CN112273718A - 一种能增香降低卷烟烟气温度的结构、制备方法及应用 - Google Patents

一种能增香降低卷烟烟气温度的结构、制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

一种能增香降低卷烟烟气温度的结构，该结构是由增香颗粒物集聚组成的滤棒，所述滤棒中包含可供卷烟烟气通过的间隙。所述可供卷烟烟气通过的间隙是立体的、贯通的，非线性的间隙。所述滤棒的空隙率为40％‑90％。所述滤棒包括基础颗粒、粘合剂及包裹材料；粘合剂颗粒与粘合剂颗粒、粘合剂颗粒与基础颗粒、基础颗粒与基础颗粒之间形成接触点在多处物理粘合，包裹材料包裹在外从而形成多孔结构的滤棒。所述颗粒物是能增香、降低卷烟烟气温度、对卷烟烟气中有效成分吸附率低的颗粒物。本发明还公开了所述的能降低卷烟烟气温度的结构的制备方法，以及所述的能降低卷烟烟气温度的结构在卷烟以及加热不燃烧卷烟中的应用。

Description

一种能增香降低卷烟烟气温度的结构、制备方法及应用
技术领域
本发明属于烟草技术领域，涉及烟气处理，尤其是降低卷烟烟气温度、增香的结构。
背景技术
随着国际市场上传统卷烟消费者的比例下降和日益严峻的控烟条令，众多国际烟草企业开展了加热不燃烧新型卷烟的开发和市场推广，如菲莫国际的IQOS、英美烟草的GLO、日本烟草的PLOOM TECH、韩烟人参股份KT&G的lil等烟草加热产品发展迅猛，其市场规模、消费人群和产销能力正在逐年快速扩张，对世界烟草市场形势产生了重要的影响。
加热不燃烧烟草技术是通过阴燃碳棒或者加热电子元件在温度200～400℃下加热烟草，使烟草不发生燃烧，但烟草成分仍能蒸馏与裂解，从而也释放出烟气。相对于传统的燃烧烟草制品，加热不燃烧卷烟由于没有发生燃烧，因此释放的有害成分较传统卷烟有了显著降低，在抽吸质量接近的条件下，产品安全性显著改善。然而，加热不燃烧卷烟由于烟草原料未发生燃烧，因此释放烟气量较传统卷烟少，如果再采用传统的增加过滤与通风稀释的技术手段降低烟气温度，则产品烟气量会进一步下降，因此影响了产品抽吸感受。目前加热不燃烧卷烟普遍存在烟气温度较高的问题，这样带来烟气刺激与灼热感，降低卷烟抽吸舒适性。因此降低烟气温度是加热不燃烧卷烟的一项关键性技术。
增香是改善加热不燃烧卷烟口感的重要手段，因为高温条件导致的不确定性，增香只能在加热不燃烧卷烟的非烟丝段进行处理。传统滤棒增香处理一般是加香颗粒、加香线或者胶囊。如中国专利CN101390657公开了缓释薄荷的烟用滤嘴棒及其生产工艺，采用浸渍香料的棉线进行加香。由于加热不燃烧香烟首要考虑的因素是滤棒的降温性能，因此其使用的滤棒材料并非完全是醋酸纤维丝束，而是添加了一些能够获得较多烟气通道以及较多与烟气接触的散热面积的降温材料，首先，这种结构就使得增香线的香味易扩散，保留时间短；其次，为了能够获得上述散热性能的结构，降温材料要求具备一定的硬度和弹性，导致了基棒不易聚拢成型，最主要的在于，降温材料在成型时很难控制増香线在降温基棒中的位置，导致香味保留时间波动较大。
专利CN107616543A公开了一种降温增香薄膜聚拢基棒，在滤棒中包裹锯齿状且具有若干大小和形状均不规则的烟气通道的折叠状聚乳酸纤维薄膜或醋酸纤维薄膜。存在的问题是堆积密度较小，材料与烟气接触面积有限，难以实现对烟气快速降温的作用。另外加香物质在薄膜表面，香味物质很容易迁移，导致香气量减少。
发明内容
针对客观存在的技术需求以及现有技术缺陷，本发明人开发出一种降低新型烟草制品烟气温度的技术，在降低烟气温度的同时，可以实现对烟气的增香功能，从而使其应用价值大大提升。
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种快速降低卷烟烟气温度，同时又能增香的滤棒及其制备方法以及应用于加热不燃烧卷烟，不对烟气带来异味。
本发明采用具有增香功能的醋酸纤维素颗粒，与高分子粘合剂颗粒在模腔中加热到一定温度，使颗粒和粘合剂颗粒在多个接触点处粘合，形成被包裹的长条圆柱状多孔滤棒，在每支卷烟添加10-25mm上述滤棒条件下，能显著降低加热不燃烧卷烟主流烟气的温度，同时能提升烟气的香气。
本发明涉及的是以增香醋酸纤维素颗粒与粘合剂颗粒在模腔中进行接触点粘合，从而制得多孔降温滤棒。
为达到上述目的，本发明的解决方案是：提供一种含有降温微球的快速降温多孔滤棒。包括包裹材料以及颗粒与粘合剂颗粒；包裹材料内包括多个粘合剂颗粒以及多个增香颗粒，粘合剂颗粒与粘合剂颗粒、粘合剂颗粒与颗粒、颗粒与颗粒之间形成接触点在多处物理粘合，从而形成多孔结构的滤棒。
