一种植物丝型二元结构加热不燃烧制品

摘要

本发明涉及一种植物丝型二元结构加热不燃烧制品，它是由含有发烟剂的植物丝材料构成的发烟段与烟气束缚段依次通过外层包裹纸包裹而成的，或者是依次装入由耐温高于300℃的硅胶、纸或高分子材料制成的管中得到的；该烟气束缚段为抽吸端；本发明的加热不燃烧制品本发烟量大，抽吸烟气温度低等优点，适合中心加热、周向加热或是中心及周向加热的加热器，并且结构简单，易于工业化，具有非常好的工业化应用前景。

说明书

【技术领域】

本发明属于烟草加工技术领域。更具体地，本发明涉及一种植物丝型二元结构加热不燃烧制品。

【背景技术】

随着社会的发展和人民生活水平的不断提高，人们越来越关注自己的身体健康问题，对于烟民来说提高卷烟抽吸安全性越来越重要，也是烟草行业亟需解决的技术问题。加热不燃烧制品是近年发展起来的一类新型产品，由于采用外部热源加热烘烤释放烟气，显著降低了产品的有害成分释放量，相对于传统的燃吸烟草，产品的安全性得到了显著的提升，在市场获得了认可，已经取得了良好的市场反馈。

加热不燃烧制品的抽吸的解决发案是采用热源加热释放烟雾的技术方案，为了降低入口的烟气温度，在烟弹结构中加入了多元结构单元，但是唇端温度还是较高，导致烟雾量较少，香味比较平淡的体验缺陷，这些缺陷也限制了更多的消费者选择加热不燃烧制品，而且由于加热不燃烧制品烟支结构的局限性，仍旧不能有效的解决这一问题，同时复杂的滤棒结构导致产品制造困难，生产成本高，例如US20140305448A1公开了一种加热不燃烧烟弹的四元结构，它们分别是发烟段、支持段、降温段及过滤段，其生产工艺复杂，在抽吸过程中降温段会出现熔化现象影响抽吸体验，并存在烟雾量较小及烟气温度高等缺点。目前使用较多的是薄片、颗粒作为发烟产香材料，需要对植物进行打粉处理，然后进行重组造纸或是造粒，机械化要求较高，工艺复杂。

因此，针对现有技术的诸多技术缺陷，本发明人通过对现有技术分析总结，并进行了大量的试验与分析，终于完成了本发明。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提供一种植物丝型二元结构加热不燃烧制品。

[技术方案]

本发明是通过下述技术方案实现的。

本发明一种植物丝型二元结构加热不燃烧制品。

该植物丝型二元结构加热不燃烧制品是由含有发烟剂的植物丝材料构成的发烟段与烟气束缚段依次通过外层包裹纸包裹而成的，或者是依次装入由耐温高于300℃的硅胶、纸或高分子材料制成的管中得到的；该烟气束缚段为抽吸端。

根据本发明的一种优选实施方式，所述的植物丝材料是烤烟、烟梗、晾晒烟或白肋烟烟草丝发烟材料与薄荷、茶叶、槟榔或可可非烟草丝发烟材料。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的植物丝材料是由宽度为0.5～3.0mm的烟草丝或非烟草丝卷制而成的，它在发烟段中的填充率是40～80％。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的发烟剂是一种或多种选自甘油、丙二醇、二醋酸甘油酯或三醋酸甘油酯的发烟剂。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述发烟剂的含量是以植物丝材料重量计为10～50％。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的烟气束缚段是硅橡胶、聚乙烯、聚丙烯、偏聚氯乙烯、聚乳酸、聚氨酯、醋酸纤维或纸材料圆柱体，在该圆柱体内或者在该圆柱体与外层包裹纸之间设置与其纵轴平行的直通孔。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的烟气束缚段横截面的边是圆形、锯齿形或波浪形；所述直通孔横截面的边是圆形、锯齿形或波浪形。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的直通孔位于烟气束缚段中间时，该直通孔壁与烟气束缚段外壁之间的距离是1～3mm。

根据本发明的另一种优选实施方式，在所述烟气束缚段的横截面上，所述直通孔面积与非直通孔面积之比是0.3～2.0。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述烟气束缚段的水含量是以重量计2.0～4.0％。

