WO2019223412A1 - 一种降温滤棒、应用及卷烟 - Google Patents

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金勇�
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李克
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谭超
喻赛波
范红梅
刘琦
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Definitions

  • the hot-melt adhesive powder includes at least one of EVA, TPU, PE, PA, and PES. It can ensure the molding of particles and the molding of particle rods. At the same time, they also have a certain phase change ability, which can play a role in cooling the phase change to a certain extent.
  • the mass proportion of the hot-melt adhesive powder in the cooling particles is 5% -50%, preferably 10% -40%, and the content of other ingredients can be adjusted as required.
  • a proper amount of hot-melt adhesive can ensure sufficient adhesion, and an excessive amount may block the channel during melting and affect the cooling effect.
  • test process includes the following steps:

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Abstract

一种降温滤棒、应用及卷烟，主要由降温颗粒固化成型而成；降温颗粒包括颗粒本体和包覆于颗粒本体上的壳层，壳层/或颗粒本体包含相变材料。将相变材料包覆在颗粒材料表面制成降温颗粒，并将该降温颗粒整体成型为降温滤棒，与常规滤棒复合后可直接用于卷烟生产；可根据相变材料和降温滤棒的用量来控制降温效果，这种滤棒形式可实现工业化生产，成本低廉，降温效果好；抽吸阻力小，烟气与相变材料接触面积大，降温效率高。

Description

一种降温滤棒、应用及卷烟 技术领域
本发明涉及一种降温滤棒、应用及卷烟，属于卷烟生产技术领域。
背景技术
在传统卷烟抽吸过程中，卷烟燃烧锥产生的热量会被主流烟气带至滤嘴，并且随着卷烟抽吸进程，通过滤嘴的烟气温度逐步升高。研究表明，在抽吸临近结束时滤嘴端的烟气温度可高达70-80℃，过高的滤嘴温度会影响滤嘴的截留效果，同时会影响消费者对烟气感官质量的评价。适当降低烟气温度是有必要的。
加热不燃烧卷烟是通过外部加热元件对烟草制品进行加热产生烟雾，通常烟草制品在250-350℃的条件下达到雾化条件，为保证烟雾量通常情况下滤嘴端要求低吸附甚至无吸附，高温雾化烟气通过滤嘴进入口腔的温度会高于传统卷烟燃烧的温度。因此适当降低烟气温度也是低温卷烟研制的关键技术。
