CN105433430B - 一种适用于加热非燃烧装置的烟草材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于烟草技术领域，具体涉及一种适用于加热非燃烧装置的烟草材料及其制备方法。该烟草材料由烟草粉末、烟草提取物、多元醇、膨化助剂、导热材料、分散助剂及天然抗菌剂制备而成，含水量为8~15%；以质量份数计，各物料的具体用量为：烟草粉末30~80份、烟草提取物10~30份、多元醇5~30份、膨化助剂1~5份、导热材料0.1~5份、分散助剂1~5份及天然抗菌剂0.1~5份。本发明所提供的烟草材料相较于现有技术中的其他的供加热非燃烧装置使用的烟草材料而言，具有烟雾浓度明显提高、烟气释放均匀性明显提高、质量更为稳定、适用范围广泛等明显的优点。

Description

一种适用于加热非燃烧装置的烟草材料及其制备方法

技术领域

本发明属于烟草技术领域，具体涉及一种适用于加热非燃烧装置的烟草材料及其制备方法。

背景技术

加热非燃烧型烟草制品是一种新型的烟草制品，该类产品在非燃烧状态下产生供消费者吸食的烟雾。相对于传统卷烟，加热非燃烧型烟草制品的抽吸温度显著降低，侧流烟气和部分有害成分明显减少，在减小环境污染及健康风险方面具有明显的优势。

由于加热非燃烧型烟草制品的抽吸温度显著低于传统卷烟，因而烟草材料的热解反应程度相对有限，导致多数产品在烟雾浓度与香气释放方面的表现仍不理想。为改善加热非燃烧型烟草制品的烟雾浓度及香气释放情况，现有技术中涉及加热非燃烧型装置中受热烟草材料的处理方法主要包括以下几种方法：一是以烟草提取物为主体，提高烟草固有香气物质的负载量和释放量；二是施加大量多元醇等气溶胶发生剂，提高抽吸时释放的烟雾浓度；三是根据产品性状施加其它功能性添加剂，如粘合剂、膨松剂、香精及阻燃剂等。具体的例如：CN103445283A公开了一种加热非燃烧型烟草制品烟草原料的处理方法，对烟草原料进行高温处理并加入多元醇和香味前体物质以提高烟草原料的烟气释放性能；CN103462210A公开了一种适用于加热非燃烧型烟草制品的烟草膜的制备方法，采用成膜材料、烟草提取物、多元醇和金属氢氧化物的混合物制备出具有良好感官品质和阻燃性的烟草膜；CN101631478A公开了一种制备再造烟草片的方法，通过向再造烟叶中施加大量的多元醇以促进气溶胶的形成。

加热非燃烧型烟草制品中加热温度或热量供给是影响烟气释放性能的重要因素，然而目前大多数方法所制备的烟草材料并不具备理想的导热性能，主要表现是一方面在能量利用方面存在不足，另一方面在能量传输方面无法达到均匀、连续的效果。上述弊端的存在使得现有技术中的烟草材料在既定的加热温度下很难充分利用热能且均匀受热，因而烟气的释放量及均匀性还有待提高。

现有技术中关于提高烟草材料的导热性能方面的研究仍然相对较少，而且研究方向及应用方面的研究仍然较为缺乏。具体例如：CN103190705A公开了一种用于加热不燃烧装置的烟草制品及其制备方法，该烟草制品中含有电致热物质，有助于热量快速传递和均匀受热；CN103919279A公开了一种具有固体加热功能的电子烟及固体烟草制品，固体烟草制品包括固态导热介质，有利于加热时热量的传递和受热充分；上述专利中虽然表示利用导热材料有助于烟草材料的热量传递，但由于在导热材料如何应用（如种类、用量、施加方式等）方面没有具体的应用涉及，而这是影响烟草材料热量利用及热量传递性能的关键因素，因而针对加热非燃烧装置的烟草材料仍有待进一步研究深入。

发明内容

本发明目的是提供一种适用于加热非燃烧装置的烟草材料及其制备方法，相较于现有技术中的其他烟草材料，本申请中烟草材料能够更加有效地利用加热非燃烧装置中加热器所提供的热量，使得烟气释放更为均匀，烟雾浓度有较为明显提高。

本发明的技术方案详细介绍如下。

一种适用于加热非燃烧装置的烟草材料，由烟草粉末、烟草提取物、多元醇、膨化助剂、导热材料、分散助剂及天然抗菌剂制备而成，含水量为8~15%，形状为柱状、条状或颗粒状；

