CN110150716A - 一种用于加热不燃烧卷烟的雾化剂及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于加热不燃烧卷烟的雾化剂及其用途，该雾化剂是由多元醇、多元醇酯与碱金属盐组成的。使用本发明雾化剂能够实现均匀和有效添加10％‑30％雾化剂，使用本发明雾化剂制备的烟丝适合常规高速卷烟机卷制，不会出现由于高添加量发烟剂而导致上机适应性差等技术缺陷，且烟支感官品质较好，尤其是烟草本香突出。
Description
【技术领域】
本发明属于加热不燃烧卷烟技术领域。更具体地，本发明涉及一种用于加热不燃烧卷烟的雾化剂，还涉及所述雾化剂在制备烟丝自然排列型加热不燃烧卷烟中的用途。
【背景技术】
加热不燃烧卷烟是通过外部热源加热烟草，使得其中的雾化剂、香味物质以及尼古丁挥发，形成类似于传统卷烟的烟雾，并获得生理满足感。
加热不燃烧卷烟受热温度一般低于350℃，烟雾量小、香气量不足，消费体验有待提升。为了提升加热不燃烧卷烟的烟雾量等消费体验指标，一般通过提高烟支的雾化剂含量来实现。常用的技术手段是通过稠浆法和造纸法再造烟叶工艺，将大比例的以丙三醇和丙二醇为主体的雾化剂负载到再造烟叶中，以实现发烟量的提升。例如CN 108135250A公开了由烟叶和/或烟梗颗粒通过均质化技术(稠浆法再造烟叶工艺、造纸法再造烟叶工艺或挤出法再造烟叶工艺)制备发烟基质，雾化剂含量达到了以重量计5％～20％；CN 106535668A公开了一种制造用作加热式气溶胶生成制品中的气溶胶形成基质的方法，该基质中雾化剂含量为以重量计5％-30％。然而，上述方法制备的发烟基质多为规则结构的再造烟叶或其类似物，无法使用传统卷烟制丝和烟支卷烟设备进行加工，需要重新配套基质加工和烟支卷制设备，且制造成本高。
近年来，利用传统卷烟加工工艺进行低温不燃烧卷烟制备的技术得到了关注，然而天然烟叶(包括由其制备叶丝)大比例添加雾化剂尚存在技术问题未能有效解决。例如天然烟叶(包括由其制备叶丝)对甘油吸附性能有限，且相对于烟粉需要的吸附时间更长(《南昌大学学报(理科版)》，2003年6月，第2期)，此外，当常规雾化剂(如甘油)添加比例超过10％时，雾化效果和发烟量基本达到极限(《烟草科技》，2015年3月，第3期)，一些在烟丝中添加大比例雾化剂的新工艺也进行过尝试，例如CN109288137A公开了一种添加雾化剂的烟丝制备方法及其应用，该申请利用白肋烟处理工艺技术实现了在天然烟丝中添加大比例雾化剂，然而该工艺技术需要两次加料、两次储叶以及两次干燥，实现叶丝中添加5-10％的雾化剂添加量，同时通过膨胀烟丝或膨胀梗丝等掺兑物的添加以提升混合烟丝的加工性能和填充值，解决传统卷烟机不能卷制大比例雾化剂烟丝的技术问题。该工艺过程复杂、耗时长，同时膨胀烟丝和膨胀梗丝等掺兑物的引入降低了其感官品质。上述技术对于雾化剂的研究尚不充分，雾化剂的物化性质不仅影响低温不燃烧卷烟的感官品质，同时其也决定了雾化剂渗透性能，并最终影响天然烟叶(包括由其制备叶丝)对雾化剂的吸收。
传统的烤烟型卷烟制丝线加料比例有限(3.5％左右)，应用常规的制丝工艺参数无法实现以丙三醇和丙二醇为主的雾化剂的大比例均匀、有效添加，通常会导致常规雾化剂在烟叶表面堆积，且烟丝极易吸湿导致烟丝输送装置堵塞，无法实现烟支常规卷制。
针对现有技术存在的这些技术缺陷，为此本发明人通过大量实验研究与分析总结，终于完成了本发明。
【发明内容】
[要解决的技术问题]
本发明的目的是提供一种用于加热不燃烧卷烟的雾化剂。
本发明的另一个目的是提供所述用于加热不燃烧卷烟雾化剂的用途。
[技术方案]
本发明是通过下述技术方案实现的。
本发明涉及一种用于加热不燃烧卷烟的雾化剂。
所述的雾化剂是由多元醇、多元醇酯与碱金属盐饱和水溶液组成的；其中多元醇、多元醇酯与碱金属盐饱和水溶液的重量比是1：2～30：0.5～2.0。
根据本发明的一种优选实施方式，多元醇、多元醇酯与碱金属盐饱和水溶液的重量比是1：8～25：0.75～1.75。
