CN114831337A - 一种实现烟气降温的两段式低温加热卷烟 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实现烟气降温的两段式低温加热卷烟，包括烟丝段和滤棒段，烟丝段和滤棒段通过接装纸包裹形成烟支；烟丝段包括加热段和控温段；加热段的长度与加热体的长度一致，加热段出口温度在180—220℃；所述控温段的长度为10‑25mm，控温段出口温度为70—80℃；在控温段对烟支进行打孔，打孔位置为沿轴向在控温段对应的卷烟纸上设置降温孔，降温孔的孔径为0.2—0.6mm，打孔排数为1—5排，每排孔数为1—10个。发明的烟支结构在烟丝控温段沿轴向进行打孔，可进一步降低吸阻，提高烟气提取效率，逐级降低烟气温度，提高烟气混合的均匀性，改善抽吸体验。
Description
技术领域
本发明专利涉及加热不燃烧卷烟和传统卷烟生产技术领域，具体涉及一种实现烟气降温的两段式低温加热卷烟。
背景技术
加热卷烟作为一种卷烟新品类，在吸食方式、生理及心理感知等方面最接近传统卷烟，且具备“焦油”生成量低，有害成分释放量较少等优点，得到消费者的广泛接受，市场规模逐年扩张，尤其是在日本、韩国、俄罗斯及欧洲国家市场占有率逐年升高，成为国内外烟草巨头应对传统烟草制品销量日趋下滑的现实选择和利润增长点。
目前现有加热不燃烧卷烟烟支一般采用由发烟段和功能段组成，发烟段一般填充有天然烟草或再造烟叶，并在天然烟草或再造烟叶上施加一定量的丙二醇、丙三醇作为发雾剂；功能段包括中空段、降温段、过滤段等，中空段主要作为支撑烟支、便于搓接成形和作为烟气通道，降温段用于降低烟气温度，过滤段具有过滤烟气和一定的降温作用。
由于加热卷烟加热方式主要采用内芯片式或内芯圆锥式加热方式，加热片或加热锥在插入式易造成烟丝前推挤压发烟段和功能段之间，因此在发烟段后设置中空段，解决烟丝挤压造成吸阻过大或烟雾难以提取的问题；由于发烟段采取整体加热的方式，加热温度在350℃左右，抽吸时发烟段出口温度一般在180℃左右，甚至更高，不抽吸时，发烟段出口温度急剧下降，温度在100℃左右，抽吸时过高的温度易造成醋纤滤棒段受热收缩和变形，影响外观及抽吸体验，导致烟气烫嘴导致无法抽吸，需要在滤棒段前增设降温段，将温度降低到人体能够接受的程度，进而通过于醋纤滤棒的共同作用将入口温度降低到人体口腔能够接受的程度，一般在50℃以下。
基于以上原因，导致加热卷烟烟支结构设计复杂，工艺较长，加工设备较多，制造成本较高，同时，较低的温度导致发烟段大量的致香物质和雾化剂残留，加热卷烟抽吸体验与传统加热卷烟差异较大，制约了消费者对加热卷烟的接受程度。
温帅研究表明(硕士论文，加热不燃烧卷烟烟气降温结构设计与流场仿真)，市面上流行较多的产品,大多采用填充相变材料的方式实现烟气温度的降低,而相变材料在高温下可能会释放有害成分；醋酸纤维填充结构的降温效果与现有IQOS产品使用相变材料降温的效果相当,但其吸阻较大；发现烟气由中空流道进入降温段后速度由2.5m/s降低到0.57m/s,吸阻达889Pa；温度沿流动方向逐渐降低,但是出口烟气温度在中心轴线处高于出口截面平均温度10℃左右。
朱尊权等认为(卷烟工艺，2003版)，当点燃卷烟的过程中，当温度上升到300℃时，烟叶的挥发性成分开始挥发而形成烟气，上升到450℃时，烟丝开始焦化，温度上升到600℃时，烟支就被点燃而开始燃烧，同时释放大量的热量，并认为烟支燃烧时，整个烟支的温度从燃烧锥体到抽吸的一段形成了一个很陡的温度梯度，在最陡处温度可达600℃。有学者依据温度梯度和产香过程将传统卷烟分为裂解区(温度为600℃左右)、干馏区(350—600℃)、冷凝区(350—80℃)，并认为在400—600℃之间致香物质的生成的种类和数量明显增加，稠环芳烃类有害成分的生成主要在碳化体周围(高温区，温度在550——600℃之间)。以上研究表明，烟丝本身和醋纤材料本身具有较强的降温和吸附效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种实现烟气降温的两段式低温加热卷烟，基于烟丝本身和醋纤材料本身具有较强的降温和吸附原理，以及香味物质生成机理，可提高香气和浓度的两段式低温加热卷烟。
