CN104799433A - 一种利用微波膨胀技术处理茶梗制备滤棒增香颗粒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用微波膨胀技术处理茶梗制备滤棒增香颗粒的方法，所述方法包括预处理、膨胀处理、加热处理、回潮处理和制粒等步骤。根据本发明方法制备得到的滤棒增香颗粒具有内部结构呈无序蓬松多孔状，比表面积大，与烟气充分接触，能更有效降低烟气中的总粒相物、焦油、烟碱和CO等有害物质的含量，持香性能好，改善卷烟的吸味，使烟气更加细腻柔和，降低烟气刺激等优点，并且制备得到的颗粒后加工性能好，适用于卷烟工业化生产。
Description
【技术领域】
本发明属于卷烟加工技术领域。更具体地，本发明涉及一种利用微波膨胀技术处理茶梗制备滤棒增香颗粒的方法。
【背景技术】
卷烟滤棒是卷烟产品的重要组成部分。它一方面对主流烟气进行截留过滤，起到减害降焦的作用；另一方面对烟气特征进行修饰和丰富，起到改善卷烟抽吸品质、突出产品个性特征的作用。
随着行业内减害降焦的不断深入，在减害降焦的同时也带来了卷烟产品香气丰富性下降的问题。因此，各种加香形式和产香物质逐渐在行业内兴起并应用到各种卷烟产品中。例如，山东中烟在传承百年浓香底蕴的基础上，创新添加茶香精华，开创中式卷烟“茶甜香”品类，成为近几年中式卷烟品类创新的典型代表。茶及其制品在卷烟中的应用充分满足了发展低害、低焦、高香的“中式卷烟”的要求。
茶作为一种天然、生态材料，茶中的茶多酚等成分具有多种生物学功能，能起到提神清心、清热解暑、降火明目等药理作用。另外，茶原料中也含有丰富的、特征的香气成分。因此，茶原料在卷烟材料中的应用也引起了广大研究者的兴趣。如茶多酚在卷烟滤嘴中的应用能够降低卷烟的危害；以茶叶为主要原料制作的茶叶滤棒能够有效降低卷烟烟气中的亚硝酸胺等。
茶梗与茶叶的芳香性物质和抗氧化性物质的组成大致相似，但相对于茶叶而言，茶梗具有更好的加工强度和机械加工性能，更能适用于卷烟工业化生产。同时，还能够有效地合理利用废弃资源，创造经济效益。
中国专利CN 102783712 A公开了一种滤棒增香茶颗粒及其制备方法。该方法将茶叶及其废弃物茶末、茶梗中的一种或几种粉碎筛分后添加亲水性高分子粘合剂的水溶液，搅拌均匀后造粒筛分得到一种滤棒增香茶颗粒，所述茶颗粒由97-99.5％份茶粉末和0.5-3％份亲水性高分子粘合剂组成。
以上技术中，可能存在以下一些缺陷：制得的颗粒内部结构不够蓬松多孔，比表面积不够大，对烟气中的有害物质截留的较少；因制备过程中使用了高分子粘合剂，可能所得颗粒添加到滤棒中抽吸时会有与烟气不太协调的气味，影响抽吸感官品质。
【发明内容】
[要解决的技术问题]
本发明的目的是提供一种利用微波膨胀技术处理茶梗制备滤棒增香颗粒的方法。
[技术方案]
本发明是通过如下技术方案实现的。
一种利用微波膨胀技术处理茶梗制备滤棒增香颗粒的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)预处理
对茶梗原料进行除杂预处理，去除茶梗内的铁屑、泥块、灰尘等杂质，得到经过除杂的茶梗。
在本发明方法中使用的茶梗原料可以来自任何品种的茶，例如绿茶、红茶、白茶、黑茶等等。此外，茶梗原料还包括茶叶生产中废弃的茶梗。
使用常规设备如圆振筛(又称圆振动筛)筛分茶梗以去除杂，还可进一步使用金属探测器以除去茶梗中的金属杂物。
