CN117441930A - 烟碱逐口释放均匀性的新型烟草制品及其烟碱调节剂、稠浆、薄片的制备方法 - Google Patents
烟碱逐口释放均匀性的新型烟草制品及其烟碱调节剂、稠浆、薄片的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于新型烟草材料领域，具体涉及一种改善新型烟草制品的烟碱逐口释放均匀性的烟碱调节剂，包括成分A和成分B，成分A为单宁酸、脯氨酸、咖啡酸、丙酮酸中的至少一种；所述的成分B为磷酸、硼酸中的至少一种。本发明还提供了包含所述烟碱调节剂的新型烟草制品及其稠浆、薄片。本发明所述的工艺，基于所述的烟碱调节剂的联合控制，能够意外地实现协同，可以显著改善新型烟草稠浆薄片的烟碱逐口释放均匀性。
Description
技术领域
本发明属于卷烟技术领域，具体涉及新型烟草及其薄片制备领域。
背景技术
烟草薄片上世纪60年代为了解决烟草加工过程中废弃物再利用而采用的一种重组工艺。但随着人们对卷烟健康的日益关注，烟草薄片开始担负着重要角色，由于它的化学成分及燃烧性能比传统烟叶更容易调节，于是人们给它赋予了降焦减害功能，将其作为功能性载体或改善烟支燃烧状态，调节烟气化学成分的主要材料，如今，随着新型烟草制品如加热卷烟的兴起，人们就将它作为加热卷烟的主要发烟材料，烟草薄片功能性得到更加广泛的发挥。制造烟草薄片的方法主要有稠浆法、辊压法、造纸法和改良造纸法(干法)。目前80％的加热卷烟使用了稠浆法或辊压法薄片作为发烟材料，上述两方法生产薄片时都要将烟灰与粘合剂混合后制造成稠浆才能制造成薄片。但采用传统的稠浆法薄片工艺生产的薄片存在着烟香不足、香气平淡，烟碱逐口释放均匀性差等质量问题。特别是用于制造加热卷烟时，上述质量问题更会突出。
针对烟碱释放问题，现有技术报道了一些解决方法，公开号为CN113115973A的中国专利文献公开了一种加热卷烟用再造烟叶片基的制备方法，包括：采用造纸法制备再造烟叶浆料；先将质量百分含量为0.01％-0.15％的聚环氧乙烷溶液和质量百分含量为0.01％-0.15％的瓜尔豆胶溶液加入再造烟叶浆料中；再将仙人掌汁和杨桃藤汁中的至少一种加入再造烟叶浆料中；将再造烟叶浆料制成加热卷烟用再造烟叶片基。该工艺公开了一种造纸法薄片工艺，其能够改善烟碱的负载量和释放量。
综上，针对新型烟草制品抽吸方式下，现有技术中还较少对烟草组织中的烟碱进行可控释放的相关技术报道。
发明内容
针对现有新型烟草制品(如加热卷烟)的稠浆法薄片在加热卷烟抽吸过程中烟草组织中的烟碱难于可控释放问题，本发明提供了一种改善加热卷烟烟气烟碱逐口释放均匀性的烟碱调节剂，旨在改善新型烟草抽吸阶段烟草组织中的烟碱的可控释放。
本发明第二目的在于，提供包含所述烟碱调节剂的稠浆、薄片和新型烟草制品及其制备方法，旨在改善新型烟草制品的烟碱的可控均匀释放。
新型烟草基于加热方式进行抽吸，其抽吸阶段的温度大多在150～300℃之间，在该抽吸机制下，烟草组织中的烟碱的可控释放难度较大，释放均匀性不理想，针对该问题，本发明提供以下解决方案：
一种改善新型烟草制品的烟碱逐口释放均匀性的烟碱调节剂，包括成分A和成分B，其中，成分A为单宁酸、脯氨酸、咖啡酸、丙酮酸中的至少一种；
所述的成分B为磷酸、硼酸中的至少一种。
