CN107690287A - 均质化烟草材料和生产均质化烟草材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制备均质化烟草材料的方法，所述方法包含：‑将纤维素纤维制浆和精制以获得根据重量的平均尺寸介于约0.2毫米与约4毫米之间的纤维；‑将一种或多种烟草类型的烟草掺合物碾磨成根据重量的平均尺寸介于约0.03毫米与约0.12毫米之间的烟草粒子；‑组合所述纤维素纤维与所述烟草粒子和粘合剂形成浆料；‑使所述浆料均质化；‑向所述浆料添加天冬酰胺酶；以及‑由所述浆料形成所述均质化烟草材料，其中所述均质化烟草材料包含以干重计约1％到约5％的所述粘合剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种均质化烟草材料和用于生产所述均质化烟草材料的方法。本发明还涉及均质化烟草材料用于气溶胶生成物品中的用途，所述气溶胶生成物品如香烟或含有“加热非燃烧”型烟草的产品。
背景技术
当今，在制造烟草产品(烟草叶除外)时，也使用均质化烟草材料。这种均质化烟草材料通常由较不适于生产去筋烟叶的烟草植物部分(如烟草梗或烟末)制造。通常，烟末是在制造期间处理烟草叶的过程中形成的副产品。
均质化烟草材料最常使用的形式是复原烟草薄片和铸型叶。形成均质化烟草材料薄片的工艺通常包括将烟末与粘合剂混合形成浆料的步骤。所述浆料接着用于形成烟草幅材。例如通过将粘稠的浆料在移动的金属带上铸型以制造所谓的铸型叶。或者，可以使用具有低粘度和高含水量的浆料在类似造纸的方法中产生复原烟草。在制备后，可以用类似方式将均质化烟草幅材切割成全叶烟草，产生适用于香烟和其它吸烟物品(具体来说气溶胶生成物品)的烟草去筋烟叶。
打算用作“加热非燃烧”型加热气溶胶生成物品的气溶胶形成基材的均质化烟草材料往往会具有与打算用作常规香烟填料的均质化烟草不同的组成。在加热过的气溶胶生成物品中，将气溶胶形成基材加热到相对低的温度以形成气溶胶。均质化烟草材料通常是气溶胶生成物品中仅有的烟草来源或主要烟草来源。
可能需要使均质化烟草材料和加热时产生的气溶胶中存在的丙烯酰胺的量降到最低。丙烯酰胺是具有化学式C3H5NO的化合物。其IUPAC名称是丙-2-烯酰胺。已经引起关于其可能毒性的问题。
在由均质化烟草材料幅材生产包含均质化烟草材料的气溶胶生成物品期间，均质化烟草幅材通常需要经受一些物理处置，如湿润、传送、干燥和切割。因此，希望提供适于经受这类处置而对最终烟草材料的质量没有影响或影响最小的均质化烟草幅材。具体来说，希望均质化烟草材料幅材几乎不显示完全或部分开裂。开裂的均质化烟草幅材可能导致烟草材料在制造期间的损失。另外，部分或完全开裂的均质化烟草幅材可能引起机器停工时间和在机器停止和斜升期间的浪费。
因此，需要一种制备用于“加热非燃烧”型加热气溶胶生成物品的均质化烟草幅材的新方法，所述均质化烟草幅材适于这类加热气溶胶生成物品的不同加热特征和气溶胶形成需要。这类均质化烟草幅材应另外适于承受所需制造工艺。
发明内容
根据第一方面，本发明涉及一种用于制造均质化烟草材料的方法。所述方法包括将纤维素纤维制浆和精制从而形成浆粕和研磨一种或多种烟草类型的烟草掺合物的步骤。在另一步骤中，浆料是通过使不同烟草类型的烟草粒子与纤维素纤维和粘合剂组合而形成。向浆料中进一步添加天冬酰胺酶。另一步骤包含使浆料均质化，并且由所述浆料形成均质化烟草材料。根据本发明，制浆和精制步骤输出平均尺寸在约0.2毫米与约4毫米之间的纤维素纤维。研磨步骤产生根据重量的平均尺寸介于约0.03毫米与约0.12毫米之间的烟草粒子。粘合剂以按干重计约1％至约5％的量添加于浆料中。
根据第二方面，本发明涉及一种用于生产均质化烟草材料的方法。所述方法包括将纤维素纤维制浆和精制从而形成浆粕并且研磨一种或多种烟草类型的烟草掺合物的步骤。在另一步骤中，浆料是通过使不同烟草类型的烟草粒子与纤维素纤维和粘合剂组合而形成。向浆料中进一步添加天冬酰胺酶。另一步骤包含使浆料均质化并且由所述浆料形成均质化烟草材料。根据本发明，制浆和精制步骤输出平均尺寸介于约0.2毫米与约4毫米之间的纤维素纤维。研磨步骤产生根据重量的平均尺寸介于约0.03毫米与约0.12毫米之间的烟草粒子。烟草粒子以按干重计约50％至约93％的量添加。
术语“均质化烟草材料”在本说明书通篇用于涵盖通过烟草材料粒子的聚结形成的任何烟草材料。均质化烟草的薄片或幅材在本发明中可以通过使颗粒烟草聚结而形成，所述颗粒烟草通过研磨或以其它方式粉碎烟草叶片和烟草叶梗中的一种或两种获得。
均质化烟草材料可以包含在烟草的处理、处置和运送期间形成的少量烟末、烟草碎屑和其它颗粒烟草副产品中的一种或多种。
均质化烟草材料中存在的烟草可以构成大部分烟草，或甚至大体上气溶胶生成制品中存在的烟草的全部量。对气溶胶的特征(如其风味)的影响可能主要来源于均质化烟草材料。优选地，简化物质从均质化烟草材料中所存在的烟草的释放，以便优化烟草的使用。至少一部分烟草粒子可以具有与烟草细胞结构的尺寸相同或比其尺寸小的粒子。相信将烟草细研磨至约0.05毫米可以有利地打开烟草细胞结构并且以这种方式改善来自烟草本身的烟草物质的气溶胶化。这类烟草物质可以包括果胶、烟碱、精油和其它调味剂。在下文中，术语“烟草粉末”或“烟草粒子”在本说明书中用于指示根据重量的平均尺寸介于约0.03毫米与约0.12毫米之间的烟草。
根据重量的平均粒径介于约0.03毫米与约0.12毫米之间的烟草粒子可以改善浆料的均质性。烟草粒子太大(即烟草粒子大于约0.15毫米)可能在由浆料形成的均质化烟草幅材中造成瑕疵和薄弱区域。均质化烟草幅材中的瑕疵可以降低均质化烟草幅材的拉伸强度。拉伸强度降低可能导致后续处置均质化烟草幅材生产气溶胶生成物品的困难并且可能例如造成机器停止。此外，非均质化烟草幅材可能在由相同均质化烟草幅材生产的气溶胶生成物品之间的气溶胶递送方面产生不希望的差异。因此，较佳需要具有相对小平均粒径的烟草作为形成浆料的起始烟草材料，从而获得用于气溶胶生成物品的可接受的均质化烟草材料。烟草粒子太小可能增加工艺中为了其尺寸减小所需的能耗，而不为此进一步减小添加优势。
减小的烟草粒子平均尺寸也可能由于其对于降低烟草浆料的粘度从而允许均质性更好的作用而有益。然而，在约0.03毫米与约0.12毫米之间的尺寸下，烟草材料内的烟草纤维素纤维基本上被破坏。因此，烟草材料内的烟草纤维素纤维可能仅对所得均质化烟草幅材的拉伸强度具有极小的贡献。在常规上，这是通过添加粘合剂来补偿。尽管如此，但仍对浆料中并且因此均质化烟草材料中可能存在的粘合剂的量具有实际限制。这是由于粘合剂在与水接触时胶凝的倾向。胶凝剧烈影响浆料的粘度，而粘度又是浆料用于后续幅材制造工艺(如铸型)的重要参数。因此，在均质化烟草材料中通常优选具有相对少量的粘合剂。根据本发明的第一方面，添加至一种或多种烟草类型的掺合物中的粘合剂的量按浆料的干重计介于约1％与约5％之间。浆料中所用的粘合剂可以是本文所述的胶或果胶中的任一种。粘合剂可以确保烟草粉末保持基本上分散在整个均质化烟草幅材中。关于胶的描述性综述参见《用于食品行业的胶和稳定剂(Gums And Stabilizers For The FoodIndustry)》，IRL出版社(G.O.菲利普(Phillip)等人编，1988)；惠斯勒(Whistler)，《工业胶：多糖和其衍生物(Industrial Gums:Polysaccharides And Their Derivatives)》，学术出版社(Academic Press)(第2版，1973)；和劳伦斯(Lawrence)，《用于可食用目的的天然胶(Natural Gums For Edible Purposes)》，诺伊斯数据公司(Noyes Data Corp.)(1976)。
