CN114847512A - 一种膨化烟粉降温材料、其制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烟丝加工技术领域，尤其涉及一种膨化烟粉降温材料、其制备方法及应用。本发明提供了一种膨化烟粉降温材料的制备方法，包括：A)将烟粉、水、淀粉、蛋白粉和乳化剂搅拌混合，得到混合料；B)将所述混合料进行真空练泥，得到高致密性泥料；C)在避光条件下，将所述高致密性泥料在常温下陈化；D)将所述陈化后的泥料加热加压至膨化，得到膨化烟粉降温材料。本发明将烟粉废料经过上述工艺处理，得到一种膨化烟粉降温材料，相比于其他烟段降温材料，本发明将烟草废料有效利用，变废为宝，实现烟草废料的高值化利用，且制备过程中未使用对环境产生有害的物质，对环境友好，具有一定的社会效益和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及烟丝加工技术领域，尤其涉及一种膨化烟粉降温材料、其制备方法及应用。
背景技术
烟粉废料又称烟草下脚料，是指烟草收获过程中除鲜烟叶以外的脚叶、腋芽、烟茎等，以及在烟叶生产、晾烤、复烤和卷烟生产加工过程中，无法进行卷烟加工的低等或等级外烟叶以及大量的上部烟叶、废烟末、废烟丝、烟花、烟草穗杆等。实践证明，卷烟生产中产生的这些副产品在产生过程中实际上并未发生物质组成成分上的变化，化学成分主要是：碳水化合物的质量含量约占50％，烟碱的质量含量约占1％～4％，树脂、多酚、木质素等的质量含量约占15％，蛋白质的质量含量约占30％，灰分的质量含量约占13％。现有的烟粉废料在医学药用、肥料生产等领域都有着广泛使用。而如何有效利用烟草废料仍然是备受关注的重要课题。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种膨化烟粉降温材料、其制备方法及应用，可以实现烟草废料的高价值利用。
本发明提供了一种膨化烟粉降温材料的制备方法，包括以下步骤：
A)将烟粉、水、淀粉、蛋白粉和乳化剂搅拌混合，得到混合料；
B)将所述混合料进行真空练泥，得到高致密性泥料；
C)在避光条件下，将所述高致密性泥料在常温下陈化；
D)将所述陈化后的泥料加热加压至膨化，得到膨化烟粉降温材料。
优选的，步骤A)中，所述烟粉、水、淀粉、蛋白粉和乳化剂的质量比为10：1～1.2：0.5～1：1.5～2.0：0.1～0.3。
优选的，步骤A)中，所述搅拌混合的原料还包括聚乙二醇；
所述聚乙二醇与所述烟粉的质量比为0.18～0.25：10。
优选的，步骤B)中，所述真空练泥的真空度为-0.08～-0.12MPa，温度为40～50℃，加料速度为0.1～0.2kg/min。
优选的，步骤B)中，所述高致密性泥料的塑性指数为11～15。
优选的，步骤C)中，所述陈化的时间为22～26h；
所述陈化后，还包括：干燥；
所述干燥的温度为50～70℃，时间为30～90min。
优选的，步骤D)中，所述加热的速率为10～15℃/s；
所述陈化后的泥料的进料速率为0.1～0.5kg/min。
优选的，步骤D)中，所述膨化的温度为180～200℃，压力为8～11MPa。
本发明还提供了一种上文所述的制备方法制得的膨化烟粉降温材料。
本发明还提供了一种上文所述的膨化烟粉降温材料作为加热不燃烧卷烟中降温段的应用。
本发明提供了一种膨化烟粉降温材料的制备方法，包括以下步骤：A)将烟粉、水、淀粉、蛋白粉和乳化剂搅拌混合，得到混合料；B)将所述混合料进行真空练泥，得到高致密性泥料；C)在避光条件下，将所述高致密性泥料在常温下陈化；D)将所述陈化后的泥料加热加压至膨化，得到膨化烟粉降温材料。本发明将烟粉废料经过上述工艺处理，得到一种膨化烟粉降温材料，相比于其他烟段降温材料，本发明将烟草废料有效利用，变废为宝，实现烟草废料的高值化利用，且制备过程中未使用对环境产生有害的物质，对环境友好，具有一定的社会效益和经济效益。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种膨化烟粉降温材料的制备方法，包括以下步骤：
