CN112716031B - 一种颗粒型气溶胶生成制品及其卷接成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种颗粒型气溶胶生成制品及其卷接成型方法，该气溶胶生成制品通过二元复合嘴棒成型机将成形纸包裹的嘴棒段(包括1醋纤嘴棒、2空腔、3降温材料)、颗粒段(4烟草颗粒)、成形纸包裹的薄片段(5有序薄片)通过6包装纸卷接而成。本发明的优越性在于所使用烟草颗粒封堵结构是以烟草、茶叶、中草药等天然植物制备得到的有序薄片，封堵牢固，透气性好；且卷接成型方法较之传统灌装工艺效率高，工艺更加成熟稳定，可实现颗粒型气溶胶生成制品的制备方法从灌装工艺向卷制工艺转变，有利于颗粒型气溶胶生成制品，特别是颗粒型新型烟草行业的发展。

Description

一种颗粒型气溶胶生成制品及其卷接成型方法
技术领域
本发明属于新型烟草技术领域，具体涉及一种颗粒型气溶胶生成制品及其卷接成型方法。
背景技术
近年来，传统烟草制品由于一定程度影响人类健康，随着世界控烟力度的加强，以及一系列控烟政策的出台，烟草制品结构将朝着多元化的方向发展。新型烟草制品主要分为加热气溶胶生成制品(电子烟、加热不燃烧烟草或非烟草制品)、无烟气烟草制品等。在中国烟草介入新型烟草研发领域以后，新兴的市场主流研究方向是与传统卷烟吸味近似的加热气溶胶生成制品(特别是加热不燃烧卷烟、非烟雾化型气溶胶制品等)。这类气溶胶生成制品主要是由天然植物或烟草为原料制备得到的薄片和烟草颗粒制成，更接近传统卷烟，其主要特点是利用外部热源加热烟草而不是点燃烟草，这是与传统烟草最本质的区别。由于颗粒型气溶胶生成制品由于颗粒密度、大小均可调节，使得市场上制备出来的相关产品相比于薄片型气溶胶生成制品香气更纯正，透发，无溶剂味、纸味等不良气息。
目前颗粒型气溶胶生成制品普遍采用的是灌装工艺进行卷制，例如专利CN201822042587.9“一种包含烟草颗粒材料的非卷制新型烟草制品”，公开的是在纸空管内从前端到尾端依次包裹有烟嘴段、降温段和烟草颗粒段，纸空管的尾端口通过透气片状材料进行封堵；在烟嘴段和降温段均设有沿轴向贯通的通气孔，在烟草颗粒段填充有烟草颗粒材料，该颗粒型气溶胶生成制品的制备方法见专利“一种改进的颗粒连续灌装设备”(申请号：201910809788.3)。鉴于灌装式的烟支制备方法与传统卷烟差异较大，且灌装式工艺的生产效率显著低于传统卷制工艺，使得颗粒型气溶胶生成制品的生产效率提高存在瓶颈，无法应对未来大批量的生产和销售，至此颗粒型气溶胶生成制品的研究发展亟需解决的问题是实现烟支卷制，提高生产效率。
发明内容
本发明提供的颗粒型气溶胶生成制品，区别于通过空心管结构的纸空筒进行传统灌装工艺实现颗粒的装填，而是在嘴棒成型机上，利用量杯法将烟草颗粒定量添加，采用克重较大的水松纸完成嘴棒段(包括1醋纤嘴棒、2空腔、3降温材料)、颗粒段(4烟草颗粒)、薄片段(5有序薄片)的包裹连接，形成烟支基棒。最后在卷烟机上进行烟支基棒的切割完成烟支制备。
本发明提供的烟支结构与传统的颗粒型气溶胶生成制品具有较为显著的区别，首先，采用的是克重较大的水松纸替代空心管结构的纸空筒完成嘴棒段、颗粒段、薄片段的包裹连接，第二，从烟支结构上来看，采用尾部的有序烟草薄片或天然植物薄片替代封口纸，实现烟草颗粒的封口，并保证卷烟的透气性能。第三，从制备工艺上来看，在嘴棒成型机上利用量杯法将烟草颗粒定量添加，采用克重较大的水松纸完成嘴棒段(包括1醋纤嘴棒、2空腔、3降温材料)、颗粒段(4烟草颗粒)、薄片段(5有序的烟草薄片)的包裹连接，形成烟支基棒，创新性的采用嘴棒成型机进行颗粒型气溶胶生成制品的卷制，实现颗粒型加热不燃烧卷烟的制备方法从灌装工艺向卷制工艺转变。
本发明提供的颗粒型气溶胶生成制品，如图1所示，通过二元复合嘴棒成型机，将成形纸包裹的嘴棒段(包括1醋纤嘴棒、2空腔、3降温材料)、颗粒段(4烟草颗粒)、成形纸包裹的薄片段(5有序烟草薄片)通过6包装纸卷接而成。
本发明所述包装纸是指水松纸或其他具有包裹功能的包装纸。
本发明还提供了一种具体的颗粒型气溶胶生成制品的卷接成型方法，包括如下步骤：
(1)在嘴棒成型机上，以水基胶将1醋纤嘴棒、2空腔、3降温材料包裹在成型纸内，形成具有降温作用的加热不燃烧卷烟嘴棒段；
(2)在嘴棒成型机上，以水基胶将5有序薄片包裹在成型纸内，形成具有烟草颗粒封口作用的薄片段；
(3)在嘴棒成型机上，利用量杯法将烟草颗粒定量添加，以搭口胶、中线胶为胶黏剂，采用包装纸完成嘴棒段、颗粒段、薄片段的包裹卷接，形成烟支基棒；
(4)在卷烟机上，采用“一切二”或“一切四”的方式对烟支基棒的指定位置进行切断，完成颗粒型气溶胶生成制品的制备。
烟支长度一般为45mm，但也可以是40～50mm之间的任意长度，所述气溶胶生成制品的圆周23～24mm。优选的，醋纤嘴棒的长度10～15mm，空腔的长度10～15mm，降温材料的长度7～10mm，颗粒段长度10～15mm，薄片段3～5mm，气溶胶生成制品的圆周22.4～22.8mm。
所述薄片段包裹的有序薄片，是以烟草为原料通过造纸法、稠浆或辊压法等薄片制备工艺制备得到。
所述降温材料可以是聚乳酸或硅胶材料制备得到的隔片(见图2)，也可以是折叠卷制后的聚乳酸或植物纤维等相变材料。
所述成型纸的克重为20～30g/m2，宽度为22～25mm，透气度为0～10000CU。优选的，透气度为0～2000CU，不打孔。
所述包装纸的克重为40～65g/m2，宽度为22～25mm，透气度为0～2000CU。优选的，克重为50～60g/m2，透气度为0CU，不打孔。
所述搭口胶的黏度300～600mpa·s，固含量48～52％，pH4.0～6.5；中线胶黏度600～2000mpa·s，固含量26～30％，pH 4.0～6.5。
所述烟草颗粒是以烟草颗粒及其他天然产物颗粒复合制备而成，也可以是纯的烟草颗粒或纯天然产物颗粒，添加量为0.12～0.20g/支，颗粒直径0.3～1.2mm，含水率11～13％。优选0.15～0.18g/支，颗粒直径0.5～1.0mm，含水率11～13％。
所述颗粒型气溶胶生成制品的烟支硬度为75～90％。
本发明的有益效果体现在：
(1)本发明所使用烟草颗粒封堵结构是以烟草为原料通过造纸法或稠浆等薄片制备工艺制备得到的有序薄片，相对于传统的硅胶或透气纸材料，更贴近烟草本香，安全环保，封堵牢固、不会收缩脱落，不会导致烟草颗粒掉落，且能保证卷烟的透气性能。
(2)本发明所提供的气溶胶生成制品制备过程较之传统灌装工艺效率高，工艺更加成熟稳定，成本低，无需新添新设备。
(3)从制备工艺上来看，在嘴棒成型机上利用量杯法将烟草颗粒定量添加，采用克重较大的包装纸完成嘴棒段(包括1醋纤嘴棒、2空腔、3降温材料)、颗粒段(4烟草颗粒)、薄片段(5有序的烟草薄片)的包裹连接，形成烟支基棒，创新性的采用嘴棒成型机进行颗粒型气溶胶生成制品的卷制，实现颗粒型气溶胶生成制品的制备方法从灌装工艺向卷制工艺转变，有利于颗粒型气溶胶生成制品(包括加热不燃烧卷烟、非烟雾化型气溶胶制品等)的行业发展。
附图说明
图1为本发明所述的颗粒型气溶胶生成制品的烟支结构示意图。
图2为本发明所述的颗粒型气溶胶生成制品隔片的结构纵向剖面图。
图3为本发明通过嘴棒成型机卷纸得到的气溶胶生成制品的“一切二”型烟支基棒的结构示意图。
图4为本发明通过嘴棒成型机卷纸得到的气溶胶生成制品的“一切四”型烟支基棒的结构示意图。
图5为本发明对比例1传统灌装工艺制备的颗粒型气溶胶生成制品的烟支结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
一种颗粒型气溶胶生成制品，如图1所示，通过二元复合嘴棒成型机，将成形纸包裹的嘴棒段(包括1醋纤嘴棒、2空腔、3降温材料)、颗粒段(4烟草颗粒)、成形纸包裹的薄片段(5有序烟草薄片)通过6包装纸(水松纸)卷接而成，其卷接成型方法包括如下步骤：
1)在嘴棒成型机上，以水基胶将1醋纤嘴棒(长度10mm)、2空腔(长度12mm)、3降温材料(长度7mm)包裹在成型纸内，形成具有降温作用的加热不燃烧卷烟嘴棒段；
2)在嘴棒成型机上，以水基胶将5有序薄片(长度4mm)包裹在成型纸内，形成具有烟草颗粒封口作用的薄片段；
3)在嘴棒成型机上，利用量杯法将烟草颗粒定量添加，以搭口胶、中线胶为胶黏剂，采用水松纸完成嘴棒段、颗粒段(长度11mm)、薄片段的包裹卷接，形成“四合一”的烟支基棒(长度180mm)，滤棒圆周22.6mm；
4)在卷烟机上，采用“一切四”的方式(见图4)对烟支基棒的指定位置进行切断，完成颗粒型气溶胶生成制品的制备，制备得到的颗粒型气溶胶生成制品的烟支硬度为80～85％。
所述薄片段包裹的是有序烟草薄片，通过稠浆法等工艺制备得到。
所述降温材料是硅胶材料制备得到的隔片，其剖面结构图见图2。
所述成型纸的克重为30g/m2，宽度为22.7mm，透气度为0CU，不打孔。
所述水松纸的克重为50g/m2，宽度为22.9mm，透气度为0CU，不打孔。
所述搭口胶的黏度500mpa·s，固含量48％，pH5.0；中线胶黏度800mpa·s，固含量26％，pH 4.5。
所述烟草颗粒由过60目筛的烟粉通过挤压造粒而成，添加量为0.15g/支，颗粒直径0.8mm，含水率12％。
实施例2
一种颗粒型气溶胶生成制品，如图1所示，通过二元复合嘴棒成型机，将成形纸包裹的嘴棒段(包括1醋纤嘴棒、2空腔、3降温材料)、颗粒段(4烟草颗粒)、成形纸包裹的薄片段(5有序薄片)通过6包装纸(商标纸)卷接而成，其卷接成型方法包括如下步骤：
1)在嘴棒成型机上，以水基胶将1醋纤嘴棒(长度10mm)、2空腔(长度12mm)、3降温材料(长度7mm)包裹在成型纸内，形成具有降温作用的加热不燃烧卷烟嘴棒段；
2)在嘴棒成型机上，以水基胶将5有序薄片(长度4mm)包裹在成型纸内，形成具有烟草颗粒封口作用的薄片段；