根据本发明的另一种优选实施方式，多元醇、多元醇酯与碱金属盐饱和水溶液的重量比是1：14～18：1.0～1.5。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的多元醇是由丙二醇与丙三醇按照重量比1：5～10组成的。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的多元醇酯是一种或多种选自碳酸甘油酯、单乙酸甘油酯、二乙酸甘油酯、三乙酸甘油酯或柠檬酸单甘油酯的多元醇酯。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的碱金属盐是一种或多种选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、苹果酸钠、苹果酸钾、乙酸钠、乙酸钾、柠檬酸钠或柠檬酸钾的碱金属盐。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述雾化剂的粘度在温度40℃的条件下是40mPa.s以下。
本发明还所述的雾化剂在制备烟丝自然排列型加热不燃烧卷烟中的用途。
根据本发明的一种优选实施方式，将所述的雾化剂添加到烟丝中时，将所述烟丝的碱金属离子总含量控制在以重量计2.5～6.5％范围内。
根据本发明的另一种优选实施方式，通过双介质外混合喷嘴利用压力为2～4巴的饱和蒸汽或温度为100℃的压缩空气，将温度40～45℃雾化剂雾化至平均粒径50～100微米，再喷洒到烟丝上，使其量达到烟丝重量的10～30％。
下面将更详细地描述本发明。
本发明涉及一种用于加热不燃烧卷烟的雾化剂。
所述的雾化剂是由多元醇、多元醇酯与碱金属盐饱和水溶液组成的；其中多元醇、多元醇酯与碱金属盐饱和水溶液的重量比是1：2～30：0.5～2.0。
在本发明中，所述的多元醇是由丙二醇与丙三醇按照重量比1：5～10组成的。
在本发明中，多元醇由丙二醇与丙三醇混合而成，其目的在于控制适宜的雾化剂流变特性和烟气品质。多元醇在本发明雾化剂中的主要作用是使消费者获得较为理想的烟气浓度、烟雾量等感官品质。
如果丙二醇与丙三醇的重量比大于1：5，则会导致烟气口感变差、饱满度下降；如果丙二醇与丙三醇的重量比小于1：10，则会粘度偏高，雾化剂雾化效果不佳；因此，丙二醇与丙三醇的重量比为1：5～10是合适的，优选地是1：6～8；更优选地是1：7～8。
当然，凡是由其它多元醇组成的且对本发明雾化剂性能及其应用没有负面影响的雾化剂都可以用于本发明，它们也都在本发明保护范围之内。
本发明使用的丙二醇与丙三醇都是符合GB 29216-2012和GB29950-2013要求的在目前市场上销售的产品。
根据本发明，多元醇酯在本发明雾化剂中的主要作用是增强雾化剂在烟丝中的均匀和有效吸收、控制烟丝的吸湿性能，并调节烟雾量和抽吸口感。
所述的多元醇酯是一种或多种选自碳酸甘油酯、单乙酸甘油酯、二乙酸甘油酯、三乙酸甘油酯或柠檬酸单甘油酯的多元醇酯。在本发明中，如果使用多种多元醇酯混合物时，它们之间的比例关系没有特别限定。
本发明使用的多元醇酯都是目前市场上销售的产品，例如由湖北津乐达化工有限公司以商品名碳酸甘油酯销售的碳酸甘油酯、由武汉市合中生化制造有限公司以商品名单醋酸甘油酯销售的单乙酸甘油酯、由湖北江民泰华化工有限公司以商品名二醋酸甘油酯销售的二乙酸甘油酯、由宜兴市天源化工有限公司以商品名三醋酸甘油酯销售的三乙酸甘油酯、由郑州康源化工产品有限公司以商品名柠檬酸单甘油酯销售的柠檬酸单甘油酯。
根据本发明，碱金属盐在本发明雾化剂中的主要作用是增强烟雾的烟草本香，提升感官品质。
