CN110934324A - 一种基于温度场分布布置的加热不燃烧烟草烟弹的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于温度场分布布置的加热不燃烧烟草烟弹的制备方法，包括以下步骤：1)制备雾化剂，2)制备胶料，3)制备烟草薄片，4)制备烟草烟弹；优点在于，烟弹采用与实际受热温度相匹配的雾化剂梯度变化的烟丝布置方式，具体为外部烟丝雾化剂使用纯丙二醇，因为丙二醇释放温度较低，且丙二醇作为雾化剂时可降低烟雾释放所需的温度；内部烟丝雾化剂使用纯甘油，其释放温度较高（与加热器加热温度契合），但甘油可促进烟雾释放；中间位置烟丝雾化剂使用甘油/丙二醇混合作为雾化剂，且距离中心越近，甘油比例应越高。
Description
技术领域
本发明属于新型烟草技术领域，特别涉及一种基于温度场分布布置的加热不燃烧烟草烟弹。
背景技术
加热不燃烧烟草的烟雾析出过程包括挥发份析出和雾化冷凝两个过程。在挥发份析出过程，烟草薄片受金属丝电加热作用释放烟气；在冷凝过程，烟气遇到冷空气快速冷凝为烟雾。加热不燃烧新型卷烟需要依赖雾化剂将烟草中的烟碱带出，才能达到与传统烟草一样的抽吸感觉。目前，加热不燃烧烟草中雾化剂主要为甘油，需要在300°C以上才能实现对烟雾的良好携带。
通常加热不燃烧烟弹的加热装置热源设置在烟弹中心位置，由于烟弹自身热阻较大，导致实际抽吸过程中烟弹只有中心部位温度才能达到300°C以上，而烟弹中距离加热棒越远的部位，实际受热温度越低，无法实现雾化剂对烟雾的良好携带。由于烟弹自身热阻的存在，导致部分烟草未充分加热，降低了烟弹实际烟雾释放量。因此，亟需提高烟弹外部烟丝的烟雾释放量，进而提高烟弹整体的烟雾释放量。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于温度场分布布置的加热不燃烧烟草烟弹。
发明采用以下技术方案：
一种基于温度场分布布置的加热不燃烧烟草烟弹，按照以下步骤制备：
1) 制备雾化剂：制备三类雾化剂，分别选用纯甘油、纯丙二醇和甘油丙二醇混合的混合液；
2)制备胶料：采用羧甲基纤维素钠（CMC）和海藻酸钠混合制备胶料；
3)制备烟草薄片：将烟草原料破碎成粉末后，与上述雾化剂和胶料混合制备仅含纯甘油、纯丙二醇及甘油丙二醇混合液的3类不同的烟草薄片，所述烟草薄片的制备为常规方法；
4)制备烟草烟弹：将所制备的烟草薄片依次布置，所述的布置方式为，中心为纯甘油作为雾化剂制备的烟草薄片，外层为纯丙二醇作为雾化剂制备的烟草薄片，中间层为甘油丙二醇混合液作为雾化剂制备的烟草薄片，所述中间层中越靠近内层部分的烟草薄片选用的雾化剂中甘油比例越高；根据上述方式制成加热不燃烧烟草烟弹。
优选的，所述步骤1中雾化剂中可添加水，所添加水的比例低于纯甘油、纯丙二醇或甘油丙二醇混合液。
优选的，所述步骤1中甘油丙二醇混合液中甘油与丙二醇的质量比例为1:99-99:1。
优选的，所述步骤1中甘油：丙二醇的比例为100：0、90：10、80：20、70：30、60：40、50：50、0：100。
优选的，所述步骤2中羧甲基纤维素钠（CMC）和海藻酸钠的质量比例为1：1-1：4。
采用上述制备方法制备的一种高烟香加热不燃烧烟草。
本发明所述的烟弹采用与实际受热温度相匹配的雾化剂梯度变化的烟丝布置方式，具体为外部烟丝雾化剂使用纯丙二醇，因为丙二醇释放温度较低，且丙二醇作为雾化剂时可降低烟雾释放所需的温度；内部烟丝雾化剂使用纯甘油，其释放温度较高（与加热器加热温度契合），但甘油可促进烟雾释放；中间位置烟丝雾化剂使用甘油/丙二醇混合作为雾化剂，且距离中心越近，甘油比例应越高。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下：
（1）根据实际抽吸过程中烟弹的实际受热温度分布，在不同位置上使用与所在位置温度相匹配的雾化剂配方，具体为外部烟丝雾化剂使用纯丙二醇，内部烟丝雾化剂使用纯甘油，中间位置烟丝雾化剂使用甘油/丙二醇混合，进而使实际抽吸过程中不同温度下的烟丝均能实现良好的烟雾释放，最终实现提高烟弹释放量；
（2）对加热不燃烧烟草烟弹的烟丝进行优化，使实际抽吸过程中不同温度下的烟丝均能实现良好的烟雾释放，最终实现提高烟弹烟雾释放量的目的；