具体而言，一种能增香降低卷烟烟气温度的结构，该结构是由增香颗粒物集聚组成的滤棒，所述滤棒中包含可供卷烟烟气通过的间隙。
可选地，所述可供卷烟烟气通过的间隙是立体的、贯通的，非线性的间隙。
可选地，所述滤棒的空隙率为40％-90％。
可选地，所述滤棒包括基础颗粒、粘合剂及包裹材料；粘合剂颗粒与粘合剂颗粒、粘合剂颗粒与基础颗粒、基础颗粒与基础颗粒之间形成接触点在多处物理粘合，包裹材料包裹在外从而形成多孔结构的滤棒。
可选地，所述颗粒物是能增香、降低卷烟烟气温度、对卷烟烟气中有效成分吸附率低的颗粒物。
可选地，所述滤棒是一种多孔物质的形态，所述多孔物质外表面有纸质包裹材料。
可选地，所述颗粒为增香非活性颗粒或外覆增香膜层的活性颗粒或非活性颗粒。
可选地，增香非活性颗粒中含有增香剂，为天然香味材料，包括丁香，烟草，咖啡豆，可可，肉桂，薄荷、香草，茶叶，绿茶，红茶，月桂树叶，柑橘皮，橙，柠檬，酸橙，柚子，孜然芹，红辣椒、辣椒面、红胡椒，桉树，薄荷，咖喱，茴芹，莳萝，茴香，多香果，罗勒，迷迭香，胡椒，葛缕子籽，芫荽叶，大蒜，芥末，肉豆蔻，百里香，姜黄，牛至，啤酒花，糖，其他香料，其他谷物，及其任意组合。
可选地，所述膜层由成膜材料制成。
可选地，所述成膜材料包括醋酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、羟丙纤维素、羟丙甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯缩乙醇二乙胺醋酸酯、苯乙烯马来酸共聚物、苯乙烯-乙烯吡啶共聚物、邻苯二甲酸醋酸纤维素、邻苯二甲酸羟丙基甲基纤维素、醋酸纤维素/聚乙二醇、甲基纤维素/聚乙二醇、羧甲基纤维素/聚乙二醇、羟丙甲基纤维素/聚乙二醇、乙基纤维素/聚乙二醇或丙烯酸树脂/聚乙二醇、聚乳酸。
可选地，所述膜层中含有增香剂，包括食用香精料或烟草提取物，包括柑桔型香精料、果香型香精料、薄荷型香精料、豆香型香精料、辛香型香精料、奶香型香精料、肉类型香精料、咖啡型香精料、坚果型香精料、酒类型香精、蔬菜型香精料中的至少一种。
可选地，所述颗粒形状包括球形、类球形、饼状、薄片状、带状、针状、多边形状、带刻面形状或随机形状。
可选地，所述增香非活性颗粒为有机颗粒或无机颗粒；所述无机颗粒包括三氧化二铝、氧化锆、碳酸钙、玻璃珠、二氧化硅、铁、铜、铝、金、铂、硅酸镁或硫酸钙；所述有机颗粒包括醋酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、微晶纤维素、蔗糖粉、糊精、乳糖、糖粉、葡萄糖、甘露醇、淀粉、甲基纤维素、乙基纤维素、聚乳酸、聚乙烯、聚丙烯、聚羟基丁酸酯、聚ε-己内酯、聚乙醇酸、聚羟基烷酸酯、基于淀粉的热塑性树脂。
可选地，所述活性颗粒包括分子筛、活性炭、硅藻土、沸石、珍珠岩、陶瓷、海泡石、漂白土、离子交换树脂。
可选地，所述的粘合剂颗粒包括：选自聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃、聚乳酸、聚酯、聚酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯基化合物、聚四氟乙烯、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸二乙酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸环己二亚甲酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚丙烯酸化物、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈、苯乙烯-丁二烯、苯乙烯-马来酸、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、增塑纤维素塑料、丙酸纤维素、乙基纤维素、其任意衍生物、其任何共聚物的至少一种，以及其任意组合。
可选地，所述的粘合剂颗粒的形状包括球形、星形、颗粒状、马铃薯、不规则形状以及任意组合。
可选地，该能降低卷烟烟气温度的结构具有48.3％-87.6％的百分比孔隙率和在120mm长度下的42mmH2O-61mmH2O封闭吸阻。
上述的能降低卷烟烟气温度的结构的制备方法，包括以下步骤：
(1)将符合要求的树脂和增香醋酸纤维素球形颗粒按照一定的质量比进行混合；