虽然可以采用任何粘合剂，但优选的粘合剂是天然果胶，如水果、柑橘或烟草果胶；瓜尔胶，如羟乙基瓜尔胶和羟丙基瓜尔胶；刺槐豆胶，如羟乙基和羟丙基刺槐豆胶；海藻酸盐；淀粉，如经改性或衍生的淀粉；纤维素，如甲基、乙基、乙基羟甲基和羧甲基纤维素；罗望子胶；葡聚糖；普拉兰(pullalon)；魔芋粉；黄原胶等。适用于本发明的尤其优选的粘合剂是瓜尔胶。
虽然一方面，相对小的烟草粒子平均尺寸和减少量的粘合剂可以产生非常均匀的浆料并且随后产生非常均匀的均质化烟草材料，但是另一方面，由这种浆料获得的均质化烟草幅材的拉伸强度可能相对低并且可能不足以充分承受在加工期间作用于均质化烟草材料的力。
将纤维素纤维引入浆料中。将纤维素纤维引入浆料中通常会增加烟草材料幅材的拉伸强度，充当增强剂。因此，添加纤维素纤维可以增加均质化烟草材料幅材的回弹性。这在气溶胶生成物品制造期间支持顺利的制造工艺和均质化烟草材料的后续处置。继而，这可以引起气溶胶生成物品和其它吸烟物品制造的生产效率、成本效率、可再生性和生产速度增加。
用于包括在用以均质化烟草材料的浆料中的纤维素纤维是所属领域中已知的并且包括(但不限于)：软木纤维、硬木纤维、黄麻纤维、亚麻纤维、烟草纤维以及其组合。除制浆以外，纤维素纤维可以经受合适的工艺，如精制、机械制浆、化学制浆、漂白、硫酸盐制浆以及其组合。
纤维素纤维可以包括烟草梗材料、茎或其它烟草植物材料。优选地，纤维素纤维(如木纤维)包含低木质素含量。或者，纤维(如植物纤维)可以与上述纤维一起使用，或者替代地，包括大麻和竹材。
纤维素纤维中的一个相关因素是纤维素纤维长度。在纤维素纤维太短的情况下，纤维将无法有效贡献于所得均质化烟草材料的拉伸强度。在纤维素纤维太长的情况下，纤维素纤维将影响浆料均质性并且继而可能在均质化烟草材料中产生非均质性和其它缺陷，尤其对于薄均质化烟草材料来说，例如几百微米厚的均质化烟草材料。根据本发明的第一方面，包含根据重量的平均尺寸介于约0.03毫米与约0.12毫米之间的烟草粒子和在按浆料干重计介于约1％与约5％之间的量的粘合剂的浆料中，纤维素纤维的长度适宜介于约0.2毫米与约4毫米之间。优选地，纤维素纤维的根据重量的平均长度介于约1毫米与约3毫米之间。优选地，这进一步减小是借助于精制步骤获得。在本说明书中，纤维长度意思指纤维的主纬度。另外，优选地，根据本发明，按干重计，纤维素纤维的量占浆料总重量的约1％至约7％。已显示与仅依赖于粘合剂解决均质化烟草幅材的拉伸强度的均质化烟草材料相比，浆料成分的这些值在维持均质化烟草材料的高水平均质性的同时改善拉伸强度。同时，平均尺寸介于约0.2毫米与约4毫米之间的纤维素纤维在均质化烟草材料用作气溶胶生成物品的气溶胶生成基材时，未显著抑制物质从精细研磨的烟草粉末释放。根据本发明，可以获得相对快速和可靠的均质化烟草幅材的制造工艺以及用于释放高度可再现气溶胶的基材。
本发明的方法包含添加天冬酰胺酶。天冬酰胺酶是根据以下反应催化天冬酰胺水解成天冬氨酸的酶：
天冬酰胺酶是如古细菌、真菌等微生物表达和制造的酶，并且可以由这类生物体或从这类生物体天然产生或以重组方式制造。微生物源尤其包括酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)、胡萝卜软腐欧文氏菌(Erwinia carotovora)、大肠杆菌(Escherichia coli)、米曲霉(Aspergillus oryzae)、黑曲霉(A.niger)、菊软腐欧文氏菌(Erwiniachrysanthemi)以及产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)。
天冬酰胺酶或左旋门冬酰胺酶基于其催化的化学反应在酶学委员会编号(EC编号)中分类为EC 3.5.1.1，酶学委员会编号是酶的数字分类流程。天冬酰胺酶可购自例如Megazyme(ASNEC，大肠杆菌产生的)和Novozyme
通过加热包括天冬酰胺酶的根据本发明的均质化烟草材料产生的气溶胶中的丙烯酰胺的量可以大幅度地降低。本发明人相信这是由于遵照本发明的方法添加天冬酰胺酶。
还发现在浆料中添加天冬酰胺酶还可以对口味和用户加热因此获得的均质化烟草材料的整个吸烟过程具有有限的影响。促成形成口味和用户的吸烟感觉的要素可以尤其包括均质化烟草材料和加热均质化烟草材料形成的气溶胶中的烟碱的量、还原糖的量、NO3的量以及总生物碱的量。全部这些要素大体上没有被在浆料中添加天冬酰胺酶以及衍生的天冬酰胺转型成天冬氨酸和氨改良。另外，“良好”气溶胶的制造特征也没有被添加天冬酰胺酶大体上改变，所述特征即在加热均质化烟草材料时产生气溶胶来说重要的浆料的方面，如铸型之前浆料的水分和如丙三醇等气溶胶形成材料或保湿剂的量。使用根据本发明制造的均质化烟草材料的一部分制造的吸烟物品优选地没有被添加天冬酰胺酶显著改变，并且口味和用户的其它感觉方面没有显著改变。
有利的是，根据本发明的第二方面或作为第一方面的进一步特征，均质化烟草材料包含按干重计约50％到约93％烟草粒子。按干重计，烟草掺合物的量占均质化烟草材料的约50重量％到约93重量％，这是相对“高”浓度。大部分均质化烟草材料由烟草掺合物形成。尽管存在这类高浓度的烟草，并且因此存在这类高浓度的天冬酰胺，但已出乎意料地发现向均质化烟草材料添加天冬酰胺酶，并且优选地在如根据本发明方法所述的浆料形成期间添加天冬酰胺酶，可以降低加热均质化烟草材料的一部分形成的气溶胶中存在的丙烯酰胺的量。
优选地，所述研磨一种或多种烟草类型的烟草的步骤包含掺合以下烟草中的一种或多种：亮色烟草、深色烟草；香料烟草；填料烟草。优选地，均质化烟草材料是由不同烟草类型的烟草叶片和梗适当掺合而形成。术语“烟草类型”意思指不同烟草品种中的一种。就本发明来说，这些不同烟草类型区分成三个主要群组：亮色烟草、深色烟草和香料烟草。这三个群组之间的区别是基于在进一步加工成烟草产品之前进行的烟草晒制工艺。
亮色烟草是具有一般淡色大叶子的烟草。在本说明书通篇中，术语“亮色烟草”用于已经烟道处理的烟草。亮色烟草的实例是中国烤烟、巴西烤烟、如弗吉尼亚烟草的美国烤烟、印度烤烟、坦桑尼亚烤烟或其它非洲烤烟。亮色烟草的特征在于高糖氮比。从感官视角来看，亮色烟草是在晒制之后伴随有辛辣和提神感觉的烟草类型。根据本发明，亮色烟草是还原糖含量以烟叶干重计介于约2.5％与约20％之间并且总氨含量以烟叶干重计不到约0.12％的烟草。还原糖包含例如葡萄糖或果糖。总氨包含例如氨和氨盐。
深色烟草是具有一般深色大叶子的烟草。在本说明书通篇中，术语“深色烟草”用于已经风干的烟草。此外，深色烟草可以发酵。主要用于咀嚼、鼻烟、雪茄和烟斗掺合物的烟草也包括在这个类别中。从感官视角来看，深色烟草是在晒制之后伴随有烟熏味的深色雪茄型感觉的烟草类型。深色烟草的特征在于低糖氮比。深色烟草的实例是马拉维白肋或其它非洲白肋、深色晒制的巴西加尔泡(Brazil Galpao)、晒干或风干的印尼蜘蛛兰(Indonesian Kasturi)。根据本发明，深色烟草是还原糖含量以烟叶干重计不到约5％并且总氨含量以烟叶干重计至多约0.5％的烟草。
