CN111329099B - 一种加热卷烟基片的改性方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及加热不燃烧卷烟技术领域，尤其涉及一种加热卷烟基片的改性方法，其包括以下步骤：将导热材料分散在水中得到导热材料水溶液，然后与海藻酸钠水溶液混合；向上述混合溶液中加入酸溶液，直至混合溶液变成因海藻酸钠溶解度减小而析出包覆导热材料的悬浮液；于加热卷烟基片喷涂所述悬浮液；然后烘干，得到改性的加热卷烟基片。本申请中，直接通过酸溶液改变混合溶液的pH值，使得溶解的海藻酸钠析出，并在析出过程中逐渐包覆导热材料，包覆有导热材料的海藻酸钠在接触到本身就含有钙的基片时，海藻酸钠与二价钙离子发生交联形成螯合结构，使得包覆有导热材料的海藻酸钠被稳定地固定在基片体系中，操作简单，对基片的导热改性均匀有效。

Description

一种加热卷烟基片的改性方法

技术领域

本发明涉及加热不燃烧卷烟技术领域，尤其涉及一种加热卷烟基片的改性方法。

背景技术

电加热卷烟是近年来逐渐兴起的一种新型的烟草制品。加热卷烟受热以后，大量的发烟剂与具有烟草气息的香味物质进入烟气，使消费者在不点燃烟支的情况下也能吸食烟气。为了提高烟气的满足感，使消费者体验到与常规卷烟相似的吸烟体验，就需要增加加热卷烟的烟气量。

现有技术中已经开发了多种对加热不燃烧卷烟进行导热改性以提高烟气量的工艺技术，比如申请号为201810642537.6的专利文件公开的一种卷烟用导热烟草薄片及其制备方法和应用，该制备方法是使用稠浆法制备所述导热烟草薄片，在稠浆法制备的烟草薄片纸浆中加入粘结剂、烟粉和导热材料，搅拌形成浆料，干燥，制成导热烟草薄片。申请号为201911118564.4的专利文件公开的这样一种加热卷烟专用薄片的制备方法，其包括以下步骤：将烟叶粉碎成烟粉；将烟粉、无机惰性导热材料、水、雾化剂、胶料、外纤以及分散剂混合均匀后压辊成型形成基片；将基片干燥、切丝制得加热卷烟专用薄片。申请号为201810855433.3的专利文件公开的一种能够提高加热温度增加发烟量的基片及其制备方法，其由粉碎后的烟草原料和植物纤维混匀后加入粘合剂制成，所述烟草用基片在加入粘合剂之前添加适量导热材料，导热材料添加比例按重量百分比计为1%-45%。

诸如此类的工艺，均是在加热不燃烧卷烟基片的制备过程中，将导热材料加到基片的内部，这种工艺一方面具有操作复杂的问题，另一方面，由于导热材料和烟草原料是不同的不溶物质，他们分散在液体中时，导热材料和烟草原料之间难以做到均匀、间隔地分散，往往是一部分导热材料聚集在一起，一部分烟草原料聚集在一起，因此可能导致成品基片密度不均匀、进而导致导热发烟不均匀的问题。

再比如申请号为201910084238.X的专利文件公开的这样一种用于加热不燃烧烟草制品卷烟纸的涂布液及其制备方法和应用，其中所述涂布液是将烟草提取浓缩液、膨胀石墨颗粒、分散剂和烟用香料混合均匀，超声波分散7～15分钟得到。其中分散剂包括海藻酸钠水溶液，将上述涂布液均匀涂布在卷烟纸基片纸的一面并在50～65℃条件下进行干燥切片得到卷烟纸，既可以使卷烟纸的耐高温(300℃左右)，又能提高抽吸时的烟气释放量。

该申请中，仅仅是将包含有导热材料的涂布液直接涂布在基片上，涂布液中的原料和基片之间没有粘接效果，因此在后续干燥操作中，涂布液干燥后，导热材料并不能稳固地结合在基片上，反而很容易脱离从而造成改性效果不好的问题。