所述的碱金属盐是一种或多种选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、苹果酸钠、苹果酸钾、乙酸钠、乙酸钾、柠檬酸钠或柠檬酸钾的碱金属盐。本发明使用的碱金属盐都是符合《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》(GB 2760-2014)的在目前市场上销售的产品。在本发明中，如果使用多种碱金属盐混合物时，它们之间的比例关系没有特别限定。
在本发明中，多元醇与碱金属盐饱和水溶液用量在所述范围内时，如果多元醇酯的用量低于2，则烟丝易吸湿，影响烟丝卷制；如果多元醇酯的用量高于30，则烟气浓度低、生理强度不足；因此，多元醇酯的用量为2～30是合理的，优选地是8～25，更优选地是14～18；
多元醇与多元醇酯用量在所述范围内时，如果碱金属盐饱和水溶液的用量低于0.5，则烟气的烟草本香不足；如果碱金属盐的用量高于2.0，则烟支抽吸时有不良的化学气息；因此，碱金属盐饱和水溶液的用量为0.5～2.0是合理的，优选地是0.75～1.75，更优选地是1～2；
优选地，多元醇、多元醇酯与碱金属盐饱和水溶液的重量比是1：8～25：0.75～1.75。
更优选地，多元醇、多元醇酯与碱金属盐的重量比是1：14～18：1～2。
根据GB/T 22235-2008标准分析方法分析测定，本发明雾化剂的粘度在温度40℃的条件下是40mPa.s以下。
本发明雾化剂粘度对雾化剂雾化效果、喷洒均匀性及实际添加量影响试验如下：
试验方法：调配不同粘度的雾化剂，利用卷烟制丝和卷制设备进行工艺试验，并测定雾化平均粒径、雾化剂实际添加量以及喷洒均匀性。
试验条件：雾化剂加热至40℃，按照理论雾化剂添加量的20％，使用双介质外混合喷嘴在相同工艺参数的条件下进行雾化和喷洒，对比雾化效果、实际添加量和喷洒均匀性(样品雾化剂含量SD值)。
该试验结果列于下表1中。
表1：雾化剂粘度影响试验结果
| 雾化剂粘度(mPa.s) | 雾化平均粒径(微米) | 雾化剂添加量平均值(％) | 雾化剂添加量SD值 |
| 80 | 297.3 | 15.31 | 2.4 |
| 55 | 156.5 | 17.51 | 1.8 |
| 40 | 100.3 | 18.93 | 0.99 |
| 10 | 52.9 | 19.58 | 0.31 |
表1列出的结果清楚表明，将本发明雾化剂粘度控制在40mPa.s以下的主要作用在于提高雾化剂的雾化效果、实际添加量以及喷洒均匀性。
本发明还涉及所述雾化剂在制备烟丝自然排列型加热不燃烧卷烟中的用途。
根据本发明，将所述的雾化剂添加到烟丝中时，将所述烟丝的碱金属离子总含量控制在以重量计2.5～6.5％范围内。
本发明烟丝碱金属离子总含量对加热不燃烧卷烟抽吸性能影响试验如下：
试验方法：使用所述的碱金属盐，制备不同碱金属离子总含量的样品，并保证多元醇及多元醇酯含量一致，进行各样品感官对比评价。
该试验结果列于下表2中。
表2：碱金属离子含量影响试验结果
| 碱金属离子含量(以重量计％) | 烟草本香强度描述 | 杂气描述 |
| 8.5 | 烟草本香明显 | 化学气息明显 |
| 6.5 | 烟草本香明显 | 略有化学气息 |
| 4.3 | 烟草本香尚可 | 无化学气息 |
| 2.5 | 有烟草本香 | 无化学气息 |
| 1.3 | 烟草本香弱 | 无化学气息 |
表2列出的结果表明，将所述烟丝的碱金属离子总含量控制在以重量计2.5～6.5％范围内的主要作用在于提升烟草本香。
根据本发明，通过双介质外混合喷嘴利用压力为2～4巴的饱和蒸汽或温度为100℃的压缩空气，将温度40～45℃的雾化剂雾化至平均粒径50～100微米，再喷洒到烟丝上，使其量达到烟丝重量的10～30％。
本发明使用的双介质外混合喷嘴是目前市场上销售的本技术领域里通常使用的产品。该雾化方法具体参见文献“切向槽双旋流外混式介质辅助雾化喷嘴的研制”，《节能》，2012年第2期。
参照YC/T 497-2014卷烟中式卷烟风格感官评价方法和GB5606.4-2005卷烟第4部分：感官技术要求，组织由七名评吸专家组成的评吸小组，按照表3列出的工艺评价与感官评吸判分标准对使用本发明雾化剂卷制的卷烟进行评吸，同时对添加常规雾化剂的低温不燃烧卷烟也进行了评吸，其评吸结果列于4中。