(2)膨胀处理
将步骤(1)经过除杂的茶梗通过微波进行膨胀处理，膨胀至原体积的160％以上，得到膨胀茶梗。
微波膨胀处理茶梗的原理是，茶梗含有极性水分子，具有强烈吸收微波的介电特性，在微波辐射加热时，随微波频率激烈碰撞摩擦，产生大量热，从而使水急剧挥发，并产生蒸汽压，在茶梗中从内向外急剧压出，使茶梗原料的纤维空间在扩大的同时急剧膨化，形成无数裂缝与微隙。微波加热过程中茶梗的温度梯度、传热和蒸汽压迁移方向均匀一致，由里向外，因此便于茶梗内部蒸汽的产生和积累。当茶梗内部蒸汽压力超过纤维组织结构强度的承受能力时，这种压力促使茶梗膨化。
在本发明方法中，茶梗膨胀的设备可以采用烟梗梗丝制造领域中的常规设备，例如江苏智思机械集团有限公司销售的SP81型膨胀设备。膨胀时，微波功率为15-20kW，膨胀时间为120-150s，直至膨胀至原体积的160％或以上。
(3)加热处理
在缺氧条件下，将步骤(2)得到的膨胀茶梗通过过热蒸汽或惰性气体加热至120-350℃，并在此温度保温30-1200min。
该加热处理步骤的意义在于可使茶梗集中进行美拉德反应，产生致香物质，且强度基本一致，可得到较为统一色泽的膨胀茶梗。
(4)回潮处理
步骤(3)加热处理后得到的膨胀茶梗在阴凉、通风、防潮的自然环境下贮存1-3个月，之后进入回潮平衡阶段，将茶梗含水率调节至以茶梗重量计12-16％，然后贮存2小时，使其水分平衡。
该回潮处理步骤的意义在于自然堆放可进一步释放、挥发、分解膨胀茶梗中的气味物质；另外，经该回潮处理步骤后膨胀茶梗具有回潮后不会回缩、耐加工性好、制品填充值较高等优势。
(5)制粒
步骤(4)回潮处理后得到的茶梗进入造粒和50kW微波定型设备，制成茶梗颗粒，其粒度范围为0.2-1.0mm，再利用20目和60目筛网对其进行筛分，从而得到20-60目茶梗颗粒，然后将所得茶梗颗粒在温度范围10-55℃烘干或风干至水分10-12％，最终得到本发明的滤棒增香颗粒。
其中，造粒技术和微波定型技术属于现有技术，例如采用中国专利CN 102499445 A所描述的造粒技术或例如由广东省金叶科技开发有限公司自主研发的微波定型技术。
在本发明方法中采用的造粒设备和微波定型设备可以是本技术领域常用的设备，例如由江苏智思机械集团有限公司生产销售的SP81型烟梗膨胀制粒系统。在本发明方法中采用的50kW微波定型设备例如广东省金叶科技开发有限公司的微波定型设备。
在本发明方法中，要求茶梗颗粒经过20目和60目筛，从而得到20-60目茶梗颗粒。该粒度范围内的茶梗颗粒填充值较好，相比起粒径更大或更小的颗粒，本发明所采用的粒径确保应用到香烟中的颗粒与烟气接触的比表面积更大，能够充分接触烟气，更有利于释放茶梗颗粒的香气。
而筛分后的茶梗颗粒进行烘干或风干的温度范围限制为10-55℃，是由于在该温度范围内能够较快速有效的烘干或风干茶梗颗粒且不会大量散失茶梗颗粒香气物质。温度过低，则烘干或风干的时间太长；而温度过高，则茶梗颗粒的致香物质可能会大量散失。
最终得到的茶梗颗粒的水分含量应当以茶梗重量计10-12％。在该水分范围内，茶梗颗粒有利储存，不易变质。水分含量过低，易产生造碎；而水分含量过高，则容易变质发霉等。
根据上述方法制备得到的滤棒增香颗粒，以0.8-1.2mg/mm比例添加到料棒中。例如将20-60目膨胀茶梗增香颗粒在KDF-2E成型机上按每1mm料棒长度添加0.8-1.2mg膨胀茶梗增香颗粒进行滤棒卷制。