香料烟草是常常具有淡色小叶子的烟草。在本说明书通篇中，术语“香料烟草”用于具有高芳香物含量(例如高含量精油)的其它烟草。从感官视角来看，香料烟草是在晒制之后伴随有辛辣和芳香感觉的烟草类型。香料烟草的实例是希腊东方、东方土尔其、半东方烟草以及烘烤的美国白肋，如珀里克(Perique)、黄花烟(Rustica)、美国白肋或莫里兰(Meriland)。
此外，掺合物可以包含所谓的填料烟草。填料烟草并非特定烟草类型，但是其包括主要用于补充掺合物中所用的其它烟草类型并且不将特定特征芳香带入最终产品的烟草类型。填料烟草的实例是其它烟草类型的梗、中脉或茎。特定实例可以是烟道处理的巴西下部茎的经烟道处理的梗。
在每种类型的烟草内，烟草叶例如根据来源、植物中的位置、颜色、表面纹理、大小和形状而进一步分级。这些和其它特征的烟草叶用于形成烟草掺合物。烟草掺合物是属于相同或不同类型的烟草的混合物，使得烟草掺合物具有聚结的特定特征。这个特征可以是例如在加热或燃烧时独特的味道或特定气溶胶组成。掺合物以一种相对于另一种的给定比例包含特定烟草类型和等级。
根据本发明，相同烟草类型内的不同等级可以交叉掺合以减小每种掺合物组分的变化性。优选地，选择不同烟草等级以便实现所期望的具有预先确定的特定特征的掺合物。举例来说，掺合物可以均质化烟草材料的干重计具有目标值的还原糖、总氨和总生物碱。总生物碱是例如烟碱和次要生物碱，包括降烟碱、新烟草碱、新烟碱和麦斯明(myosmine)。
举例来说，亮色烟草可以包含A级烟草、B级烟草和C级烟草。A级亮色烟草具有与B级和C级亮色烟草略微不同的化学特征。香料烟草可以包括D级烟草和E级烟草，其中D级香料烟草具有与E级香料烟草略微不同的化学特征。为了例证，烟草掺合物的可能目标值可以是例如以总烟草掺合物的干重计约10％的还原糖含量。为了实现所选目标值，可以选择70％亮色烟草和30％香料烟草以形成烟草掺合物。在A级烟草、B级烟草和C级烟草中选择70％的亮色烟草，而在D级烟草和E级烟草中选择30％的香料烟草。包括于掺合物中的A、B、C、D、E级烟草的量取决于A、B、C、D、E级烟草中的每一种的化学组成，以便满足烟草掺合物的目标值。
已发现所选烟草的掺合物给出的口味通常不会被向浆料中添加酶天冬酰胺酶改变。
优选地，添加天冬酰胺酶时，浆料的温度介于约20℃与约60℃之间。已观察到，为了获得具有良好拉伸强度和相对少缺陷的浆料，浆料的温度，其继而联系到浆料的粘度，也是相关参数。浆料的适合温度范围可以是约20℃到60℃。已经展示这通常也是向浆料中引入天冬酰胺酶时天冬酰胺酶的酶促活性的最佳范围。
有利的是，浆料保持在介于约20℃与约60℃之间的温度下持续介于约2分钟与约60分钟之间，例如介于约5分钟与约30分钟之间，介于添加天冬酰胺酶与形成均质化烟草材料之间的时间间隔。酶活性将天冬酰胺的量降低到非常低的水平，也就是降低到低于约95％其初始含量的水平所必需的时间可以是相当快速的。优选地，在这种时间间隔期间或持续所述时间间隔的一部分，混合浆料，使得酶分布在浆料的全部体积内，并且在全部浆料体积中，酶可以将天冬酰胺转化成天冬氨酸，所述酶催化天冬酰胺水解成天冬氨酸。更优选地，在出现酶促活性时，这一般需要加热，一般含于槽中的浆料被覆盖使得水不蒸发，或水仅蒸发相对有限的量。优选地，浆料的湿度的量维持在优选的预定范围内。优选地，在铸型之前，浆料包括约60％到约80％的水。
优选地，添加天冬酰胺酶时，所述浆料的pH介于约5与约7之间。更优选地，在所述天冬酰胺酶的酶促活性期间，所述浆料的pH在这一范围内。天冬酰胺酶的反应尤其可以取决于浆料的pH。可以向浆料中添加pH调节剂来调节pH。举例来说，pH调节剂可以包括NaOH来提高浆料的pH水平。也可以使用所属领域中已知的其它pH调节剂。
有利的是，所述方法包含添加气溶胶形成剂至浆料的步骤。适合于包括在用于均质化烟草材料的浆料中的气溶胶形成剂是所属领域中已知的并且包括(但不限于)：一元醇，如薄荷醇；多元醇，如三乙二醇、1,3-丁二醇和丙三醇；多元醇的酯，单、二或三乙酸酯；和单、二或聚羧酸的脂肪族酯，如十二烷二酸二甲酯和十四烯二酸二甲酯。举例来说，当根据本说明书的均质化烟草材料打算用作加热气溶胶生成物品中的气溶胶形成基材时，均质化烟草材料可以具有以干重计介于约5重量％与约30重量％之间的气溶胶形成剂含量。打算用于具有加热元件的电处置的气溶胶生成系统的均质化烟草材料可以优选地包括以均质化烟草材料的干重计约5％至约30％、优选地以均质化烟草材料的干重计约10％至约25％的气溶胶形成剂。对于打算用于具有加热元件的电处置的气溶胶生成系统的均质化烟草材料，气溶胶形成剂可以优选地是丙三醇。与已知均质化烟草材料中存在的气溶胶形成剂的量相比，这类量的气溶胶形成剂被视为相当“高”。优选地，使用这种大量的气溶胶形成剂与浆料中存在的粘合剂一起制造悬浮液，使得基本上所有粘合剂被气溶胶形成剂分子围绕，以便当组合在浆料中时使粘合剂尽可能地远离水。粘合剂和水可以形成凝胶。
天冬酰胺酶的活性可以由于如丙三醇等气溶胶形成剂的存在而降低。天冬酰胺酶可以储存在含有丙三醇的缓冲溶液中。通常推荐在使用之前透析出丙三醇或将其稀释以确保适当酶促活性。已出乎意料地发现即使浆料中存在“大”量的气溶胶形成剂，本发明的均质化烟草材料仍然可以提供本发明的益处。
优选地，由浆料形成均质化烟草材料的步骤包含铸型浆料幅材和干燥铸型幅材的步骤。
均质化烟草材料幅材优选地通过一种类型的铸型工艺来形成，所述工艺一般包含在支撑表面上铸型如上所述制备的浆料。优选地，接着干燥铸型幅材以形成均质化烟草材料的幅材，并且接着将其从支撑表面移出。
优选地，所述均质化烟草材料幅材在铸型时的湿度介于均质化烟草材料幅材在铸型时的总重量的约60％与约80％之间。优选地，用于生产均质化烟草材料的方法包含干燥所述均质化烟草幅材，卷绕所述均质化烟草材料的步骤。优选地，均质化烟草材料幅材在卷绕之后的湿度以均质化烟草材料幅材干重计介于约7％与约15％之间。优选地，所述均质化烟草材料幅材在卷绕时的湿度以均质化烟草材料幅材干重计介于约8％与约12％之间。
根据第三方面，本发明涉及一种均质化烟草材料，包含纤维素纤维和水、不同烟草类型的粒子的掺合物和粘合剂，它们组合在一起以形成浆料。根据本发明，烟草粒子的根据重量的平均粒径介于约0.03毫米与约0.12毫米之间，粘合剂的量以浆料的干重计介于约1％至约5％之间，且纤维素纤维的量以浆料干重计介于约1％至约7％之间并且其根据重量的平均长度介于约0.2毫米与约4毫米之间。均质化烟草材料进一步包含天冬酰胺酶。
根据第四方面，本发明涉及一种均质化烟草材料，包含纤维素纤维和水、不同烟草类型的粒子掺合物和粘合剂，它们组合在一起形成浆料。根据本发明，烟草粒子的根据重量的平均粒径介于约0.03毫米与约0.12毫米之间，并且以干重计约50％到约93％的量包含在内，并且纤维素纤维的量以浆料的干重计介于约1％与约7％之间并且其根据重量的平均长度介于约0.2毫米与约4毫米之间。均质化烟草材料进一步包含天冬酰胺酶。
