钙、碳酸镁、氧化钙、氧化镁、氢氧化钙、氢氧化镁、金属铝、氧化铝、水合氧化铝、粘土、氧化硅、硅藻土和它们的混合物。
19.权利要求
17所述之烟制品，其中在混合料中约占0-40%重量的纤维素粘合剂选自羟丙基纤维素、羧甲基纤维素及其氨盐、钠盐和钾盐、交联羧基甲基纤维素及其氨盐、钠盐和钾盐、羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素和它们的混合物。
20.权利要求
17-19任何一项所述的烟制品，其中约占混合料0-40%重量的天然粘合剂、改进天然粘合剂和合成粘合剂选自果胶及其钠盐、钾盐和氨盐，淀粉，瓜耳树胶及其衍生物，半纤维素，
吨，Curdlan，Xanthamonas胶盐，Carageenan，藻酸及其氨盐、钠盐和钾盐，氧基纤维素，聚乙烯醇，乙烯马来酐聚合物，乙烯马来酸聚合物及其钠盐、钾盐和氨盐，微晶纤维素，葡聚糖，糊精，纤维状纤维素和它们的混合物。
21.权利要求
17所述之烟制品，还包含约0.1-15%重量的多功能基酸或其氨盐、钠盐或钾盐。
22.权利要求
21所述之烟制品，其中多功能基酸是柠檬酸或柠檬酸盐。
23.权利要求
21所述之烟制品，其中多功能基酸是磷酸或磷酸盐。
24.权利要求
17所述之烟制品，该制品还包含选自藻酸、羧甲基壳多糖、果胶酸、聚氨基葡糖、它们的水溶盐和它们的混合物。
25.权利要求
17所述之烟制品，其中烟草颗粒约占该制品的25-98%重量。
专利摘要
采用通过模口22上的孔圆24挤压出多股料条32的方法制成烟制品，挤压混合湿料包含烟草和粘合剂。挤压条件为使所含水分汽化，在混合挤出模口时产生膨化。挤出的料条扭卷在一起，以致互相粘结形成圆柱形体，其间的气流通道基本与柱体成纵向通过。混合料还可含填料、其他发泡剂、诸如柠檬酸或磷酸之类的多功能酸以及醇，在一个较好的方法中，粘合剂在以其他组分混合之前，同水混合。
文档编号A24B15/00GK85105843SQ85105843
公开日1987年1月28日 申请日期1985年8月2日
发明者乔治·享利·伯尼特, 盖斯·迪米特里奥斯·克里特西斯, 阿兰·罗格·威特约西·G·尼波马西诺, 阿莱克斯·桑多尔·格吉利 申请人:菲利普莫里斯公司(弗吉尼亚公司)导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan