CN112931932B - 一种降温球体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及卷烟技术领域，特别涉及一种降温球体及其制备方法。与现有技术相比，本申请的降温球体工艺较为简单，成本低廉，能够适应工业化生产。同时，本申请的降温球体能够提升卷烟抽吸的感官质量，并且降低卷烟抽吸过程中的出口烟气温度。

Description

一种降温球体及其制备方法

技术领域

本发明涉及卷烟技术领域，特别涉及一种降温球体及其制备方法。

背景技术

在传统卷烟抽吸过程中，卷烟燃烧会产生大量热量。并且，这些热量会被主流烟气带至滤嘴。随着卷烟抽吸进程，通过滤嘴的烟气温度逐步升高。调查显示，在不采取任何降温措施的情况下，抽吸邻近结束时滤嘴端的烟气温度可高达70-80℃。而如此高的温度会影响滤嘴的截留效果，更会影响消费者对烟气感官质量的评价。因此，需要提供一种材料以及方法以降低卷烟抽吸的温度。

为了解决上述问题，本发明采用冷冻方法，适用于所有比热容较大的极性液体该方法较为简单且成本较低，在降温的同时对感官质量有正面作用。

发明内容

本申请的发明人经过大量实验和反复摸索，研制出了具有独特效果的蜡以及石油醚和/或正己烷的组合，即能够降低出口烟气的同时提高抽吸者的感官评价。进一步，通过将降温球体的内层冷冻，使外层能够简单、便捷的覆盖于内层的外部。

因此，在第一方面，本申请提供了一种降温球体，其包含内层和外层，所述外层覆盖于内层的外部；其中，所述内层的材料选自水或水溶性物质的水溶液；所述外层的材料由石油醚和/或正己烷，以及蜡组成。

在某些实施方案中，所述蜡选自石蜡，蜂蜡，微晶蜡，川蜡，地蜡，棕榈蜡中的一种或多种。

在某些实施方案中，所述水溶性物质选自乙酸，蔗糖，葡萄糖，丙二醇，丙三醇，水溶性多糖，氯化钠，氯化钾，柠檬酸钠，柠檬酸钾中的一种或几种。在某些实施方案中，所述水溶性物质选自乙酸，蔗糖，氯化钠中的一种或几种。

在某些实施方案中，所述内层为球体，且内层的直径为0.2mm至10mm。在某些实施方案中，所述内层的直径为0.3mm至5mm。在某些实施方案中，所述内层的直径为0.5mm至3.6mm。

在某些实施方案中，所述外层的厚度为0.2mm至10mm。在某些实施方案中，所述外层的厚度为0.3mm至5mm。在某些实施方案中，所述外层的厚度为0.5mm至2mm。

在某些实施方案中，所述石油醚和蜡的溶液的密度为0.5mg/ml至15mg/ml。在某些实施方案中，石油醚和蜡的溶液的密度为0.8mg/ml至12mg/ml。在某些实施方案中，石油醚和蜡的溶液的密度为1mg/ml至10mg/ml。

在某些实施方案中，所述降温球体还含有中层，所述中层位于内层与外层之间。在某些实施方案中，所述中层的材料选自海藻酸钠，明胶，壳聚糖，聚乙二醇纤维素衍生物中的一种或几种。

在某些实施方案中，所述降温球体还含有第二外层，所述第二外层覆盖于所述外层的外部。在某些实施方案中，所述第二外层的材料选自水，液体石蜡，碳酸二甲酯，乙酸乙酯，硅油，三氯甲烷中的一种或几种。

在本申请的第二方面，提供了一种烟用部件，所述烟用部件含有至少1个(例如，1个，2个，3个，4个，5个，或更多个)如前所述的降温球体。

在某些实施方案中，所述烟用部件还含有滤棒。

在某些实施方案中，所述滤棒包含醋酸纤维素丝束。

在本申请的第三方面，提供了一种卷烟，所述卷烟含有至少1个(例如，1个，2个，3个，4个，5个，或更多个)如前所述的降温球体或者含有至少1个(例如，1个，2个，3个，4个，5个，或更多个)如前所述的烟用部件。