发明内容

本发明要解决上述问题，提供一种加热卷烟基片的改性方法。

本发明解决问题的技术方案是，提供一种加热卷烟基片的改性方法，包括以下步骤：

（1）将导热材料分散在水中得到导热材料水溶液，然后将其与海藻酸钠水溶液混合；

（2）向上述混合溶液中加入酸溶液，直至混合溶液变成因海藻酸钠溶解度减小而析出包覆导热材料的悬浮液；

（3）于加热卷烟基片喷涂所述悬浮液；然后烘干，得到改性的加热卷烟基片。

本申请中，直接通过酸溶液改变混合溶液的pH值，使得溶解的海藻酸钠析出，并在析出过程中逐渐包覆导热材料。包覆有导热材料的海藻酸钠在接触到本身就含有钙的基片时，海藻酸钠与二价钙离子发生交联形成螯合结构，使得包覆有导热材料的海藻酸钠被稳定地固定在基片体系中。

传统的利用海藻酸钠和氯化钙进行包覆的原理是：将需要被包埋的材料和海藻酸钠溶液混合得到混合溶液后，将混合溶液滴入氯化钙溶液中，得到海藻酸钙凝胶。在这种工艺下，包埋是在滴入时发生的，其包封率受到海藻酸钠浓度和钙离子浓度的影响。

因此不同于传统的通过海藻酸钠和氯化钙和包埋原理，本申请中海藻酸钠和钙离子起到接合作用，主要通过海藻酸钠的溶解度降低析出过程中进行包埋。由于步骤（1）中导热材料和海藻酸钠的混合溶液已经混合均匀，因此海藻酸钠在析出过程中能够均匀地分布在导热材料周围、以对导热材料进行均匀地包覆。

此外，喷涂是指既可将悬浮液通过喷头等设备喷洒在基片上、也可以将悬浮液通过上料辊等方式涂布在基片上，无论是喷洒还是涂布，均可以通过控制设备以对每处基片上悬浮液的用量进行控制量化，进一步有效提高导热改性的均匀度。

为了提高包覆有导热材料的海藻酸钠结合到基片上的速度，作为本发明的优选，步骤（3）中，于加热卷烟基片喷涂葡萄糖酸内酯溶液后，再喷涂所述悬浮液。葡萄糖酸内酯能够促使基片中的钙离子缓慢释放出来，提高海藻酸钠结合到基片的效率和结合程度。

同时，由于葡萄糖酸内酯中含有羰基，烟草原料本身含有大量碳水化合物、含有羟基，基片中释放的金属阳离子外轨道未被完全充满，能与未用电子对配位。金属阳离子与羰基有配合作用，它使得碳基碳原子上正电荷增加，有利于羟基与之结合，因此能使得葡萄糖酸内酯被稳定地结合到基片上。

作为本发明的优选，于加热卷烟基片依次喷涂葡萄糖酸内酯溶液、悬浮液并烘干后，再喷涂葡萄糖酸内酯溶液，静置后烘干。

作为本发明的优选，步骤（2）中，所述酸溶液选用柠檬酸溶液，柠檬酸不仅可以提供酸源，还可以改善加热卷烟的抽吸香气。

作为本发明的优选，所述导热材料选用石墨烯、氧化石墨烯中的一种或几种。

作为本发明的优选，所述海藻酸钠的分子量低于20000。

作为本发明的优选，步骤（1）中，所述导热材料水溶液的浓度为0.2mg/mL-0.5mg/mL。

作为本发明的优选，步骤（1）中，所述海藻酸钠水溶液的浓度为1mg/mL-5mg/mL。

作为本发明的优选，所述导热材料水溶液与所述海藻酸钠水溶液以1：（2-4）的体积比混合。

作为本发明的优选，所述导热材料的用量为所述加热卷烟基片质量的0.05%-0.15%。

作为本发明的优选，所述导热材料的用量为所述加热卷烟基片质量的0.1%。

作为本发明的优选，所述葡萄糖酸内酯的用量为所述加热卷烟基片质量的0.1%-0.3%。

本发明的有益效果：

1.本申请中，直接将导热改性的悬浮液喷涂在加热卷烟基片的表面，不仅操作简单，而且通过控制喷涂量、喷涂均匀度即可调节加热卷烟基片的导热效率和导热均匀度，同时还可以应用于任意基片，实用范围广。