优选地，根据重量的平均长度介于约1毫米与3毫米之间的纤维素纤维的百分比等于所述浆粕中纤维素纤维的尺寸标准差的4倍。纤维可以是在加工之前具有非常宽的长度范围的天然产品。优选地，比天然范围窄的范围是通过精制步骤获得的。由于本发明方法的精制步骤，所以所得纤维的长度往往会非常接近于平均值。这意味着纤维素纤维的长度变化相对小。均质化烟草材料中由比平均值长得多的纤维引起非均质性或瑕疵的风险可以降到最低。具体来说，长纤维可以在铸型烟草幅材中产生所谓的阻碍物，其常常在烟草幅材中产生延伸的非均质区域。优选地，纤维素纤维是木材纤维素纤维。或者，纤维素纤维的来源是另一植物材料，如烟草、亚麻或大麻。天冬酰胺酶的有利作用已在第一方面中描述。相关优势已经结合以上本发明方法加以阐述并且为了简明起见，将不再重复。
优选地，在铸型之后，均质化烟草材料是材料的大体上固体薄片。这一薄片接着进一步切割并且任选地在一个或多个线轴中卷绕。如厚度等薄片的尺寸取决于打算获得的最终产品。
根据第三方面或第四方面的本发明的均质化烟草材料包括以下成分：
-烟草粉末；
-粘合剂；
-天冬酰胺酶；以及
-纤维素纤维。
任选地，其还包括气溶胶形成剂。
有利的是，上文所列的成分中的一个或多个按以下重量比包括于本发明的均质化烟草材料中：
粘合剂和纤维素纤维优选地以约1:7到约5:1的重量比包括在内。更优选地，粘合剂和纤维素纤维以约1:1到约3:1的重量比包括在内。
粘合剂和气溶胶形成剂优选地以约1:30到约1:1的重量比包括在内。更优选地，粘合剂和气溶胶形成剂以约1:20到约1:4的重量比包括在内。
粘合剂和烟草粒子优选地以约1:100到约1:10的重量比包括在内。更优选地，粘合剂和烟草粒子以约1:50到约1:15的重量比，甚至更优选地约1:30到1:20的重量比包括在内。
粘合剂和天冬酰胺酶优选地以约50:1到约4000:1的重量比包括在内。
气溶胶形成剂和烟草粒子优选地以约1:20到约1:1的重量比包括在内。更优选地，气溶胶形成剂和烟草粒子以约1:6到约1:2的重量比包括在内。
气溶胶形成剂和纤维素纤维优选地以约1:1到约30:1的重量比包括在内。更优选地，气溶胶形成剂和纤维素纤维以约5:1到约15:1的重量比包括在内。
气溶胶形成剂和天冬酰胺酶优选地以约250:1到约25000:1的重量比包括在内。
纤维素纤维和烟草粒子优选地以约1:100到约1:10的重量比包括在内。更优选地，纤维素纤维和烟草粒子优选地以约1:50到约1:20的重量比包括在内。
纤维素纤维和天冬酰胺酶优选地以约50:1到约6000:1的重量比包括在内。
均质化烟草材料的成分的上述重量比不仅适用于均质化烟草材料，而且它们是浆料中存在的多种成分的重量比。
均质化烟草材料幅材优选地通过一种类型的铸型工艺来形成，所述工艺一般包含使烟草浆液在移动金属带上铸型。优选地，干燥铸型幅材以形成均质化烟草材料幅材，并且接着将其从支撑表面移出。
有利的是，以所述均质化烟草材料的干重计，所述天冬酰胺酶介于约0.0012重量％与约0.02重量％之间。更优选地，天冬酰胺酶的量介于均质化烟草材料中所包括的每千克烟草粒子约500活性单位与21000活性单位之间。打算添加的天冬酰胺酶的量优选地取决于天冬酰胺的量，天冬酰胺的量继而取决于均质化烟草材料中存在的烟草的量。还选择天冬酰胺酶的量使天冬酰胺酶本身的可能副作用和成本降到最低。
有利的是，天冬酰胺酶不以纯酶的形式，而是以天冬酰胺酶和其它成分的混合物形式添加到浆料。
由于添加天冬酰胺酶，由于天冬酰胺酶与天冬酰胺之间的反应，均质化烟草材料包含天冬氨酸。天冬氨酸的存在确认酶促反应。
根据第三和第四方面的本发明的优势已经参考第一和第二方面进行论述并且因此不在此重复。
根据第五方面，本发明涉及一种气溶胶生成物品，包含从上文所述的均质化烟草材料制备的组分或根据本发明的方法制备的组分。
气溶胶生成装置是包含气溶胶形成基材的物品，气溶胶形成基材能够释放可以形成气溶胶的挥发性化合物。气溶胶生成物品可以是非可燃气溶胶生成物品或可以是可燃气溶胶生成物品。优选地，气溶胶生成物品是非可燃气溶胶生成物品。非可燃气溶胶生成物品无需燃烧气溶胶形成基材就可以释放挥发性化合物，例如通过加热气溶胶形成基材，或通过化学反应，或通过机械刺激气溶胶形成基材。可燃气溶胶生成物品通过例如以常规香烟形式直接燃烧气溶胶形成基材来释放气溶胶。
气溶胶形成基材能够释放挥发性化合物，所述挥发性化合物可以形成气溶胶挥发性化合物并且可以通过加热或燃烧气溶胶形成基材释放。为了将均质化烟草材料用于气溶胶形成生成物品中，气溶胶形成剂优选地包括于形成铸型叶的浆料中。气溶胶形成剂可以基于预定特征中的一个或多个来选择。在功能上，气溶胶形成剂提供如下机制，所述机制允许气溶胶形成剂在加热超过气溶胶形成剂的特定挥发温度时挥发并且在气溶胶中传送烟碱和/或风味。
天冬酰胺酶的存在使均质化烟草材料中的天冬酰胺的含量降低，减少加热均质化烟草材料获得的气溶胶中的丙烯酰胺的量。关于无需添加天冬酰胺酶的根据本发明实现的均质化烟草材料，这类降低可以超过约70％。
附图说明
本发明将参照附图，仅通过举例来进一步描述，在附图中：
-图1示出了根据本发明的生产均质化烟草材料的方法的流程图；
-图2示出了图1的方法的一个步骤的放大视图；
-图3示出了用于执行图1的方法的步骤的设备的示意图；
-图4示出了用于执行图1的方法的另一步骤的设备的示意图；
-图5示出了用于执行图1的方法的另一步骤的设备的示意图；
-图6示出了用于执行图1的方法的另一步骤的设备的示意图；
-图7示出了用于执行图1的方法的另一步骤的设备的示意图；
-图8示出了根据本发明实现的不同样品和对照样本中均质化烟草材料中存在的按干重计的天冬酰胺的量；
-图9示出了根据本发明实现的不同样品和对照样本中均质化烟草材料中存在的按干重计的氨的量；
-图10示出了加热所获得的气溶胶形成剂装置的样品产生的气溶胶中的丙烯酰胺的量，所述样品包括由本发明的均质化烟草材料和不根据本发明获得的样品制备的组分；
-图11示出了加热所获得的气溶胶形成剂装置的样品产生的气溶胶中的乙酰胺的量，所述样品包括由本发明的均质化烟草材料和不根据本发明获得的样品制备的组分；
-图12示出了加热所获得的气溶胶形成剂装置的样品产生的气溶胶中的吡啶的量，所述样品包括由本发明的均质化烟草材料和不根据本发明获得的样品制备的组分；
-图13示出了加热所获得的气溶胶形成剂装置的样品产生的气溶胶中的烟碱、三乙酸甘油酯、丙三醇和CO的量，所述样品包括由本发明的均质化烟草材料和不根据本发明获得的样品制备的组分；以及
图14示出了用天冬酰胺酶处理的样品的天冬氨酸含量计算值对比测量值。
具体实施方式
最初参看图1，呈现根据本发明的用于生产浆料的方法。本发明方法的第一步骤是选择打算用于烟草掺合物中的烟草类型和烟草等级100，所述烟草掺合物用于生产均质化烟草材料。用于本发明方法的烟草类型和烟草等级是例如亮色烟草、深色烟草、香料烟草和填料烟草。
根据以下本发明方法的步骤，仅对打算生产用于均质化烟草材料的所选烟草类型和烟草等级进行加工。
所述方法包括铺设所选烟草的另一步骤101。这一步骤可以包含检查烟草完整性，如等级和数量，其可以例如通过用于产品追踪和可追溯性的条形码读取器验证。在采摘和晒制之后，烟草叶被指定等级，其描述例如叶位、质量和颜色。