[有益效果]
本发明的有益效果是：通过雾化剂配方设计和使用实现了利用传统烤烟型卷烟制丝线一次加料，能够实现均匀和有效添加10％-30％雾化剂，且烟丝的吸湿性能得到有效控制，适用于常规高速卷烟机卷制，烟丝及烟支制作实现优质、高效、低耗与环保；卷制的烟支在低温加热技术条件下实现发烟量可调、可控且烟草本香足，提升了整体感官品质。
【具体实施方式】
通过下述实施例将能够更好地理解本发明。
实施例1：本发明用于加热不燃烧卷烟的雾化剂
该实施例的实施方式如下：
该雾化剂是由多元醇、多元醇酯与碱金属盐饱和水溶液按照其重量比1：8：1.75组成的；
其中：所述的多元醇由丙二醇与丙三醇按照重量比1：6组成；
所述的多元醇酯是由湖北津乐达化工有限公司以商品名碳酸甘油酯销售的碳酸甘油酯；
所述的碱金属盐是碳酸钾；
根据本申请说明书描述的方法检测，该实施例雾化剂的粘度在温度40℃的条件下是40mPa.s。
按照本申请说明书描述的方法，利用传统烤烟型卷烟制丝设备将实施例雾化剂添加到烟丝中，将所述烟丝的碱金属离子总含量控制在以重量计4.0％。
根据本申请说明书描述的方法对添加以重量计18.0％的实施例雾化剂的烟丝及使用传统高速卷烟机卷制的烟支进行了评价，其评价结果列于表4中。
实施例2：本发明用于加热不燃烧卷烟的雾化剂
该实施例的实施方式如下：
该雾化剂是由多元醇、多元醇酯与碱金属盐饱和水溶液按照其重量比1：2：1.2组成的；
其中：所述的多元醇由丙二醇与丙三醇按照重量比1：10组成；
所述的多元醇酯是由武汉市合中生化制造有限公司以商品名单醋酸甘油酯销售的单乙酸甘油酯；
所述的碱金属盐是碳酸氢钾；
根据本申请说明书描述的方法检测，该实施例雾化剂的粘度在温度40℃的条件下是36.2mPa.s。
按照本申请说明书描述的方法，利用传统烤烟型卷烟制丝设备将实施例雾化剂添加到烟丝中，将所述烟丝的碱金属离子总含量控制在以重量计6.5％。
根据本申请说明书描述的方法对添加以重量计25.0％的实施例雾化剂的烟丝及使用传统高速卷烟机卷制的烟支进行了评价，其评价结果列于表4中。
实施例3：本发明用于加热不燃烧卷烟的雾化剂
该实施例的实施方式如下：
该雾化剂是由多元醇、多元醇酯与碱金属盐饱和水溶液按照其重量比1：14：0.5组成的；
其中：所述的多元醇由丙二醇与丙三醇按照重量比1：7组成；
所述的多元醇酯是由湖北江民泰华化工有限公司以商品名二醋酸甘油酯销售的二乙酸甘油酯；
所述的碱金属盐是苹果酸钠；
根据本申请说明书描述的方法检测，该实施例雾化剂的粘度在温度40℃的条件下是38.0mPa.s。
按照本申请说明书描述的方法，利用传统烤烟型卷烟制丝设备将实施例雾化剂添加到烟丝中，将所述烟丝的碱金属离子总含量控制在以重量计3.2％。
根据本申请说明书描述的方法对添加以重量计22.0％的实施例雾化剂的烟丝及使用传统高速卷烟机卷制的烟支进行了评价，其评价结果列于表4中。
实施例4：本发明用于加热不燃烧卷烟的雾化剂
该实施例的实施方式如下：
该雾化剂是由多元醇、多元醇酯与碱金属盐饱和水溶液按照其重量比1：30：0.75组成的；
其中：所述的多元醇由丙二醇与丙三醇按照重量比1：9组成；
所述的多元醇酯是由湖北津乐达化工有限公司以商品名碳酸甘油酯销售的碳酸甘油酯与由宜兴市天源化工有限公司以商品名三醋酸甘油酯销售的三乙酸甘油酯的混合物(重量比2:1)；
所述的碱金属盐是碳酸氢钠与碳酸氢钾的混合物(重量比1:1)；
根据本申请说明书描述的方法检测，该实施例雾化剂的粘度在温度40℃的条件下是19.4mPa.s。
按照本申请说明书描述的方法，利用传统烤烟型卷烟制丝设备将实施例雾化剂添加到烟丝中，将所述烟丝的碱金属离子总含量控制在以重量计3.5％。
根据本申请说明书描述的方法对添加以重量计30.0％的实施例雾化剂的及使用传统高速卷烟机卷制的烟支进行了评价，其评价结果列于表4中。