3)在嘴棒成型机上，利用量杯法将烟草颗粒定量添加，以搭口胶、中线胶为胶黏剂，采用包装纸(商标纸)完成嘴棒段、颗粒段(长度11mm)、薄片段的包裹卷接，形成“四合一”的烟支基棒(长度180mm)，滤棒圆周22.6mm；
4)在卷烟机上，采用“一切四”的方式(见图4)对烟支基棒的指定位置进行切断，完成颗粒型气溶胶生成制品的制备。所述制备得到的颗粒型气溶胶生成制品的烟支硬度为75～80％。
所述薄片段包裹的是有序烟草薄片，通过稠浆法等工艺制备得到。
所述降温材料是硅胶材料制备得到的隔片，其剖面结构图见图2。
所述成型纸的克重为30g/m2，宽度为22.7mm，透气度为1000CU，不打孔。
所述包装纸的克重为40g/m2，宽度为22.9mm，透气度为0CU，不打孔。
所述搭口胶的黏度500mpa·s，固含量48％，pH5.0；中线胶黏度800mpa·s，固含量26％，pH 4.5。
所述烟草颗粒由过60目筛的烟粉通过挤压造粒而成，添加量为0.15g/支，颗粒直径0.8mm，含水率12％。
实施例3
一种颗粒型气溶胶生成制品，如图1所示，通过二元复合嘴棒成型机，将成形纸包裹的嘴棒段(包括1醋纤嘴棒、2空腔、3降温材料)、颗粒段(4烟草颗粒)、成形纸包裹的薄片段(5有序薄片)通过6包装纸(水松纸)卷接而成，其卷接成型方法包括如下步骤：
1)在嘴棒成型机上，以水基胶将1醋纤嘴棒(长度10mm)、2空腔(长度14mm)、3降温材料(长度8mm)包裹在成型纸内，形成具有降温作用的加热不燃烧卷烟嘴棒段；
2)在嘴棒成型机上，以水基胶将5有序薄片(长度5mm)包裹在成型纸内，形成具有烟草颗粒封口作用的薄片段；
3)在嘴棒成型机上，利用量杯法将烟草颗粒定量添加，以搭口胶、中线胶为胶黏剂，采用水松纸完成嘴棒段、颗粒段(长度13mm)、薄片段的包裹卷接，形成“二合一”的烟支基棒(长度100mm)，滤棒圆周22.6mm；
4)在卷烟机上，采用“一切二”的方式(见图3)对烟支基棒的指定位置进行切断，完成颗粒型气溶胶生成制品的制备，制备得到的颗粒型气溶胶生成制品的烟支硬度为80～85％。
所述薄片段包裹的是有序烟草薄片，通过稠浆法等工艺制备得到。
所述降温材料是折叠卷制后的魔芋植物纤维制成的相变材料。
所述成型纸的克重为35g/m2，宽度为22.7mm，透气度为0CU，不打孔。
所述水松纸的克重为58g/m2，宽度为22.9mm，透气度为0CU，不打孔。
所述搭口胶的黏度550mpa·s，固含量45％，pH5.0；中线胶黏度1500mpa·s，固含量28％，pH 4.5。
所述烟草颗粒由过60目筛的烟粉、天然藕粉按照7：3的比例混合后挤压造粒而成，添加量为0.14g/支，颗粒直径0.5mm，含水率11.8％。
实施例4
一种提供的颗粒型气溶胶生成制品，如图1所示，通过二元复合嘴棒成型机，将成形纸包裹的嘴棒段(包括1醋纤嘴棒、2空腔、3降温材料)、颗粒段(4烟草颗粒)、成形纸包裹的薄片段(5有序薄片)通过6包装纸(水松纸)卷接而成，其卷接成型方法包括如下步骤：
1)在嘴棒成型机上，以水基胶将1醋纤嘴棒(长度10mm)、2空腔(长度12mm)、3降温材料(长度8mm)包裹在成型纸内，形成具有降温作用的加热不燃烧卷烟嘴棒段；
2)在嘴棒成型机上，以水基胶将5有序薄片(长度5mm)包裹在成型纸内，形成具有烟草颗粒封口作用的薄片段；
