CN112656024B - Hnb卷烟用降温增香颗粒制备方法、hnb卷烟用降温增香颗粒 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种HNB卷烟用降温增香颗粒制备方法、HNB卷烟用降温增香颗粒，包括以下步骤：将含植物纤维的粉末、相变材料、造孔剂预混均匀后，加入保润剂、溶剂、香精、液体膨化剂后混合均匀进行至少两次螺杆挤出后，进行滚圆、抛丸、烘干、过筛得到颗粒，该方法通过在混料阶段分别加入液体膨化剂、造孔剂，并以含植物纤维的粉体为原料，使得各颗粒内部在挤出过程中，利用植物纤维桥接作用增强材料连接性能；颗粒组分的高湿快干（高湿度物体快速干燥膨化）加之造孔剂、膨化剂作用的造孔效果增加颗粒孔隙率，增强植物纤维对颗粒内部粉体材料的连接紧密性，减少装填时颗粒的破碎率，增强装填后烟草质量提高产品质量。

Description

HNB卷烟用降温增香颗粒制备方法、HNB卷烟用降温增香颗粒

技术领域

本申请涉及一种HNB卷烟用降温增香颗粒制备方法、HNB卷烟用降温增香颗粒，属于烟草生产技术领域。

背景技术

加热不燃烧卷烟(heat-not-burn cigarette,HNB卷烟)是新型烟草制品的重要形式之一，主要通过在较低温度下(400℃以下)加热烟草材料使烟草中内源性和外源性成分释放出来。加热不燃烧卷烟只加热烟草材料而非燃烧，减少了烟草高温燃烧过程裂解产生的有害成分，且侧流烟气和环境烟气的释放量也明显降低。

在抽吸过程中，为降低HNB卷烟的烟气温度，避免产生灼烧感，现有技术中多通过在卷烟中添加降温增香颗粒实现对燃烧产生烟气的温度降低和烟气香味的增强，增强用户感官评价结果。

在专利CN111165891A中，关于颗粒复合进加热不燃烧卷烟中，可直接利用现有卷制设备，但颗粒制备方法不详，且主要突出烟支结构及颗粒用于产香段；专利CN104687246A中。主要采用辣木植物多孔结构与其他植物粉复合形成多孔颗粒，致孔方式单一；专利CN110226774A、CN110403236A及CN111418889A中，均提及干珠用于传统卷烟嘴棒，但其制备工艺不够详细，主要干珠基材组分为矿物质，需要进行煅烧处理，之后进行载香，所用香型种类也较单一；CN110982625A主要干珠基材大孔吸附树脂，侧重分离萃取香料的制备，之后进行载香，所用香型种类也较单一；现有降温增香颗粒的制备方法一般分为三种类型，直接破碎、摇摆造粒和挤出-滚圆。其中，挤出滚圆制备方法具有提高颗粒得率、保证所得颗粒滚圆外观的优势。但现有滚圆制备方法所制的颗粒表面孔隙率较低，颗粒较脆容易破裂，导致装填时颗粒破损较多，破损后的颗粒容易从烟支缝隙中外泄，无法在装填段内发挥降温增香效果，严重影响产品质量。

同时现有工艺制备得到的降温增香颗粒，无法直接作为原料加入工业化大规模生产设备中使用，只能作为装填剂并在外部增加保护层，以胶囊形式加入卷烟中，影响了颗粒降温效果的发挥，增加使用难度。

同时现有工艺制得的颗粒内部及表面孔隙率均较低，无法使较多的烟气通过颗粒，限制了现有颗粒的增香、降温效果。

现有制备工艺中，水及甘油仅能发挥润滑剂、赋形剂、塑形剂作用，如需提高孔隙率还需另外添加其他添加剂，这些外加成分影响增香、降温效果的发挥。

发明内容

本申请提供了一种HNB卷烟用降温增香颗粒制备方法、HNB卷烟用降温增香颗粒，用于解决现有技术中存在的滚圆后，所得颗粒表面孔隙率低，烟气通过量少；现有降温增香颗粒无法直接用于工业化大规模机械化生产中，作为填料直接添加；颗粒脆性较大，容易破碎，影响填装后烟草质量的技术问题。