另外，在烟草被运送到生产均质化烟草材料的制造驻地时，铺设步骤101还可以包括烟草箱的脱箱或开箱。脱箱烟草接着优选地馈送至称重台以便将其称重。
此外，如果需要，那么烟草铺设步骤101可以包括划破捆包，因为烟草叶通常压缩成捆包而在运送箱中运送。
对每一烟草类型进行以下步骤，如下详述。这些步骤可以随后按照等级进行，使得仅需要一个生产线。或者，可以在单独的生产线中加工不同烟草类型。这在一些烟草类型的加工步骤不同时可以是有利的。举例来说，在常规初级烟草工艺中，亮色烟草和深色烟草至少部分在单独的工艺中加工，因为深色烟草常常接受额外的加味(casing)。然而，根据本发明，优选地，在形成均质化烟草幅材之前不给掺合的烟草粉末加味。
另外，本发明方法包括粗研磨烟草叶的步骤102。
根据本发明方法的变化形式，在烟草铺设步骤101之后并且在烟草粗研磨步骤102之前，进行另一个切碎步骤103，如图1中所描绘。在切碎步骤103中，将烟草切碎成平均尺寸介于约2毫米与约100毫米之间的条带。
优选地，在切碎步骤103之后，进行从条带去除非烟草材料的步骤(未描绘在图1中)。
随后，向粗研磨步骤102输送切碎的烟草。优选地，控制并且测量烟草进入研磨机以粗研磨烟草叶条的流动速率。
在粗研磨步骤102中，烟草条被减小到约0.25毫米至约2毫米的平均粒径。在这一阶段，烟草粒子仍保持其细胞基本上完整并且所得粒子不具有相关运输问题。
优选地，在粗研磨步骤102之后，烟草粒子例如通过气动输送运输至掺合步骤104。或者，掺合步骤104可以在粗研磨步骤102之前或在切碎步骤103(如果存在)之前，或替代地，在切碎步骤103与粗研磨步骤102之间进行。
在掺合步骤104中，掺合针对烟草掺合物选择的不同烟草类型的全部粗研磨烟草粒子。掺合步骤104因此是针对全部所选烟草类型的单个步骤。这意味着在掺合步骤之后，所有不同烟草类型仅需要单个生产线。
在掺合步骤104中，优选地以粒子形式进行各种烟草类型的混合。优选地，执行测量和控制烟草掺合物的一个或多个特性的步骤。根据本发明，可以控制烟草的流动，以便获得所需掺合物。举例来说，参看图2，可能希望掺合物包括以掺合物中的总烟草干重计至少约30％的亮色烟草1和各自以掺合物中的总烟草干重计约0％至约40％(例如约35％)的百分比构成的深色烟草2和香料烟草3。更优选地，填料烟草4也以掺合物中的总烟草干重计约0％到约20％的百分比引入。因此，控制不同烟草类型的流动速率，以便获得这些比率的各种烟草类型。或者，当随后针对所用不同烟草叶进行粗研磨步骤102时，在步骤102开始时的称重步骤按照烟草类型和等级测定所用烟草的量而非控制其流动速率。
在图2中，示出了在掺合步骤104期间各种烟草类型的引入。
应理解，每种烟草类型可能本身是亚掺合物，换句话说，“亮色烟草类型”可能是例如不同等级的弗吉尼亚烟草和巴西烤烟的掺合物。
在掺合步骤104之后，进行细研磨步骤105，达到约0.03毫米至约0.12毫米的烟草粉末平均尺寸。这一细研磨步骤105使烟草尺寸减小到适用于浆料制备的粉末尺寸。在这一细研磨步骤105之后，至少部分破坏烟草细胞并且烟草粉末可能变粘。
因此获得的烟草粉末可以立刻用于形成烟草浆料。或者，可以插入将烟草粉末例如储存在合适的容器中的另一步骤(未示出)。
根据图1用于形成均质化烟草材料的烟草掺合步骤104和研磨烟草步骤102、105是使用图3中所示意性描绘的用于研磨和掺合烟草的设备200来进行的。设备200包括烟草接收台201，其中进行积聚、拆堆、称重和检验不同烟草类型。任选地，在烟草已装运至纸盒中的情况下，在接收台201中去除含有烟草的纸盒。烟草接收台201也任选地包含烟草捆包拆分单元。
在图3中仅示出一种类型的烟草的生产线，但是针对根据本发明的均质化烟草材料幅材中所用的每一烟草类型可以存在相同的设备，这取决于何时进行掺合步骤。另外，将烟草引入用于切碎步骤103的切碎机202中。切碎机202可以是例如销式切碎机。切碎机202优选地用于处置所有尺寸的捆包、松开烟草条并且将烟草条切碎成较小片。每一生产线中的烟草碎片例如借助于气动运输203运输至研磨机204用于粗研磨步骤102。优选地，在运输期间进行控制以丢弃烟草碎片中的异物。举例来说，沿着切碎的烟草的气动运输，可以存在链带移动传送器系统、重粒子分离器和金属检测器，其在附图中全部用205指示。
研磨机204用于粗研磨烟草条直到约0.25毫米至约2毫米的尺寸。可以控制研磨机的转子速度并且基于烟草碎片流动速率而变化。
优选地，用于均匀质量流控制的缓冲仓206位于粗研磨机204之后。此外，出于安全性原因，研磨机204优选地装备有火花检测器和安全关闭系统207。
来自研磨机204的烟草粒子例如借助于气动运输208运输至掺合机210。掺合机210优选地包括存在适当阀门控制系统的仓。在掺合机中，引入已针对预定掺合物选择的所有不同类型烟草的全部烟草粒子。在掺合机210中，将烟草粒子混合成均匀掺合物。将来自掺合机210的烟草粒子掺合物运输至细研磨台211。
细研磨台211是例如冲击分类研磨机，其具有经合适设计的辅助设备以产生正确规格的细烟草粉末，即在约0.03毫米与约0.12毫米之间的烟草粉末。在细研磨台211之后，气动输送线212用于运输细烟草粉末至缓冲粉末仓213以便在进行浆料制备工艺时连续馈送至下游浆料分批混合槽。
图1的用于生产均质化烟草材料的方法另外包括悬浮液制备步骤106。悬浮液制备步骤106优选地包含混合气溶胶形成剂5和粘合剂6以形成悬浮液。优选地，气溶胶形成剂5包含丙三醇并且粘合剂6包含瓜尔胶。
形成粘合剂于气溶胶形成剂中的悬浮液的步骤106包括将气溶胶形成剂5和粘合剂6装载于容器中并且混合两者的步骤。优选地，接着储存所得悬浮液，随后引入浆料中。优选地，将丙三醇分两步添加至瓜尔胶中，第一量的丙三醇与瓜尔胶混合并且接着将第二量的丙三醇注入运输管道中，以便使用丙三醇清洁加工线，从而避免加工线内难以清洁的点。
用于按照本发明步骤106将粘合剂悬浮于气溶胶形成剂中的浆料制备线300描绘于图4中。
浆料制备线300包括气溶胶形成剂(如丙三醇)、收集槽301和管道传输系统302，所述管道传输系统具有用于从槽301传输气溶胶形成剂5并且控制其流动速率的质量流控制系统303。另外，浆料制备线300包含粘合剂处置台304和气动运输和供给系统305以运输和称量在处置台304接收的粘合剂6。
将分别来自槽301和处置台304的气溶胶形成剂5和粘合剂6运输至混合槽或多于一个混合槽306，所述混合槽是浆料制备线300的一部分，设计成均匀地混合粘合剂6和气溶胶形成剂5。
实现均质化烟草材料的方法包括制备纤维素浆粕的步骤107。浆粕制备步骤107优选地包含以浓缩形式混合纤维素纤维7和水8，任选地储存因此获得的浆粕并且随后在形成浆料之前稀释浓缩的浆粕。将例如呈板或袋形式的纤维素纤维装载于打浆机中并且随后用水液化。所得水-纤维素溶液可以不同密度储存，然而作为步骤107的结果的浆粕优选地是“浓缩物”。优选地，“浓缩物”意味着浆粕中纤维素纤维的总量介于约3％与5％稀释之前总浆粕之间。优选的纤维素纤维是软木纤维。优选地，按浆料的干重计，以干重计的浆料中纤维素纤维的总量介于约1％与约7％之间，优选地介于约1.2％与约2.4％之间。
优选地，混合水和纤维素纤维的步骤适宜在介于约15℃与约40℃之间的温度下持续约20至约60分钟。
如果进行浆粕储存，那么储存时间可以优选地在约0.1天与约7天之间变化。