(2)并随后在不对加热混合物施加压力的情况下用该混合物填充模具；
(3)随后将该模具加热；
(4)从模具中取出多孔滤棒并冷却，并用成型纸包裹滤棒；
(5)将该滤棒切割成等长的小段。
可选地，步骤(1)中：所述树脂和增香醋酸纤维素球形颗粒的质量比为(15％-30％)︰(85％-70％)；
步骤(3)中：将该模具加热到200℃下40分钟；
步骤(4)中：用克重为20g、厚度0.08mm的成型纸包裹滤棒。
上述的能降低卷烟烟气温度的结构在卷烟以及加热不燃烧卷烟中的应用。
除了上述技术方案，本发明可以进一步拓展如下：
所述的能增香降低卷烟烟气温度的结构，所述增香非活性颗粒，其膜层的厚度为0.0-0.2mm，占整个颗粒质量的0-50％，或尺寸的0-50％；所述增香活性颗粒，所述膜层的厚度为0.001-0.2mm，占整个颗粒质量的0.001-50％，或尺寸的0.001-50％。
可选地，所述颗粒为对烟气气溶胶中烟碱吸附小于3.0mg/cm3的颗粒。
可选地，所述活性颗粒为对烟气气溶胶中烟碱吸附大于等于3.0mg/cm3的颗粒。
可选地，所述颗粒在至少一个维度中具有：50微米、100微米、150微米、200微米或250微米的下限，至5000微米、2000微米、1000微米、900微米或700微米的上限的平均直径。
可选地，所述的粘合剂颗粒至少一个维度中具有：5微米、10微米、50微米、100微米或150微米的下限，至500微米、400微米、300微米、250微米或200微米的上限的平均直径。
可选地，所述的粘合剂颗粒占整个滤棒重量0.1％到99％。
本发明通过调整粘合剂颗粒含量以及增香颗粒的粒径，可以方便地控制滤棒的吸阻，在减少对卷烟烟气的吸附过滤前提下，能大幅降低卷烟烟气的温度，同时实现加香功能，并且不对烟气带来任何杂气。
附图说明
图1为本发明含有降温颗粒的快速降温多孔滤棒实施例的示意图。
图2为包含本发明快速降温多孔滤棒的三元复合滤棒实施例示意图。
图3为包含本发明快速降温多孔滤棒的加热不燃烧卷烟实施例的结构示意图。
图4对照加热不燃烧卷烟制品结构以及烟气温度测试示意图。
图中：11—热电偶检测位置；12—含有二醋酸纤维素丝束的三元复合滤棒；13—加热不燃烧烟草原料；14—电加热体腔体；15—电加热棒；16—通风导孔；17—电池元件；18—烟具元件。
图5为采用本发明快速降温滤棒的加热不燃烧卷烟制品结构以及烟气温度测试示意图。图中：21—热电偶检测位置；22—含有快速降温多孔滤棒的三元复合滤棒；23—加热不燃烧烟草原料；24—电加热体腔体；25—电加热棒；26—通风导孔；27—电池元件；28—烟具元件。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
下面结合附图和实施例进一步说明本发明。以下百分数(％)，除非另有说明，均为质量百分数。
多孔滤棒的空隙体积是醋酸纤维素微球所占空间之后所剩余的自由空间。测试表明多孔物质混合物的最终密度几乎全部由醋酸纤维微球构成，因此，多孔物质中的粘合剂颗粒所占体积可以忽略不计。因此在本下文中空隙体积以计算醋酸纤维素微球之后剩余的空间为基础进行计算。为了确定空隙体积，首先对醋酸纤维素求出基于粒度的上下直径的平均值，然后使用醋酸纤维素的密度计算体积(假设基于该平均直径的球形)。按照下式计算空隙率。
Figure BDA0002752309880000051
本文所用术语“封闭压降”是指当样品在稳定条件下在出口端的体积流量为17.5mL/s的情况下被空气流穿过时，与当样品被完全封闭在测量装置中以便空气无法通过包装时，样品两端之间的静压差。本文中已依据2007年6月发布的CORESTA(“烟草科学研究合作中心”)推荐方法41对封闭压降进行测量。较高的封闭压降说明吸烟者必须用较大的力来抽吸吸烟装置。
实例1：
(1)本发明滤棒结构的整体方面
如图1所示，本发明多孔滤棒是一种多孔的圆柱状结构，滤棒圆周22.08mm,滤棒封闭吸阻为45mmH2O(120mm长度)，空隙率为78％。
(2)本发明滤棒结构的结构局部
进一步而言，本发明多孔滤棒是由成型纸包裹高分子粘合剂颗粒以及增香二醋酸纤维素球形颗粒物理粘合而成的圆柱状结构。
该多孔滤棒由75％的平均粒径为1.2mm增香二醋酸纤维素球形颗粒和25％的100微米粒径超高分子聚乙烯粘合剂制得。包裹材料为克重为20g、厚度为0.08mm的成型纸。
(3)本发明滤棒结构所使用的颗粒制备方法