在某些实施方案中，所述卷烟为加热不燃烧卷烟。

在某些实施方案中，所述卷烟还含有加热部件，冷却部件，隔热部件，烟气过滤部件中的一种或多种。

在某些实施方案中，所述冷却部件为PLA薄膜。

在某些实施方案中，所述隔热部件为醋酸纤维素丝束制成的滤棒。

在某些实施方案中，所述烟气过滤部件为醋酸纤维素丝束制成的滤棒。

在某些实施方案中，所述隔热部件和/或所述烟气过滤部件还包含至少1个(例如，1个，2个，3个，4个，5个，或更多个)如前所述的降温球体。

在本申请的第四方面，提供了一种如前所述的降温球体或者如前所述的烟用部件在卷烟中的用途。

在某些实施方案中，所述卷烟为加热不燃烧卷烟。

在本申请的第五方面，提供了一种制备降温球体的方法，所述方法包括：

(1)将内层的材料冷冻，所述内层的材料选自水或水溶性物质的水溶液。

在某些实施方案中，将内层的材料放入模具中冷冻。在某些实施方案中，所述模具为球形，椭圆形或水滴型。在某些实施方案中，所述内层的材料为水。

在某些实施方案中，将外层的材料配制成溶液，所述外层的材料由石油醚和/或正己烷，以及蜡组成。

在某些实施方案中，所述蜡选自石蜡，蜂蜡，微晶蜡，川蜡，地蜡，棕榈蜡中的一种或多种。

在某些实施方案中，将所述溶液覆盖于所述冷冻的内层材料上。在某些实施方案中，通过包衣机将所述溶液喷洒于所述冷冻的内层材料上。

在某些实施方案中，使所述溶液固化。在某些实施方案中，将步骤(3)获得的产物置于室温下通风24h以上，以使石油醚挥发，蜡固化。在某些实施方案中，使内层材料液化。

在某些实施方案中，所述水溶性物质选自乙酸，蔗糖，葡萄糖，丙二醇，丙三醇，水溶性多糖，氯化钠，氯化钾，柠檬酸钠，柠檬酸钾中的一种或几种。在某些实施方案中，所述水溶性物质选自乙酸，蔗糖，氯化钠中的一种或几种。

在某些实施方案中，所述内层为球体，且内层的直径为0.2mm至10mm。在某些实施方案中，所述内层的直径为0.3mm至5mm。在某些实施方案中，所述内层的直径为0.5mm至3.6mm。

在某些实施方案中，所述外层的厚度为0.2mm至10mm。在某些实施方案中，所述外层的厚度为0.3mm至5mm。在某些实施方案中，所述外层的厚度为0.5mm至2mm。

在某些实施方案中，所述石油醚和蜡的溶液的密度为0.5mg/ml至15mg/ml。在某些实施方案中，石油醚和蜡的溶液的密度为0.8mg/ml至12mg/ml。在某些实施方案中，石油醚和蜡的溶液的密度为1mg/ml至10mg/ml。

在某些实施方案中，所述降温球体还含有中层，所述中层位于内层与外层之间。在某些实施方案中，所述中层的材料选自海藻酸钠，明胶，壳聚糖，聚乙二醇纤维素衍生物中的一种或几种。

在某些实施方案中，所述降温球体还含有第二外层，所述第二外层覆盖于所述外层的外部。在某些实施方案中，所述第二外层的材料选自水，液体石蜡，碳酸二甲酯，乙酸乙酯，硅油，三氯甲烷中的一种或几种。

在本申请的第六方面，提供了一种制备加热不燃烧卷烟的方法，所述方法使用如前所述的降温球体或如前所述的烟用部件。

在本申请的第七方面，提供了一种控制卷烟的出口烟气温度的方法，所述方法使用如前所述的降温球体或如前所述的烟用部件或如前所述的卷烟。

在某些实施方案中，所述卷烟为加热不燃烧卷烟。

术语定义

在本发明中，除非另有说明，否则本文中使用的科学和技术名词具有本领域技术人员所通常理解的含义。同时，为了更好地理解本发明，下面提供相关术语的定义和解释。

如本文中所使用的，术语“加热不燃烧卷烟”为一种新型烟草制品，其通常包含卷烟和电子夹持器。其优点在于没有明火，不会燃烧，通过加热即可抽吸，此种卷烟不仅能为消费者提供更接近传统卷烟的味道，而且烟雾很少。抽吸时，将卷烟插入电子夹持器，经其中的电控发热元件加热释放烟气，加热时发热元件的温度为270-330℃。目前，市面上较为常见的加热不燃烧卷烟产品品牌为IQOS。