A)将烟粉、水、淀粉、蛋白粉和乳化剂搅拌混合，得到混合料；
B)将所述混合料进行真空练泥，得到高致密性泥料；
C)在避光条件下，将所述高致密性泥料在常温下陈化；
D)将所述陈化后的泥料加热加压至膨化，得到膨化烟粉降温材料。
本发明先将烟粉、水、淀粉、蛋白粉和乳化剂搅拌混合，得到混合料。
在本发明的某些实施例中，所述烟粉由烟草废料(或烟草下脚料)制备得到；具体的，将烟草废料(或烟草下脚料等)收集粉碎制得。所述烟粉废料包括烟草收获过程中除鲜烟叶以外的脚叶、腋芽、烟茎等，以及在烟叶生产、晾烤、复烤和卷烟生产加工过程中，无法进行卷烟加工的低等或等级外烟叶以及上部烟叶、废烟末、废烟丝、烟花、烟草穗杆等。
在本发明的某些实施例中，所述烟粉、水、淀粉、蛋白粉和乳化剂的质量比为10：1～1.2：0.5～1：1.5～2.0：0.1～0.3。在某些实施例中，所述烟粉、水、淀粉、蛋白粉和乳化剂的质量比为10：1：1.2：1.8：0.2。
在本发明的某些实施例中，所述乳化剂为食品级乳化剂，具体的可以选自单甘脂和/或磷脂。
在本发明的某些实施例中，所述搅拌混合的原料还包括聚乙二醇。采用聚乙二醇可以进一步保证原料的粘接性和表面活性。
在本发明的某些实施例中，所述聚乙二醇与所述烟粉的质量比为0.18～0.25：10。在某些实施例中，所述聚乙二醇与所述烟粉的质量比为0.2：10。
本发明中，搅拌混合的原料中增加淀粉和蛋白粉，有助于泥料膨化后质构均匀。本发明在制备混合料的过程中，采用上述特定配比的原料有助于增加烟草泥料的表面活性，提高膨化后烟草产品的结构稳定性。
在本发明的某些实施例中，将烟粉、水、淀粉、蛋白粉和乳化剂搅拌混合包括：
先将烟粉、淀粉、蛋白粉和乳化剂搅拌混合15～30min，再加入水，搅拌混合15～30min。
在本发明的某些实施例中，所述搅拌混合在混料机中进行。
得到混合料后，将所述混合料进行真空练泥，得到高致密性泥料。
在本发明的某些实施例中，所述真空练泥的真空度为-0.08～-0.12MPa，温度为40～50℃，加料速度为0.1～0.2kg/min。在某些实施例中，所述真空练泥的真空度为-0.1MPa，温度为40℃或45℃，加料速度为0.1kg/min或0.15kg/min。
在本发明的某些实施例中，所述真空练泥的次数大于2次。
在本发明的某些实施例中，所述真空练泥在真空练泥机中进行。
本发明中，真空练泥可以增加烟泥的致密性和可塑性。在本发明的某些实施例中，真空练泥前的混合料的密度为0.9～0.95g/cm3，真空练泥后的高致密性泥料的密度为1.05～1.2g/cm3。在某些实施例中，真空练泥前的混合料的密度为0.9g/cm3或0.92g/cm3；真空练泥后的高致密性泥料的密度为1.1g/cm3或1.15g/cm3。在本发明的某些实施例中，所述高致密性泥料的塑性指数为11～15。在某些实施例中，所述高致密性泥料的塑性指数为11。
得到高致密性泥料后，在避光条件下，将所述高致密性泥料在常温下陈化。
具体的，包括：
将所述高致密性泥料分为若干块，并用保鲜膜包裹，在避光条件下，常温陈化。
本发明对所述高致密性泥料分为若干块的大小并无特殊的限制，可以根据实际情况选择。
在本发明的某些实施例中，所述陈化的时间为22～26h。在某些实施例中，所述陈化的时间为24h。
本发明中，所述陈化可以使得泥料中的水分充分渗透，分布均匀，进一步提高泥料的可塑性。
在本发明的某些实施例中，所述陈化后，还包括：干燥。所述干燥的温度为50～70℃，时间为30～90min。在某些实施例中，所述干燥的温度为60℃，时间为60min。所述干燥在干燥箱中进行。
将所述陈化后的泥料加热加压至膨化，得到膨化烟粉降温材料。
在本发明的某些实施例中，所述膨化在高温膨化机中进行。
在本发明的某些实施例中，将所述陈化后的泥料加热加压至膨化包括：