以质量份数计，各物料的具体用量为：烟草粉末 30~80份、烟草提取物 10~30份、多元醇 5~30份、膨化助剂 1~5份、导热材料 0.1~5份、分散助剂 1~5份及天然抗菌剂 0.1~5份；

所述烟草粉末为烟梗、烟叶碎片或烟草经提取后所剩残渣经干燥粉碎所得粉末；优选粒度为20~100目；

所述烟草提取物为烟草经过水、乙醇或乙醇-水溶液提取并固液分离后，对提取液浓缩而得；

所述多元醇为丙二醇、丙三醇的一种或两种任意比例的混合物；

所述膨化助剂为淀粉或高淀粉含量的谷物粉末；具体例如马铃薯淀粉、玉米淀粉等；

所述导热材料为金属、金属氧化物、碳质材料及碳-金属复合材料中一种或几种任意比例的混合物；具体例如：铝、氧化铝、石墨烯、碳纳米管、石墨烯-铝复合材料；优选粒度为50~300目；

所述分散助剂为植物多糖、真菌多糖的一种或几种任意比例的混合物；具体例如羊栖菜多糖、香菇多糖等

所述天然抗菌剂为具有抗菌活性的植物提取物，具体例如竹叶提取物、茶叶提取物等。

所述适用于加热非燃烧装置的烟草材料的制备方法，具体步骤如下：

（1）分散助剂溶液的制备，将分散助剂分多次加入冷水中进行搅拌溶胀，缓慢加热至60~100℃使其分散均匀，溶液浓度为1~5%，优选2~3%，具体例如1.5%、2%等；

（2）导热材料的分散，将导热材料分散于步骤（1）中的分散助剂溶液中，具体采用超声或机械搅拌方式使导热材料均匀分散；

（3）混合体系的制备，将步骤（2）溶液与多元醇、烟草提取物、天然抗菌剂混合形成混合液，然后在混合液中分批次加入烟草粉末与膨化助剂，并搅拌使之混合均匀；

（4）材料的成型，将步骤（3）的混合体系采用挤压或造粒工艺制备不同形状的烟草材料，其中柱状与条状材料尺寸根据加热装置填充腔体的规格参数进行设计，颗粒材料粒径0.1~1.0mm；

（5）材料水分的调节，将步骤（4）的材料于50~100℃干燥，调整水分至8~15%。

将上述加热非燃烧装置的烟草材料填充于加热非燃烧装置后，受热后即可释放供消费者吸食的烟气。

本发明所提供的烟草材料相较于现有技术中的其他的供加热非燃烧装置使用的烟草材料而言，具有以下较为明显的特点和优点：

1、烟雾浓度明显提高：通过在烟草材料中负载导热材料改善烟草材料的受热状况，使烟雾浓度有较为明显提高；具体而言，由于烟草本身的导热性能较低，加入导热材料显著地改善了烟草材料导热性能，提高了烟草材料对能量的利用效率，较好地达到了促进烟气释放目的，因而使得烟雾浓度有明显提高；同时，导热材料的应用也可减少能耗，因而也有利于降低抽吸装置电池功率的设计要求；

2、烟气释放均匀性明显提高：通过将导热材料均匀分散于多糖水溶液中提高烟草材料受热的均匀度；具体而言，由于导热材料均为金属、金属化合物或复合物，因而溶解性能较差，如果将导热材料直接与其他配料混合将使得导热材料难以均匀分散于混合物料中；本申请利用亲水胶体的性质，首先将导热材料颗粒/粉末通过超声或机械搅拌均匀分散于多糖溶液中，再与其它物料混合，从而提高了导热材料分布的均匀性，利于热量的均匀传递，使得烟气释放也更为均匀；

3、烟草材料质量稳定性提高：具体而言，本申请所制备的烟草材料中，由于加入了较大量的多元醇而具有较高的水分含量，易发生霉变；本申请通过加入适当比例的天然抗菌剂，在不影响甚至改善烟草吸食口感的同时，可有效避免烟草材料在贮存和运输过程中发生霉变；

4、烟草材料具有广泛的适用范围：可以根据不同加热装置规格、尺寸的需要，采用相应的成型工艺制备不同形状和尺寸的烟草材料。

具体实施方式

下面结合实施例对本申请做进一步的解释和说明，介绍具体实施例前，对下述实施例中所用到的部分物料及实验设备简要介绍说明如下。

实施例1

本实施例所提供的适用于加热非燃烧装置的烟草材料，为柱状，以质量份数计，各物料的具体用量为：烟梗粉末 40份、烟草水提物15份、丙三醇 20份、马铃薯淀粉 2份、铝粉1份、羊栖菜多糖 2份及茶叶提取物 0.5份；