如本文中所使用的，术语“石油醚”是一种轻质石油产品。是低相对分子质量烃(主要是戊烷及己烷)的混合物。为无色透明液体，有煤油气味。不溶于水，溶于无水乙醇、苯、氯仿、油类等多数有机溶剂。主要用作溶剂和油脂处理，但易挥发。通常用铂重整抽余油或直馏汽油经分馏、加氢或其他精制方法制得。

如本文中所使用的，术语“石蜡”，又称晶形蜡，是一种溶于汽油、二硫化碳、二甲苯、乙醚、苯、氯仿、四氯化碳、石脑油等一类非极性溶剂，不溶于水和甲醇等极性溶剂。其是碳原子数约为18～30的烃类混合物，主要组分为直链烷烃(约为80％～95％)，还有少量带个别支链的烷烃和带长侧链的单环环烷烃(两者合计含量20％以下)。石蜡是从原油蒸馏所得的润滑油馏分经溶剂精制、溶剂脱蜡或经蜡冷冻结晶、压榨脱蜡制得蜡膏，再经脱油，并补充精制制得的片状或针状结晶。根据加工精制程度不同，可分为全精炼石蜡、半精炼石蜡和粗石蜡3种。

发明的有益效果

本申请的降温球体能够提升卷烟抽吸的感官质量，并且降低卷烟抽吸过程中的出口烟气温度。进一步，通过将降温球体的内层冷冻，使外层能够简单、便捷的覆盖于内层的外部。综上，本申请的降温球体工艺较为简单，成本低廉，能够适应工业化生产。

下面将结合附图和实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将理解，下列附图和实施例仅用于说明本发明，而不是对本发明的范围的限定。根据附图和优选实施方案的下列详细描述，本发明的各种目的和有利方面对于本领域技术人员来说将变得显然。

附图说明

图1显示了加热不燃烧卷烟的四段式部件示意图，其包括，烟草制品加热部件1，隔热部件2，冷却部件3，烟气过滤部件4。

图2显示了本申请的降温球体的结构，其包括内层5和外层6。

图3显示了烟气过滤部件4中包埋有降温球体7。

图4显示了冷却部件3中附有降温球体7。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。

另外，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。本领域技术人员知晓，实施例以举例方式描述本发明，且不意欲限制本发明所要求保护的范围。本文中提及的全部公开案和其他参考资料以其全文通过引用合并入本文。

以下实施例中的醋酸纤维素丝束购自华维集团。

实施例1.实验组与对照组的设置

本申请共设置5组实验，分为实验组1-4，以及对照组。

如图1所示，实验组1-4与对照组均含有四段式加热不燃烧的部件，其中，对照组和实验组1-4的部件长度以及圆周均一致。即，烟草制品加热部件1长度为16mm，隔热部件2长度为4mm，冷却部件3长度为20mm，烟气过滤部件4的长度为8mm。5组实验的4个部件的圆周均为23.0mm。并且，5组实验的烟草制品加热部件1的长度均为有序薄片，配方不变，加热部件1均为沿径向平行排列的条状烟草薄片。其中，每支卷烟的烟草薄片的填充量均为0.27±0.004g，薄片均为稠浆法生产加工工艺制作，其甘油含量18％，丙二醇含量1％，水分含量7％，木桨纤维5％，其余为烟草粉末。