中国专利CN201510045745.4提供了一种过滤嘴及卷烟，通过滤嘴端添加相变材料来降低烟气温度，所使用的相变材料为水合无机盐和尿素混合物，使用方式为喷洒于醋纤嘴棒上或结晶物置于两截滤嘴之间，行业所共知的是这种水合盐使用方式和效果是不理想的。
中国专利CN101396173提供了一种卷烟涡流降温保香的方法及其卷烟结构，是在卷烟滤嘴前设置涡流通道与空气相同，达到降温效果，结构比较复杂且不适于低温加热不燃烧卷烟。
通过滤嘴进行加香处理一般是采用加香颗粒、加香线或者胶囊的形式。如中国专利CN101390657公开了缓释薄荷的烟用滤嘴棒及其生产工艺，采用的加香手段为使用浸渍了香料的棉线，但难以实现持续加香。
发明内容
本发明解决的技术问题是，卷烟(包括传统卷烟和加热不燃烧卷烟)抽吸时，燃烧产生的烟雾温度偏高，对消费者口腔有灼烧感，影响抽吸体验。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种降温滤棒，其特征在于，主要由降温颗粒固化成型而成；所述降温颗粒包括颗粒本体和包覆于颗粒本体上的壳层，所述壳层/或颗粒本体包含相变材料。
如此，所用降温颗粒具有核壳结构，表层的壳层分布有相变材料，具有降温功能。降温滤棒可由降温颗粒根据需要形状固化成型获得；降温颗粒按一定形状堆积后，形成的降温滤棒整体为疏松多孔结构；应用于卷烟产品中时，高温烟气通过降温滤棒时，一方面，烟气可顺畅无阻碍地通过；另一方 面，高温烟气与壳层的接触面积大，降温效率高，有利于获得良好的降温效果，提升吸食者的体验。
可选地，仅壳层包含相变材料；可选地，仅颗粒本体含有相变材料；可选地，壳层和颗粒本体均含有相变材料。
在本发明的一些实施方式中，所述壳层由相变材料构成。
进一步地，所述相变材料包括PLA、聚乙二醇、硬脂酸、软脂酸、石蜡、微晶蜡、EVA、季戊四醇、硬脂酸-异丙醇酯、硬脂酸-丙三醇三酯中的至少一种。选择合适的相变材料，可在保证包衣效果的同时保证良好的降温效果，从而提升降温滤棒的整体降温性能。优选地，所述相变材料包括PLA、聚乙二醇、硬脂酸(包括其系列物)和EVA得混合物)。
在本发明的一些实施方式中，所述壳层还包含增香剂。如此，降温颗粒的外壳包含相变材料和增香剂，降温颗粒按一定形状堆积后，形成的降温滤棒整体为疏松多孔结构，烟气可顺畅地通过；另外，应用于卷烟产品中时，高温烟气通过降温滤棒时，高温烟气与壳层的接触面积大，相变材料对烟气热量吸收效率高，降温效率高，有利于获得良好的降温效果，提升吸食者的体验；同时，壳层中的增香剂受热，缓慢散发出香气，随烟气一同进入吸食者口腔，赋予烟气独特的口味，可满足个性化抽吸需求；相变材料吸热相变后内部香气成分得以缓慢释放，可起到持续加香作用。一般地，增香剂的挥发而产生香气，也是一个吸热过程，对烟气温度的降低也具有助益作用。
进一步地，所述增香剂包括香料和/或烟草提取物；优选地，所述相变材料与增香剂的质量比为100：(0.5-10)。
可选地，所述香料包括薄荷酮、咖啡香精中的至少一种，具体可根据需要选取，也可根据需要选取其他种类的香料。
进一步地，所述壳层的质量占降温颗粒总质量的0.5-30％，优选为1-20％。合适的相变材料用量可保证降温效果满足要求，抽吸过程反复相变时又不至于堵塞滤棒通道。
在本发明的一些实施方式中，所述颗粒本体包含植物纤维粉末和/或无机材料粉末，更进一步地，所述植物纤维粉末和/或无机材料粉末粒径为80-200目，优选为100-180目。
进一步地，所述植物纤维粉末包括烟草粉末、玉米芯粉、稻壳粉、核桃壳粉、椰壳粉、陈皮粉、柚子皮粉中的至少一种，植物粉末天然无污染，成本低廉，可制备密实颗粒降低吸附效率，更适合低温卷烟使用，同时可减少降温滤棒及卷烟制备过程中对切刀损耗。进一步地，所述无机材料粉末包括碳酸钙、碳粉、陶瓷、硅胶、分子筛中的至少一种，无机材料的使用不会引入外来异味，同时多孔性能得到部分利用，使降温滤棒吸附性能更好，更适合普通卷烟使用。进一步地，所述颗粒本体还包含辅助成型材料，所述辅助成型材料包括粘合剂、润湿剂、赋型辅料中的至少一种。