针对新型烟草制品抽吸机制特点所致的烟碱难于释放，且释放均匀性不理想的问题，本发明创新地研究表明，采用成分A和B组合，能够意外地实现协同，可以适配新型烟草制品的应用需求，能够诱导和调整烟草组织中的烟碱的释放行为，能够改善抽吸阶段烟草组织中烟碱的逐口释放均匀性。
本发明中，成分A和B的联合协同是适配新型烟草制品使用需求，并改善其烟碱释放均匀性的关键。
优选地，成分A为脯氨酸、咖啡酸、丙酮酸中的两种以上的复合物，进一步优选为质量比为1～2:1～2:1的脯氨酸、咖啡酸、丙酮酸的复合酸。研究还表明，采用所述优选的成分A，其可以和成分B具有更优的适配协同效果，可以进一步改善新型烟草制品的烟碱释放效果和均匀性。
优选地，成分B为磷酸，或为磷酸-硼酸的复合物，优选为重量比为1～3:1的磷酸-硼酸的复合物。研究还表明，采用所述优选的成分A，其可以和成分B具有更优的适配协同效果，可以进一步改善新型烟草制品的烟碱释放效果和均匀性。
本发明中，成分A和成分B的重量比为1～3:1。
本发明还提供了一种烟碱逐口释放均匀性的新型烟草制品用稠浆，其包含粘胶、烟灰和本发明所述的烟碱调节剂的浆液。
本发明中，得益于烟碱调节剂成分中的联合，配合胶的作用，其能够包封接枝在胶的网络中并对烟草组织表面进行包封以及改性，如此能够意外地实现协同，可以改善抽吸阶段烟草组织中的烟碱的逐口释放均匀性。
本发明中，所述的粘胶(粘合剂)，其可以为包含PEG、植物胶和解纤纤维的胶黏性溶液；
本发明中，所述的植物胶为田菁胶、胡麻胶、香豆胶、卡拉胶、黄原胶、瓜尔胶、CMC、罗望子胶、海藻酸钠、微晶纤维素中的至少一种；
优选地，所述的植物胶为田菁胶、胡麻胶、香豆胶、卡拉胶、CMC、果胶中两种以上的复合物；进一步优选为角豆胶、微晶纤维素、CMC、果胶中两种以上的复合物。所述的复合物中，单重成分的含量在20～60wt.％之间，且成分的总量为100wt％。研究表明，所述的优选复合植物胶，有助于进一步和其他成分联合调控烟碱的释放行为，可进一步协同改善新型烟草抽吸阶段烟草组织中的烟碱逐口释放均匀性。
本发明中，所述的解纤纤维可以是现有商用产品，或者基于行业内公知的解纤手段得到。例如，所述的解纤纤维为木浆纤维经解纤处理得到的纤维；
优选地，所述的粘胶中，还含有水、有机溶剂中的至少一种的溶剂；
优选地，所述的有机溶剂为C1～C4的醇。
本发明所述的粘胶中，PEG的浓度小于或等于30％；植物胶的浓度小于或等于10％、解纤纤维的浓度小于或等于10％。进一步地，粘胶中，PEG的浓度为1～20％；植物胶的浓度1～10％、解纤纤维的浓度1～10％。更进一步地，PEG的浓度为1～10％；植物胶的浓度1～5％、解纤纤维的浓度1～5％。
优选地，所述的烟灰中至少包含烟叶(如烟丝)、烟梗、膨化烟丝、膨化梗丝中的至少一种；
优选地，烟灰中还允许包含烟梗签、造纸法薄片丝、茶叶、植物纤维中的至少一种；
本发明所述的稠浆，还包含雾化剂、风味调节剂、助剂等允许添加的成分。
所述的雾化剂为乙二醇、丙三醇中的至少一种。所额外添加的成分的用量可根据需要进行调整。例如，稠浆中，雾化剂的含量为5～20wt.％。
优选地，稠浆中，烟灰和粘胶重量为1:3～10；所述的烟碱调节剂为烟灰粘胶总重量的百分比为1～10wt％。