1、对照组的具体设置

对照组的隔热部件2为醋酸纤维素丝束制成的滤棒；冷却部件3为PLA薄膜(同市售IQOS)；烟气过滤部件4为醋酸纤维素丝束制成的滤棒。

2、实验组1的具体设置

实验组1的隔热部件2为醋酸纤维素丝束制成的滤棒；冷却部件3为PLA薄膜；烟气过滤部件4为醋酸纤维素丝束制成的滤棒，并且，在冷却部件3和烟气过滤部件4中各包埋一颗本申请的降温球体。

实验组1的降温球体的制备：将纯水放入球形模具内，所述模具直径大小1.5mm，置入-10℃环境中，冷冻成实心固体球形。将石蜡溶于石油醚中，配置成5.0mg/mL的溶液，通过包衣机均匀喷洒在实心固体球体上，形成1mm厚度的石蜡层。置于室温下通风24小时以上，待石油醚挥发，实心固体球形液化后，即可形成直径为3.5mm壳核结构的降温球体。所述纯水液体在25℃下，比热容为4.2x 10³J/(kg℃)。

将上述降温球体材料单颗包埋在冷却部件3和烟气过滤部件4的醋酸纤维素丝束制成的滤棒中。

3、实验组2的具体设置

实验组2的隔热部件2为醋酸纤维素丝束制成的滤棒；冷却部件3为PLA薄膜；烟气过滤部件4为醋酸纤维素丝束制成的滤棒，并且，在冷却部件3和烟气过滤部件4中各包埋一颗本申请的降温球体。

实验组2的降温球体的制备：将25％氯化钠溶液放入球形模具内，所述模具直径大小为2.0mm，置入-20℃环境中，冷冻成实心固体球形。将石蜡溶于石油醚中，配置成8.0mg/mL的溶液，通过包衣机均匀喷洒在实心固体球体上，形成1mm厚度的石蜡层。置于室温下通风24小时以上，待石油醚挥发，实心固体球形液化后，即可形成直径为4.0mm壳核结构的降温材料。所述25％氯化钠溶液在25℃下，比热容为3.29x 10³J/(kg℃)。

将上述降温球体材料单颗包埋在冷却部件3和烟气过滤部件4的滤棒中。

4、实验组3的具体设置

实验组3的隔热部件2为醋酸纤维素丝束制成的滤棒；冷却部件3为本申请的降温球体所填充的腔室；烟气过滤部件4为醋酸纤维素丝束制成的滤棒，并且，烟气过滤部件4中包埋本申请的降温球体。

实验组3的降温球体的制备：将60％白砂糖溶液放入球形模具内，所述模具直径大小为0.5mm，置入-20℃环境中，冷冻成实心固体球形。将石蜡溶于石油醚中，配置9.0mg/mL的溶液，通过包衣机均匀喷洒在实心固体球体上，形成0.5mm厚度的石蜡层。置于室温下通风24小时以上，待石油醚挥发，实心固体球形液化后，即可形成直径为1.5mm壳核结构的降温材料。所述60％白砂糖溶液在25℃下，比热容为3.1x 10³J/(kg℃)。

将上述降温球体填充于烟气过滤部件4和冷却部件3的空腔中，填充量为55mg/空腔。

5、实验组4的具体设置

实验组3的隔热部件2为醋酸纤维素丝束制成的滤棒；冷却部件3为本申请的降温球体所填充的腔室；烟气过滤部件4为醋酸纤维素丝束制成的滤棒，并且，烟气过滤部件4中包埋本申请的降温球体。

实验组4的降温球体的制备：将10％乙酸溶液放入球形模具内，所述模具直径大小为0.5mm，置入-20℃环境中，冷冻成实心固体球形。将石蜡溶于石油醚中，配置9.0mg/mL的溶液，通过包衣机均匀喷洒在实心固体球体上，形成0.5mm厚度的石蜡层。置于室温下通风24小时以上，待石油醚挥发，实心固体球形液化后，即可形成直径为1.5mm壳核结构的降温材料。所述10％乙酸溶液在25℃下，比热容为4.02x10³J/(kg℃)。