2.导热改性时，直接通过酸溶液改变混合溶液的pH值，使得溶解的海藻酸钠析出，由于其前序步骤中导热材料和海藻酸钠的混合溶液已经混合均匀，因此海藻酸钠在析出过程中能够均匀地分布在导热材料周围、以对导热材料进行均匀地包覆，包覆的均匀度也能进一步该善改性后基片的导热均匀度。

3.利用基片烟草原料本身含有的钙，通过交联络合作用，将包覆有导热材料的海藻酸钠固定到基片上，保证导热材料对基片的导热改性效果。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施方式，并对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

一种加热卷烟基片的改性方法，包括以下步骤：

（1）称取30mg氧化石墨烯，超声分散到100mL的蒸馏水中，配成0.3mg/mL的氧化石墨烯水溶液。称取150 mg 海藻酸钠，加入50mL蒸馏水中，配成3mg/mL的海藻酸钠水溶液。移取10mL的氧化石墨烯水溶液缓慢加入到30mL的海藻酸钠水溶液中，搅拌均匀，得到混合溶液。

（2）向上述混合溶液中加入0.1mol/L的柠檬酸溶液，一边搅拌，一边滴加，直至混合溶液变成因海藻酸钠溶解度减小而析出包覆导热材料的悬浮液。

（3）于3g的加热卷烟基片喷洒上述悬浮液；静置30min后，烘干，得到改性的加热卷烟基片。

实施例2

一种加热卷烟基片的改性方法，包括以下步骤：

（1）称取30mg氧化石墨烯，超声分散到100mL的蒸馏水中，配成0.3mg/mL的氧化石墨烯水溶液。称取150 mg 海藻酸钠，加入50mL蒸馏水中，配成3mg/mL的海藻酸钠水溶液。移取10mL的氧化石墨烯水溶液缓慢加入到30mL的海藻酸钠水溶液中，搅拌均匀，得到混合溶液。

（2）向上述混合溶液中加入0.1mol/L的柠檬酸溶液，一边搅拌，一边滴加，直至混合溶液变成因海藻酸钠溶解度减小而析出包覆导热材料的悬浮液。

（3）称取60mg葡萄糖酸内酯加入100mL蒸馏水中，配成0.6mg/mL的葡萄糖酸内酯溶液。取10mL葡萄糖酸内酯溶液涂布于3g的加热卷烟基片上，静置30min后，再涂布上述悬浮液，然后烘干。再静置15min后，涂布10mL葡萄糖酸内酯溶液，烘干得到改性的加热卷烟基片。

实施例3

一种加热卷烟基片的改性方法，包括以下步骤：

（1）称取20mg石墨烯，超声分散到100mL的蒸馏水中，配成0.2mg/mL的石墨烯水溶液。称取100 mg 海藻酸钠，加入100mL蒸馏水中，配成1mg/mL的海藻酸钠水溶液。移取7.5mL的石墨烯水溶液缓慢加入到15mL的海藻酸钠水溶液中，搅拌均匀，得到混合溶液。

（2）向上述混合溶液中加入0.1mol/L的柠檬酸溶液，一边搅拌，一边滴加，直至混合溶液变成因海藻酸钠溶解度减小而析出包覆导热材料的悬浮液。

（3）称取30mg葡萄糖酸内酯加入100mL蒸馏水中，配成0.3mg/mL的葡萄糖酸内酯溶液。取10mL葡萄糖酸内酯溶液喷洒于3g的加热卷烟基片上，静置20min后，再涂布上述悬浮液，然后烘干。再静置10min后，喷洒10mL葡萄糖酸内酯溶液，烘干得到改性的加热卷烟基片。