为实现上述目的，本申请是通过以下技术方案实现的：
一种实现烟气降温的两段式低温加热卷烟，包括烟丝段和滤棒段，烟丝段和滤棒段通过接装纸包裹形成烟支；
烟丝段包括加热段和控温段；所述加热段为受加热体整体加热的部分，加热段的长度与加热体的长度一致，长度为10-50mm，加热体加热温度为400—450℃，加热段出口温度在180—220℃；
控温段为未受加热体加热的部分，所述控温段长度为10-25mm，控温段出口温度为70—80℃；在控温段对烟支设置降温孔，打降温孔的孔位置为沿轴向在控温段对应的卷烟纸上打孔，打孔的长度为控温段长度，打孔孔径为0.2—0.6mm，打孔排数为1—5排，每排孔数为1—10个，且≥50％的降温孔的深度透过卷烟纸后，在控温段的表面形成凹孔。
进一步的，烟支直径小于加热体内径0.3mm。
进一步的，烟丝段的烟芯材料为烟丝、薄片丝、膨胀烟丝、烟草颗粒或梗丝中的一种或多种；烟丝段烟芯材料施加有按质量百分比为10-20％的发雾剂，所述发雾剂为丙二醇或丙三醇中的一种或多种。
进一步的，烟丝段的烟芯材料还添加有增香、增浓、改善口感或改善烟气作用的烟草提取物或水果提取物。
进一步的，烟丝制造工艺采用传统烟丝生产线，包括开箱、计量、真空回潮、松散回潮、预混、切丝、加料、暂存、烘丝、叶丝干燥、加香、贮存工序。
进一步的，发雾剂的施加位置在加香工序，叶丝干燥工序后的烟丝采用带盖板的输送带进行密封输送，输送距离不超过50米，烟丝温度控制在50℃以上。
进一步的，发雾剂采用循环施加方式进行，每次施加的比例按照总比例除以循环施加次数进行设定，发雾剂施加完成后贮存四个小时进行料液吸收及水分的平衡，施加发雾剂后物料温度控制在50-55℃。
进一步的，发雾剂为丙三醇时，雾化介质采用压缩空气，在压缩空气管道上设置电加热装置对压缩空气进行增温，增温后压缩空气的温度在70—120℃之间，使得丙三醇粘度降低到50mPa.s以下。
进一步的，发雾剂及香液施加区域湿度控制在30±2％，温度控制在24±1℃。
进一步的，滤棒段由醋酸纤纤维、无纺布或短纤维制成的滤棒，滤棒的吸阻为80—120Pa之间，长度根据降温要求在5—15mm之间。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的烟支结构得到简化，进而可简化加热卷烟制造工艺流程，同时降低了生产成本和实物成本。
2、本发明的烟支结构将烟丝段分为加热段和控温段，烟丝所携带的香味物质更多，可有效提高加热卷烟的香气量、浓度和烟气的丰富程度，具有更好的抽吸体验。
4、本发明的烟支结构烟丝段得到增长，从而使烟支即可可进行点燃抽吸，也可加热抽吸，从而适应不同的消费场景和消费者体验。
5、本发明的烟支结构在烟丝控温段沿轴向进行打孔，可进一步降低吸阻，提高烟气提取效率，逐级降低烟气温度，提高烟气混合的均匀性，改善抽吸体验。
附图说明
图1为本发明实施例1两用型烟支的结构示意图。其中：1-加热段，2-控温段，3-滤棒段，4—降温孔。
具体实施方式
以下结合附图对本申请的技术方案进行详细说明，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
本申请提供一种两段式加热卷烟烟支结构，包括烟丝段和滤棒段3，将烟丝段分为两部分，一部分为加热段2，一部分为控温段2；所述烟丝段和滤棒段通过接装纸包裹形成烟支。烟支直径小于加热体直径0.3mm，在本实施例中，烟支直径为19.0mm，达到较好的接触和密封效果，减少热量损失及加热抽吸时空气进入加热段，减少有害物质的产生。