（3）所述烟弹在距离烟弹受热中心不同距离上采用不同雾化剂配方的烟丝薄片，其雾化剂配方与烟丝所在位置受热温度相契合，使实际抽吸过程中处于不同温度下的烟弹均能实现良好的烟雾释放，整体烟雾释放量可提高10~20%。
附图说明
图1为本发明构建烟草烟弹的示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例和现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式，本发明并不限制于该实施例。
实施例1
1.制备雾化剂：制备4种雾化剂，分别选用纯甘油、纯丙二醇和甘油丙二醇质量比为1：3和3：1的混合液；
2.制备胶料：采用羧甲基纤维素钠（CMC）和海藻酸钠混合制备胶料，质量比例为1：3；
3.制备烟草薄片：将烟草原料破碎成粉末后，与上述雾化剂和胶料混合，通过常规方法制备4类不同的烟草薄片；
4.制备烟弹：薄片布置方式为中心为纯甘油作为雾化剂制备的薄片，再外一层为甘油丙二醇质量比为3：1的雾化剂制备的薄片，再外一层为甘油丙二醇质量比为1：3的雾化剂制备的薄片，最外层为纯丙二醇作为雾化剂制备的薄片。根据上述排布方式制成加热不燃烧烟草烟弹。
实施例2
1.制备雾化剂：制备4种雾化剂，分别选用纯甘油、纯丙二醇和甘油丙二醇质量比为1：1和4：1的混合液；
2.制备胶料：采用羧甲基纤维素钠（CMC）和海藻酸钠混合制备胶料，质量比例为1：4；
3.制备烟草薄片：将烟草原料破碎成粉末后，与上述雾化剂和胶料混合，通过常规方法制备4类不同的烟草薄片；
4.制备烟弹：薄片布置方式为中心为纯甘油作为雾化剂制备的薄片，再外一层为甘油丙二醇质量比为1：1的雾化剂制备的薄片，再外一层为甘油丙二醇质量比为1：4的雾化剂制备的薄片，最外层为纯丙二醇作为雾化剂制备的薄片。根据上述排布方式制成加热不燃烧烟草烟弹。
实施例3
1.制备雾化剂：制备4种雾化剂，分别选用纯甘油、纯丙二醇和甘油丙二醇质量比为1：2和2：1的混合液；
2.制备胶料：采用羧甲基纤维素钠（CMC）和海藻酸钠混合制备胶料，质量比例为1：2；
3.制备烟草薄片：将烟草原料破碎成粉末后，与上述雾化剂和胶料混合，通过常规方法制备4类不同的烟草薄片；
4.制备烟弹：薄片布置方式为中心为纯甘油作为雾化剂制备的薄片，再外一层为甘油丙二醇质量比为2：1的雾化剂制备的薄片，再外一层为甘油丙二醇质量比为1：2的雾化剂制备的薄片，最外层为纯丙二醇作为雾化剂制备的薄片。根据上述排布方式制成加热不燃烧烟草烟弹。
实施例4
1.制备雾化剂：制备4种雾化剂，分别选用纯甘油、纯丙二醇和甘油丙二醇质量比为1：5和5：1的混合液；
2.制备胶料：采用羧甲基纤维素钠（CMC）和海藻酸钠混合制备胶料，质量比例为1：1；
3.制备烟草薄片：将烟草原料破碎成粉末后，与上述雾化剂和胶料混合，通过常规方法制备4类不同的烟草薄片；
4.制备烟弹：薄片布置方式为中心为纯甘油作为雾化剂制备的薄片，再外一层为甘油丙二醇质量比为5：1的雾化剂制备的薄片，再外一层为甘油丙二醇质量比为1：5的雾化剂制备的薄片，最外层为纯丙二醇作为雾化剂制备的薄片。根据上述排布方式制成加热不燃烧烟草烟弹。
所述烟草烟弹，外部烟丝雾化剂使用纯丙二醇，内部烟丝雾化剂使用纯甘油，中间位置烟丝雾化剂使用甘油/丙二醇混合。选择不同雾化剂对烟草烟雾释放的影响，所述烟雾量评价试验如下：
选择的雾化剂配比分别为甘油：丙二醇为100：0、90：10、80：20、70：30、60：40、50：50、0：100。
对烟草粉末原样中施加一定质量比的雾化剂，并在密封状态下放置48h；湿烟草料在恒温恒湿箱温度22℃、相对湿度60%的环境中平衡48h，得到加热非燃烧型烟草制品原料，并对负载不同雾化剂的烟草样品进行多尺度测试表征，并对其烟雾量进行定量分析，分析甘油和丙二醇配比对烟雾释放的影响。
利用热重分析仪（TGA）对附载了不同雾化剂的烟草样品的热释放特性进行了研究。实验工况：氮气气氛，流量为100 mL/min；从室温升温到升温至330℃，保持20 min，升温速率为10℃/min，测试结果见表1。
表1. 负载雾化剂后烟草样品热解前后质量