下面将更详细地描述本发明。

本发明涉及一种植物丝型二元结构加热不燃烧制品。

该植物丝型二元结构加热不燃烧制品是由含有发烟剂的植物丝材料构成的发烟段与烟气束缚段依次通过外层包裹纸包裹而成的，具体结构参见附图1，图中1-发烟段；2-烟气束缚段；2-1-直通孔；3-包裹纸；或者该植物丝型二元结构加热不燃烧制品是依次装入由耐温高于300℃的硅胶、纸或高分子材料制成的管中得到的，具体结构参见附图2，图中1-发烟段；2-烟气束缚段；2-1-直通孔；3-1-管；该烟气束缚段为抽吸端。

根据本发明，所述的植物丝材料在该加热不燃烧制品中的主要作用是为其制品提供香气，所述的植物丝材料是烤烟、烟梗、晾晒烟或白肋烟烟草丝发烟材料与薄荷、茶叶、槟榔或可可非烟草丝发烟材料。

这些烟草丝发烟材料是现有通常使用的成品烟草原料，或者是经过现有膨胀处理方法处理的膨胀烟叶或膨胀烟梗，这些处理的烟草原料体积增大，孔隙增多，能够吸载更多的发烟剂及香料物质，具体情况参见文献CN110638083A，发明名称“一种膨胀烟丝的高效制备方法”，CN 103169150 B，发明名称“一种膨胀烟梗制备方法”。

薄荷等非烟草丝发烟材料都是目前市场上销售的产品，它们可以直接使用或进行同样的膨胀处理后再使用。

根据本发明，所述的植物丝材料是由宽度为0.5～3.0mm的烟草丝或非烟草丝卷制而成的，它在发烟段中的填充率是40～80％。

在本发明中，填充率应该理解是所述植物丝材料体积与所述发烟段体积之比，以百分数表示。

填充率在所述的范围内时，如果丝状发烟材料宽度小于0.5mm，则在卷制过程中容易出现断丝成团，影响抽吸吸阻；如果丝状发烟材料宽度大于3.0mm，则卷制材料的孔隙度高，加热不充分，影响发烟量。

丝状发烟材料的宽度在所述的范围内时，如果填充率低于40％，则烟丝会脱落而影响产品质量；如果填充率高于80％，则填充量过大，会造成吸阻过高，影响抽吸体验。

发烟剂在该加热不燃烧制品中的主要作用是人们在抽吸本发明加热不燃烧制品时提供所需要的烟雾。

根据本发明，所述的发烟剂是一种或多种选自甘油、丙二醇、二醋酸甘油酯或三醋酸甘油酯的发烟剂，这些发烟剂都是目前市场上销售的产品，例如由湖北兴恒业科技有限公司以商品名二醋酯销售的二醋酸甘油酯、由江苏采薇生物科技有限公司以商品名三醋酯销售的三醋酸甘油酯。

根据本发明，所述发烟剂的含量是以植物丝材料重量计为10～50％。如果发烟剂的添加量低于10％，则人们抽吸时的发烟量较少，影响抽吸体验；如果发烟剂的添加量高于50％，则烟草丝与非烟草丝在加工过程中流动性较差，不易加工得到符合质量要求的产品。

根据本发明，烟气束缚段在本发明加热不燃烧制品中的主要作用是其具有足够的与烟气热交换的面积和足够的热容量，具备降温和导流作用，以降低烟气温度和导流烟气供消费者抽吸。

根据本发明，所述的烟气束缚段是硅橡胶、聚乙烯、聚丙烯、偏聚氯乙烯、聚乳酸、聚氨酯、醋酸纤维或纸材料圆柱体，在该圆柱体内或者在该圆柱体与外层包裹纸之间设置与其纵轴平行的直通孔。

本发明使用的硅胶、聚乙烯、聚丙烯、偏聚氯乙烯、聚乳酸、聚氨酯、醋酸纤维或纸材料都是本技术领域里通常使用的在目前市场上销售的产品，例如由云南巴菰生物科技有限公司以商品名硅橡胶销售的硅胶、由广州鑫瓷环保材料有限公司以商品名PVDC销售的偏聚氯乙烯、由绍兴喜能纺织科技有限公司以商品名纤维素乙酸酯销售的醋酸纤维。

根据本发明，所述烟气束缚段的水含量是以重量计2.0～4.0％。如果烟气束缚段的水含量低于2.0％，则降温效果不理想，影响抽吸体验；如果烟气束缚段的水含量高于4.0％，则会使发烟段的发烟材料容易吸潮，影响产品质量，因此，该烟气束缚段的水含量为2.0～4.0％是合适的。在本发明中，该水含量是根据GB/T 23357-2009《烟草及烟草制品水分的测定卡尔费休法》进行测定的。