增香二醋酸纤维素颗粒是由二醋酸纤维素以及天然增香剂陈皮粉通过挤出滚圆方法制备而成。
(4)本发明滤棒结构的所使用的颗粒的制备方法
将工业二醋酸纤维素采用湿法研磨成平均粒径为48微米的粉末。将陈皮通过粉碎以及干法研磨成平均粒径为45微米的粉末。分别称取0.3公斤二醋酸纤维素粉末试样以及0.7公斤陈皮粉末，加入1.18公斤7.8％羟丙甲基纤维素(HPMC)水溶液，在实验室湿法混合机上充分搅拌混匀，制得湿料。将上述制备的软体湿料在E-50湿法挤出机(分布板孔径1.0mm)上进行湿法挤压制粒，得到圆柱条状物。挤压机的给料转速为23rpm，挤出速度为26rpm。将圆柱条状物在S-250滚圆机上进行滚圆成型，得到湿的球状颗粒。滚圆条件为：滚圆机先在600rpm下工作1.5分钟，然后再在500rpm下工作3分钟。将上述湿的球状颗粒冷冻干燥去除水分，得到干燥的颗粒。过14目和20目筛，获得所需粒径大小的增香颗粒。
(5)使用该颗粒制备本发明多孔滤棒的方法
该多孔滤棒由来自Ticona，LLC的GUR2105树脂和通过前述方法制备的增香醋酸纤维素球形颗粒制得。
1)将25％重量的GUR2105树脂和75％重量的通过前述方法制备的增香醋酸纤维素球形颗粒进行混合；
2)并随后在不对加热混合物施加压力的情况下用该混合物填充模具；
3)随后将该模具加热到200℃下40分钟；
4)随后从模具中取出多孔滤棒并冷却，并用克重为20g、厚度0.08mm的成型纸包裹滤棒；
5)将该滤棒切割成等长的小段，如120mm。
该多孔滤棒具有78％的百分比孔隙率和45mmH2O(120mm长度)封闭吸阻。
(6)该多孔滤棒的应用
将上述制得的多孔滤棒切成18mm小段，与多孔滤棒具有相同圆周，长度分别为8mm醋酸纤维素空管以及7mm醋酸纤维素滤棒通过滤棒复合工艺制成三元复合滤棒，其中三元复合滤棒的中间段为本发明基于含有增香颗粒的快速降温多孔滤棒22(见图2)。再通过卷烟搓接工艺与12mm长度的烟草材料气溶胶雾化单元(圆周22.08mm)制备成新型加热不燃烧卷烟(见图3)。
按照国家标准GB/T19609-2004规定的卷烟抽吸模型进行模拟吸烟，采用加拿大深度抽吸模式(HCI)，其抽吸参数为：抽吸容量55mL/L，抽吸频率30s，抽吸持续时间2s。使用热电偶温度检测器检测卷烟抽吸时卷烟滤棒中心距离嘴端5mm处的温度(参见图5中的热电偶检测位置21)。根据GB5606.4-2005卷烟感官技术要求进行烟气评吸。
对比滤棒采用22.0Y/31500二醋酸纤维丝束，利用滤棒成型机加工制备成醋酸纤维基棒，其长度为108mm，圆周22.09mm，吸阻为61.3mmH2O。将该基棒分切成18mm等长的滤棒，与上述多孔滤棒一样，制成含有醋酸纤维素滤棒的加热不燃烧对照卷烟，并采用与上述含有多孔滤棒卷烟同样的抽吸以及烟气温度测试方法(见图4)。测试结果见表1和表2。
实例2：
(1)本发明滤棒结构的整体方面
如图2所示，本发明多孔滤棒是一种多孔的圆柱状结构，滤棒圆周21.80mm,滤棒封闭吸阻54mmH2O(120mm长度)，空隙率为75.3％。
(2)本发明滤棒结构的结构局部
进一步而言，本发明多孔滤棒是由成型纸包裹高分子粘合剂颗粒以及增香二醋酸纤维素球形颗粒物理粘合而成的圆柱状结构。
该多孔滤棒由75％的平均粒径为1.2mm增香二醋酸纤维素球形颗粒和25％的100微米粒径超高分子聚乙烯粘合剂制得。包裹材料为克重为20g、厚度为0.08mm卷烟纸。
(3)本发明滤棒结构的所使用的颗粒的制备方法
增香二醋酸纤维素颗粒是由二醋酸纤维素以及天然增香剂咖啡粉通过挤出滚圆方法制备而成。
具体制备方法如下：
将工业二醋酸纤维素采用湿法研磨成平均粒径为48微米的粉末。将烘培后的咖啡豆研磨成平均粒径为50微米的粉末。分别称取0.4公斤二醋酸纤维素粉末试样以及0.6公斤咖啡粉末，加入1.18公斤7.8％羟丙甲基纤维素(HPMC)水溶液，在实验室湿法混合机上充分搅拌混匀，制得湿料。将上述制备的软体湿料在E-50湿法挤出机(分布板孔径1.0mm)上进行湿法挤压制粒，得到圆柱条状物。挤压机的给料转速为23rpm，挤出速度为26rpm。将圆柱条状物在S-250滚圆机上进行滚圆成型，得到湿的球状颗粒。滚圆条件为：滚圆机先在600rpm下工作1.5分钟，然后再在500rpm下工作3分钟。将上述湿的球状颗粒冷冻干燥去除水分，得到干燥的颗粒。过14目和20目筛，获得所需粒径大小的增香颗粒。
(4)使用该颗粒制备本发明某种尺寸、空隙率的多孔滤棒的方法
