一种烟草微孔颗粒及其制备方法、烟用滤棒和烟草制品

摘要

本发明提供一种烟草微孔颗粒及其制备方法、烟用滤棒和烟草制品，所述烟草微孔颗粒由烟草下脚料经酶解、提取、固液分离后的固相物制备得到。本发明中使用烟草下脚料酶解、提取后固液分离得到固相物制备烟草颗粒，实现了烟草生产过程中的废渣原料回收再利用，实现烟草的综合利用，节省了烟草微孔颗粒的制造成本。本发明中的烟草微孔颗粒的制备方法操作步骤简单，所得烟草微孔颗粒加工性能好，适用于工业化生产。本发明中制备方法制得的烟草微孔颗粒，比表面积大，内部结构蓬松多孔，能充分接触烟气，对烟气有效地截留过滤有害物质，补香后持香性能佳，将其用于制备烟草制品，特别是加热不燃烧烟草制品，可以改善烟草制品吸味，增加香味。

说明书

技术领域

本发明涉及新型烟草技术领域，尤其涉及一种烟草微孔颗粒及其制备方法、烟用滤棒和烟草制品。

背景技术

烟草加工过程中会产生大量的烟草碎末、碎片等烟草下脚料，现有技术中多将这些烟草下脚料酶解、提取后制备烟草浸膏等产品，提取过程中会产生大量的废渣，关于这些烟草废料的再利用，现有技术中暂无相关报道。

加热不燃烧烟草制品是一种靠加热不同形式的烟草材料产生释烟效果的新型烟草制品，始于20世纪80年代，是新型烟草制品的重要品类之一。加热不燃烧烟草制品主要以碳加热型和电加热型为代表，其特点是“加热烟丝而非燃烧烟丝”，从而尽可能减少烟草高温燃烧裂解产生的有害成分。研究表明，加热不燃烧卷烟滤棒对主流烟气有截留过滤作用，对烟气中的有害物质有一定的吸附作用。在加热不燃烧卷烟滤棒对有害物质进行吸附的同时，也带来加热不燃烧卷烟制品中香味成分损失，烟气浓度降低，烟香减弱的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种烟草微孔颗粒及其制备方法、烟用滤棒和烟草制品。

为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：

本发明第一方面提供一种烟草微孔颗粒的制备方法，包括以下步骤：

步骤a.烟草废料除杂、烘干得到物料A；

步骤b.物料A膨胀处理得到物料B；

步骤c.物料B粉碎、筛分即得；

所述烟草废料是指烟草下脚料经酶解、提取、固液分离后的固相物；

优选地，所述烟草下脚料包括烟草碎末和/或烟草碎片。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤a中烘干的温度为60～100℃。