所述烟梗粉末为卷烟生产过程中烟梗，粒度为40目；

所述马铃薯淀粉为常规市售产品；

所述烟草水提物可采用具体的类似市售产品，也可参考如下方法制备而成：取卷烟生产过程中废弃烟末，烘干后按料液比1︰3（w/w）加入水，80℃浸泡3h后固液分离，滤液经减压浓缩制备成烟草水提物；

所述羊栖菜多糖可采用具体的类似市售产品，也可参考如下方法制备而成：将羊栖菜烘干粉碎后过40目筛，按料液比1︰20（w/w）比例加入水，90℃浸泡5h后固液分离，滤液经减压浓缩后加入4倍体积量的95V%乙醇，放置过夜，沉淀物经冷冻干燥后即为羊栖菜多糖；

所述茶叶提取物为市售产品，其中茶多酚含量20%。

制备时，具体步骤如下：

（1）羊栖菜多糖溶液的制备，将羊栖菜多糖分多次加入冷水中进行搅拌溶胀，缓慢加热至70℃使其分散均匀，溶液浓度为1.5%；

（2）铝粉的分散，将铝粉分散于步骤（1）中的羊栖菜多糖溶液中，具体采用超声或机械搅拌方式使导热材料均匀分散；

（3）混合体系的制备，将步骤（2）溶液与丙三醇、烟草水提物、茶叶提取物混合均匀成混合液，然后在混合液中分3次加入烟梗粉末与马铃薯淀粉的混合物，搅拌使之混合均匀；

（4）材料的成型，将步骤（3）的混合体系采用挤压工艺制备柱状材料，直径与长度根据加热装置填充腔体的规格参数进行设计；

（5）材料水分的调节，将步骤（4）的材料于60℃干燥，调整水分至10%。

将按照上述方法制备的柱状烟草材料置于加热腔体为圆柱形的抽吸装置，组织7人以上评价小组进行感官评价并打分（0~5分，将对照样各指标分值设为中间值2.5）（评价标准参考卷烟感官评价相关标准），主要考察劲头、浓度、均匀性、香气的变化，具体评价结果如下表所示：

从上表可以看出，与相同工艺的不添加铝粉的烟草材料（按上述相同方法制备，仅不添加导热材料铝粉的对照样品）相比，抽吸时烟气劲头略有增加，浓度明显提高，烟气释放均匀性显著增加，香气质量无明显变化。

实施例2

本实施例所提供的适用于加热非燃烧装置的烟草材料，为颗粒状，以质量份数计，各物料的具体用量为：碎烟片粉末 60份、烟草醇提物25份、丙二醇 30份、玉米粉 5份、石墨烯-铝粉复合物 0.5份、香菇多糖 4份及竹叶提取物（市售，黄酮含量20%）1份；

所述碎烟片粉末为卷烟生产过程中碎烟片，粒度为50目；

所述玉米粉为常规市售产品；

所述烟草醇提物可采用具体的类似市售产品，也可参考如下方法制备而成：取卷烟生产过程中废弃烟末，烘干后按料液比1:5（w/w）加入95%乙醇，70℃提取5h后经固液分离，滤液经减压浓缩即可获得烟草醇提物；

所述香菇多糖可采用具体的类似市售产品，也可参考如下方法制备而成：将香菇经烘干粉碎后过40目筛，按料液比1:10（w/w）加入水，80℃提取5h后经固液分离，滤液经减压浓缩后加入3倍体积95%乙醇，放置过夜，沉淀物经冷冻干燥后即可获得香菇多糖；

所述竹叶提取物为市售产品，其中黄酮含量20%。

制备时，具体步骤如下：

（1）香菇多糖溶液的制备，将香菇多糖分多次加入冷水中进行搅拌溶胀，缓慢加热至90℃使其分散均匀，溶液浓度为2%；

（2）石墨烯-铝粉的分散，将石墨烯-铝粉分散于步骤（1）中的香菇多糖溶液中，具体采用超声或机械搅拌方式使导热材料均匀分散；

（3）混合体系的制备，将步骤（2）溶液与丙二醇、烟草醇提物、竹叶提取物混合，混合液分多次加入碎烟片粉末与玉米粉的混合物中，混合均匀；

（4）材料的成型，将步骤（3）的混合体系采用造粒工艺制备颗粒状材料，粒径为0.5mm；

（5）材料水分的调节，将步骤（4）的材料于50℃干燥，调整水分至12%。

将制备的颗粒状烟草材料填充于加热装置中，组织7人以上评价小组进行感官评价并打分（0~5分，将对照样各指标分值设为中间值2.5）（评价标准同实施例1），主要考察劲头、浓度、均匀性、香气的变化具体评价结果如下表所示：