该多孔滤棒含有25％Ticona，LLC的GUR2105和75％上述制备的增香颗粒。该多孔滤棒具有75.3％的百分比孔隙率和54mmH2O(120mm长度)封闭吸阻。GUR2015树脂和上述制备的增香颗粒混合后，在不对混合物施加压力的情况下用该混合物填充模具。随后将该模具加热到200℃下并保持40分钟。随后从模具中取出多孔滤棒并冷却，并用克重为20g、厚度0.08mm的成型纸包裹滤棒。将该滤棒切割成等长的小段，如120mm。
(5)该尺寸、空隙率的多孔滤棒的应用
将上述制得的基于含有膜层颗粒的快速降温多孔滤棒切成18mm小段，与多孔滤棒具有相同圆周，长度分别为8mm醋酸纤维素空管以及7mm醋酸纤维素滤棒通过滤棒复合工艺制成三元复合滤棒，其中三元复合滤棒的中间段为本发明基于含有相变膜层颗粒的快速降温多孔滤棒22(见图2)。再通过卷烟搓接工艺与12mm长度的烟草材料气溶胶雾化单元(圆周21.80mm)制备成新型加热不燃烧卷烟(见图3)。多孔降温滤棒的烟气降温性能评价以及烟气感官评吸方法同实例1。结果见表1和表2。
实例3
(1)本发明滤棒结构的整体方面
如图2所示，本发明多孔滤棒是一种多孔的圆柱状结构，滤棒圆周21.83mm,滤棒封闭吸阻61mmH2O(120mm长度)，空隙率为48.3％。
(2)本发明滤棒结构的结构局部
进一步而言，本发明多孔滤棒是由成型纸包裹高分子粘合剂颗粒以及增香二醋酸纤维素球形颗粒物理粘合而成的圆柱状结构。
该多孔滤棒由85％的平均粒径为1.2mm增香二醋酸纤维素球形颗粒和15％的100微米粒径超高分子聚乙烯粘合剂制得。包裹材料为克重为20g、厚度为0.08mm卷烟纸。
(3)本发明滤棒结构的所使用的颗粒的制备方法
增香二醋酸纤维素颗粒是由二醋酸纤维素以及天然增香剂咖啡粉通过挤出滚圆方法制备而成。
具体制备方法如下：
将工业二醋酸纤维素采用湿法研磨成平均粒径为48微米的粉末。将烘培后的咖啡豆研磨成平均粒径为50微米的粉末。分别称取0.4公斤二醋酸纤维素粉末试样以及0.6公斤咖啡粉末，加入1.18公斤7.8％羟丙甲基纤维素(HPMC)水溶液，在实验室湿法混合机上充分搅拌混匀，制得湿料。将上述制备的软体湿料在E-50湿法挤出机(分布板孔径1.0mm)上进行湿法挤压制粒，得到圆柱条状物。挤压机的给料转速为23rpm，挤出速度为26rpm。将圆柱条状物在S-250滚圆机上进行滚圆成型，得到湿的球状颗粒。滚圆条件为：滚圆机先在600rpm下工作1.5分钟，然后再在500rpm下工作3分钟。将上述湿的球状颗粒冷冻干燥去除水分，得到干燥的颗粒。过14目和20目筛，获得所需粒径大小的增香颗粒。
(4)使用该颗粒制备本发明某种尺寸、空隙率的多孔滤棒的方法
该多孔滤棒含有15％Ticona，LLC的GUR2105和85％上述制备的增香颗粒。该多孔滤棒具有48.3％的百分比孔隙率和61mmH2O(120mm长度)封闭吸阻。GUR2015树脂和上述制备的增香颗粒混合后，在不对混合物施加压力的情况下用该混合物填充模具。随后将该模具加热到200℃下并保持40分钟。随后从模具中取出多孔滤棒并冷却，并用克重为20g、厚度0.08mm的成型纸包裹滤棒。将该滤棒切割成等长的小段，如120mm。
(5)该尺寸、空隙率的多孔滤棒的应用
将上述制得的基于含有膜层颗粒的快速降温多孔滤棒切成18mm小段，与多孔滤棒具有相同圆周，长度分别为8mm醋酸纤维素空管以及7mm醋酸纤维素滤棒通过滤棒复合工艺制成三元复合滤棒，其中三元复合滤棒的中间段为本发明快速降温增香多孔滤棒22(见图2)。再通过卷烟搓接工艺与12mm长度的烟草材料气溶胶雾化单元(圆周21.83mm)制备成新型加热不燃烧卷烟(见图3)。多孔降温滤棒的烟气降温性能评价以及烟气感官评吸方法同实例1。结果见表1和表2。
实例4：
(1)本发明滤棒结构的整体方面
如图2所示，本发明多孔滤棒是一种多孔的圆柱状结构，滤棒圆周21.86mm,滤棒封闭吸阻48mmH2O(120mm长度)，空隙率为76.1％。
(2)本发明滤棒结构的结构局部
进一步而言，本发明多孔滤棒是由成型纸包裹高分子粘合剂颗粒以及增香二醋酸纤维素球形颗粒物理粘合而成的圆柱状结构。
该多孔滤棒由75％的平均粒径为1.2mm增香二醋酸纤维素球形颗粒和25％的100微米粒径超高分子聚乙烯粘合剂制得。包裹材料为克重为20g、厚度为0.08mm卷烟纸。
(3)本发明滤棒结构的所使用的颗粒的制备方法
增香二醋酸纤维素微球是由二醋酸纤维素以及增香剂通过挤出滚圆以及包衣方法制备而成。
具体制备方法如下：