参见图1，本申请一方面提供了一种降温增香颗粒制备方法，包括以下步骤：

将含植物纤维的粉末、相变材料、造孔剂预混均匀后，加入保润剂、溶剂、香精、液体膨化剂后混合均匀进行至少两次螺杆挤出后，进行滚圆、抛丸、烘干、过筛得到颗粒；

所述烘干步骤中的升温程序为在10s～1分钟内升温至110℃以上。

该方法通过螺杆挤出含植物纤维的原料后，能通过螺杆挤出过程的高压、升温过程实现植物纤维与颗粒中其他材料的连接紧密性，增强所得颗粒的韧性避免在装填过程中颗粒破裂影响产品质量。通过挤出步骤能实现植物纤维的部分膨化，增加颗粒内部的孔隙率，有利于烟气通过颗粒内部实现降温和增香，从而有效提高该颗粒装填后烟支的增香降温效果。

在滚圆后较短时间内升温至超过110℃对各颗粒进行烘干，烘干过程除水分、乙醇外溢作用外，颗粒孔隙主要来源于：1.造孔剂与液体膨化剂混合后协同在高温作用下，增强气体外溢作用；2.煅烧高岭土粉末、沸石粉末(微米级)本身具有纳米级别的孔隙，填充颗粒后增加颗粒孔隙。孔隙率增加可增加载香、释香量，使得添加的造孔剂和液体膨化剂在短时间内增大颗粒体积，在颗粒内部形成通路并在颗粒表面形成较多孔隙，从而有效连通由植物纤维维持并形成的内部孔洞结构与颗粒外表面，有效增加颗粒内外部孔隙联通，增加颗粒整体孔隙率及透气性能。以便有效提高颗粒的增香、降温效果。

分批次在原料中添加造孔剂和液体膨化剂，能提高物料的相容性，增强膨化剂在颗粒内的分布均匀性，有效降低制成颗粒的破碎率，有利于提高颗粒完整性。

该方法在原料中加入保润剂，一方面能增强烟气的润湿感，降低烟气灼烧感，协同发挥降温效果，同时还能作为发烟剂增强增香颗粒受热产生的烟气量，提高烟气中增香降温烟气的比例，进一步加强增香降温效果。

本申请中所用的含植物纤维的粉末，包含但不限于各类具有增香功能的植物的花、果、果芯、果皮、果核、叶、杆、根等；优选的粉末包括葛根、陈皮、罗汉果芯、桔梗、灵芝、甘草、柠檬、佛手、茶叶、茶梗、灵芝、柠檬、甘草、山楂、枣类、当归、沉香木、防风、杏仁、白术、烟叶、烟梗中的至少一种。

本申请中所述相变材料可以为滑石粉、高岭土、硅藻土、碳酸钙、聚乳酸、醋片(CA)、碳酸钙、微晶纤维素(MCC)、PLA、PEG4000-8000中的至少一种。

本申请中所用香精可以为天然提取物、食品级人工合成香料，可以是醇溶、水溶、酯溶、油溶或固体香精香料，香精浓度为1ppm-100％。

本申请中过筛步骤中，优选的，6-60目之间的筛网，筛选出的所需大小的颗粒。

优选地，造孔剂的加入量为5～117重量份范围内；造孔剂至少为碳酸氢铵、碳酸氢钠、煅烧高岭土、天然沸石中的至少一种；液体膨化剂为乙醇水溶液和/或甘油。采用该种类的造孔剂和液体膨化剂能有效提高所得颗粒的增香效果，避免异味对香味的不良影响。

优选地，造孔剂为碳酸氢铵；或造孔剂为碳酸氢铵、碳酸氢钠和煅烧高岭土；液体膨化剂为98％的乙醇与水按质量比为＝3～5：5～7混合的乙醇水溶液。更优选地，乙醇水溶液还可以为98％的乙醇与水按质量比为3：7、4：6、5：5混合。采用该比例的造孔剂和液体膨化剂能有效提高所得颗粒的降温效果。

优选地，造孔剂为5-12重量份的碳酸氢铵；或造孔剂为5-12重量份的碳酸氢铵、8-15重量份的碳酸氢钠和10-50重量份的煅烧高岭土的混合物；或造孔剂为5-12重量份的碳酸氢铵、8-15重量份的碳酸氢钠、10-50重量份的煅烧高岭土和10～40天然沸石的混合物。

采用碳酸氢铵作为造孔剂能有效提高膨化效果，最优效果为采用以上三种造孔剂混合作为造孔剂时，能具有最优的孔隙率。按此比例混合上述造孔剂后，能进一步有效增强增香降温效果。

优选地，液体膨化的加入量为5～20重量份的乙醇水溶液和/或20～50重量份甘油。按此比例加入液体膨化剂，能与所加入造孔剂协同发挥作用，利用液体的浸润效果，实现对颗粒内各粉体材料的全面浸润、膨化，提高膨化后颗粒内部各粉体材料的孔隙率，从而在颗粒内部形成多孔结构，提高增香、降温效果。