更进一步地，所述粘结剂包括PVP、HPC、HPMC、SCMC、改性淀粉中的至少一种；所述润湿剂包括水或酒精；所述赋型辅料包括微晶纤维素及乳糖。合适的粘合剂和润湿剂可保证制备的颗粒具 有好的形态和强度。
通过对植物纤维粉末和无机材料粉末配比进行合理调整，可对降温滤棒吸附性能进行调整，以保持在合适范围内，也可满足不同卷烟需要。
在本发明的一些实施方式中，所述颗粒本体由基体粉末、热熔胶粉末、赋形剂、水充分混合后，造粒，干燥，筛分，获得；其中，所述基体粉末包括植物材料、无机材料、金属粉末中的至少一种；进一步地，所述植物材料包括烟草原料、稻草、花生壳、甘蔗渣、玉米芯、果皮、香料性植物中的至少一种；所述无机材料包括炭粉、黏土、碳酸钙、氧化硅中的至少一种；所述金属粉末包括铁粉、氧化铝、铜粉中的至少一种。一般而言，基体粉末、热熔胶粉末、赋形剂、水的配比可根据需要选取，能够正常顺利造粒成型即可。植物材料的使用一方面可尽量降低成本，另一方面香料性植物在滤棒中还具有赋香作用。无机材料和金属粉末均不会引入外来异味，而且金属性粉末更有助于降温效果的发挥。进一步地，所述香料性植物包括檀香、沉香、丁香、咖啡、茴香中的至少一种。
进一步地，所述热熔胶粉末包括EVA、TPU、PE、PA、PES中的至少一种。可保证颗粒的成型及颗粒棒的成型，同时它们本身也具备一定的相变能力，在一定程度上可起到相变降温作用。所述热熔胶粉末在降温颗粒中的质量占比为5％-50％，优选为10％-40％，其它成分含量可根据需要调节。适量的热熔胶用量可保证足够的粘合力，过量则可能在融化时堵塞通道，影响降温效果。
可选地，所述赋形剂包括微晶纤维素、预糊化淀粉。
进一步地，所述降温颗粒的粒径为10-50目，优选为20-35目。
进一步地，用于加热不燃烧卷烟降温时，所述降温颗粒采用挤出滚圆法造粒，其形状为球形或近球形颗粒，降温颗粒的堆积密度为0.8-2.5g/ml。球形或近球形可保证降温滤棒的内部有足够复杂而连续的烟气通道，足够高的颗粒密度可保证其吸附性能降到最低，不影响烟支的发烟量。
进一步地，用于常规卷烟降温时，所述降温颗粒为球形或无定型，降温颗粒的堆积密度为0.4-1.6g/ml。可保证降温滤棒的内部有足够复杂而连续的烟气通道，较低的颗粒密度可保证颗粒内部空隙不至于全部堵塞，使其仍具备一定的吸附性能。优选地，所述降温颗粒的水分含量为5-15wt％，进一步为7-12wt％。水分含量保持在适当的水分含量范围，可使卷烟抽吸过程中保持较好的口感；另外，对于含有植物纤维粉末的降温滤棒，可防止发生霉变。
合适粒径的颗粒可保证滤棒内部足够的通气性，合适的水分便于保存并利于成型控制。
进一步地，所述降温滤棒内部的有效孔隙度为65-95％。如此，降温滤棒整体为多孔结构，内部形成有复杂而连续的通道，高温烟气从降温滤棒一端进入降温滤棒后，高温烟气快速分散于降温滤棒内的孔隙内，并与降温颗粒充分接触换热，实现降温；另外，高温烟气在降温滤棒中的行程长，获得的降温效果好。足够的有效孔隙度可满足滤棒内部透气性的需要。
进一步地，所述降温滤棒内部的有效孔隙度为80-95％。
进一步地，所述多孔结构为类蜂窝状。
可选地，所述降温滤棒为疏松透气的圆柱体。
进一步地，所述降温滤棒由降温颗粒通过粘合剂粘合固化成型。
进一步地，所述降温滤棒主要由降温颗粒微波或热固化成型所得。
进一步地，所述降温滤棒接制烟丝段或发烟段用于抽吸，其中降温滤棒靠近烟丝/发烟段。