本发明还提供了一种所述的烟碱逐口释放均匀性的加热卷烟用稠浆的制备方法，将各成分混合均匀，即得；
优选地，预先将粘胶和烟碱调节剂的成分A混合，随后和烟灰混合，再和烟碱调节剂中的成分B混合，即得所述的稠浆；
或者，将粘胶和烟灰混合，得到基础稠浆，随后和烟碱调节剂混合，制得所述的稠浆。
本发明研究意外地发现，采用所述的混合方式制得所述的稠浆，相较于预先将粘胶和烟碱雾化剂成分一并混合后的稠浆制备工艺，其能够意外地基于成分之间的物化关系，可以进一步对烟草组织进行表面改性，如此能够意外地改善制备的新型烟草制品在抽吸阶段的烟草组织中的烟碱释放均匀性。
本发明还包括一种烟碱逐口释放均匀性的新型烟草制品稠浆法薄片，其通过所述的稠浆进行布浆、干燥即得。
本发明还提供了一种烟碱逐口释放均匀性的新型烟草制品，其包含有本发明所述的稠浆法薄片；
优选地，所述的新型烟草制品为加热卷烟，其加热段中包含所述的稠浆法薄片。
有益效果
1、本发明提供了改善加热卷烟烟碱逐口释放均匀性的烟碱调节剂，其通过所述的成分的联合，能够协同调控加热卷烟中的烟碱的释放行为，其可以改善新型烟草抽吸过程中烟草组织中的烟碱释放效果和逐口释放均匀性。
2、本发明中，成分A为脯氨酸、咖啡酸、丙酮酸中的两种以上的复合物，且成分B为磷酸，或为磷酸-硼酸的复合物，具有更优的联合协同效果，可以更好地适配新型烟草制品的应用要求，可以更好地改善新型烟草制品抽吸阶段烟草组织中的烟碱释放效果和均匀性。
3、本发明还提供了一种包含所述烟碱调节剂的稠浆，其得益于所述的烟碱调节剂的应用，可以有效改善烟碱释放效果，在此基础上，进一步控制植物胶为角豆胶、微晶纤维素、CMC、果胶中两种以上的复合物；可以和烟碱调节剂联合对烟草组织进行表面改性，进而有助于进一步改善新型烟草制品抽吸阶段的烟草组织中的烟碱释放效果。此外，进一步配合其制备方法的联合控制，可以进一步基于成分之间的物化关系，可以进一步改善制备的稠浆薄片的烟碱释放效果。
具体实施方式
通过下面给出的本发明的具体实施例可以进一步清楚地了解本发明。但它们不是对本发明的限定。
实施例1
第一步，烟碱调节剂A的制备：依次称取脯氨酸、咖啡酸各0.5公斤，用5.0公斤水，充分搅拌，溶解，待用。
第二步：PEG制备：称取PEG-400、PEG-2000、PEG-6000各0.2公斤，用水5.0公斤同时添加鞣酸0.02公斤，在专有的具备保温的溶解罐中加温到80±5℃的条件下，充分溶解，待用。
第三步：粘胶(粘合剂)的制备，将1.5公斤蔗糖纤维，置于水力碎纸机中，加入30.0公斤水，碎纸机搅拌速度2000转/分，持续搅拌60分钟后，添加植物胶(角豆胶)0.2公斤、卡拉胶0.1公斤，继续搅拌30分钟，利用低浓度粘胶剂带到纤维在水力碎纸机中利用带齿轮的搅拌棒充分涡流，将纤维板充分帚化解纤。之后在添加植物胶(角豆胶)0.2公斤、CMC 0.1公斤,第一步制备的烟碱调节剂A、第二步制备的PEG溶液，风味改良剂(根据口味需要调整，本案例以薄荷香精为实施列举)0.5公斤，继续搅拌30分钟后转移到贮存罐中待用。
第四步：烟灰复合材料的制备：
将重量比为6:3:1的烟叶、烟梗、茶叶经过干磨成300目烟灰备用(烟灰)。
第五步：稠浆处理：