在本发明中，所述的烟气束缚段横截面的边是圆形、锯齿形或波浪形；所述直通孔横截面的边是圆形、锯齿形或波浪形。当然，烟气束缚段横截面的边与直通孔横截面的边可以是其它规则形状或非规则形状，人们可以根据实际情况进行选择，这对于本技术领域的技术人员而言是不会存在任何困难的。

在本发明中，所述的直通孔位于烟气束缚段中间时，该直通孔壁与烟气束缚段外壁之间的距离是1～3mm。在本发明中，该直通孔截面的边是非圆形时，这个距离应该理解是该直通孔壁与烟气束缚段外壁之间的最短距离。

根据本发明，在所述烟气束缚段的横截面上，所述直通孔面积与非直通孔面积之比是0.3～2.0。如果直通孔面积与非直通孔面积之比小于0.3，则直通孔面积较小，抽吸过程中吸阻大，烟气浓度不足；如果直通孔面积与非直通孔面积之比大于2.0，则直通孔面积过大，烟气束缚段材料量少，其热容不足，从而导致烟气温度和烟弹唇端温度偏高，影响人们的抽吸体验。优选地，所述直通孔面积与非直通孔面积之比是0.5～1.8，更优选地，所述直通孔面积与非直通孔面积之比是0.8～1.6。

所述烟气束缚段是采用挤出法或注塑法制得的，具体地，挤出法例如参见CN102642291 B、发明名称“一种大直径硅胶管的制备工艺”；注塑法例如参见CN 107639787A、发明名称“一种玻璃瓶表面注塑形成硅胶层的工艺方法”。

在本发明中，使用的外层包裹纸是本技术领域里通常使用的普通成形纸；所述的管是由耐温高于300℃的硅胶、纸或是高分子材料制成的，所述的纸例如是纤维素纸、牛皮纸、淋膜纸、铜版纸；所述的高分子材料例如是聚亚苯基、聚酰亚胺或是石墨烯聚合物等；它们都是目前市场上销售的产品，例如由云南恩典科技产业发展有限公司以商品名成形纸销售的纤维素纸、由苏州宇宣纸业有限公司以商品名隔水隔油纸销售的淋膜纸、由东莞市屹立塑胶有限公司以商品名PPSU销售的聚亚苯基、由青岛莱西胶体石墨厂以商品名石墨烯复合材料销售的石墨烯聚合物。

下面具体描述平均烟气温度、烟雾浓度及感官评价方法。

选取菲莫国际生产的加热不燃烧HHETs原味烟弹为对照烟弹，根据GBT 19609-2004《卷烟用常规分析用吸烟机测定总粒相物和焦油》和GB/T 16447-2004《烟草及烟草制品调节和测试的大气环境》标准，使用东莞飞弘仪器设备有限公司生产烟雾浓度检测仪进行每一口抽吸测试，分别测定平均烟气温度及烟雾浓度。

使用该设备采用光透射法在激光光源波长λ＝630μm与检测光程4cm的条件下测量平均烟雾浓度；

抽吸程序：选择菲莫国际出品的iQOS烟具，抽吸程序为在加热器完成预热后设备进入抽吸状态，每口抽吸容量35ml，抽吸时长2s，抽吸气流流速17.5ml/s，抽吸间隔13s，合计抽吸口数16口，合计抽吸工作时长240s；

温度测定：使用K型热电偶温度检测仪测定烟弹主流烟气温度和唇端温度；

烟雾浓度指数测定：光透射法测量烟雾浓度是一种非接触式的测量方法，光源在通过气溶胶介质过程中，光束与气溶胶颗粒球面发生散射、折射及颗粒对光的吸收作用，使得激光光源穿透气溶胶烟雾的透射光强度会发生衰减，当气溶胶浓度越大时，透射光强衰减效应越明显，当气溶胶浓度越小时，透射光强衰减效应越弱。在特定的检测条件下，入射光强度与吸收光强度的比值被称为消光率，所测定的消光率就是测定的烟雾浓度指数，用％表示。

[有益效果]

本发明的有益效果是：

本发明的植物丝型二元结构加热不燃烧制品，插入轻松，植物丝材料加工简单，丝状材料不会脱落及掉丝，具有发烟量大，抽吸烟气温度低等优点，适合中心加热、周向加热或是中心与周向同时加热的加热器，并且结构简单，易于工业化，具有非常好的工业化应用前景。