[有益效果]
用本发明所述方法制得的滤棒增香颗粒具有如下优点：
(1)所得颗粒内部结构呈无序蓬松多孔状，比表面积大，与烟气充分接触，能更有效降低烟气中的总粒相物、焦油、烟碱和CO等有害物质的含量；
(2)所得颗粒持香性能好，颗粒内部茶香与烟气接触后逐渐得到释放，起到丰富卷烟香气的作用，并且能够与烟草自身的香味协调；
(3)还可改善卷烟的吸味，使烟气更加细腻柔和，降低烟气刺激，增加甜韵，丰富烟气，改善余味，提高卷烟内在感官品质；
(4)所得颗粒后加工性能好，能更好地适用于卷烟工业化生产。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。以下实施例用于非限制性地解释本发明的技术方案。本发明的保护范围应当由权利要求书确定。
实施例1
(1)预处理
对茶梗原料进行除杂预处理，去除茶梗内的铁屑、泥块、灰尘等杂质，得到经过除杂的茶梗；
(2)膨胀处理
将步骤(1)经过除杂的茶梗通过微波进行膨胀处理，微波功率15kW、膨胀时间150s，使茶梗膨胀至原体积的160％以上，得到膨胀茶梗；
(3)加热处理
在缺氧条件下，将步骤(2)得到的膨胀茶梗通过过热蒸汽或惰性气体加热至120℃，并在此温度保温300min；
(4)回潮处理
步骤(3)加热处理后得到的膨胀茶梗在阴凉、通风、防潮的自然环境下贮存3个月，之后进入回潮平衡阶段，将茶梗含水率调节至以茶梗重量计13％，然后贮存2小时，使其水分平衡；
(5)制粒
步骤(4)回潮处理后得到的茶梗进入造粒和50kW微波定型设备，制成茶梗颗粒，粒度0.2-1.0mm，再利用20目和60目筛网对其进行筛分，从而得到粒径范围为20-60目茶梗颗粒，然后将所得茶梗颗粒在20℃烘干至水分含量以茶梗重量计10％，最终得到本发明的滤棒增香颗粒。
将20-60目膨胀茶梗增香颗粒在KDF-2E成型机上按1.0mg/mm料棒添加膨胀茶梗增香颗粒，然后进行料棒卷制。例如选用纯醋纤丝束在成型机上卷制醋纤白棒，料棒与醋纤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10mm+15mm，其中10mm为添加增香颗粒的料棒长度，15mm为醋纤丝束的长度。
将复合滤棒用于广东某牌号卷烟，料棒位于烟丝端。所得卷烟与醋纤滤棒卷烟进行对比评吸，结果表明采用该增香颗粒复合滤棒的卷烟香气丰富饱满，甜韵增加，刺激降低，余味有所改善。对不同存储期(存储期分别为0(新开样)、1个月、3个月、6个月)的卷烟进行评吸，批次之间的卷烟差别很小，表明卷烟质量稳定。
实施例2
(1)预处理
对茶梗原料进行除杂预处理，去除茶梗内的铁屑、泥块、灰尘等杂质，得到经过除杂的茶梗；
(2)膨胀处理
将步骤(1)经过除杂的茶梗通过微波进行膨胀处理，微波功率16kW、膨胀时间130s，使茶梗膨胀至原体积的160％以上，得到膨胀茶梗；
(3)加热处理
在缺氧条件下，将步骤(2)得到的膨胀茶梗通过过热蒸汽或惰性气体加热至180℃，并在此温度保温600min；
(4)回潮处理
步骤(3)加热处理后得到的膨胀茶梗在阴凉、通风、防潮的自然环境下贮存2个月，之后进入回潮平衡阶段，将茶梗含水率调节至以茶梗重量计12％，然后贮存2小时，使其水分平衡；
(5)制粒