有利的是，在储存浓浆粕的步骤之后，进行水稀释。以使得纤维素纤维不到浆粕总重量的1％的量将水添加至浓浆粕中。举例来说，可以进行因数介于约3与约20之间的稀释。另外，可以进行额外混合步骤，包含混合浓浆粕和所添加的水。额外混合步骤优选地在约15℃至约40℃的温度下，更优选地在约18℃至约25℃的温度下，持续约120分钟至约180分钟。
用于纤维素纤维、瓜尔胶和丙三醇的所有槽和传输管道优选地设计成最佳尽可能短以减少传输时间、使浪费减到最少、避免交叉污染并且有助于容易清洁。另外，优选地，纤维素纤维、瓜尔胶和丙三醇的传输管道尽可能直以允许快速不间断的流动。尤其对于粘合剂于气溶胶形成剂中的悬浮液来说，传输管道中的转角可能另外产生低流动速率或甚至停止的区域，其继而可以是传输管道内可以发生胶凝并且可能堵塞的区域。如上文所提及，那些堵塞可能导致需要清洁和停止整个制造工艺。
优选地，在浆粕制备步骤107之后，进行任选的纤维的原纤维化步骤(未描绘在图1中)。
进行浆粕形成方法步骤107的设备400描绘在图5中。图5示意性描绘纤维素纤维进料和制备线400，其包含进料系统401，优选地用于以散装形式(如板/薄片或抖松纤维)处置纤维素纤维7，和打浆机402。进料系统401用于将纤维素纤维引导至打浆机402，其继而用于均匀地分散所接收的纤维。
打浆机402包括温度控制单元401a，使得打浆机中的温度保持在给定温度区间内，和转速控制单元401b，使得打浆机402中所存在的叶轮(未示出)的速度受到控制并且优选地保持在约5rpm与约35rpm之间。
纤维素纤维进料和制备线400另外包含水管线404，用于将水8引入打浆机402中。优选地在水管线404中添加控制引入打浆机402中的水的流动速率的流动速率控制器405。
纤维素纤维进料和制备管线400还可以另外包含纤维精制器系统403以处理纤维并使其原纤维化，以便去除长纤维和嵌套纤维，并且获得均匀的纤维分布。
优选地，在制浆和精制步骤结束时纤维素纤维的平均尺寸介于约0.2毫米与约4毫米之间，更优选地介于约1毫米与约3毫米之间。
在纤维精制器系统403下游，纤维素纤维进料和制备线400可以包含与纤维精制器系统403连接的纤维素缓冲槽407以储存由系统403产生的高稠度纤维溶液。
在纤维素纤维进料和制备线400的末端，优选地存在稀释浆粕的纤维素稀释槽408并且与纤维素缓冲槽407连接。纤维素稀释槽408用于分批输出具有适当稠度的纤维素纤维用于后续浆料混合。稀释用水经由第二水管线410引入槽408中。
根据本发明的形成浆料的方法另外包含浆料形成步骤108，其中在步骤106中获得的粘合剂于气溶胶形成剂中的悬浮液9、在步骤107中获得的浆粕10和在步骤104中获得的烟草粉末掺合物11组合在一起(参看图6)。
另外，在这一步骤108中，将含有天冬酰胺酶的天冬酰胺酶混合物12引入浆料中。任选地，在引入天冬酰胺酶的步骤之前还可以添加pH调节剂13。
优选地，浆料形成步骤108包含首先在槽中引入粘合剂于气溶胶形成剂中的悬浮液9和纤维素浆粕10的步骤。然后，还引入烟草粉末掺合物11。优选地，适当供给悬浮液9、浆粕10和烟草粉末掺合物11以便控制其中的每一个引入槽中的量。根据其成分的特定比例制备浆料。任选地，另外还添加水8。
优选地，浆料形成步骤108另外包含混合步骤，其中所有浆料成分混合在一起持续固定的时间量。优选地，在第一混合步骤之后添加天冬酰胺酶混合物12和任选的pH调节剂，接着在第二混合步骤中继续混合。更优选地，将pH调节剂13引入到用于稀释浆料的水中，接着添加到浆料本身。
在一个优选实施例中，浆料形成步骤108在添加天冬酰胺酶混合物12的步骤之前还包括将浆料加热到预定温度，优选地介于约20℃与约60℃之间的温度的步骤。在达到所需温度之后，接着进行添加天冬酰胺酶混合物12的步骤。在已经添加天冬酰胺酶混合物之后，介于约20℃与60℃之间的所选温度优选地持续约2分钟到约60分钟。有利的是，在保持所需温度的这一步骤期间，进行第二混合步骤并且持续混合浆料。在混合浆料并且温度是所需值的这一步骤中，天冬酰胺酶混合物中出现天冬酰胺酶的酶促活性。
在一个优选实施例中，在添加天冬酰胺酶混合物12之前还添加pH调节剂13，使得达到所需pH，例如介于约5与约7之间的pH，从而使混合物12中包括的天冬酰胺酶的酶促活性最优。优选地，浆料中添加的天冬酰胺酶混合物的量使得以浆料干重计的天冬酰胺酶的量(重量)介于约0.0012％与约0.02％之间。
另外，浆料形成步骤108还可以包括后续冷却步骤，使得在发生所需酶促活性之后冷却浆料，从而阻断酶促活性或使所述活性降到最低。优选地，在这一冷却步骤之后，浆料达到的温度大致介于约9℃与约11℃之间。如下文所述，在铸型之前储存浆料的情况下，进行冷却步骤。
在根据本发明的方法的另一步骤中，浆料接着传输至后续铸型步骤109和干燥步骤110。
用于实现本发明方法的步骤108的用于浆料形成的设备500示意性描绘于图6中。设备500包括混合槽501，其中引入纤维素浆粕10和粘合剂于气溶胶形成剂中的悬浮液9。另外，来自掺合和研磨线的烟草粉末掺合物11被细磨过并且以规定量供给至混合槽501中以制备浆料。
举例来说，烟草粉末掺合物11可以含于烟草细粉缓冲储存仓中以确保连续上游粉末操作并且满足浆料混合工艺的需求。烟草粉末优选地借助于气动传输系统(未示出)传输至混合槽501。
设备500另外优选地包含粉末供给/称量系统(也未示出)以供给所需量的浆料成分。举例来说，烟草粉末可以通过天平(未示出)或称量皮带(未示出)称量以便精确供给。混合槽501专门设计成混合干燥成分和液体成分以形成均匀的浆料。浆料混合槽优选地在混合槽501的外壁包含冷却器(未示出)，如允许水冷却的水套壁。另外，其还可以包括加热构件(也不可见)来改变混合槽中浆料的温度。浆料混合槽501另外装备有一个或多个传感器(未示出)，如水平传感器、温度探针和采样端口，用于控制和监测目的。混合槽501具有叶轮502，用于确保浆料的均匀混合，尤其用于将浆料从槽外壁传输至槽内部或反之亦然。叶轮的速度可以优选地借助于专用控制单元控制。混合槽501还包括用于以受控流动速率引入水8的水管线。优选地，在水管线8中，在倒入槽501之前添加pH调节剂13。还向混合槽添加天冬酰胺酶混合物12。
优选地，混合槽501包括两个单独的槽，在浆料流动中一个在另一个的下游，一个槽用于制备浆料并且第二槽用于浆料传输以向铸型台提供连续浆料供应。
生产均质化烟草幅材的本发明方法另外包括铸型步骤109，其中在步骤108中制备的浆料以连续烟草幅材形式在支撑物上铸型。铸型步骤109包括使浆料从混合槽501传输至铸型盒。另外，其优选地包括监测铸型盒中浆料的含量和浆料的湿度。接着，铸型步骤109包括优选地借助于铸型刀片使浆料在支撑物(如钢传送器)上铸型。另外，为了获得用于气溶胶形成物品中的最终均质化烟草幅材，本发明的方法包括干燥步骤110，其中优选地干燥均质化烟草材料的铸型幅材。干燥步骤110包括借助于蒸汽和热空气干燥铸型幅材。优选地，在铸型幅材与支撑物接触的一侧进行蒸汽干燥，而在铸型幅材的自由侧进行热空气干燥。