将上述降温球体材料填充于烟气过滤部件4和冷却部件3的空腔中，填充量为60mg/空腔。

实施例2.感官质量对比分析

将上述制备的对照组和实验组1-4的加热不燃烧卷烟进行感官评价。感官质量评价标准如表1所示。感官质量评价结果如表2所示。

表1.加热不燃烧卷烟感官质量评价指标及评分标准

表2.加热不燃烧卷烟感官质量评价结果

根据表2可以看出，实验组1-4的6种感官评价均显著的优于对照组，且总分也明显优于对照组。上述结果表明含有本申请的降温球体的实验组1-4的感官质量评价显著优于使用市售降温材料的对照组。

实施例3.出口烟气温度分析

将上述制备的对照组和实验组1-4的加热不燃烧卷烟进行出口烟气温度分析，分析结果如表4所示。

采用颐中集团的NH1600烟具适配性实验装置检测出口烟气温度，烟具加热温度设置为300℃，采用加拿大深度抽吸(HCI)模式，抽吸容量55mL，钟形波，抽吸2s，间隔30s，每支烟抽7口。

表4.出口烟气温度(℃)

根据表4可以看出，实验组1-4的出口烟气温度均显著的低于对照组。实验组1和2与对照组相比，仅在冷却部件3和烟气过滤部件4的滤棒中各包埋了一颗本申请的降温球体，即能够降低3-10℃的出口烟气温度。实验组3和4通过本申请的降温球体完全替代了市面上使用的降温材料，实验组3和4的出烟温度仍低于对照组。结合之前的实验结果，本申请的降温球体能够降低出口烟气温度，且能够提升感官质量评价。

实施例4.材料的替换

在上述降温球体的制备过程中，还进行了将碳酸二甲酯，乙酸丁酯，三氯甲烷，硅油，甲苯，正己烷等溶剂替代石油醚的实验，考察这些溶剂与水或水溶液是否可以构建本申请的降温球体。其中，构建的步骤和过程同实施例1中的描述，实验结果如表5所示。

实验结果证实，正己烷可以替代石油醚，与水或水溶性物质的水溶液以构建本申请的降温球体。

表5.降温球体的制备结果

	结果
		碳酸二甲酯	无法制备降温球体
乙酸丁酯	无法制备降温球体
		硅油	无法制备降温球体
甲苯	制备降温球体具有毒性
		三氯甲烷	制备降温球体具有毒性
正己烷	可以制备降温球体

尽管本发明的具体实施方式已经得到详细的描述，但本领域技术人员将理解：根据已经公布的所有教导，可以对细节进行各种修改和变动，并且这些改变均在本发明的保护范围之内。本发明的全部分为由所附权利要求及其任何等同物给出。

Claims (22)