3)在嘴棒成型机上，利用量杯法将烟草颗粒定量添加，以搭口胶、中线胶为胶黏剂，采用水松纸完成嘴棒段、颗粒段(长度15mm)、薄片段的包裹卷接，形成“二合一”的烟支基棒(长度100mm)，滤棒圆周22.6mm；
4)在卷烟机上，采用“一切二”的方式对烟支基棒的指定位置进行切断，完成颗粒型气溶胶生成制品的制备，制备得到的颗粒型气溶胶生成制品的烟支硬度为70～75％。
所述薄片段包裹的是有序烟草薄片，通过稠浆法等工艺制备得到。
所述降温材料可以是聚乳酸或硅胶材料制备得到的隔片(见图2)，也可以是折叠卷制后的聚乳酸或植物纤维等相变材料。
所述降温材料是折叠卷制后的聚乳酸制成的相变材料。
所述成型纸的克重为20g/m2，宽度为22.6mm，透气度为8000CU，不打孔。
所述水松纸的克重为30g/m2，宽度为22.8mm，透气度为0CU，不打孔。
所述搭口胶的黏度550mpa·s，固含量45％，pH5.0；中线胶黏度1500mpa·s，固含量28％，pH 4.5。
所述烟草颗粒由过60目筛的烟粉通过行星造粒工艺制备而成，添加量为0.18g/支，颗粒直径0.9mm，含水率12％。
对比例1
通过传统空心管结构的纸空筒进行传统灌装工艺制备颗粒型加热不燃烧卷烟，其中烟支总长度45mm，其中颗粒段13mm，烟草颗粒与实施例1～4相同，空腔长度15mm、降温材料7mm(降温材料为隔片，同实施例1)，醋纤嘴棒长度10mm，具体见图5。其中，1为高透成型纸材质制备的封口片，2为烟草颗粒发烟基质，3为食品级硅胶制备的隔片，4为中空段，5为醋酸纤维滤棒制备的过滤单元。烟支一共有两层纸，其中一层为纸管，纸管是由三层白卡纸由搭口胶粘接，通过螺旋搓接的方式形成纸管；另一层为水松纸(同实施例1)，通过搭口胶粘贴包裹在纸管外部。所述搭口胶的黏度500mpa·s，固含量48％，pH5.0，所述烟草颗粒的添加量为0.14g/支，颗粒直径0.5mm，含水率11.8％。其他均与实施例1相同。
对实施例1-4和对比例1的样品进行对比测试，得到如下测试结果：
模拟在海运过程中集装箱内的高温、高湿度条件，采用70℃、95％R.H.的条件下，实施例1-4和对比例1的样品，密闭测试720小时后，采用探针进行350℃高温加热后，发现实施例1-4和对比例1的样品均可以正常使用。
将烟草颗粒取出进行含水率检测，根据表1的数据可知，含水率：实施例4>实施例2>实施例1>对比例1>实施例3。包装纸的克重、卷烟的硬度与烟支中烟草颗粒的含水率成反比。此外，足够的烟支硬度对于卷烟在烟具中的插拔操作是有利的。
表1烟草颗粒含水率对比
含水率％
实施例1 12.28
实施例2 12.53
实施例3 12.26
实施例4 12.74
对比例1 12.27
注：烟草颗粒含水率的测定方法：取颗粒样品2～3g，萃取20分钟，加入内标后采用气相色谱法进行检测，定性定量参照GBT 23203.1-2013《卷烟总粒相物中水分的测定第1部分：气相色谱法》。
针对实施例1～4和对比例1进行感官评吸。评吸结果见表2
表2感官评吸结果对比
Figure BDA0002889443900000081
通过感官评价可知，实施例3和实施例1的香气质和发烟量优于实施例2、实施例4，可能的原因是成型纸、包装纸的克重、透气度的不同导致发烟量差异，透气度较小、克重较大的烟支在发烟过程中会有较大的烟气量和香气香味物质通过抽吸被消费者的感官捕捉到。此外，不同的烟支结构也会对感官产生影响，例如对比例1中的发烟段主要是封口纸+烟草颗粒，而实施例1和3中，颗粒段主要是烟草颗粒+烟草薄片，这种结构避免了烧纸味，一方面有利于感官舒适性的提升，另一方面封堵牢固、不会收缩脱落，不会导致烟草颗粒掉落，能保证卷烟的透气性能。