另外，测试结果表明甘油和丙二醇单独作为雾化剂时雾化效果显著不同，丙二醇作为雾化剂时最大失重峰在160℃左右，而甘油作为雾化剂时最大失重峰在240℃左右，纯丙二醇的失重峰主要在250℃，纯甘油的失重峰主要在300℃。显然，当甘油和丙二醇作为雾化剂负载到烟草样品中时，会显著改变样品的热释放特性，尤其是丙二醇可以使最大失重峰提前（温度降低），有助于烟雾的释放和携带。
当甘油和丙二醇以一定的比例混合后作为雾化剂时，其效果并不是甘油和丙二醇单独作为雾化剂时效果的简单叠加，而是存在一定的交互作用。当丙二醇与甘油混合比为1：1时，可以显著促进烟草样品在低温下（230℃）的释放，且促进效果甚至强于纯丙二醇。
表1还显示了热解后烟草样品剩余残渣的质量百分比，雾化剂中甘油比例越大，剩余残渣的质量百分比越低，说明甘油可以增强最终烟雾的释放量，但烟雾释放所需的温度较高。
以上结果表明，增大甘油比例，能增大样品的失重比例，且最大失重峰出现的温度会提高；增大丙二醇比例，虽然样品的失重比例略微降低，但是最大失重峰出现的温度会降低。在实际抽吸过程中，加热的温度的影响亦不能忽略，因此不能简单认为增大甘油比例，雾化效果就好，因为要考虑温度对烟雾释放的影响。
另外，还对不同混合比例雾化剂的烟雾量对比数据进行测试，结果如下：
采用传统的单一甘油为主的雾化剂的烟弹，在mok加热器上进行抽吸测试，烟雾释放量为25.2%；
采用本发明的方法，以使用4种雾化剂为例，中心1/4采用纯甘油雾化剂的烟弹，再外一圈使用甘油丙二醇质量比为3：1雾化剂的烟弹，再外一圈使用甘油丙二醇质量比为1：3雾化剂的烟弹，最外层使用纯甘丙二醇雾化剂的烟弹，在mok加热器上进行抽吸测试，烟雾释放量为37.8%，结果表明，增强烟弹中远离加热棒区域烟丝的烟雾释放，提高烟弹整体烟雾释放量。
以上详细描述了本发明的具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域的技术人员以本发明构思在现有技术上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，都应在本权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于温度场分布布置的加热不燃烧烟草烟弹的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备雾化剂：制备三类雾化剂，分别选用纯甘油、纯丙二醇和甘油丙二醇混合的混合液；
2)制备胶料：采用羧甲基纤维素钠（CMC）和海藻酸钠混合制备胶料；
3)制备烟草薄片：将烟草原料破碎成粉末后，与上述雾化剂和胶料混合制备仅含纯甘油、纯丙二醇及甘油丙二醇混合液的3类不同的烟草薄片，所述烟草薄片的制备为常规方法；
4)制备烟草烟弹：将所制备的烟草薄片依次布置，所述的布置方式为，中心为纯甘油作为雾化剂制备的烟草薄片，外层为纯丙二醇作为雾化剂制备的烟草薄片，中间层为甘油丙二醇混合液作为雾化剂制备的烟草薄片，所述中间层中越靠近内层部分的烟草薄片选用的雾化剂中甘油比例越高，根据上述方式制成加热不燃烧烟草烟弹。
2.根据权利要求1所述的一种基于温度场分布布置的加热不燃烧烟草烟弹的制备方法，其特征在于：所述步骤1中雾化剂中可添加水，所添加水的比例低于纯甘油、纯丙二醇或甘油丙二醇混合液。
3.根据权利要求1所述的一种基于温度场分布布置的加热不燃烧烟草烟弹的制备方法，其特征在于：所述步骤1中甘油丙二醇混合液中甘油与丙二醇的质量比例为1:99-99:1。
4.根据权利要求1所述的一种基于温度场分布布置的加热不燃烧烟草烟弹的制备方法，其特征在于：甘油：丙二醇的比例为100：0、90：10、80：20、70：30、60：40、50：50、0：100。
5.根据权利要求3所述的一种基于温度场分布布置的加热不燃烧烟草烟弹的制备方法，其特征在于：所述步骤2中羧甲基纤维素钠（CMC）和海藻酸钠的质量比例为1：1-1：4。
6.采用如权利要求1所述的制备方法制备的一种高烟香加热不燃烧烟草。
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