将上述第三步和第四步制备的材料按重量比5:1输送到混合器中，并添加0.6公斤磷酸(烟碱调节剂B)，开动搅拌器，转速控制在100转/分，调节稠浆温度为(60±5)℃，搅拌保温时间4小时，进行混合。
第六步薄片制备
待第五步保温时间达到工艺要求后将该稠浆经过布浆、烘干、剥离，形成薄片。其中过程烘干采用两段式，最高温度不超过90℃。控制稠浆浇注厚度600mm左右。
将按上述方法制备的的成品薄片进行物理指标检测可知薄片厚度0.17mm，薄片水分11.8％。
参照传统卷烟HCI加拿大深度抽吸模式，抽吸口数(n)根据器具的加热时间来设置，加热器具设计工作温度220℃±5℃，每个加热卷烟样品准备10支烟，将每支烟的n口抽吸分别累积捕集在不同滤片上，即每张滤片上捕集相同抽吸口数的气溶胶(共10口)，并对数据进行标准差、相对标准偏差和极差计算，其结果见表1。
对比例1
和实施例1相比，区别仅在于，缺少第一步，相应地，第三步中不添加烟碱调节剂的成分A，且在第五步中不添加烟碱调节剂中的成分B(磷酸)。
表1烟气烟碱逐口抽吸数据统计表
| 样品 | RSD％ | R | Std |
| 对比例1 | 27.43 | 0.53 | 0.14 |
| 实施例1 | 12.77 | 0.03 | 0.01 |
实施例2
和实施例1相比，区别仅在于，改变第一步中的烟碱调节剂A的成分，且烟碱调节剂A的总重量同实施例1，实验组别分别为：
A组：烟碱调节剂A为重量比为1:1:1的脯氨酸、咖啡酸、丙酮酸。
B组：烟碱调节剂A为重量比为2:2:1的脯氨酸、咖啡酸、丙酮酸。
C组：烟碱调节剂A为丙酮酸。
实施例3
和实施例1相比，区别仅在于，改变第三步植物胶的成分，其他工艺和参数均同实施例1，实验组别分别为：
A组：植物胶为重量比为1:0.5的角豆胶、果胶的复合物；
B组：植物胶为重量比为1:1:1的微晶纤维素、角豆胶、果胶的复合物；
C组：植物胶为微晶纤维素；
D组：植物胶为果胶；
实施例4
和实施例1相比，区别仅在于，改变第四步的烟碱调节剂B的成分，实验组别分别为：
A组：烟碱调节剂B为硼酸；
B组：烟碱调节剂B为磷酸和硼酸，二者的质量比为2:1；
其他操作和参数同实施例1。
实施例5
和实施例1相比，区别仅在于，第五步的烟碱调节剂B同烟碱调节剂A成分一并在第三步中添加，其他操作和参数均同实施例1。
对比例2
和实施例1相比，区别仅在于，第三步中，粘胶中不添加烟碱调节剂A，其他操作和参数同实施例1。
对比例3
和实施例1相比，区别仅在于，第四步中不添加磷酸，其他操作和参数同实施例1。
对比例4
和实施例1相比，区别仅在于，烟碱调节剂A为重量比为1:1:1的柠檬酸、苹果酸和酒石酸。
表2：实施例2～5以及对比例2～4的烟气烟碱逐口抽吸数据统计表
| 样品 | RSD％ | R | Std |
| 实施例2A | 11.12 | 0.04 | 0.01 |
| 实施例2B | 10.89 | 0.02 | 0.02 |
| 实施例2C | 15.13 | 0.14 | 0.08 |
| 实施例3A | 11.67 | 0.09 | 0.03 |
| 实施例3B | 8.23 | 0.01 | 0.01 |
| 实施例3C | 15.61 | 0.14 | 0.09 |
| 实施例3D | 16.15 | 0.21 | 0.10 |