针对实施例1～4和对比例的烟支制备效率进行比较，结果见表3。由此可见，本发明所提供的一种颗粒型气溶胶生成制品及其卷接成型方法(实施例1～4)，相对于传统灌装方法(对比例1)，在生产效率方面具有显著的优越性，可完成短时间内的大批量生产，有利于颗粒型加热不燃烧卷烟的行业发展。
表3烟支制备效率对比
Figure BDA0002889443900000082
Figure BDA0002889443900000091
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种颗粒型气溶胶生成制品的卷接成型方法，其特征在于，所述气溶胶生成制品通过二元复合嘴棒成型机，将成形纸包裹的嘴棒段、颗粒段、成形纸包裹的薄片段通过包装纸卷接而成，其中，所述嘴棒段包括醋纤嘴棒、空腔和降温材料，所述颗粒段为烟草颗粒，所述薄片段为有序薄片；
并且，所述颗粒型气溶胶生成制品的卷接成型方法，包括如下步骤：
（1）在嘴棒成型机上，以水基胶将醋纤嘴棒、空腔、降温材料包裹在成型纸内，形成具有降温作用的气溶胶生成制品嘴棒段；
（2）在嘴棒成型机上，以水基胶将有序薄片包裹在成型纸内，形成具有烟草颗粒封口作用的薄片段；
（3）在嘴棒成型机上，利用量杯法将烟草颗粒定量添加，以搭口胶、中线胶为胶黏剂，采用包装纸完成嘴棒段、颗粒段、薄片段的包裹卷接，形成烟支基棒；
（4）在卷烟机上，采用“一切二”或“一切四”的方式对烟支基棒的指定位置进行切断，完成颗粒型气溶胶生成制品的制备。
2.根据权利要求 1所述的颗粒型气溶胶生成制品的卷接成型方法，其特征在于，所述降温材料是聚乳酸或硅胶材料制备得到的隔片，或折叠卷制后的聚乳酸或相变材料。
3.根据权利要求1所述的颗粒型气溶胶生成制品的卷接成型方法，其特征在于，所述成型纸的克重为20~30g/m2，宽度为22~25mm。
4.根据权利要求1所述的颗粒型气溶胶生成制品的卷接成型方法，其特征在于，所述包装纸的克重为40~65g/m2，宽度为22~25mm。
5.根据权利要求1所述的颗粒型气溶胶生成制品的卷接成型方法，其特征在于，所述烟草颗粒是以烟草为原料，或者以烟草和天然产物为原料，通过造粒工艺制备而成，添加量为0.12~0.20g/支，颗粒直径0.3~1.2 mm ，含水率11~13%。
6.根据权利要求1所述的颗粒型气溶胶生成制品的卷接成型方法，其特征在于，所述薄片段包裹的有序薄片，是以烟草为原料通过造纸法、稠浆或辊压法薄片制备工艺制备得到。
7.根据权利要求1所述的颗粒型气溶胶生成制品的卷接成型方法，其特征在于，所述颗粒型气溶胶生成制品的烟支硬度为75~90%。
8.根据权利要求1所述的颗粒型气溶胶生成制品的卷接成型方法，其特征在于，所述搭口胶的黏度300~600 mpa·s，固含量48~52%，pH4.0~6.5；中线胶黏度600~2000 mpa·s，固含量26~30% ，Ph4.0~6.5。
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