作为上述技术方案的进一步改进，所述物料A水分含量为15～25wt％。

作为上述技术方案的进一步改进，所述膨胀处理是指微波加热膨胀处理。

作为上述技术方案的进一步改进，所述微波加热膨胀处理的微波功率为500～1000W。

作为上述技术方案的进一步改进，所述微波加热膨胀处理的时间为5～10min。

作为上述技术方案的进一步改进，所述物料B粉碎、筛分后粒径为20～50目。

作为上述技术方案的进一步改进，所述物料B粉碎、筛分后形状为8～12面体。

作为上述技术方案的进一步改进，所述物料B粉碎、筛分后还需要补香、烘干。

作为上述技术方案的进一步改进，所述补香使用的香料为烟草下脚料经酶解、提取、固液分离后的液相物经Maillard反应制得。

作为上述技术方案的进一步改进，所述香料为所述液相物与糖类、外源氨基酸进行Maillard反应制得。

作为上述技术方案的进一步改进，所述香料与粉碎、筛分后的物料B的重量比为(0.02～0.05):1。

作为上述技术方案的进一步改进，补香后烘干的温度为30～60℃。

作为上述技术方案的进一步改进，烘干后得到的烟草微孔颗粒的水分含量为7～10wt％。

本发明第二方面提供一种烟草微孔颗粒，由第一方面所述的制备方法制备得到。

本发明第三方面提供一种烟用滤棒，包含第二方面所述的烟草微孔颗粒。

作为上述技术方案的进一步改进，所述烟用滤棒中烟草微孔颗粒的含量为10～20mg/支。

本发明第四方面提供烟草制品，包含第三方面所述的烟用滤棒。

作为上述技术方案的进一步改进，所述烟草制品为加热不燃烧烟草制品。

本发明的有益效果：

本发明中使用烟草下脚料酶解、提取后固液分离得到固相物制备烟草颗粒，实现了烟草生产过程中的废渣原料回收再利用，实现烟草的综合利用，节省了烟草微孔颗粒的制造成本。

本发明中的烟草微孔颗粒的制备方法操作步骤简单，所得烟草微孔颗粒加工性能好，适用于工业化生产。

本发明中制备方法制得的烟草微孔颗粒，比表面积大，内部结构蓬松多孔，能充分接触烟气，对烟气有害物质的吸附能力更强，能有效截留过滤烟气中的有害物质。由于烟草微孔颗粒孔数的增加，比表面积的增大，补香后对香料的吸收性更好，持香性能佳，在吸食时受热香料释放出的香气更多，增香效果更好，将其用于制备烟草制品，特别是加热不燃烧烟草制品，可以改善烟草制品吸味，增加香味。

具体实施方式

如本文所用之术语：

“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。

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。

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。

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。

“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。

“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)。

本发明第一方面提供一种烟草微孔颗粒的制备方法，包括以下步骤：

步骤a.烟草废料除杂、烘干得到物料A；

步骤b.物料A膨胀处理得到物料B；

步骤c.物料B粉碎、筛分即得；

所述烟草废料是指烟草下脚料经酶解、提取、固液分离后的固相物；

优选地，所述烟草下脚料包括烟草碎末和/或烟草碎片。

本领域技术人员使用常规方法对烟草下脚料酶解、提取后固液分离得到固相物均可作为烟草微孔颗粒的制备原料。

可选地，所述酶解是指使用水解酶和蛋白酶对烟草下脚料进行酶解的操作，所述提取是指对酶解产物进行提取的操作，具体地，可以为乙醇提取。

使用烟草下脚料酶解、提取后固液分离得到固相物制备烟草颗粒，实现了烟草生产过程中的废渣原料回收再利用，实现烟草的综合利用，节省了烟草微孔颗粒的制造成本。

烟草下脚料是具有毛细管的多孔体，内含纤维素、半纤维素、木质素、果胶质和蛋白质等成分。这些物质热解会产生较多低级醛类，在燃吸时会产生刺激性的呛咳，木质素热解会产生儿茶酚和烷基儿酚引起涩口且有促癌活性，果胶质分解会产生甲醇。将烟草下脚料经植物水解酶、蛋白酶酶解处理、乙醇提取后，纤维素、半纤维素、木质素、果胶质和蛋白质等成分可降解为水溶性糖，避免将烟草下脚料制备成烟草颗粒用于烟草制品后吸食时产生的不适感觉。

本发明提供的制备方法操作步骤简单，所得烟草微孔颗粒加工性能好，适用于工业化生产；本发明中制备方法制得的烟草微孔颗粒，比表面积大，内部结构蓬松多孔，能充分接触烟气，对烟气有害物质的吸附能力更强，能有效截留过滤烟气中的有害物质。由于烟草微孔颗粒孔数的增加，比表面积的增大，补香后对香料的吸收性更好，持香性能佳，在吸食时受热香料释放出的香气更多，增香效果更好，将其用于制备烟草制品，特别是加热不燃烧烟草制品，可以改善烟草制品吸味，增加香味。

可选地，步骤a中烘干的温度为60～100℃，在该温度条件下能够有效地将固液分离后的固相物中多余的水分带出而不会破坏固相物的内质。

可选地，所述物料A水分含量为15～25wt％。当水分过低时，膨胀时物料会出现燃烧的现象，危险性高；当水分过高时，物料难以膨胀。当物料A的水分含量控制在15～25wt％时，能够有效地进行膨胀处理。

可选地，膨胀处理是指微波加热膨胀处理；

可选地，微波加热膨胀处理的微波功率为500～1000W；

可选地，微波加热膨胀时间为5～10min。

在微波功率为500～1000W条件下加热膨胀5～10min可以使物料有效地膨胀，物料内部结构蓬松多孔。

可以理解的，物料B可使用本领域常用高细磨机械进行粉碎，如球磨机。

可选地，物料B粉碎、筛分后的粒径为20～50目，颗粒粒径为20～50目时，能有效地在成型机上卷制料棒。

可选地，物料B粉碎、筛分后的形状为8～12面体，颗粒形状为8～12面体时，在卷制滤棒时填充性更好，比表面积更大。

可选地，物料B粉碎、筛分后还需要补香、烘干。

经过补香的烟草微孔颗粒可增加香味，以解决加热不燃烧卷烟滤棒对有害物质进行吸附的同时，带来的加热不燃烧卷烟制品中香味成分损失，烟气浓度降低，烟香减弱的问题。并且，由于烟草微孔颗粒孔数的增加，比表面积的增大，在补香时对香料的吸收性更好，持香性能佳，在吸食时受热香料释放出的香气更多，增香的效果更好。