从上表结果可以看出，与相同工艺不添加石墨烯-铝粉末的烟草材料（以上述相同方法制备，仅不添加导热材料石墨烯-铝粉末的对照样品）相比，抽吸时烟气劲头有所增加，浓度显著提高，烟气释放均匀性显著增加，香气质量稍有改善。

Claims (8)

1.一种适用于加热非燃烧装置的烟草材料，其特征在于，该烟草材料由烟草粉末、烟草提取物、多元醇、膨化助剂、导热材料、分散助剂及天然抗菌剂制备而成，含水量为8~15%；以质量份数计，各物料的具体用量为：烟草粉末 30~80份、烟草提取物 10~30份、多元醇5~30份、膨化助剂 1~5份、导热材料 0.1~5份、分散助剂 1~5份及天然抗菌剂 0.1~5份；

所述导热材料为金属、金属氧化物、碳质材料及碳-金属复合材料中一种或几种任意比例的混合物；

所述分散助剂为植物多糖、真菌多糖的一种或几种任意比例的混合物；

具体制备时，按如下步骤进行：

（1）分散助剂溶液的制备：将分散助剂加入水中进行搅拌溶胀，加热至60℃~100℃使其分散均匀，溶液浓度为1~5%；

（2）导热材料的分散：将导热材料分散于步骤（1）中的分散助剂溶液中；

（3）混合体系的制备：将步骤（2）溶液与多元醇、烟草提取物、天然抗菌剂混合形成混合液，然后在混合液中加入烟草粉末与膨化助剂，并搅拌使之混合均匀；

（4）材料的成型：将步骤（3）的混合体系采用挤压或造粒工艺制备成适于填充加热非燃烧装置腔体的柱状、条状或颗粒状烟草材料，颗粒状烟草材料的粒径为0.1~1.0mm；

（5）材料水分的调节：将步骤（4）的烟草材料于50℃~100℃干燥，调整水分至8~15%。

2.如权利要求1所述适用于加热非燃烧装置的烟草材料，其特征在于，所述烟草提取物为烟草经过水、乙醇或乙醇-水溶液提取并固液分离后，对提取液浓缩制得。

3.如权利要求1所述适用于加热非燃烧装置的烟草材料，其特征在于，所述多元醇为丙二醇、丙三醇中的一种或两种任意比例的混合物。

4.如权利要求1所述适用于加热非燃烧装置的烟草材料，其特征在于，所述膨化助剂为马铃薯淀粉或玉米粉。

5.如权利要求1所述适用于加热非燃烧装置的烟草材料，其特征在于，所述天然抗菌剂为具有抗菌活性的植物提取物。

6.如权利要求5所述适用于加热非燃烧装置的烟草材料，其特征在于，所述天然抗菌剂为竹叶提取物或茶叶提取物。

7.如权利要求1所述适用于加热非燃烧装置的烟草材料，其特征在于，各物料的具体用量为：烟梗粉末40份、烟草水提取物15份、丙三醇 20份、膨化助剂 2份、铝粉 1份、分散助剂2份及天然抗菌剂0.5份；水分含量为10%。

8.权利要求1~7任一项所述适用于加热非燃烧装置的烟草材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）分散助剂溶液的制备：将分散助剂加入水中进行搅拌溶胀，加热至60℃~100℃使其分散均匀，溶液浓度为1~5%；

（2）导热材料的分散：将导热材料分散于步骤（1）中的分散助剂溶液中；

（3）混合体系的制备：将步骤（2）溶液与多元醇、烟草提取物、天然抗菌剂混合形成混合液，然后在混合液中加入烟草粉末与膨化助剂，并搅拌使之混合均匀；

（4）材料的成型：将步骤（3）的混合体系采用挤压或造粒工艺制备成适于填充加热非燃烧装置腔体的柱状、条状或颗粒状烟草材料，颗粒状烟草材料的粒径为0.1~1.0mm；

（5）材料水分的调节：将步骤（4）的烟草材料于50℃~100℃干燥，调整水分至8~15%。