可选地，所述降温滤棒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将植物纤维粉末和/或无机材料粉末与相关辅助成型材料混合，造粒，烘干，筛选后，获得颗粒本体；再采用相变材料对颗粒本体进行包衣处理，获得降温颗粒；
(2)将步骤(1)中获得的降温颗粒固化成型，获得降温滤棒；
或者，
1)将植物材料/无机材料/金属粉末中的至少一种、热熔胶粉末、微晶纤维素、预糊化淀粉、水等充分混合，造粒，干燥，筛选，获得颗粒本体；再采用相变材料对颗粒本体进行包衣处理，获得合适粒径的降温颗粒；
2)将制得的降温颗粒成型为一定尺寸的柱体即为所需降温滤棒。
或者，
1)将植物纤维粉末和/或无机材料粉末与相关辅助成型材料混合，造粒，烘干，筛选，获得基础颗粒；
2)将相变材料加热熔化，称取适量增香剂加入液态相变材料中，高速搅拌剪切使之充分混合均匀，获得混合料液，备用；
3)将步骤2)中制备的混合料液作为包衣材料对步骤1)制备的基础颗粒进行包衣处理，获得降温颗粒；
4)将步骤3)制备的降温颗粒固化成型为一定尺寸的柱体，获得增香型降温滤棒。
基于同一发明构思，本发明还提供如上所述的降温滤棒在生产卷烟中的应用。
基于同一发明构思，本发明还提供一种卷烟，包括如上所述的降温滤棒。
进一步地，一种卷烟，包括依次连接的发烟部和过滤嘴，所述过滤嘴内设有如上所述的降温滤棒。
可选地，将所述降温滤棒与常规滤棒按一定比例复合，即可作为过滤嘴用于常规卷烟，亦可用于加热不燃烧卷烟，例如，将降温滤棒设置于两段常规滤棒之间，三者构成卷烟过滤部(过滤嘴)，此时，所有高温烟气均需通过降温滤棒后，再进入口腔，保证降温效果。根据不同的使用要求选用不同常规滤棒。
进一步地，所述常规滤棒为醋纤滤棒、丙纤滤棒、纸质滤棒、空管棒等。
与现有技术相比，本发明的技术方案带来的技术效果：
(1)将相变材料包覆在颗粒材料表面制成降温颗粒，并将该降温颗粒整体成型为降温滤棒，与常规滤棒复合后可直接用于卷烟生产；
(2)可根据相变材料和降温滤棒的用量来控制降温效果，形式简单、新颖，这种全新的滤棒形式易实现工业化生产，成本低廉，降温效果好；
(3)抽吸阻力小，烟气与相变材料接触面积大，降温效率高，可大幅降低进入抽吸者口腔的烟气温度，提升体验感。
(4)将增香剂与相变材料复合在一起，首次使降温滤棒同时实现加香功能，使其应用价值大幅增加。
(5)通过对降温滤棒有效孔隙度的控制，采用不通风稀释的手段，基于物理降温原理大幅降低了烟气进入口腔的温度，降温幅度可达50％以上；
具体实施方式
以下实施例旨在说明本发明内容，而不是对本发明保护范围的进一步限定。
实施例1
本实施例中，试验过程包括如下步骤：
1)按质量份，取100-150目烟草原料粉100份，改性淀粉20份，微晶纤维素30份，混合均匀后喷水30份，混合均匀制备混合软材；2)上述软材挤出滚圆造粒、烘干、过筛，取20-50目烟草颗粒备用；3)将PEG1500融化后按烟草颗粒质量的10％将制得的烟草颗粒包衣，过筛，取20-40目得降温烟草颗粒；4)制得的降温烟草颗粒连续微波固化成型为圆周23.5mm的疏松多孔圆柱，切割为120mm长度的降温滤棒；5)降温滤棒与醋纤段按10:15长度比复合并接制卷烟，降温段靠近烟丝端，同时采用醋纤滤棒接制相同规格卷烟作为对照。对两种滤棒卷烟燃吸，分别测试第五口时其滤棒出口端温度，结果见表1。
实施例2
本实施例中，试验过程包括如下步骤：
1)按质量份，取100-150目玉米芯粉80份，碳酸钙20份，HPMC 10份，微晶纤维素40份，混合均匀后喷水25份，混合均匀制备混合软材；2)上述软材挤出滚圆造粒、烘干、过筛取20-50目玉米芯颗粒备用；3)将质量比为1:1的硬脂酸和季戊四醇融化，按玉米芯颗粒质量的5％将制得的玉米芯颗粒包衣，过筛取10-50目得降温玉米芯颗粒；4)制得的降温玉米芯颗粒连续热固化成型为圆周23.5mm的疏松多孔圆柱，切割为84mm长度的降温滤棒；5)降温滤棒与醋纤段按7:18长度比复合并接制卷烟，降温段靠近烟丝端，同步采用醋纤滤棒接制相同规格卷烟作为对照。对两种滤棒卷烟燃吸，分别测试第五口时其滤棒出口端温度，结果见表1。