将工业二醋酸纤维素采用湿法研磨成平均粒径为48微米的粉末。称取1公斤上述研磨的粉末试样，加入1.18公斤7.8％羟丙甲基纤维素(HPMC)水溶液，在实验室湿法混合机上充分搅拌混匀，制得湿料。将上述制备的软体湿料在E-50湿法挤出机(分布板孔径1.0mm)上进行湿法挤压制粒，得到圆柱条状物。挤压机的给料转速为23rpm，挤出速度为26rpm。将圆柱条状物在S-250滚圆机上进行滚圆成型，得到湿的球状颗粒。滚圆条件为：滚圆机先在600rpm下工作1.5分钟，然后再在500rpm下工作3分钟。将上述制得的湿球状颗粒在105-120℃温度下干燥5-6小时，去除水分，得到干燥的初始颗粒。将烘干的初始颗粒采用底喷流化床进行薄膜包衣，控制包衣液的用量，使包衣薄膜占最后颗粒质量的15％。包衣完毕后，在40℃的进风温度下，干燥颗粒15分钟，把颗粒表面水分烘干。取出，过14目和20目筛，获得所需粒径大小的降温颗粒,颗粒堆积密度为0.52g/mL。包衣液浓度为5.0％。主成分为羟丙甲基纤维素和聚乙二醇6000，溶剂为水。其中聚乙二醇占主成分的比例为30％，薄荷酮占主成分的0.2％。流化床操作条件为：进风温度：40℃、物料温度：32.5℃、喷枪喷嘴直径1.0mm、雾化压力0.17MPa、蠕动泵泵液流速为10r/min。
(4)使用该颗粒制备本发明某种尺寸、空隙率的多孔滤棒的方法
该多孔滤棒含有25％Ticona，LLC的GUR2105和75％上述制备的增香颗粒。该多孔滤棒具有76.1％的百分比孔隙率和48mmH2O(120mm长度)封闭吸阻。GUR2015树脂和上述制备的增香颗粒混合后，在不对混合物施加压力的情况下用该混合物填充模具。随后将该模具加热到200℃下并保持40分钟。随后从模具中取出多孔滤棒并冷却，并用克重为20g、厚度0.08mm的成型纸包裹滤棒。将该滤棒切割成等长的小段，如120mm。
(5)该尺寸、空隙率的多孔滤棒的应用
将上述制得的基于含有膜层颗粒的快速降温多孔滤棒切成18mm小段，与多孔滤棒具有相同圆周，长度分别为8mm醋酸纤维素空管以及7mm醋酸纤维素滤棒通过滤棒复合工艺制成三元复合滤棒，其中三元复合滤棒的中间段为本发明基于含有相变膜层颗粒的快速降温多孔滤棒22(见图2)。再通过卷烟搓接工艺与12mm长度的烟草材料气溶胶雾化单元(圆周21.86mm)制备成新型加热不燃烧卷烟(见图3)。多孔降温滤棒的烟气降温性能评价方法以及烟气感官评吸同实例1。结果见表1和表2。
实例5：
(1)本发明滤棒结构的整体方面
如图2所示，本发明多孔滤棒是一种多孔的圆柱状结构，滤棒圆周21.94mm,滤棒封闭吸阻42mmH2O(120mm长度)，空隙率为87.6％。
(2)本发明滤棒结构的结构局部
进一步而言，本发明多孔滤棒是由成型纸包裹高分子粘合剂颗粒以及增香二醋酸纤维素球形颗粒物理粘合而成的圆柱状结构。
该多孔滤棒由70％的平均粒径为1.2mm增香二醋酸纤维素球形颗粒和30％的100微米粒径超高分子聚乙烯粘合剂制得。包裹材料为克重为20g、厚度为0.08mm卷烟纸。
(3)本发明滤棒结构的所使用的颗粒的制备方法
增香二醋酸纤维素微球是由二醋酸纤维素以及增香剂通过挤出滚圆以及包衣方法制备而成。
具体制备方法如下：
将工业二醋酸纤维素采用湿法研磨成平均粒径为48微米的粉末。称取1公斤上述研磨的粉末试样，加入1.18公斤7.8％羟丙甲基纤维素(HPMC)水溶液，在实验室湿法混合机上充分搅拌混匀，制得湿料。将上述制备的软体湿料在E-50湿法挤出机(分布板孔径1.0mm)上进行湿法挤压制粒，得到圆柱条状物。挤压机的给料转速为23rpm，挤出速度为26rpm。将圆柱条状物在S-250滚圆机上进行滚圆成型，得到湿的球状颗粒。滚圆条件为：滚圆机先在600rpm下工作1.5分钟，然后再在500rpm下工作3分钟。将上述制得的湿球状颗粒在105-120℃温度下干燥5-6小时，去除水分，得到干燥的初始颗粒。将烘干的初始颗粒采用底喷流化床进行薄膜包衣，控制包衣液的用量，使包衣薄膜占最后颗粒质量的15％。包衣完毕后，在40℃的进风温度下，干燥颗粒15分钟，把颗粒表面水分烘干。取出，过14目和20目筛，获得所需粒径大小的降温颗粒,颗粒堆积密度为0.52g/mL。包衣液浓度为5.0％。主成分为羟丙甲基纤维素和聚乙二醇6000，溶剂为水。其中聚乙二醇占主成分的比例为30％，薄荷酮占主成分的0.2％。流化床操作条件为：进风温度：40℃、物料温度：32.5℃、喷枪喷嘴直径1.0mm、雾化压力0.17MPa、蠕动泵泵液流速为10r/min。
(4)使用该颗粒制备本发明某种尺寸、空隙率的多孔滤棒的方法