| 实施例4A | 17.28 | 0.21 | 0.11 |
| 实施例4B | 7.26 | 0.02 | 0.01 |
| 实施例5 | 18.32 | 0.12 | 0.10 |
| 对比例2 | 21.41 | 0.43 | 0.21 |
| 对比例3 | 23.52 | 0.38 | 0.12 |
| 对比例4 | 19.23 | 0.26 | 0.10 |
通过表1和表2可知，采用本发明组合的烟碱调节剂，能够意外地实现协同，可以改善烟碱的释放均匀性。此外，通过实施例1和实施例2可知，采用组合的脯氨酸、咖啡酸、丙酮酸作为烟碱调节剂成分A，能够意外地进一步协同改善烟碱的释放均匀性。此外，通过实施例1和实施例4可知，采用组合的磷酸和硼酸，能进一步协同改善烟碱逐口释放均匀性。通过实施例1和实施例3比较也能够获知，采用组合的微晶纤维素、角豆胶、果胶，同样能够意外地协同改善烟碱的释放。不仅如此，通过实施例1和5比较也可知，在制备稠浆时，将成分A预先和混合在胶黏剂中，随后和烟灰混合后再和成分B混合，能够意外地进一步改善成分的协同效果，可一定程度进一步改善烟碱的调节效果。
实施例6
第一步：粘合剂制备：
1.1：PEG制备：称取PEG-400、PEG-2000、PEG-6000各2公斤，用水50公斤同时添加鞣酸0.2公斤，在专有的具备保温的溶解罐中加温到80±5℃的条件下，充分溶解，待用。
1.2：将15公斤蔗糖纤维，置于水力碎纸机中，加入300公斤水，碎纸机搅拌速度2000转/分，持续搅拌60分钟后，添加植物胶(同实施例4B)2公斤、卡拉胶1公斤，继续搅拌30分钟，利用低浓度粘胶剂带到纤维在水力碎纸机中利用带齿轮的搅拌棒充分涡流，将纤维板充分帚化解纤。之后在添加植物胶((同实施例4B))2公斤、CMC 1公斤，1.1步的PEG溶液，风味改良剂(如薄荷香精)5公斤，继续搅拌30分钟后转移到贮存罐中待用。
第二步：烟灰
将重量比为6:3:1的烟叶、烟梗、茶叶经过干磨成300目烟灰备用(烟灰)。
第三步：基础稠浆
将制备好的粘合剂和烟灰按重量比为5:1混合均匀形成基础稠浆。
第四步：
向基础稠浆中加入烟碱调节剂(其中的A组分为重量比为1:1:1的脯氨酸、咖啡酸、丙酮酸；B组分为重量比为1：1的硼酸和磷酸；A组分和B组分的重量比为2:1；烟碱调节剂的用量为基础稠浆重量的3wt％)，开动搅拌器，转速控制在100转/分，调节稠浆温度为(60±5)℃，搅拌保温时间4小时，进行混合，得到改性稠浆。
第五步：薄片制备
待第四步保温时间达到工艺要求后将该改性稠浆经过布浆、烘干、剥离，形成薄片。其中过程烘干采用两段式，最高温度不超过90℃。控制稠浆浇注厚度600mm左右。
按照实施例1中的方法对每口烟碱数据进行标准差、相对标准偏差和极差计算，其结果见表3。
表3烟气烟碱逐口抽吸数据统计表
| 样品 | RSD％ | R | Std |
| 实施例6 | 9.77 | 0.02 | 0.01 |
综上，本发明工艺，基于所述的烟碱调节剂成分的联合，能够意外地实现协同，可以显著改善稠浆薄片的烟碱的释放均匀性。
Claims (14)
1.一种改善新型烟草制品的烟碱逐口释放均匀性的烟碱调节剂，其特征在于，包括成分A和成分B，其中，成分A为单宁酸、脯氨酸、咖啡酸、丙酮酸中的至少一种；