实施例4

一种加热卷烟基片的改性方法，包括以下步骤：

（1）称取50mg氧化石墨烯，超声分散到100mL的蒸馏水中，配成0.5mg/mL的氧化石墨烯水溶液。称取250 mg 海藻酸钠，加入50mL蒸馏水中，配成5mg/mL的海藻酸钠水溶液。移取9mL的氧化石墨烯水溶液缓慢加入到36mL的海藻酸钠水溶液中，搅拌均匀，得到混合溶液。

（2）向上述混合溶液中加入0.1mol/L的柠檬酸溶液，一边搅拌，一边滴加，直至混合溶液变成因海藻酸钠溶解度减小而析出包覆导热材料的悬浮液。

（3）称取90mg葡萄糖酸内酯加入100mL蒸馏水中，配成0.9mg/mL的葡萄糖酸内酯溶液。取10mL葡萄糖酸内酯溶液涂布于3g的加热卷烟基片上，静置45min后，再涂布上述悬浮液，然后烘干。再静置20min后，涂布10mL葡萄糖酸内酯溶液，烘干得到改性的加热卷烟基片。

对比例1

本对比例中，采用传统的海藻酸钠和氯化钙包埋导热材料以进行改性，包括以下步骤：

（1）称取30mg氧化石墨烯，超声分散到100mL的蒸馏水中，配成0.3mg/mL的氧化石墨烯水溶液。称取150 mg 海藻酸钠，加入50mL蒸馏水中，配成3mg/mL的海藻酸钠水溶液。移取10mL的氧化石墨烯水溶液缓慢加入到30mL的海藻酸钠水溶液中，搅拌均匀，得到混合溶液。

（2）将混合溶液加入4%的氯化钙水溶液中交联30min，得到喷涂凝胶。

（3）于3g的加热卷烟基片喷洒上述喷涂凝胶；静置30min后，烘干，得到改性的加热卷烟基片。

将实施例1-4以及对比例1中制得的加热卷烟基片分别制成加热卷烟成品，并依次置于同一台电子烟发烟量检测仪进行发烟量检测(逐口抽吸测量、取总质量)，检测结果如下表1：

表1.

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种加热卷烟基片的改性方法，其特征在于：包括以下步骤：

将导热材料分散在水中得到导热材料水溶液，所述导热材料水溶液的浓度为0.2mg/mL-0.5mg/mL；然后将其与海藻酸钠水溶液混合；所述海藻酸钠水溶液的浓度为1mg/mL-5mg/mL；所述导热材料水溶液与所述海藻酸钠水溶液以1：（2-4）的体积比混合；

向上述混合溶液中加入酸溶液，直至混合溶液变成因海藻酸钠溶解度减小而析出包覆导热材料的悬浮液；

于加热卷烟基片喷涂所述悬浮液；然后烘干，得到导热改性的加热卷烟基片。

2.根据权利要求1所述的一种加热卷烟基片的改性方法，其特征在于：于加热卷烟基片喷涂葡萄糖酸内酯溶液后，再喷涂所述悬浮液。

3.根据权利要求2所述的一种加热卷烟基片的改性方法，其特征在于：于加热卷烟基片依次喷涂葡萄糖酸内酯溶液、悬浮液并烘干后，再喷涂葡萄糖酸内酯溶液，静置后烘干。

4.根据权利要求1所述的一种加热卷烟基片的改性方法，其特征在于：所述酸溶液选用柠檬酸溶液。

5.根据权利要求1所述的一种加热卷烟基片的改性方法，其特征在于：所述导热材料选用石墨烯、氧化石墨烯中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种加热卷烟基片的改性方法，其特征在于：所述导热材料的用量为所述加热卷烟基片质量的0.05%-0.15%。

7.根据权利要求2所述的一种加热卷烟基片的改性方法，其特征在于：所述葡萄糖酸内酯的用量为所述加热卷烟基片质量的0.1%-0.3%。