该多孔滤棒含有30％Ticona，LLC的GUR2105和70％上述制备的增香颗粒。该多孔滤棒具有87.6％的百分比孔隙率和42mmH2O(120mm长度)封闭吸阻。GUR2015树脂和上述制备的增香颗粒混合后，在不对混合物施加压力的情况下用该混合物填充模具。随后将该模具加热到200℃下并保持40分钟。随后从模具中取出多孔滤棒并冷却，并用克重为20g、厚度0.08mm的成型纸包裹滤棒。将该滤棒切割成等长的小段，如120mm。
(5)该尺寸、空隙率的多孔滤棒的应用
将上述制得的基于含有膜层颗粒的快速降温多孔滤棒切成18mm小段，与多孔滤棒具有相同圆周，长度分别为8mm醋酸纤维素空管以及7mm醋酸纤维素滤棒通过滤棒复合工艺制成三元复合滤棒，其中三元复合滤棒的中间段为本发明基于含有相变膜层颗粒的快速降温多孔滤棒22(见图2)。再通过卷烟搓接工艺与12mm长度的烟草材料气溶胶雾化单元(圆周21.94mm)制备成新型加热不燃烧卷烟(见图3)。多孔降温滤棒的烟气降温性能评价方法以及烟气感官评吸同实例1。结果见表1和表2。
表1主流烟气温度测试结果
Figure BDA0002752309880000121
表2烟支评吸结果
Figure BDA0002752309880000122
Figure BDA0002752309880000131
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种能增香降低卷烟烟气温度的结构，其特征在于：该结构是由增香颗粒物集聚组成的滤棒，所述滤棒中包含可供卷烟烟气通过的间隙。
2.根据权利要求1所述的能增香降低卷烟烟气温度的结构，其特征在于：所述可供卷烟烟气通过的间隙是立体的、贯通的，非线性的间隙。
3.根据权利要求1所述的能增香降低卷烟烟气温度的结构，其特征在于：所述滤棒的空隙率为40％-90％。
4.根据权利要求1所述的能增香降低卷烟烟气温度的结构，其特征在于：所述滤棒包括基础颗粒、粘合剂及包裹材料；粘合剂颗粒与粘合剂颗粒、粘合剂颗粒与基础颗粒、基础颗粒与基础颗粒之间形成接触点在多处物理粘合，包裹材料包裹在外从而形成多孔结构的滤棒。
5.根据权利要求1所述的能增香降低卷烟烟气温度的结构，其特征在于：所述颗粒物是能增香、降低卷烟烟气温度、对卷烟烟气中有效成分吸附率低的颗粒物。
6.根据权利要求1所述的能增香降低卷烟烟气温度的结构，其特征在于：所述滤棒是一种多孔物质的形态，所述多孔物质外表面有纸质包裹材料。
7.根据权利要求1所述的能增香降低卷烟烟气温度的结构，其特征在于：所述颗粒为增香非活性颗粒或外覆增香膜层的活性颗粒或非活性颗粒。
8.根据权利要求1所述的能增香降低卷烟烟气温度的结构，其特征在于：增香非活性颗粒中含有增香剂，为天然香味材料，包括丁香，烟草，咖啡豆，可可，肉桂，薄荷、香草，茶叶，绿茶，红茶，月桂树叶，柑橘皮，橙，柠檬，酸橙，柚子，孜然芹，红辣椒、辣椒面、红胡椒，桉树，薄荷，咖喱，茴芹，莳萝，茴香，多香果，罗勒，迷迭香，胡椒，葛缕子籽，芫荽叶，大蒜，芥末，肉豆蔻，百里香，姜黄，牛至，啤酒花，糖，其他香料，其他谷物，及其任意组合。
9.根据权利要求7所述的能增香降低卷烟烟气温度的结构，其特征在于：所述膜层由成膜材料制成。
10.根据权利要求9所述的能降低卷烟烟气温度的结构，其特征在于：所述成膜材料包括醋酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、羟丙纤维素、羟丙甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯缩乙醇二乙胺醋酸酯、苯乙烯马来酸共聚物、苯乙烯-乙烯吡啶共聚物、邻苯二甲酸醋酸纤维素、邻苯二甲酸羟丙基甲基纤维素、醋酸纤维素/聚乙二醇、甲基纤维素/聚乙二醇、羧甲基纤维素/聚乙二醇、羟丙甲基纤维素/聚乙二醇、乙基纤维素/聚乙二醇或丙烯酸树脂/聚乙二醇、聚乳酸。
11.根据权利要求7所述的能增香降低卷烟烟气温度的结构，其特征在于：所述膜层中含有增香剂，包括食用香精料或烟草提取物，包括柑桔型香精料、果香型香精料、薄荷型香精料、豆香型香精料、辛香型香精料、奶香型香精料、肉类型香精料、咖啡型香精料、坚果型香精料、酒类型香精、蔬菜型香精料中的至少一种。
12.根据权利要求7所述的能增香降低卷烟烟气温度的结构，其特征在于：所述颗粒形状包括球形、类球形、饼状、薄片状、带状、针状、多边形状、带刻面形状或随机形状。