【附图说明】

图1是本发明植物丝型二元加热不燃烧制品结构示意图；

图2是本发明植物丝型二元加热不燃烧制品结构示意图；

图中：

1-发烟段；2-烟气束缚段；2-1-直通孔；3-包裹纸；3-1-管。

【具体实施方式】

通过下述实施例将能够更好地理解本发明。

实施例1：本发明植物丝型二元结构加热不燃烧制品

该实施例的实施方式如下：

该植物丝型二元结构加热不燃烧制品是由含有甘油发烟剂的植物丝材料构成的发烟段与烟气束缚段依次通过外层包裹纸牛皮纸包裹而成的，该烟气束缚段为抽吸端。

其中，植物丝材料是由宽度为0.8mm烤烟丝卷制而成的，所述的烤烟丝在发烟段中的填充率是67％；甘油发烟剂的含量是以植物丝状材料重量计为32％；

所述的烟气束缚段是由硅橡胶采用挤出法制成的一种圆柱体，采用本申请说明书描述的方法检测，所述烟气束缚段的水含量是以重量计2.4％；在该圆柱体内设置与其纵轴平行的直通孔。所述的烟气束缚段横截面的边是锯齿形；所述直通孔横截面的边是圆形。

该直通孔壁与烟气束缚段外壁之间的距离是2.3mm。在所述烟气束缚段的横截面上，直通孔面积与非直通孔面积之比是0.7。

根据本申请说明书描述的方法检测了该实施例加热不燃烧烟弹主流平均烟气温度、平均唇端温度、平均烟雾浓度以及感官评价，其检测结果列于表1中。

与此同时，使用菲莫国际生产的加热不燃烧HEETs原味烟弹作为对照烟弹也进行了主流平均烟气温度、平均唇端温度、平均烟雾浓度以及感官评价，其检测结果也列于表1中。

实施例2：本发明植物丝型二元结构加热不燃烧制品

该实施例的实施方式如下：

该植物丝状型二元结构加热不燃烧制品是由含有甘油和丙二醇混合物(重量比1:1)发烟剂的植物丝材料构成的发烟段与烟气束缚段依次通过外层包裹纸纤维素纸包裹而成的，该烟气束缚段为抽吸端。

其中，植物丝材料是由宽度为1.2mm的白肋烟丝卷制而成的，所述的白肋烟丝在发烟段中的填充率是72％；甘油和丙二醇混合物(重量比1:1)发烟剂的含量是以植物丝材料重量计为37％；

所述的烟气束缚段是由聚乙烯采用挤出法制成的一种圆柱体，采用本申请说明书描述的方法检测，所述烟气束缚段的水含量是以重量计3.1％；在该圆柱体内设置与其纵轴平行的直通孔。所述的烟气束缚段横截面的边是波浪形；所述直通孔横截面的边是锯齿形。

该直通孔壁与烟气束缚段外壁之间的距离是1.2mm。在所述烟气束缚段的横截面上，直通孔面积与非直通孔面积之比是1.1。

根据本申请说明书描述的方法检测该实施例加热不燃烧烟弹的主流平均烟气温度、平均唇端温度、平均烟雾浓度以及感官评价，其检测结果列于表1中。

实施例3：本发明植物丝型二元结构加热不燃烧制品

该实施例的实施方式如下：

该植物丝型二元结构加热不燃烧制品是由含有甘油和二醋酸甘油酯混合物(重量比2:1)发烟剂的植物丝材料构成的发烟段与烟气束缚段依次通过外层包裹纸淋膜纸包裹而成的，该烟气束缚段为抽吸端。

其中，植物丝材料由宽度为1.4mm的烤烟和茶叶丝混合物(重量比3:1)卷制而成的，所述的烤烟和茶叶丝混合物在发烟段中的填充率是59％；甘油和二醋酸甘油酯混合物(重量比2:1)发烟剂的含量是以植物丝状材料重量计为42％；

所述的烟气束缚段是由聚丙烯采用挤出法制成的一种圆柱体，采用本申请说明书描述的方法检测，所述烟气束缚段的水含量是以重量计2.9％；在该圆柱体内设置与其纵轴平行的直通孔。所述的烟气束缚段横截面的边是波浪形；所述直通孔横截面的边是波浪形。

该直通孔壁与烟气束缚段外壁之间的距离是2.1mm。所述烟气束缚段的横截面上，直通孔面积与非直通孔面积之比是1.3。

根据本申请说明书描述的方法检测该实施例加热不燃烧烟弹的主流平均烟气温度、平均唇端温度、平均烟雾浓度以及感官评价，其检测结果列于表1中。

实施例4：本发明植物丝型二元结构加热不燃烧制品

该实施例的实施方式如下：

该植物丝型二元结构加热不燃烧制品是由含有甘油发烟剂的植物丝材料构成的发烟段与烟气束缚段依次通过外层包裹纸聚酰亚胺包裹而成的，该烟气束缚段为抽吸端。

其中，植物丝材料是由宽度为2.1mm的膨胀烟丝和膨胀梗丝混合物(重量比1:1)卷制而成的，所述膨胀烟丝和膨胀梗丝混合物在发烟段中的填充率是53％；甘油发烟剂的含量是以植物丝状材料重量计为36％；