所述的成分B为磷酸、硼酸中的至少一种。
2.如权利要求1所述的改善新型烟草制品的烟碱逐口释放均匀性的烟碱调节剂，其特征在于，成分A为脯氨酸、咖啡酸、丙酮酸中的两种以上的复合物，进一步优选为质量比为1～2:1～2:1的脯氨酸、咖啡酸、丙酮酸的复合酸。
3.如权利要求1所述的改善新型烟草制品的烟碱逐口释放均匀性的烟碱调节剂，其特征在于，成分B为磷酸，或为磷酸-硼酸的复合物，优选为重量比为1～3:1的磷酸-硼酸的复合物。
4.如权利要求1所述的改善新型烟草制品的烟碱逐口释放均匀性的烟碱调节剂，其特征在于，成分A和成分B的重量比为1～3:1。
5.一种烟碱逐口释放均匀性的新型烟草制品用稠浆，其特征在于，包含粘胶、烟灰和权利要求1～4任一项所述的烟碱调节剂的浆液。
6.如权利要求5所述的烟碱逐口释放均匀性的新型烟草制品用稠浆，其特征在于，粘胶为包含PEG、植物胶和解纤纤维的胶黏性溶液；
优选地，所述的植物胶为田菁胶、胡麻胶、香豆胶、卡拉胶、黄原胶、瓜尔胶、CMC、罗望子胶、海藻酸钠、微晶纤维素中的至少一种；
优选地，所述的植物胶为角豆胶、微晶纤维素、CMC、果胶中两种以上的复合物。
7.如权利要求6所述的烟碱逐口释放均匀性的新型烟草制品用稠浆，其特征在于，所述的解纤纤维为木浆纤维经解纤处理得到的纤维；
优选地，所述的粘胶中，还含有水、有机溶剂中的至少一种的溶剂；
优选地，所述的有机溶剂为C1～C4的醇。
8.如权利要求6～7任一项所述的烟碱逐口释放均匀性的新型烟草制品用稠浆，其特征在于，PEG的浓度小于或等于30％，植物胶小于或等于10％、解纤纤维小于或等于10％。
9.如权利要求5所述的烟碱逐口释放均匀性的新型烟草制品用稠浆，其特征在于，所述的稠浆中还允许包含雾化剂、风味调节剂中的至少一种；
所述的雾化剂为乙二醇、丙三醇中的至少一种。
10.如权利要求5所述的烟碱逐口释放均匀性的加热卷烟用稠浆，其特征在于，所述的烟灰中至少包含烟叶、烟梗、膨化烟丝、膨化梗丝中的至少一种；
优选地，烟灰中还允许包含烟梗签、造纸法薄片丝、茶叶、植物纤维中的至少一种。
11.如权利要求5所述的烟碱逐口释放均匀性的加热卷烟用稠浆，其特征在于，稠浆中，烟灰和粘胶重量为1:3～10；
所述的烟碱调节剂为烟灰粘胶总重量的百分比为1～10wt％。
12.一种权利要求5～11任一项所述的烟碱逐口释放均匀性的加热卷烟用稠浆的制备方法，其特征在于，将各成分混合均匀，即得；
优选地，预先将粘胶和烟碱调节剂的成分A混合，随后和烟灰混合，再和烟碱调节剂中的成分B混合，即得所述的稠浆；
或者，将粘胶和烟灰混合，得到基础稠浆，随后和烟碱调节剂混合，制得所述的稠浆。
13.一种烟碱逐口释放均匀性的新型烟草制品用稠浆法薄片，其特征在于，将权利要求5～11任一项所述的稠浆或权利要求12所述制备方法制得的稠浆进行布浆、干燥即得。
14.一种烟碱逐口释放均匀性的新型烟草制品，其特征在于，其包含有权利要求13所述的稠浆法薄片；
优选地，所述的新型烟草制品为加热卷烟，其加热段中包含权利要求13所述的稠浆法薄片。
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