可选地，补香使用的香料为烟草下脚料经酶解、提取、固液分离后的液相物经Maillard反应制得。液相物与固相物来自相同的烟草原料，制得的香料香气与固相物原料协调性好。

可选地，所述液相物中还加入了糖类和外源氨基酸，以使Maillard反应充分进行。

可选地，所述香料与粉碎、筛分后的物料B的重量比为(0.02～0.05):1，当重量比过低时，所增加的香味不足；当重量比过高时，所增加的香味太浓，在重量比为(0.02～0.05):1时增加的香味浓度适宜。

可选地，补香后烘干的温度为30～60℃，在该温度范围内，喷洒的香料中的致香物质不会散失。

可选地，烘干后得到的烟草微孔颗粒的水分含量为7～10wt％，在该水分含量范围内，烟草微孔颗粒不易变质，利于储存。

本发明第二方面提供一种烟草微孔颗粒，由第一方面提供的制备方法制备得到。

本发明第三方面提供一种烟用滤棒，包含第二方面提供的烟草微孔颗粒。

可选地，所述烟用滤棒中烟草微孔颗粒的含量为10～20mg/支，在该含量范围内可以有效地截留过滤烟气中的有害物质，改善烟草制品吸味，增加香味。

本发明第四方面提供一种烟草制品，包含第三方面提供的卷烟滤棒。

可选地，所述烟草制品为加热不燃烧烟草制品。

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常规产品。

下述实施例中的固相物为烟草下脚料经酶解、乙醇提取、固液分离后的固相物。

下述实施例中补香使用的香料为烟草下脚料经酶解、提取、固液分离后的液相物浓缩后加入葡萄糖、木糖、天门冬氨酸经Maillard反应制得。

具体步骤如下：

在1Kg烟草下脚料中加入6L水和0.01Kg植物水解酶、0.01Kg蛋白酶酶解后，加入6L乙醇提取，固液分离，得到固相物和液相物。液相物浓缩得到1.3L浓缩液，按照浓缩液(L)：葡萄糖(Kg)：木糖(Kg)：天门冬氨酸(Kg)为1:0.09:0.09:0.03的比例加入葡萄糖、木糖、天门冬氨酸进行Maillard反应制得，反应温度为100℃，反应pH为6.90，反应时间为5h。

实施例1

1、一种烟草微孔颗粒，其制备方法如下：

(1)原料预处理

本实施例中使用的烟草下脚料是指烟末原料，固相物先进行除杂，确认无沙土、金属、麻绳等杂质后在100℃进行烘干处理，烘干至水分含量为20wt％，烘干后物料用薄膜袋密封保存。

(2)微波加热膨胀处理

将预处理好的物料进行微波加热膨胀处理，微波功率是600W，微波膨胀时间是9min。

(3)粉碎过筛

将步骤(2)中得到的物料用球磨机进行粉碎，用20目和50目筛网筛分粉碎后的物料得到粒径为20～50目颗粒。

(4)补香

将香料均匀喷洒到步骤(3)的颗粒中，香料与颗粒的重量比是0.02:1，待颗粒充分吸收后进行烘干处理，制得烟草微孔颗粒。

烘干温度是30℃，该温度条件下喷洒的香料中的致香物质不会散失。

烘干处理后烟草微孔颗粒的水分含量为9wt％，该水分含量时，烟草微孔颗粒不易变质，利于储存。

2、一种包含上述烟草微孔颗粒的卷烟滤棒，其制备方法如下：

选用醋酸纤维丝束在KDF-2E成型机上卷制白棒，烟草微孔颗粒在成型机上卷制料棒，料棒与白棒在复合成型机上进行复合成型，卷制成二元复合滤棒，复合长度为1:1.2，该烟草微孔颗粒的添加量为10mg/支。