所述的烟气束缚段是由偏聚氯乙烯采用挤出法制成的一种圆柱体，采用本申请说明书描述的方法检测，所述烟气束缚段的水含量是以重量计2.2％；在该圆柱体内设置与其纵轴平行的直通孔。所述的烟气束缚段横截面的边是圆形；所述直通孔横截面的边是波浪形。

该直通孔壁与烟气束缚段外壁之间的距离是1.4mm。所述烟气束缚段的横截面上，直通孔面积与非直通孔面积之比是1.6。

根据本申请说明书描述的方法检测该实施例加热不燃烧烟弹的主流平均烟气温度、平均唇端温度、平均烟雾浓度以及感官评价，其检测结果列于表1中。

实施例5：本发明植物丝型二元结构加热不燃烧制品

该实施例的实施方式如下：

该植物丝型二元结构加热不燃烧制品是由含有甘油和三醋酸甘油酯混合物(重量比1:3)发烟剂的植物丝材料构成的发烟段与烟气束缚段依次通过外层包裹纸石墨烯聚合物包裹而成的，该烟气束缚段为抽吸端。

其中，植物丝材料是由宽度为2.4mm的槟榔丝卷制而成的，所述的槟榔丝在发烟段中的填充率是66％；甘油和三醋酸甘油酯混合物发烟剂的含量是以植物丝状材料重量计为12％；

所述的烟气束缚段是由聚乳酸采用挤出法制成的一种圆柱体，采用本申请说明书描述的方法检测，所述烟气束缚段的水含量是以重量计3.2％；在该圆柱体内设置与其纵轴平行的直通孔。所述的烟气束缚段横截面的边是圆形；所述直通孔横截面的边是锯齿形。

该直通孔壁与烟气束缚段外壁之间的距离是2.8mm。所述烟气束缚段的横截面上，直通孔面积与非直通孔面积之比是0.8。

根据本申请说明书描述的方法检测该实施例加热不燃烧烟弹的主流平均烟气温度、平均唇端温度、平均烟雾浓度以及感官评价，其检测结果列于表1中。

实施例6：本发明植物丝型二元结构加热不燃烧制品

该实施例的实施方式如下：

该植物丝型二元结构加热不燃烧制品是由含有甘油和二醋酸甘油酯混合物(重量比2:1)发烟剂的植物丝材料构成的发烟段与烟气束缚段依次装入由耐温高于300℃的硅胶材料制成的管中得到的；该烟气束缚段为抽吸端。

其中，植物丝材料是由宽度为0.9mm的膨胀烟梗丝与薄荷丝混合物(重量比1:1)卷制而成的，所述的膨胀烟梗丝与薄荷丝混合物在发烟段中的填充率是49％，甘油和二醋酸甘油酯混合物发烟剂的含量是以植物丝状材料重量计为25％；

所述的烟气束缚段是由纸材料圆柱体，采用本申请说明书描述的方法检测，所述烟气束缚段的水含量是以重量计2.0％；在该圆柱体内设置与其纵轴平行的直通孔。所述的烟气束缚段横截面的边是圆形；所述直通孔横截面的边是波浪形。

该直通孔壁与烟气束缚段外壁之间的距离是1.9mm。所述烟气束缚段的横截面上，直通孔面积与非直通孔面积之比是0.6。

根据本申请说明书描述的方法检测该实施例加热不燃烧烟弹的主流平均烟气温度、平均唇端温度、平均烟雾浓度以及感官评价，其检测结果列于表1中。

表1：本发明植物丝型二元结构加热不燃烧制品检测结果

表1列出的结果清楚表明，本发明植物丝型二元结构加热不燃烧制品主流烟气平均温度比对照样品HEETs样品烟气温度降低6～8℃，唇端的烟气温度降低5～7℃，烟气浓度相差最少19.9％，从感官评价结果表明，对照样品的抽吸时烟气发烫，并伴随有点刺感，唇端温度也比较高，实施例1～6并无此现象，总体上比对照样品烟气温度要低，烟雾浓度要高，抽吸舒适度好于对照样品。