将所述陈化后的泥料放入高温膨化机中，加热，保持进料速率均匀，压力表显示为8～11MPa时，得到膨化材料。
在本发明的某些实施例中，将所述陈化后的泥料放入高温膨化机之前，还包括：先将高温膨化机空转1～2min。
在本发明的某些实施例中，所述加热的速率为10～15℃/s。在某些实施例中，所述加热的速率为10℃/s。
在本发明的某些实施例中，所述陈化后的泥料的进料速率为0.1～0.5kg/min。在某些实施例中，所述陈化后的泥料的进料速率为0.2kg/min或0.3kg/min。
在本发明的某些实施例中，所述膨化的温度为180～200℃，压力为8～11MPa。在某些实施例中，所述膨化的温度为180℃，压力为10MPa。
在本发明的某些实施例中，所述膨化材料的含水率在2％以下。
在本发明的某些实施例中，膨化完成后，还包括：冷却干燥。
在本发明的某些实施例中，所述冷却干燥后，还包括：切割。
陈化后的泥料投入高温膨化机中，在螺杆螺套之间受挤压、摩擦、剪切等作用，其内部压力不断升高，内部压力可达8～11MPa，温度不断上升，内部温度可达180～200℃。在短时间内温度和压力急剧升高，原料的组织结构发生变化，使淀粉进一步糊化，蛋白质变性，粗纤维破坏，高温高压物料从出料口模具头出来，其压力在瞬间突然释放，压强骤然降至0.1Mpa，水分发生部分闪蒸，冷却后制品呈疏松多孔柱状结构，用刀具切断后进行冷却干燥，后根据需要切割成合适尺寸。
本发明还提供了一种上文所述的制备方法制得的膨化烟粉降温材料。
本发明制备的膨化烟粉降温材料的平均导热系数小于0.06W/(m·K)，含水率小于2％，孔隙率大于60％。
本发明还提供了一种上文所述的膨化烟粉降温材料作为加热不燃烧卷烟中降温段的应用。具体的，所述膨化烟粉降温材料作为加热不燃烧卷烟中的降温段置于实心滤嘴段和烟草段之间。所得膨化烟粉降温材料用于加热不燃烧卷烟的降温段，现场试验人员直观感受到浓郁刺鼻烟碱味道减轻，口感更加适宜清香，因此，所述膨化材料有降温隔热的效果并起到一定的烟碱净化作用。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种膨化烟粉降温材料、其制备方法及应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
以下实施例所用的原料均为一般市售。
实施例1
所述烟粉由烟粉废料制备：将烟草废料收集粉碎制得。
原料质量配比按照烟粉：水：淀粉：蛋白粉：乳化剂＝10：1：1.2：1.8：0.2，取烟粉1kg、120g淀粉、180g蛋白粉、20g乳化剂(单甘脂)，放入混料机中搅拌混合15min，再加入100g纯水，搅拌混合15min，得到密度为0.9g/cm3的混合料；
将所述混合料经真空练泥机练泥两次，得到高致密性泥料；所述真空练泥的真空度为-0.1MPa，练泥温度为40℃，加料速度为0.1kg/min；所述高致密性泥料的密度为1.1g/cm3，塑性指数为11；
将所述高致密性泥料分为若干块，并用保鲜膜包裹，在避光条件下，常温陈化24h；将陈化后的泥料的保鲜膜除去，放入干燥箱中，60℃下干燥60min；
打开高温膨化机，空转2min，将所述干燥后的泥料放入高温膨化机，以10℃/s的速率加热，保持进料速度缓慢均匀，进料速率为0.2kg/min，温度为180℃、压力表显示为10Mpa时，得到膨化材料，停止运行；
用刀具切断后进行冷却干燥，后根据需要切割成合适尺寸，得到膨化烟粉降温材料。
对于得到的膨化烟粉降温材料，使用导热系数测量仪(DTC-300)测得其平均导热系数为0.045W/(m·K)，使用TGA热重分析仪测得含水率为1.85％，使用空隙率检测仪测得孔隙率为65.3％。所得膨化烟粉降温材料用于加热不燃烧卷烟的降温段，现场试验人员直观感受到浓郁刺鼻烟碱味道减轻，口感更加适宜清香，因此，所述膨化材料有降温隔热的效果并起到一定的烟碱净化作用。
实施例2