实施例3
本实施例中，试验过程包括如下步骤：
1)按质量份，取100-150目柚子皮粉60份，碳粉40份，改性淀粉20份，微晶纤维素20份，乳糖10份，混合均匀后喷水25份，混合均匀制备混合软材；2)上述软材挤出滚圆造粒、烘干、过筛取20-50目颗粒备用；3)将质量比为1:1：1的PEG3000、软脂酸、硬脂酸-异丙醇酯融化，按颗粒质量的15％将制得的颗粒包衣，过筛取20-40目得降温颗粒；4)制得的降温颗粒连续微波固化成型为圆周23.5mm的疏松多孔圆柱，切割为120mm长度的降温滤棒；5)降温滤棒与纸质空管段按10:15长度比复合并接制低温卷烟，降温段靠近烟丝端，同步采用醋纤滤棒接制相同规格低温卷烟作为对照。对两种滤棒卷烟燃吸，分别测试第五口时其滤棒出口端温度，结果见表1。
表1温度检测结果
  对照棒样品出口温度 降温滤棒样品出口温度
实施例1 65℃ 31℃
实施例2 67℃ 37℃
实施例3 55℃ 26℃
检测表明，本发明提供的降温滤棒具有非常明显的降温效果，相比传统过滤棒卷烟，出口端温度降低幅度达到50％以上。
实施例4
本实施例中，试验过程包括如下步骤：
1)按质量份，取100-150目烟草原料粉100份，改性淀粉20份，微晶纤维素30份，混合均匀后喷水30份，混合均匀，制备混合软材；2)将混合软材挤出滚圆造粒、烘干、过筛，取20-50目降温颗粒内核，备用；3)将PEG2000加热熔化，将其与薄荷酮按质量比100：0.5充分混合均匀，获得混合料液；4)将上述混合料液按降温颗粒质量的10％对制得的降温颗粒内核进行包衣处理，过筛取30-50目得含薄荷酮的降温颗粒；5)将制得的降温颗粒连续微波固化成型为圆周23.5mm的疏松多孔圆柱，切割为120mm长度的降温滤棒段；6)将降温滤棒段与醋纤段按10:15长度比复合并接制卷烟，降温段靠近烟丝端，同步采用醋纤滤棒接制相同规格卷烟作为对照。对两种滤棒卷烟燃吸，分别测试第五口时其滤棒出口端温度，温度检测结果见表2；同时对两种卷烟进行对比评吸，结果见表3。
实施例5
本实施例中，试验过程包括如下步骤：
1)按质量份，取100-150目玉米芯粉80份，碳酸钙20份，HPMC10份，微晶纤维素40份，混合均匀后喷水25份，混合均匀制备混合软材；2)上述混合软材挤出滚圆造粒、烘干、过筛取20-50目降温颗粒内核备用；3)将质量比为1:1的硬脂酸和季戊四醇加热熔化，并与烟草提取物按质量比100:5的比例充分混合均匀，获得混合料液；4)将上述混合料液按降温颗粒质量的5％对制得的降温 颗粒进行包衣处理，过筛取20-40目得含烟草提取物的增香型降温颗粒；5)将制得的降温颗粒连续热固化成型为圆周23.5mm的疏松多孔圆柱，切割为84mm长度的降温滤棒段；6)降温滤棒段与醋纤段按7:18长度比复合并接制卷烟，降温段靠近烟丝端，同步采用醋纤滤棒接制相同规格卷烟作为对照。对两种滤棒卷烟燃吸，分别测试第五口时其滤棒出口端温度，结果见表2；同时对两种卷烟进行对比评吸，结果见表3。
实施例6
本实施例中，试验过程包括如下步骤：