烟支设计利用烟丝和醋纤材料本身具有较强的降温和吸附作用，利用烟丝段自身进行降温的同时增加致香物质的携带量，利用增加加热温度增加致香物质的种类和数量，利用加热时烟丝中致香物质汽化产生的高压与嘴端形成压差，通过抽吸将烟雾带出。
加热段为受加热体整体加热的部分，通过加热体对烟丝进行加热产香和发雾，加热段的长度与加热体的长度一致，范围在10-50mm，加热体加热温度为400—450℃，加热段出口温度在180—220℃。在本实施例中，加热卷烟所用加热器具长度为35.0mm，采用外围电阻加热方式，加热温度为420℃，加热卷烟加热段长度为35.0mm，加热段出口温度在192℃。
控温段为未受加热体加热的部分，利用烟丝本身具有较强的降温和吸附作用对通过控温段的烟雾进行降温，同时控温段烟丝受热升温释放香味物质，进一步增加香气量和浓度，控温段长度在10—25mm，控温段出口温度为70—80℃。在本实施例中，加热卷烟控温段长度为12.0mm，控温段出口温度为75℃。
在控温段2对烟支设置降温孔4，打孔位置为沿轴向在控温段对应的卷烟纸上打孔，降温孔的长度为控温段长度，打孔孔径为0.2—0.6mm，打孔排数为1—5排，每排孔数为1—10个。在本实施例中，打孔孔径为0.4mm，打孔排数为2排，每排孔数为3个，呈对称排列。在本申请中，≥50％的降温孔的深度透过卷烟纸后，在控温段的表面形成凹孔，此结构的降温孔在控温段上形成凹孔，一方面增加控温段的表面积，提高了对烟气的降温效果。
两段型加热卷烟，烟丝段烟芯材料为烟丝、薄片丝、膨胀烟丝、烟草颗粒、梗丝等其中的一种或多种，烟丝段烟芯材料施加有10—20％的丙二醇、丙三醇等发雾剂，利于烟雾及致香物质的释放，同时添加有增香、增浓、改善口感、改善烟气等作用的烟草提取物、水果提取物等物质，用于改善抽吸质量。
在本实施例中，两段型加热卷烟，烟丝段烟芯材料为烟丝，烟丝段烟芯材料施加有15％的丙三醇作为发雾剂。
烟丝制造工艺采用传统烟丝生产线，包括开箱、计量、真空回潮、松散回潮、预混、切丝、加料、暂存、烘丝、叶丝干燥、加香、贮存等工序。
发雾剂施加位置在加香工序，叶丝干燥后烟丝采用带盖板的输送带进行密封，试验研究表明，采用密封方式，输送距离不超过50米，烟丝温度可控制在50℃以上，有利于促进发雾剂的吸收，同时烟丝抗造碎性明显提升，可减少烟丝的造碎。
在本实施例中，发雾剂施加位置在加香工序，烟丝温度为52±3℃，有利于促进发雾剂的吸收，同时烟丝抗造碎性明显提升，可减少烟丝的造碎。
由于发雾剂施加量较大，一次施加难以被烟丝吸收，因此采用循环施加的方式，即先按照施加质量百分比为3—6％的发雾剂，然后进密封保温柜贮存2个小时以上，然后出柜再次施加发雾剂，然后再进密封保温柜贮存30分钟以上，以此类推，直至发雾剂施加完成，发雾剂施加完成后贮存四个小时进行料液吸收及水分的平衡；每次施加的比例按照总比例除以循环施加次数进行设定，避免对施加比例进行反复设定增加操作难度；施加料液后物料温度控制在50—55℃。
本实施例中，发雾剂采用循环施加的方式，每次施加质量百分比为4％的发雾剂，然后进密封保温柜贮存30分钟，然后出柜再次施加发雾剂，以此类推，经过三次循环时间完成发雾剂的施加。发雾剂施加完成后贮存四个小时进行料液吸收及水分的平衡。
由于丙三醇粘度较高，难以雾化，且易于吸收外部空间的水蒸气，加香料筒采用密闭料筒，防止吸收水分导致烟丝水分增加。
本实施例中，雾化介质采用压缩空气，压缩空气管道上设置电加热装置对压缩空气进行増温，増温后压缩空气的温度在85℃。
丙三醇施加罐体具有加热功能，利用丙三醇粘度随温度的升高而降低，且丙三醇性质比较稳定的原理，将丙三醇等发雾剂通过増温降低粘度，丙三醇加热至70℃以上时，丙三醇粘度可降低到50mPa.s以下，研究表明，料液粘度50mPa.s以下时，液体具有良好流动性，并易于被雾化，同时较高的温度利于丙三醇等雾化剂的吸收。