所述烟粉由烟粉废料制备得到：将烟草废料收集粉碎制得。
原料质量配比按照烟粉：水：淀粉：蛋白粉：乳化剂：聚乙二醇＝10：1：1.2：1.8：0.2：0.4，取烟粉1kg、120g淀粉、180g蛋白粉、20g乳化剂(磷脂)和40g聚乙二醇，放入混料机中搅拌混合15min，再加入100g纯水，搅拌混合15min，得到密度为0.92g/cm3的混合料；
将所述混合料经真空练泥机练泥三次，得到高致密性泥料；所述真空练泥的真空度为-0.1MPa，温度为45℃，加料速度为0.15kg/min；所述高致密性泥料的密度为1.15g/cm3，塑性指数为11；
将所述高致密性泥料分为若干块，并用保鲜膜包裹，在避光条件下，常温陈化24h；将陈化后的泥料的保鲜膜除去，放入干燥箱中，60℃下干燥60min；
打开高温膨化机，空转2min，将所述干燥后的泥料放入高温膨化机，以10℃/s的速率加热，保持进料速度缓慢均匀，进料速率为0.3kg/min，温度为180℃、压力表显示为10Mpa时，得到膨化材料，停止运行；
用刀具切断后进行冷却干燥，后根据需要切割成合适尺寸，得到膨化烟粉降温材料。
对于得到的膨化烟粉降温材料，使用导热系数测量仪(DTC-300)测得其平均导热系数为0.058W/(m·K)，使用TGA热重分析仪测得含水率为1.35％，使用空隙率检测仪测得孔隙率为60.5％。所得膨化烟粉降温材料用于加热不燃烧卷烟的降温段，现场试验人员直观感受到浓郁刺鼻烟碱味道减轻，口感更加适宜清香，因此，所述膨化材料有降温隔热的效果并起到一定的烟碱净化作用。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种膨化烟粉降温材料的制备方法，包括以下步骤：
A)将烟粉、水、淀粉、蛋白粉和乳化剂搅拌混合，得到混合料；
B)将所述混合料进行真空练泥，得到高致密性泥料；
C)在避光条件下，将所述高致密性泥料在常温下陈化；
D)将所述陈化后的泥料加热加压至膨化，得到膨化烟粉降温材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A)中，所述烟粉、水、淀粉、蛋白粉和乳化剂的质量比为10：1～1.2：0.5～1：1.5～2.0：0.1～0.3。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A)中，所述搅拌混合的原料还包括聚乙二醇；
所述聚乙二醇与所述烟粉的质量比为0.18～0.25：10。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤B)中，所述真空练泥的真空度为-0.08～-0.12MPa，温度为40～50℃，加料速度为0.1～0.2kg/min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤B)中，所述高致密性泥料的塑性指数为11～15。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤C)中，所述陈化的时间为22～26h；
所述陈化后，还包括：干燥；
所述干燥的温度为50～70℃，时间为30～90min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤D)中，所述加热的速率为10～15℃/s；
所述陈化后的泥料的进料速率为0.1～0.5kg/min。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤D)中，所述膨化的温度为180～200℃，压力为8～11MPa。
9.权利要求1～8任意一项所述的制备方法制得的膨化烟粉降温材料。
10.权利要求9所述的膨化烟粉降温材料作为加热不燃烧卷烟中降温段的应用。
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