优选地，液体膨化的加入量为20～50重量份甘油和10～50重量份的水。此时无需另外添加液体膨化剂，即可达到增加颗粒孔隙率的效果。原有生产工艺中，制作颗粒时水的加入量为10～20重量份，甘油的加入量为10～15重量份，本申请创造性的发现通过增加以上两种成分的用量，能保持原有作用的同时，提高所得颗粒的孔隙率，从而增强颗粒的降温、增香效果。

优选地，香精香料包含：陈皮提取物、橄榄提取物、甘草提取物、凉味剂、树兰花净油、烟草净油、乌梅浸膏、罗汉果提取物中至少一种香精。

优选地，植物纤维的粉末的加入量为80～100重量份；相变材料的加入量为5～20重量份；保润剂的加入量为5～20重量份；溶剂的加入量为20～70重量份；香精的加入量为1～10重量份；植物纤维的粉末的粒径为60-400目粉末。

按此比例加入所述各类物质，能得到较好的增香、降温效果，以上属于各成分的合理添加范围。

优选地，植物纤维为陈皮，香精为陈皮香精。采用陈皮由于陈皮内部纤维较长且柔软性较高，采用上述工艺后，能有效增强颗粒内各粉体颗粒与植物纤维的连接紧密性，同时陈皮内部纤维的缠绕特性能提高对各粉体颗粒的包覆效果，提高颗粒的强度，减少装填破碎几率。

优选地，包括：胶粘剂，胶粘剂与含植物纤维的粉末、相变材料、造孔剂混合；胶粘剂为羧甲基纤维素钠(cmc)或魔芋胶。

通过增加胶粘剂能有效提高颗粒内部各粉体材料的粘接紧密型，使得在植物纤维周围形成的紧密连接得到加强，从而全面提高颗粒的强度，降低状态过程中的破裂率。

优选地，方法制得颗粒的粒径为8～20目；烘干采用红外或微波的加热方式；干燥后颗粒的含水量范围为2-30％。

本申请中所用保润剂为发烟剂包含但不限于丙二醇、丙三醇。本申请中所用溶剂为水等食品级溶剂。

优选地，保润剂为PG：VG按质量比3:5～9混合。采用该组合保润剂能协同降温效果，增强烟气的降温含水感，降低灼烧感，提高用户抽吸感受。同时采用该组合的保润剂还能增强颗粒内部受热发烟效果，提高烟气中具有增香降温效果的烟气含量，进一步提高用户抽吸烟气的感受。

优选地，挤出操作所用装置可以为各类现有的挤出装置例如直接螺杆、活塞式推动物料经过筛板挤出，也可以是摇摆式经过软网挤出。滚圆后颗粒可以为滚圆机抛丸得到圆球状或近似圆球状颗粒。

所用过筛、滚圆工艺可以按现有工艺操作，例如筛板、软网孔径0.1～3mm，滚圆机抛丸速度设置在300～3000r/min之间，抛丸时间0.5～10min；

更优选地，本申请提供的方法包括以下步骤：

预处理陈皮，粉碎为80-120目粉末，称取陈皮88份、相变材料(PEG)12份、5-12重量份碳酸氢铵8-15重量份碳酸氢钠、10-50重量份煅烧高岭土，使用搅拌机混合均匀，后加入保润剂(PG：VG＝3:7)10份、水65份、陈皮香精5份、5～20重量份的乙醇水溶液、10～15重量份的甘油，，使用搅拌机再次混合均匀全部物料。所用乙醇水溶液为乙醇98％：水重量比＝3：7。

将混匀的物料倒入螺杆挤出机中，挤出机挤出频率设置为60r/min，完全挤出物料后将挤出的物料倒入挤出机中重复挤出一遍，以提高物料性能的均匀性。

开启滚圆机，滚圆速度设置为1200r/min，将二次挤出的物料倒入滚圆机抛丸2min，之后放出抛丸后的颗粒平铺于细密筛网送入烘箱，烘箱在1分钟内升温至115℃，烘干至颗粒水分5-8％为止。