本实施例中，丙三醇施加前进行加热至78℃，丙三醇粘度为46.4mPa.s。
丙三醇及香液施加区域湿度为30±2％，温度为24±1.0℃。
滤棒段为醋纤、无纺布、短纤维等制成的滤棒，滤棒的吸阻为80—120Pa之间，长度根据降温要求在5—15m之间进行选择和设计。本实施例中，所用滤棒段为醋纤制成的滤棒，滤棒的吸阻为90Pa，长度为5.0mm。
烟支卷制和接装采用ZJ17改造的卷接设备。
加热卷烟物理指标检测结果见表1，加热卷烟各段温度检测结果如表2所示，加热卷烟感官质量评价结果见表3。
表1加热卷烟物理指标检测结果
表2各段温度检测结果
表3加热状态下感官质量评价结果
以上所述，仅是本申请的实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。
Claims (10)
1.一种实现烟气降温的两段式低温加热卷烟，其特征在于，包括烟丝段和滤棒段，烟丝段和滤棒段通过接装纸包裹形成烟支；
烟丝段包括加热段和控温段；所述加热段为受加热体整体加热的部分，加热段的长度与加热体的长度一致，长度为10-50mm，加热体加热温度为400—450℃，加热段出口温度在180—220℃；
控温段为未受加热体加热的部分，所述控温段的长度为10-25mm，控温段出口温度为70—80℃；在控温段对烟支设置降温孔，降温孔的位置为沿轴向在控温段对应的卷烟纸上打孔，打孔的长度为控温段的长度，降温孔的孔径为0.2—0.6mm，打孔排数为1—5排，每排孔数为1—10个，且≥50％的降温孔的深度透过卷烟纸后，在控温段的表面形成凹孔。
2.根据权利要求1所述的实现烟气降温的两段式低温加热卷烟，其特征在于，烟支直径小于加热体内径0.3mm。
3.根据权利要求1所述的实现烟气降温的两段式低温加热卷烟，其特征在于，烟丝段的烟芯材料为烟丝、薄片丝、膨胀烟丝、烟草颗粒或梗丝中的一种或多种；烟丝段烟芯材料施加有按质量百分比为10-20％的发雾剂，所述发雾剂为丙二醇或丙三醇中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的实现烟气降温的两段式低温加热卷烟，其特征在于，烟丝段的烟芯材料还添加有增香、增浓、改善口感或改善烟气作用的烟草提取物或水果提取物。
5.根据权利要求3所述的实现烟气降温的两段式低温加热卷烟，其特征在于，烟丝制造工艺采用传统烟丝生产线，包括开箱、计量、真空回潮、松散回潮、预混、切丝、加料、暂存、烘丝、叶丝干燥、加香、贮存工序。
6.根据权利要求5所述的实现烟气降温的两段式低温加热卷烟，其特征在于，发雾剂的施加位置在加香工序，叶丝干燥工序后的烟丝采用带盖板的输送带进行密封输送，输送距离不超过50米，烟丝温度控制在50℃以上。
7.根据权利要求6所述的实现烟气降温的两段式低温加热卷烟，其特征在于，发雾剂采用循环施加方式进行，每次施加的比例按照总比例除以循环施加次数进行设定，发雾剂施加完成后贮存四个小时进行料液吸收及水分的平衡，施加发雾剂后物料温度控制在50-55℃。
8.根据权利要求3所述的实现烟气降温的两段式低温加热卷烟，其特征在于，发雾剂为丙三醇时，雾化介质采用压缩空气，在压缩空气管道上设置电加热装置对压缩空气进行增温，增温后压缩空气的温度在70—120℃之间，使得丙三醇粘度降低到50mPa.s以下。
9.根据权利要求6所述的实现烟气降温的两段式低温加热卷烟，其特征在于，发雾剂及香液施加区域湿度控制在30±2％，温度控制在24±1℃。
10.根据权利要求1所述的实现烟气降温的两段式低温加热卷烟，其特征在于，滤棒段由醋酸纤纤维、无纺布或短纤维制成的滤棒，滤棒的吸阻为80—120Pa之间，长度根据降温要求在5—15mm之间。
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