用于进行铸型步骤109和干燥步骤110的设备600示意性描绘于图7中。铸型和干燥设备600包括浆料传输系统601，如泵，优选地具有流量控制；和铸型盒602，通过泵向其中传输浆料。优选地，铸型盒602装备有水平控制603和铸型刀片604用于使浆料铸型成均质化烟草材料的连续幅材。铸型盒602还可以包含密度控制装置605以控制铸型幅材的密度。
支撑物(如不锈钢带式传送器606)接收由铸型刀片604铸型的浆料。
铸型和干燥设备600还包括干燥台608以干燥浆料的铸型幅材。干燥台608包含蒸汽加热609和顶部空气干燥610。
优选地，在铸型步骤109和干燥步骤110结束时，从支撑物606移出均质化烟草幅材。在干燥台608之后优选地在适当的湿度含量下进行铸型幅材的刮除。
铸型幅材优选地经过二次干燥工艺以进一步去除幅材的湿度含量，从而达到湿度目标或规格。
在干燥步骤110之后，铸型幅材优选地在卷绕步骤111中卷绕在一个或多个筒管上，例如以形成单个主筒管。这一主线轴可以接着用于通过裁切和小线轴形成工艺执行较小线轴的生产。较小线轴可以随后用于生产气溶胶生成制品(未示出)。
实例
在以下实例中，所用的天冬酰胺酶可以是诺维信有限公司(Novozymes U.K.Ltd)制造的L。
1.参考对照实例
参考气溶胶生成制品使用根据上文所述的步骤101-111的方法实现的铸型和干燥均质化烟草材料，但不向浆料中添加天冬酰胺酶混合物12来制备。这用作参考对照样品。
浆料根据步骤101-108，但不添加天冬酰胺酶混合物12来制备，并且具有根据表1的组成：
DWB＝以干重计(参考总浆料)
| DWB％ | Kg/100kg批料 | ||
| 烟草 | 75％ | 21 | |
| 粘合剂 | 瓜尔胶 | 3％ | 0.75 |
| 纤维 | 2％ | 0.5 | |
| 气溶胶形成剂 | 丙三醇 | 20％ | 5 |
| 水 | 73 |
表1
始终使用具有表1的组成的浆料，已经制备四种不同类型的对照样品：
a)浆料的pH保持在约pH 5.2。浆料的温度保持在约28℃。浆料接着根据上文所述的步骤109-111铸型。
b)浆料的pH保持在约pH 5.2。浆料的温度升高到约55℃下，并且维持这一温度约60分钟。浆料接着根据本发明方法的步骤109-111铸型。
c)浆料的pH借助于pH调节剂(NaOH)调节并且升高到约pH 6。浆料的温度在约55℃下维持约60分钟。浆料接着根据上文所述的步骤109-111铸型。
d)浆料的pH借助于pH调节剂调节并且升高到约pH 6.5。浆料的温度在约55℃下维持约60分钟。浆料接着根据上文所述的步骤109-111铸型。
2.工艺对照实例
浆料制备和组成与第一对照实例一致，但已经向浆料添加了失活天冬酰胺酶。所述酶包括在天冬酰胺酶混合物中，其通过将约2--3ml的量的天冬酰胺酶混合物置入沸水浴中持续五分钟来灭活。已经制备两种不同样品，其包括根据表1但添加了失活天冬酰胺酶混合物的浆料：
a)浆料的pH借助于pH调节剂(NaOH)调节并且升高到约pH 6。浆料的温度在约55℃下维持约60分钟。浆料接着根据上文所述的步骤109-111铸型。
b)浆料的pH借助于pH调节剂(NaOH)调节并且升高到约pH 6.5。浆料的温度在约55℃下维持约60分钟。浆料接着根据上文所述的步骤109-111铸型。
3.根据本发明的均质化烟草材料
根据表2的成分形成根据步骤101-108的浆料：
表2
在本发明的以下实例的浆料中，天冬酰胺酶混合物包含4％天冬酰胺酶，其导致0.0054kg天冬酰胺酶。
所用酶的声明活性是3500ASNU/g并且密度是1.17g/ml。
已经使用上述天冬酰胺酶混合物制备均质化烟草材料的三种不同样品。
a)浆料未经加热(温度维持在30℃)并且pH未经改变(未添加NaOH并且pH是约5.3)。更具体来说：根据步骤101-108制备约800g浆料。浆料在水浴中维持在约30℃。pH未改变。在搅拌下添加以干重计约0.5％的量的约850μl天冬酰胺酶。添加天冬酰胺酶之后，浆料在搅拌下保持在30℃下持续约60分钟。将浆料置于冰浴中以停止反应。根据步骤109-111铸型浆料。
b)天冬酰胺酶混合物以干重计约0.5％的量添加到浆料(全部浆料800ml)中。另外，还添加pH调节剂，在这种情况下，约10％的量的NaOH(12.4g)使烟草浆液的pH从约5.39升高到约6.00。将NaOH添加到用于浆料制备的水中。这也避免在分散到浆料中之前烟草与高浓度的NaOH直接接触。
在搅拌浆料的同时，在水浴上将浆料加热到约55℃。在加热时将浆料盖上盖子以将水损失降到最低。浆料放置约10分钟以达到约55℃的温度，接着在搅拌下添加约850μl天冬酰胺酶混合物。添加天冬酰胺酶混合物之后，浆料在搅拌下在约55℃下维持规定时间(约10分钟)。将浆料置于冰浴中来停止反应。测量浆料的pH。根据步骤109--111铸型浆料。
c)如3(b)中，但在添加天冬酰胺酶之后将浆料在约55℃下维持30分钟。
d)如3(b)中，但在添加天冬酰胺酶之后将浆料在约55℃下维持60分钟。
e)如3(b)中，但添加的NaOH的量经修改以使得浆料的pH变为约6.5。
参考样品和工艺样品以及根据本发明的样品的全部样品概述于表3中：
表3
“名称”是样品的名称：样品1a指的是根据实例1a实现的样品(对照样品)。“pH目标”鉴别浆料的目标pH。“温度”指的是在添加天冬酰胺酶混合物之前以摄氏度为单位的所达到的温度，并且在添加天冬酰胺酶混合物之后维持以分钟为单位的“时间”。
已经对使用根据上文表3中的实例实现的浆料制造的均质化烟草材料进行分析，并且关于均质化烟草材料的总重量的以干重(DWB)计的烟碱、丙三醇、氨、还原糖(RS)和总生物碱(TA)的量的结果在表4中列出：
表4
上表4示出了均质化烟草材料中烟碱、还原糖和总生物碱的量(以干重计，DWB)与不具有酶或具有失活酶和具有活性酶的对照样品中大体上相同(基本无变化，或变化低于10％)，并且它们不随着添加天冬酰胺酶而变化。另一方面，根据上文所述的实例3(a、b、c、d、e)，当在浆料中添加活性形式的天冬酰胺酶时，氨增加。当引入失活形式的天冬酰胺酶时，氨不增加。
氨的量由于L-天冬酰胺+H2O->L-天冬氨酸+NH3的酶促转型而增加。不管是否存在天冬酰胺酶，烟草中始终存在一些氨。所述增加是由于天冬酰胺酶的添加介于约36％与约51％之间。
根据所述反应，可以写成：
天冬酰胺(Mol.wt＝132.1g/mol)＝天冬氨酸(Mol.wt＝133.11g/mol)+NH3(17.03g/mol)
1mg经转型的天冬酰胺＝1.01mg天冬氨酸+0.13mg NH3
使用活性天冬酰胺酶的全部样品中形成的天冬氨酸(mg)和氨(mg)的量可以如下计算。
形成的天冬氨酸的质量(mg)＝1.01*(天冬酰胺酶处理的烟条中的天冬酰胺-工艺对照中的天冬酰胺)的质量_mg
形成的氨(NH3)的质量(mg)＝0.13*(天冬酰胺酶处理的烟条中的天冬酰胺-工艺对照中的天冬酰胺)的质量_mg
图13中概述的一些参考/工艺和根据本发明的样品的烟碱、丙三醇、CO和三乙酸甘油酯传递的量的结果。图13示出了气溶胶生成物品形成的气溶胶中存在的烟碱、丙三醇、CO和三乙酸甘油酯的量，所述气溶胶生成物品使用参考样品1a、1b、1c的浆料或工艺样品2a，和本发明的样品3a和3d的浆料铸型的均质化烟草材料制造的组分制造。所示的量表示为每“cig”的毫克数，即每单个物品的毫克数。如所见，不同样品之间不存在明显差异。