13.根据权利要求7所述的能增香降低卷烟烟气温度的结构，其特征在于：所述增香非活性颗粒为有机颗粒或无机颗粒；所述无机颗粒包括三氧化二铝、氧化锆、碳酸钙、玻璃珠、二氧化硅、铁、铜、铝、金、铂、硅酸镁或硫酸钙；所述有机颗粒包括醋酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、微晶纤维素、蔗糖粉、糊精、乳糖、糖粉、葡萄糖、甘露醇、淀粉、甲基纤维素、乙基纤维素、聚乳酸、聚乙烯、聚丙烯、聚羟基丁酸酯、聚ε-己内酯、聚乙醇酸、聚羟基烷酸酯、基于淀粉的热塑性树脂。
14.根据权利要求7所述的能增香降低卷烟烟气温度的结构，其特征在于：所述活性颗粒包括分子筛、活性炭、硅藻土、沸石、珍珠岩、陶瓷、海泡石、漂白土、离子交换树脂。
15.根据权利要求4所述的能增香降低卷烟烟气温度的结构，其特征在于：所述的粘合剂颗粒包括：选自聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃、聚乳酸、聚酯、聚酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯基化合物、聚四氟乙烯、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸二乙酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸环己二亚甲酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚丙烯酸化物、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈、苯乙烯-丁二烯、苯乙烯-马来酸、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、增塑纤维素塑料、丙酸纤维素、乙基纤维素、其任意衍生物、其任何共聚物的至少一种，以及其任意组合。
16.根据权利要求4所述的能降低卷烟烟气温度的结构，其特征在于：所述的粘合剂颗粒的形状包括球形、星形、颗粒状、马铃薯、不规则形状以及任意组合。
17.根据权利要求1所述的能降低卷烟烟气温度的结构，其特征在于：该能降低卷烟烟气温度的结构具有48.3％-87.6％的百分比孔隙率和在120mm长度下的42mmH2O-61mmH2O封闭吸阻。
18.根据权利要求7所述的能降低卷烟烟气温度的结构，其特征在于：
所述的能增香降低卷烟烟气温度的结构，所述增香非活性颗粒，其膜层的厚度为0.0-0.2mm，占整个颗粒质量的0-50％，或尺寸的0-50％；所述增香活性颗粒，所述膜层的厚度为0.001-0.2mm，占整个颗粒质量的0.001-50％，或尺寸的0.001-50％；
可选地，所述颗粒为对烟气气溶胶中烟碱吸附小于3.0mg/cm3的颗粒；
可选地，所述活性颗粒为对烟气气溶胶中烟碱吸附大于等于3.0mg/cm3的颗粒；
可选地，所述颗粒在至少一个维度中具有：50微米、100微米、150微米、200微米或250微米的下限，至5000微米、2000微米、1000微米、900微米或700微米的上限的平均直径；
可选地，所述的粘合剂颗粒至少一个维度中具有：5微米、10微米、50微米、100微米或150微米的下限，至500微米、400微米、300微米、250微米或200微米的上限的平均直径；
可选地，所述的粘合剂颗粒占整个滤棒重量0.1％到99％。
19.权利要求1至18中任一所述的能降低卷烟烟气温度的结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将符合要求的树脂和增香醋酸纤维素球形颗粒按照一定的质量比进行混合；
(2)并随后在不对加热混合物施加压力的情况下用该混合物填充模具；
(3)随后将该模具加热；
(4)从模具中取出多孔滤棒并冷却，并用成型纸包裹滤棒；
(5)将该滤棒切割成等长的小段。
20.根据权利要求19所述的能降低卷烟烟气温度的结构的制备方法，其特征在于，
步骤(1)中：所述树脂和增香醋酸纤维素球形颗粒的质量比为(15％-30％)︰(85％-70％)；
步骤(3)中：将该模具加热到200℃下40分钟；
步骤(4)中：用克重为20g、厚度0.08mm的成型纸包裹滤棒。
21.权利要求1至18中任一所述的能降低卷烟烟气温度的结构在卷烟以及加热不燃烧卷烟中的应用。
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