3、一种包含上述卷烟滤棒的加热不燃烧烟草制品。

将该加热不燃烧烟草制品与未添加烟草微孔颗粒的加热不燃烧烟草制品进行对比评吸，评吸结果表明采用该烟草微孔颗粒复合滤棒的加热不燃烧烟草制品香气质较好，香气量适中，烟气浓度适中，刺激性小，回甜度和湿润度较强。

实施例2

1、一种烟草微孔颗粒，其制备方法如下：

(1)原料预处理

本实施例中使用的烟草下脚料是指烟末原料，固相物先进行除杂，确认无沙土、金属、麻绳等杂质后在100℃进行烘干处理，烘干至水分含量为18wt％，烘干后物料用薄膜袋密封保存。

(2)微波加热膨胀处理

将预处理好的物料进行微波加热膨胀处理，微波功率是700W，微波膨胀时间是8min。

(3)粉碎过筛

将步骤(2)中得到的物料用球磨机进行粉碎，用20目和50目筛网筛分粉碎后的物料得到粒径为20～50目颗粒。

(4)补香

将香料均匀喷洒到步骤(3)的颗粒中，香料与颗粒的重量比是0.03:1，待颗粒充分吸收后进行烘干处理，制得烟草微孔颗粒。

烘干温度是50℃，该温度条件下，喷洒的香料中的致香物质不会散失。

烘干处理后烟草微孔颗粒的水分含量为7wt％，该水分含量时，烟草微孔颗粒不易变质，利于储存。

2、一种包含上述烟草微孔颗粒的卷烟滤棒，其制备方法如下：

选用醋酸纤维丝束在KDF-2E成型机上卷制白棒，烟草微孔颗粒在成型机上卷制料棒，料棒与白棒在复合成型机上进行复合成型，卷制成二元复合滤棒，复合长度为1:1.2，该烟草微孔颗粒的添加量为14mg/支。

3、一种包含上述卷烟滤棒的加热不燃烧烟草制品。

制得的加热不燃烧烟草制品与未添加烟草微孔颗粒的加热不燃烧烟草制品进行对比评吸，评吸结果表明采用该烟草微孔颗粒复合滤棒的加热不燃烧烟草制品香气质好，香气量较充足，烟气浓度适中，刺激性小，余味干净，回甜度和湿润度较强。

实施例3

1、一种烟草微孔颗粒，其制备方法如下：

(1)原料预处理

本实施例中使用的烟草下脚料是指烟末原料，固相物先进行除杂，确认无沙土、金属、麻绳等杂质后在100℃进行烘干处理，烘干至水分含量为16wt％，烘干后物料用薄膜袋密封保存。

(2)微波加热膨胀处理

将预处理好的物料进行微波加热膨胀处理，微波功率是800W，微波膨胀时间是7min。

(3)粉碎过筛

将步骤(2)中得到的物料用球磨机进行粉碎，用20目和50目筛网筛分粉碎后的物料得到粒径为20～50目颗粒。

(4)补香

将香料均匀喷洒到步骤(3)的颗粒中，香料与颗粒的重量比是0.04:1，待颗粒充分吸收后进行烘干处理，制得烟草微孔颗粒。

烘干温度是40℃，在该温度条件下，喷洒的香料中的致香物质不会散失。

烘干处理后烟草微孔颗粒的水分含量为10wt％，该水分含量时，烟草微孔颗粒不易变质，利于储存。

2、一种包含上述烟草微孔颗粒的卷烟滤棒，其制备方法如下：

选用醋酸纤维丝束在KDF-2E成型机上卷制白棒，烟草微孔颗粒在成型机上卷制料棒，料棒与白棒在复合成型机上进行复合成型，卷制成二元复合滤棒，复合长度为1:1.2，该烟草微孔颗粒的添加量为16mg/支。

3、一种包含上述卷烟滤棒的加热不燃烧烟草制品。

制得的加热不燃烧烟草制品与未添加烟草微孔颗粒的加热不燃烧烟草制品进行对比评吸，评吸结果表明采用该烟草微孔颗粒复合滤棒的加热不燃烧烟草制品香气质好，香气量充足，烟气浓度较浓，刺激性小，回甜度和湿润度较强。

实施例4

1、一种烟草微孔颗粒，其制备方法如下：

(1)原料预处理

本实施例中使用的烟草下脚料是指烟末原料，固相物先进行除杂，确认无沙土、金属、麻绳等杂质后在80℃进行烘干处理，烘干至水分含量为20wt％，烘干后物料用薄膜袋密封保存。