步骤(4)回潮处理后得到的茶梗进入造粒和50kW微波定型设备，制成茶梗颗粒，粒度0.2-1.0mm，再利用20目和60目筛网对其进行筛分，从而得到粒径范围为20-60目茶梗颗粒，然后将所得茶梗颗粒在35℃烘干至水分含量以茶梗重量计12％，最终得到本发明的滤棒增香颗粒。
与实施例1类似地，在KDF-2E成型机上按1.2mg/mm料棒添加膨胀茶梗增香颗粒，卷制成二元复合滤棒,复合长度为10mm+15mm，其中10mm为添加所制得的增香颗粒的料棒长度，15mm为醋纤丝束的长度。
将复合滤棒用于广东某牌号卷烟，料棒位于烟丝端。所得卷烟与醋纤滤棒卷烟进行对比评吸，结果表明采用该增香颗粒复合滤棒的卷烟香气丰富、饱满、舒适，甜韵显著增加，刺激明显降低，余味有较大改善。
实施例3
(1)预处理
对茶梗原料进行除杂预处理，去除茶梗内的铁屑、泥块、灰尘等杂质，得到经过除杂的茶梗；
(2)膨胀处理
将步骤(1)经过除杂的茶梗通过微波进行膨胀处理，微波功率18kW、膨胀时间140s，使茶梗膨胀至原体积的160％以上，得到膨胀茶梗；
(3)加热处理
在缺氧条件下，将步骤(2)得到的膨胀茶梗通过过热蒸汽或惰性气体加热至240℃，并在此温度保温900min；
(4)回潮处理
步骤(3)加热处理后得到的膨胀茶梗在阴凉、通风、防潮的自然环境下贮存3个月，之后进入回潮平衡阶段，将茶梗含水率调节至以茶梗重量计15％，然后贮存2小时，使其水分平衡；
(5)制粒
步骤(4)回潮处理后得到的茶梗进入造粒和50kW微波定型设备，制成茶梗颗粒，粒度0.2-1.0mm，再利用20目和60目筛网对其进行筛分，从而得到20-60目茶梗颗粒，然后将所得茶梗颗粒在40℃烘干至水分含量以茶梗重量计12％，最终得到本发明的滤棒增香颗粒。
与实施例1类似地，按0.8mg/mm料棒添加膨胀茶梗增香颗粒，卷制成二元复合滤棒,复合长度为10mm+15mm，其中10mm为添加所制得的增香颗粒的料棒长度，15mm为醋纤丝束的长度。
将复合滤棒用于广东某牌号卷烟，料棒位于烟丝端。所得卷烟与醋纤滤棒卷烟进行对比评吸，结果表明采用该增香颗粒复合滤棒的卷烟香气较为丰富，略舒适，余味有改善。
实施例4
(1)预处理
对茶梗原料进行除杂预处理，去除茶梗内的铁屑、泥块、灰尘等杂质，得到经过除杂的茶梗；
(2)膨胀处理
将步骤(1)经过除杂的茶梗通过微波进行膨胀处理，微波功率20kW、膨胀时间120s，使茶梗膨胀至原体积的160％以上，得到膨胀茶梗；
(3)加热处理
在缺氧条件下，将步骤(2)得到的膨胀茶梗通过过热蒸汽或惰性气体加热至300℃，并在此温度保温1200min；
(4)回潮处理
步骤(3)加热处理后得到的膨胀茶梗在阴凉、通风、防潮的自然环境下贮存1个月，之后进入回潮平衡阶段，将茶梗含水率调节至以茶梗重量计16％，然后贮存2小时，使其水分平衡；
(5)制粒
步骤(4)回潮处理后得到的茶梗进入造粒和50kW微波定型设备，制成茶梗颗粒，粒度0.2-1.0mm，再利用20目和60目筛网对其进行筛分，从而得到20-60目茶梗颗粒，然后将所得茶梗颗粒在45℃烘干至水分含量以茶梗重量计10％，最终得到本发明的滤棒增香颗粒。
与实施例1类似地，按1.2mg/mm料棒添加膨胀茶梗增香颗粒，卷制成二元复合滤棒,复合长度为10mm+15mm，其中10mm为添加所制得的增香颗粒的料棒长度，15mm为醋纤丝束的长度。