1)按质量份，取100-150目柚子皮粉60份，碳粉40份，改性淀粉20份，微晶纤维素20份，乳糖10份，混合均匀后喷水25份，混合均匀制备混合软材；2)上述混合软材挤出滚圆造粒、烘干、过筛取20-50目降温颗粒内核备用；3)将质量比为1：1：1的PEG3000、软脂酸、硬脂酸-异丙醇酯加热熔化，并与咖啡香精按质量比100:2的比例充分混合均匀，获得混合料液；4)将上述混合料液按降温颗粒质量的15％对制得的降温颗粒内核进行包衣处理，过筛取20-40目得降温颗粒；5)将制得的降温颗粒连续微波固化成型为圆周23.5mm的疏松多孔圆柱，切割为120mm长度的降温滤棒段；6)将降温滤棒段与纸质空管段按10:15长度比复合并接制低温卷烟，降温段靠近烟丝端，同步采用醋纤滤棒接制相同规格低温卷烟作为对照。对两种滤棒卷烟燃吸，分别测试第五口时其滤棒出口端温度，结果见表2；同时对两种卷烟进行对比评吸，结果见表3。
表2温度检测结果
  对照棒样品出口温度 增香降温滤棒样品出口温度
实施例4 65℃ 31℃
实施例5 67℃ 37℃
实施例6 55℃ 26℃
检测表明，本发明提供的降温滤棒具有非常明显的降温效果。
表3烟支评吸结果
Figure PCTCN2019078660-appb-000001
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (12)

  1. 一种降温滤棒，其特征在于，主要由降温颗粒固化成型而成；所述降温颗粒包括颗粒本体和包覆于颗粒本体上的壳层，所述壳层和/或颗粒本体包含相变材料。
  2. 根据权利要求1所述的降温滤棒，其特征在于，所述相变材料包括PLA、聚乙二醇、硬脂酸、软脂酸、石蜡、微晶蜡、EVA、季戊四醇、硬脂酸-异丙醇酯、硬脂酸-丙三醇三酯中的至少一种。
  3. 根据权利要求1所述的降温滤棒，其特征在于，所述壳层还包含增香剂，进一步地，所述增香剂包括香料和/或烟草提取物；优选地，所述相变材料与增香剂的质量比为100：(0.5-10)。
  4. 根据权利要求1所述的降温滤棒，其特征在于，所述壳层的质量占降温颗粒总质量的0.5-30％。
  5. 根据权利要求1所述的降温滤棒，其特征在于，所述颗粒本体包含植物纤维粉末和/或无机材料粉末；进一步地，所述植物纤维粉末包括烟草粉末、玉米芯粉、稻壳粉、核桃壳粉、椰壳粉、陈皮粉、柚子皮粉中的至少一种；进一步地，所述无机材料粉末包括碳酸钙、碳粉、陶瓷、硅胶、分子筛中的至少一种；进一步地，所述颗粒本体还包含辅助成型材料，所述辅助成型材料包括粘合剂、润湿剂、赋型辅料中的至少一种。
  6. 根据权利要求1所述的降温滤棒，其特征在于，所述颗粒本体由基体粉末、热熔胶粉末、赋形剂、水充分混合后，造粒，干燥，筛分，获得；其中，所述基体粉末包括植物材料、无机材料、金属粉末中的至少一种；进一步地，所述植物材料包括烟草原料、稻草、花生壳、甘蔗渣、玉米芯、果皮、香料性植物中的至少一种；所述无机材料包括炭粉、黏土、碳酸钙、氧化硅中的至少一种；所述金属粉末包括铁粉、氧化铝、铜粉中的至少一种。
  7. 根据权利要求1-6任一项所述的降温滤棒，其特征在于，所述降温颗粒的粒径为10-50目。
  8. 根据权利要求1-6任一项所述的降温滤棒，其特征在于，所述降温滤棒内部的有效孔隙度为65-95％。
  9. 根据权利要求7所述的降温滤棒，其特征在于，所述降温颗粒用于加热不燃烧卷烟时，造粒方法为挤出滚圆造粒法，所述降温颗粒为球形或近球形，降温颗粒的堆积密度为0.8-2.5g/ml。
  10. 根据权利要求7所述的降温滤棒，其特征在于，所述降温颗粒用于常规卷烟时，所述降温颗粒为球形或无定型，降温颗粒的堆积密度为0.4-1.6g/ml。
  11. 如权利要求1-10任一项所述的降温滤棒在生产卷烟中的应用。
  12. 一种卷烟，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的降温滤棒。
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