(2)微波加热膨胀处理

将预处理好的物料进行微波加热膨胀处理，微波功率是900W，微波膨胀时间是6min。

(3)粉碎过筛

将步骤(2)中得到的物料用球磨机进行粉碎，用20目和50目筛网筛分粉碎后的物料得到粒径为20～50目颗粒。

(4)补香

将香料均匀喷洒到步骤(3)的颗粒中，香料与颗粒的重量比是0.05:1，待颗粒充分吸收后进行烘干处理，制得烟草微孔颗粒。

烘干温度是60℃，在该温度条件下，喷洒的香料中的致香物质不会散失。

烘干处理后烟草微孔颗粒的水分含量为7wt％，该水分含量时，烟草微孔颗粒不易变质，利于储存。

2、一种包含上述烟草微孔颗粒的卷烟滤棒，其制备方法如下：

选用醋酸纤维丝束在KDF-2E成型机上卷制白棒，烟草微孔颗粒在成型机上卷制料棒，料棒与白棒在复合成型机上进行复合成型，卷制成二元复合滤棒，复合长度为1:1.2，该烟草微孔颗粒的添加量为18mg/支。

3、一种包含上述卷烟滤棒的加热不燃烧烟草制品。

制得的加热不燃烧烟草制品与未添加烟草微孔颗粒的加热不燃烧烟草制品进行对比评吸，评吸结果表明采用该烟草微孔颗粒复合滤棒的加热不燃烧烟草制品香气质较好，香气量充足，烟气浓度较浓，刺激性较小，回甜度中等，余味较干净。

实施例5

1、一种烟草微孔颗粒，其制备方法如下：

(1)原料预处理

本实施例中使用的烟草下脚料是指烟末原料，固相物先进行除杂，确认无沙土、金属、麻绳等杂质后在80℃进行烘干处理，烘干至水分含量为18wt％，烘干后物料用薄膜袋密封保存。

(2)微波加热膨胀处理

将预处理好的物料进行微波加热膨胀处理，微波功率是700W，微波膨胀时间是6min。

(3)粉碎过筛

将步骤(2)中得到的物料用球磨机进行粉碎，用20目和50目筛网筛分粉碎后的物料得到粒径为20～50目颗粒。

(4)补香

将香料均匀喷洒到步骤(3)的颗粒中，香料与颗粒的重量比是0.02:1，待颗粒充分吸收后进行烘干处理，制得烟草微孔颗粒。

烘干温度是40℃，在该温度条件下，喷洒的香料中的致香物质不会散失。

烘干处理后烟草微孔颗粒的水分含量为8wt％，该水分含量时，烟草微孔颗粒不易变质，利于储存。

2、一种包含上述烟草微孔颗粒的卷烟滤棒，其制备方法如下：

选用醋酸纤维丝束在KDF-2E成型机上卷制白棒，烟草微孔颗粒在成型机上卷制料棒，料棒与白棒在复合成型机上进行复合成型，卷制成二元复合滤棒，复合长度为1:1.2，该烟草微孔颗粒的添加量为20mg/支。

3、一种包含上述卷烟滤棒的加热不燃烧烟草制品。

制得的加热不燃烧烟草制品与未添加烟草微孔颗粒的加热不燃烧烟草制品进行对比评吸，评吸结果表明采用该烟草微孔颗粒复合滤棒的加热不燃烧烟草制品香气质较好，香气量适中，烟气浓度适中，余味有所改善，刺激性小。

为进一步量化上述实施例中烟草微孔颗粒的技术效果，根据评吸结果对加热不燃烧烟草制品进行打分如下：

打分标准为：

对照样和实施例1～5加热不燃烧烟草制品打分结果：

为进一步分析上述实施例中烟草微孔颗粒的吸附效果，对加热不燃烧烟草制品的烟气进行测试分析，结果如下：

结果表明：上述实施例1～5在香气气质、香气量、烟气浓度、刺激性、余味、回甜度、湿润度等一个或多个方面优于对照样(即未添加烟草微孔颗粒的加热不燃烧烟草制品)，相比对照样焦油含量和甲醛含量有所降低，对烟气有效地截留过滤有害物质，改善加热不燃烧烟草制品吸味，增加香味，达到本发明的预期效果。

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。

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。