将复合滤棒用于广东某牌号卷烟，料棒位于烟丝端。所得卷烟与醋纤滤棒卷烟进行对比评吸，结果表明采用该增香颗粒复合滤棒的卷烟香气丰富、饱满、舒适，甜韵增加，刺激降低，抽吸品质得到大的改善。
实施例5
(1)预处理
对茶梗原料进行除杂预处理，去除茶梗内的铁屑、泥块、灰尘等杂质，得到经过除杂的茶梗；
(2)膨胀处理
将步骤(1)经过除杂的茶梗通过微波进行膨胀处理，微波功率16kW、膨胀时间120s，使茶梗膨胀至原体积的160％以上，得到膨胀茶梗；
(3)加热处理
在缺氧条件下，将步骤(2)得到的膨胀茶梗通过过热蒸汽或惰性气体加热至350℃，并在此温度保温30min；
(4)回潮处理
步骤(3)加热处理后得到的膨胀茶梗在阴凉、通风、防潮的自然环境下贮存1个月，之后进入回潮平衡阶段，将茶梗含水率调节至以茶梗重量计14％，然后贮存2小时，使其水分平衡；
(5)制粒
步骤(4)回潮处理后得到的茶梗进入造粒和50kW微波定型设备，制成茶梗颗粒，粒度0.2-1.0mm，再利用20目和60目筛网对其进行筛分，从而得到20-60目茶梗颗粒，然后将所得茶梗颗粒在55℃烘干至水分含量以茶梗重量计12％，最终得到本发明的滤棒增香颗粒。
与实施例1类似地，按1.2mg/mm料棒添加膨胀茶梗增香颗粒，卷制成二元复合滤棒,复合长度为10mm+15mm，其中10mm为添加所制得的增香颗粒的料棒长度，15mm为醋纤丝束的长度。
将复合滤棒用于广东某牌号卷烟，料棒位于烟丝端。所得卷烟与醋纤滤棒卷烟进行对比评吸，结果表明采用该增香颗粒复合滤棒的卷烟香气较为丰富、舒适，甜润感得到改善。
Claims (5)
1.一种利用微波膨胀技术处理茶梗制备滤棒增香颗粒的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)预处理
对茶梗原料进行除杂预处理，去除茶梗内的铁屑、泥块、灰尘等杂质，得到经过除杂的茶梗；
(2)膨胀处理
将步骤(1)经过除杂的茶梗通过微波进行膨胀处理，膨胀至原体积的160％以上，得到膨胀茶梗；
(3)加热处理
在缺氧条件下，将步骤(2)得到的膨胀茶梗通过过热蒸汽或惰性气体加热至120-350℃，并在此温度保温30-1200min；
(4)回潮处理
步骤(3)加热处理后得到的膨胀茶梗在阴凉、通风、防潮的自然环境下贮存1-3个月，之后进入回潮平衡阶段，将茶梗含水率调节至以茶梗重量计12-16％，然后贮存2小时，使其水分平衡；
(5)制粒
步骤(4)回潮处理后得到的茶梗进入造粒和50kW微波定型设备，制成茶梗颗粒，利用20目和60目筛网对其进行筛分，从而得到20-60目茶梗颗粒，然后将所得茶梗颗粒烘干或风干至水分含量以茶梗重量计10-12％，最终得到本发明的滤棒增香颗粒。
2.根据权利要求1所述的方法，在步骤(2)中，所述茶梗通过微波进行膨胀处理，其中微波功率为15-20kW，膨胀时间为120-150s。
3.根据权利要求1所述的方法，在步骤(5)中，所述茶梗经过造粒和定型制成颗粒，其粒度范围为0.2-1.0mm。
4.根据权利要求1所述的方法，在步骤(5)中，过筛后的茶梗颗粒在温度范围10-55℃进行烘干或风干。
5.根据权利要求1-5中任一权利要求所述方法制备得到的滤棒增香颗粒，以0.8-1.2mg/mm比例添加到料棒中。
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