干燥后的颗粒分别过8和20目筛，留下8-20目之间的颗粒即为该方法制得的增香降温颗粒。

本申请的另一方面还提供了一种采用上述方法制备得到烟草用降温增香颗粒。

本申请能产生的有益效果包括：

1)本申请所提供的降温增香颗粒制备方法，该方法通过在混料阶段分别加入液体部分易挥发液体既起到润湿、赋型作用又起到造孔、膨化作用，并以含植物纤维的粉体为原料，使得各颗粒内部在挤出过程中，利用植物纤维桥接作用增强材料连接性能；颗粒组分的高湿快干(高湿度物体快速干燥膨化)加之造孔剂、膨化剂作用的累加联合造孔效果增加颗粒孔隙率，增强植物纤维对颗粒内部粉体材料的连接紧密性，减少装填时颗粒的破碎率，增强装填后烟草质量提高产品质量。

2)本申请所提供的降温增香颗粒制备方法，制得的颗粒能直接作为原料加入工业化卷烟生产设备中，可采用工业化卷烟专用机械设备直接生产得到含有降温增香效果的HNB卷烟，降低使用成本、减少使用难度，颗粒完整度较高，直接抽吸具有较好的降温效果；同时该方法中通过调整水、甘油的加入量，使其在发挥润滑剂、塑性剂作用的同时，作为造孔剂、膨化剂发挥增加颗粒孔隙率的作用，无需另外添加其他物质，降低成本有效保持降温增香功能。

3)本申请所提供的降温增香颗粒制备方法，通过控制烘干步骤中升温速度，在较短时间内使颗粒受到超过110℃的温度烘烤，利用短时升温使得膨化剂在颗粒内部形成较多孔洞结构，提供颗粒整体孔隙率，从而便于烟气通过颗粒，增强降温增香效果。

4)本申请所提供的降温增香颗粒制备方法，通过在原料中加入保润剂，在HNB烟支中(传统卷烟中不存在降温需求)受热时增强颗粒内部烟气产生量，从而提高该颗粒在不燃烧烟草中应用时的发烟量，提高烟气中具有降温、增香效果烟气的比例，提高用户使用体验。

附图说明

图1为本申请提供的降温增香颗粒制备方法工艺流程示意图；

图2为本申请提供实施例中的烟气温度检测对比折线示意图；

具体实施方式

下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。

实施例

如无特别说明，本申请的实施例中的原料、溶剂和助剂均通过商业途径购买，不进行处理。

测试所用仪器：电子分析天平、量筒、烟气温度检测装置

实施例1～6制备增香降温颗粒1～6

按以下方法制备：

1)60-400目含植物纤维粉料、相变材料(PEG)、造孔剂预混均匀后，加入保润剂、溶剂、香精、液体膨化剂后混合均匀，得到混合物；

2)对所得混合物进行至少两次螺杆挤出后，进行滚圆、抛丸、烘干、过筛得到8～20目的颗粒，颗粒粒径根据所用筛孔目数决定；颗粒含水量范围为2-30％；

所述烘干步骤中的升温程序为在10s～1分钟内升温至110℃以上；

各颗粒样品的制备工艺参数和物料参数见表1。

表1

对比例1

与实施例1的区别在于：未加造孔剂；干燥时2分钟后升温至110℃。得到对比样品1。

对比例2

与实施例1的区别在于：未加入液体膨化剂。得到对比样品2。

对比例3

与实施例1的区别在于：只进行了一次螺杆挤出；干燥时升温至90℃。得到对比样品3。

实施例7降温增香颗粒样品1～6和对比样品1～3的性能检测

新型加热不燃烧(HNB)烟草降温段截取出5mm，取100毫克实施例1～6中所得样本1～6颗粒替换装填入新型烟草降温段，抽吸评级并检测烟气温度。对照样本为不改变降温段的新型加热不燃烧(HNB)烟草。