1.一种降温球体，其包含内层和外层，所述外层覆盖于内层的外部；其中，所述内层的材料选自水或水溶性物质的水溶液；所述外层的材料由石油醚和/或正己烷，以及蜡组成；

其中，所述降温球体通过下述方法制备：

(1)将内层的材料冷冻，所述内层的材料选自水或水溶性物质的水溶液；

(2)将外层的材料配制成溶液，所述外层的材料由石油醚和/或正己烷，以及蜡组成；

(3)将所述溶液覆盖于所述冷冻的内层材料上；

(4)将步骤(3)获得的产物通风，以使石油醚和/或正己烷挥发，使蜡固化。

2.权利要求1的降温球体，其中，所述蜡选自石蜡，蜂蜡，微晶蜡，川蜡，地蜡，棕榈蜡中的一种或多种。

3.权利要求1的降温球体，其中，所述降温球体具有选自下列的一个或多个特征：

(1)所述水溶性物质选自乙酸，蔗糖，葡萄糖，丙二醇，丙三醇，水溶性多糖，氯化钠，氯化钾，柠檬酸钠，柠檬酸钾中的一种或几种；

(2)所述内层为球体，且内层的直径为0.2mm至10mm；

(3)所述外层的厚度为0.2mm至10mm；

(4)所述石油醚和蜡的溶液的密度为0.5mg/ml至15mg/ml；

(5)所述降温球体还含有中层，所述中层位于内层与外层之间；

(6)所述降温球体还含有第二外层，所述第二外层覆盖于所述外层的外部。

4.权利要求3的降温球体，其中，所述降温球体具有选自下列的一个或多个特征：

(1)所述水溶性物质选自乙酸，蔗糖，氯化钠中的一种或几种；

(2)所述内层的直径为0.3mm至5mm；

(3)所述外层的厚度为0.3mm至5mm；

(4)石油醚和蜡的溶液的密度为0.8mg/ml至12mg/ml；

(5)所述第二外层的材料选自水，液体石蜡，碳酸二甲酯，乙酸乙酯，硅油，三氯甲烷中的一种或几种；

(6)所述中层的材料选自海藻酸钠，明胶，壳聚糖，聚乙二醇纤维素衍生物中的一种或几种。

5.权利要求4的降温球体，其中，所述降温球体具有选自下列的一个或多个特征：

(1)所述内层的直径为0.5mm至3.6mm；

(2)所述外层的厚度为0.5mm至2mm；

(3)石油醚和蜡的溶液的密度为1mg/ml至10mg/ml。

6.一种烟用部件，所述烟用部件含有至少1个如权利要求1-5任一项所述的降温球体。

7.权利要求6的烟用部件，其中，所述烟用部件含有1个，2个，3个，4个，5个，或更多个如权利要求1-5任一项所述的降温球体。

8.权利要求6的烟用部件，其中，所述烟用部件还含有滤棒。

9.权利要求8的烟用部件，其中，所述滤棒包含醋酸纤维素丝束。

10.一种卷烟，所述卷烟含有至少1个如权利要求1-5任一项所述的降温球体；或者含有至少1个如权利要求6-9任一项所述的烟用部件。

11.权利要求10的卷烟，所述卷烟含有1个，2个，3个，4个，5个，或更多个如权利要求1-5任一项所述的降温球体；或者含有1个，2个，3个，4个，5个，或更多个如权利要求6-9任一项所述的烟用部件。

12.权利要求10的卷烟，其中，所述卷烟为加热不燃烧卷烟。

13.权利要求10的卷烟，其中，所述卷烟还含有加热部件，冷却部件，隔热部件，烟气过滤部件中的一种或多种。

14.权利要求13的卷烟，其中，所述卷烟具有选自下列的一种或多种特征：

(1)所述冷却部件为PLA薄膜；

(2)所述隔热部件为醋酸纤维素丝束制成的滤棒；

(3)所述烟气过滤部件为醋酸纤维素丝束制成的滤棒。

15.权利要求14的卷烟，其中，所述隔热部件和/或所述烟气过滤部件还包含至少1个如权利要求1-5任一项所述的降温球体。

16.权利要求15的卷烟，其中，所述隔热部件和/或所述烟气过滤部件还包含1个，2个，3个，4个，5个，或更多个如权利要求1-5任一项所述的降温球体。

17.权利要求1-5任一项所述的降温球体或者权利要求6-9任一项所述的烟用部件在卷烟中的用途。

18.权利要求17的用途，其中，所述卷烟为加热不燃烧卷烟。

19.权利要求1所述的降温球体，所述降温球体具有选自下列的一个或多个特征：

(a)在步骤(1)中，将内层的材料放入模具中冷冻，所述模具为球形，椭圆形或水滴型；

(b)在步骤(1)中，所述内层的材料为水；

(c)在步骤(2)中，所述蜡选自石蜡，蜂蜡，微晶蜡，川蜡，地蜡，棕榈蜡中的一种或多种；

(d)在步骤(3)中，通过包衣机将所述溶液喷洒于所述冷冻的内层材料上；

(e)在步骤(4)中，将步骤(3)获得的产物置于室温下通风24h以上，以使石油醚和/或正己烷挥发，蜡固化；

(f)在步骤(4)中，使内层材料液化。

20.一种制备加热不燃烧卷烟的方法，所述方法使用权利要求1-5任一项所述的降温球体或权利要求6-9任一项所述的烟用部件。

21.一种控制卷烟的出口烟气温度的方法，所述方法使用权利要求1-5任一项所述的降温球体或权利要求6-9任一项所述的烟用部件或权利要求10-16任一项所述的卷烟。

22.权利要求21的方法，其中，所述卷烟为加热不燃烧卷烟。

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