图9示出了全部实例1a-c、2a-b和3a-e的均质化烟草材料的以干重计的氨含量。包括活性天冬酰胺酶的本发明的样品3a-3e明显具有较高氨含量。
添加或未添加(活性)天冬酰胺酶的均质化烟草材料之间的主要差异还在于均质化烟草材料中存在的天冬氨酸和天冬酰胺的量。结果概述于表5中。
表5
根据本发明实现的全部实例3a-3e中天冬酰胺的量降低。天冬酰胺中的降低相等或大于97％不具有酶或具有失活酶的样品中存在的天冬酰胺。天冬酰胺中的变化描绘于图8中，其中显示以干重计的mg/g均质化烟草材料的天冬酰胺的量。由于天冬酰胺中的降低，包括活性天冬酰胺酶的那些样品中的天冬氨酸有提高。
均质化烟草材料的天冬酰胺含量在铸型叶制造期间降低6％。未添加天冬酰胺酶的工艺对照也显示了相同的降低，显示浆料的温度或pH达到6/6.5的改变不会在天冬酰胺利用中诱发任何变化。具有失活天冬酰胺酶的工艺对照中观测到类似降低。
对于用活性天冬酰胺酶处理的全部均质化烟草材料制剂，观测到铸型叶中烟草的天冬酰胺含量降低约97％到约99％(图8)。约pH 6和约55℃的浆料温度下约60分钟的酶促处理显示最高的降低。
铸型叶制造期间，即铸型和干燥用本发明的浆料制造的均质化烟草材料期间，烟草的天冬氨酸含量没有改变。工艺对照铸型叶中没有观察到显著改变。用活性天冬酰胺酶处理的均质化烟草材料样品的天冬氨酸含量中观测到天冬氨酸提高约200％(图14)。约pH6和约55℃的浆料温度下约60分钟的酶促处理提供最高转型。铸型叶的天冬氨酸含量的提高可以由L-天冬酰胺+H2O<＝>L-天冬氨酸+NH3的化学计量转换解释。实际上，图14比较根据本发明的多种样品3a-3e中的天冬氨酸的测得值(每种样品的右边栏)与使用上文写出的化学计量转换的计算量(左边栏)。
已经制备和测试了使用根据本发明的均质化烟草薄片的吸烟物品的技术原型。
在这些物品中，已经测试了以下特征。
丙烯酰胺含量.参考实例(无天冬酰胺酶)和工艺对照实例(失活天冬酰胺酶)的丙烯酰胺含量之间没有观测到显著变化。来自天冬酰胺酶处理的技术原型的气溶胶的丙烯酰胺含量与参考样品相比观测到约71％降低(图10)。来自天冬酰胺酶处理的产物(所描绘的实例3a和3d)的气溶胶中的残余丙烯酰胺可以通过在吸烟操作期间从肽形成天冬酰胺或通过浆料中存在丙烯酰胺的其它前驱体来解释。
含氮组分，具体来说乙酰胺和吡啶含量.来自工艺对照/天冬酰胺酶处理的技术原型的气溶胶的乙酰胺和吡啶含量与参考和工艺技术原型相关没有观测到显著变化(图11和12)。天冬氨酸或氨的增加不会影响这些组分的浓度。
Claims (18)
1.一种用于制备均质化烟草材料的方法，所述方法包含：
将纤维素纤维制浆和精制获得根据重量的平均尺寸介于约0.2毫米与约4毫米之间的纤维；
将一种或多种烟草类型的烟草掺合物碾磨成根据重量的平均尺寸介于约0.03毫米与约0.12毫米之间的烟草粒子；
组合所述纤维素纤维与所述烟草粒子和粘合剂形成浆料
使所述浆料均质化；
以所述均质化烟草材料的干重计，向所述浆料中添加介于约0.0012重量％与约0.02重量％之间的量的天冬酰胺酶；以及
由所述浆料形成所述均质化烟草材料，
其中所述均质化烟草材料包含以干重计约1％到约5％的所述粘合剂。
2.一种用于制备均质化烟草材料的方法，所述方法包含：
将纤维素纤维制浆和精制以获得根据重量的平均尺寸介于约0.2毫米与约4毫米之间的纤维；
将一种或多种烟草类型的烟草掺合物碾磨成根据重量的平均尺寸介于约0.03毫米与约0.12毫米之间的烟草粒子；
组合所述纤维素纤维与所述烟草粒子和粘合剂形成浆料；
使所述浆料均质化；
以所述均质化烟草材料的干重计，向所述浆料中添加介于约0.0012重量％与约0.02重量％之间的量的天冬酰胺酶；以及
由所述浆料形成所述均质化烟草材料，
其中所述均质化烟草材料包含以干重计约50％到约93％的所述烟草粒子。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在添加所述天冬酰胺酶时，所述浆料的温度介于约20℃与约60℃之间。
4.根据权利要求3所述的方法，其中在所述天冬酰胺酶的所述添加与所述均质化烟草材料的所述形成之间，所述浆料维持在介于约20℃与约60℃之间的温度下持续介于约2分钟与约60分钟之间的时间间隔。
5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中在添加所述天冬酰胺酶之间，所述浆料的pH介于约5与约7之间。
6.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中向所述浆料添加气溶胶形成剂并且其中所述均质化烟草材料包含以干重计约5％到约30％的气溶胶形成剂。
7.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中从所述浆料形成均质化烟草材料的所述步骤包含以下步骤：
铸型所述浆料的幅材；以及
干燥所述铸型幅材。
8.根据权利要求7所述的方法，包括以下步骤：
在铸型所述浆料之前将所述浆料冷却到低于约15℃的温度。
9.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中碾磨一种或多种烟草类型的烟草的所述步骤包含碾磨以下烟草中的一种或多种：
亮色烟草；
深色烟草；
香料烟草；
填料烟草。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述均质化烟草材料包含：
以干重计约50重量％到约93重量％烟草粒子。
11.根据权利要求2所述的方法，其中所述均质化烟草材料包含：
以干重计约1重量％到约5重量％所述粘合剂。
12.一种均质化烟草材料，包含：
以干重计约1重量％到约7重量％纤维素纤维，所述纤维素纤维根据重量的平均长度介于0.2毫米与约4毫米之间；
根据重量的平均粒径介于约0.03毫米与约0.12毫米之间的烟草粒子；
以干重计约1重量％到约5重量％粘合剂；
以所述均质化烟草材料的干重计，天冬酰胺酶的量介于约0.0012重量％与约0.02重量％之间；以及
水
13.一种均质化烟草材料，包含
以干重计约1重量％到约7重量％纤维素纤维，所述纤维素纤维根据重量的平均长度介于0.2毫米与约4毫米之间；
根据重量的平均粒径介于约0.03毫米与约0.12毫米之间的烟草粒子，并且以干重计其量介于约50重量％与约93重量％之间；
粘合剂；
以所述均质化烟草材料的干重计，天冬酰胺酶的量介于约0.0012重量％与约0.02重量％之间；以及
水。
14.根据权利要求12或13所述的均质化烟草材料，包含以干重计约50重量％到约93重量％的烟草粒子或以干重计约1重量％到约5重量％的所述粘合剂。
15.根据权利要求12到14中任一项所述的均质化烟草材料，包含以干重计约5％到约30％的气溶胶形成剂。
16.根据权利要求12到15中任一项所述的均质化烟草材料，包含天冬氨酸。
17.根据权利要求12到16中任一项所述的均质化烟草材料，为固体并且优选地呈薄片形式。
18.一种气溶胶生成物品，包含由根据权利要求12到17所述的均质化烟草材料或由根据权利要求1到11所述的方法制备的组分。
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