孔隙率对照样品为未添加膨化剂的葛根淀粉颗粒。

抽吸过程添加陈皮颗粒的烟支有陈皮香气体现说明颗粒对烟支具有增香作用，检测烟气温度较未添加颗粒烟气温度峰值低3-5℃，说明该颗粒具有降温作用。

样品1～6的烟气温度与点烟后时间的关系图，参见图2，描述如下：头段(前2-3口)温度降低明显，峰值可差15℃，充分说明样品1～6所在前几口时具有明显的降温效果。

参见图2，后段峰值趋于接近，原因有二，一是颗粒通过大量烟气降温材料消耗；二是整只烟各部位烟气温度趋于平衡。

空白对比例HNB加热烟头两口温度较高烫嘴不易被接受。对比例1～3中所得样品，烟气温度与抽吸次数的变化情况与图2中所示空白对比例HNB曲线相似，在此不累述。

由图2可知，本申请提供的降温颗粒可很大程度改善初次燃烧时烟气温度过高的问题。说明未采用本申请提供方法制备得到的颗粒，不具有有效的降温效果。

按现有方法选取10名测试员，所得结果如表2所示，其中对照样本为空白对比例样本HNB卷烟。

表2样本1～6及空白对照感官抽吸评价结果表

样品	感官评吸描述
		对照	无明显异香，烟气量中等，头段烫嘴，稍有刺激
样本1	葛根粉甜香明显，烟气量较大，协调、自然、舒适
		样本2	有药草香，甘草回甜明显，烟气厚实丰富，烟气量大
样本3	罗汉果韵明显、甜感足，细腻，烟气量大
		样本4	柠檬酸感明显、生津，烟气量大
样本5	茶香明显，烟气愉悦舒适，烟气量大，协调、绵长
		样本6	陈皮韵明显，酸甜韵好、生津，烟气量大、透发

从表2可知，添加本申请提供方法制备得到颗粒的烟支，能有效赋予烟支特征香韵，在抽吸过程中避免了烫嘴的问题，同时烟气量均有增加；添加本申请提供颗粒的样品，在抽吸品质上好于对照样品，说明该颗粒具有较好的增香提质效果。

对比例1～3中所得结果如对照例样本，在此不累述，说明不采用本申请提供方法无法得到具有增香效果的颗粒。

对样本1～6及对比例2中所得样本按现有方法测试颗粒的吸液量，所得结果如表3所示。

表3样本1～6及对比例2中所得颗粒的吸液量测试结果

颗粒样品	吸液量(酒精)/％
		未添加膨化剂葛根颗粒	5
样本1	30
		样本2	15
样本3	20
		样本4	30
样本5	30
		样本6	30

表3主要测试颗粒吸液量，具体操作为：取2g颗粒，按0.1g/次滴加酒精后搅动颗粒，至全部颗粒表面浸润液体时所需液体量占颗粒重量的百分比即为吸液量。

由表3可明显看出，样本1-6吸液量均有明显增加，对比例2中所得颗粒的吸液量增加较少；在外观与对照无明显变化下，可侧面说明颗粒孔隙变多。

说明采用本申请提供方法能有效增加所得颗粒的孔隙率，为增加膨化剂或未采用造孔剂或未进行至少两次螺杆挤出所得颗粒的孔隙率均较少，说明本申请提供方法能有效增加所得颗粒的孔隙率，从而实现较好的降温增香效果。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、“优选实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本申请的范围内。

尽管这里参照本申请的多个解释性实施例对本申请进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开说明书和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (5)

1.一种HNB卷烟用降温增香颗粒制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将含植物纤维的粉末、相变材料、造孔剂预混均匀后，加入保润剂、溶剂、香精、液体膨化剂后混合均匀进行至少两次螺杆挤出后，进行滚圆、抛丸、烘干、过筛得到颗粒；

所述烘干步骤中的升温程序为在10s~1分钟内升温至110℃以上；

植物纤维为陈皮，香精为陈皮香精；

相变材料为聚乙二醇PEG；

所述造孔剂为5-12重量份的碳酸氢铵；

或造孔剂为5-12重量份的碳酸氢铵、8-15重量份的碳酸氢钠和10-50重量份的煅烧高岭土的混合物；

或所述造孔剂为5-12重量份的碳酸氢铵、8-15重量份的碳酸氢钠、10-50重量份的煅烧高岭土和10~40天然沸石的混合物；

所述液体膨化剂为5~20重量份的乙醇水溶液和/或20~50重量份甘油；

所述植物纤维粉末的加入量为80~100重量份；

所述相变材料的加入量为5~20重量份；

所述保润剂的加入量为5~20重量份；

所述溶剂的加入量为20~70重量份；

所述香精的加入量为1~10重量份；

所述植物纤维的粉末的粒径为60-400目粉末；

溶剂为水。

2.根据权利要求1所述的HNB卷烟用降温增香颗粒制备方法，其特征在于，包括：胶粘剂，所述胶粘剂与含植物纤维的粉末、相变材料、造孔剂混合；所述胶粘剂为羧甲基纤维素钠或魔芋胶。

3.根据权利要求1所述的HNB卷烟用降温增香颗粒制备方法，其特征在于，所述方法制得颗粒的粒径为8~20目；

所述烘干采用红外或微波的加热方式；

所述烘干后颗粒的含水量范围为2-30%。

4.根据权利要求1所述的HNB卷烟用降温增香颗粒制备方法，其特征在于，所述保润剂为PG：VG按质量比3:5~9混合。

5.一种HNB卷烟用降温增香颗粒，其特征在于，采用如权利要求1~4中任一项所述的方法制备得到。

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