实施例5：本发明用于加热不燃烧卷烟的雾化剂
该实施例的实施方式如下：
该雾化剂是由多元醇、多元醇酯与碱金属盐饱和水溶液按照其重量比1：20：2组成的；
其中：所述的多元醇由丙二醇与丙三醇按照重量比1：9组成；
所述的多元醇酯是由武汉市合中生化制造有限公司以商品名单醋酸甘油酯销售的单乙酸甘油酯与由宜兴市天源化工有限公司以商品名三醋酸甘油酯销售的三乙酸甘油酯的混合物(重量比1:3)；
所述的碱金属盐是乙酸钾与柠檬酸钠的混合物(重量比2:3)；
根据本申请说明书描述的方法检测，该实施例雾化剂的粘度在温度40℃的条件下是31.9mPa.s。
按照本申请说明书描述的方法，利用传统烤烟型卷烟制丝设备将实施例雾化剂添加到烟丝中，将所述烟丝的碱金属离子总含量控制在以重量计4.8％。
根据本申请说明书描述的方法对添加以重量计26.0％的实施例雾化剂的烟丝及使用传统高速卷烟机卷制的烟支进行了评价，其评价结果列于表4中。
实施例6：本发明用于加热不燃烧卷烟的雾化剂
该实施例的实施方式如下：
该雾化剂是由多元醇、多元醇酯与碱金属盐饱和水溶液按照其重量比1：25：1.75组成的；
其中：所述的多元醇由丙二醇与丙三醇按照重量比1：5组成；
所述的多元醇酯是由湖北江民泰华化工有限公司以商品名二醋酸甘油酯销售的二乙酸甘油酯与由郑州康源化工产品有限公司以商品名柠檬酸单甘油酯销售的柠檬酸单甘油酯的混合物(重量比3:2)；
所述的碱金属盐是乙酸钾与柠檬酸钾的混合物(重量比5:2)；
根据本申请说明书描述的方法检测，该实施例雾化剂的粘度在温度40℃的条件下是38.5mPa.s。
按照本申请说明书描述的方法，利用传统烤烟型卷烟制丝设备将实施例雾化剂添加到烟丝中，将所述烟丝的碱金属离子总含量控制在以重量计2.5％。
根据本申请说明书描述的方法对添加以重量计10.0％的实施例雾化剂的烟丝及使用传统高速卷烟机卷制的烟支进行了评价，其评价结果列于表4中。
对比实施例1
该对比实施例的烟丝和雾化剂添加方式与实施例1的相同，只是雾化剂为常规雾化剂(丙二醇)，丙二醇以烟丝重量计18.0％喷洒至烟丝上，其工艺评价与感官评吸结果(感官评价样品为干燥环境下手工卷制的烟支)也列于表4中。
对比实施例2
该对比实施例的烟丝和雾化剂添加方式与实施例6的相同，只是雾化剂为常规雾化剂(丙三醇)，丙三醇以烟丝重量计10.0％喷洒至烟丝上，其工艺评价与感官评吸结果(感官评价样品为干燥环境下手工卷制的烟支)也列于表4中。
表3：工艺评价与感官评吸判分标准
表4：工艺和感官评价结果
由表4列出的结果可以看出，使用本发明雾化剂可利用传统烤烟型卷烟制丝线一次加料，能够实现均匀和有效添加10％-30％雾化剂，使用本发明雾化剂制备的烟丝适合常规高速卷烟机卷制，不会出现由于高添加量发烟剂而导致上机适应性差等技术缺陷，且烟支感官品质较好，尤其是烟草本香突出。然而，使用常规雾化剂(丙二醇或丙三醇)，添加大比例雾化剂不仅导致烟丝吸湿性大，无法使用传统高速卷烟机卷制，且感官品质有待提升。
Claims (10)
1.一种用于加热不燃烧卷烟的雾化剂，其特征在于它是由多元醇、多元醇酯与碱金属盐组成的；其中多元醇、多元醇酯与碱金属盐饱和水溶液的重量比是1：2～30：0.5～2.0。
2.根据权利要求1所述的雾化剂，其特征在于多元醇、多元醇酯与碱金属盐饱和水溶液的重量比是1：8～25：0.75～1.75。
3.根据权利要求1所述的雾化剂，其特征在于多元醇、多元醇酯与碱金属盐饱和水溶液的重量比是1：14～18：1.0～1.5。
4.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的雾化剂，其特征在于所述的多元醇是由丙二醇与丙三醇按照重量比1：5～10组成的。
5.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的雾化剂，其特征在于在所述的多元醇酯是一种或多种选自碳酸甘油酯、单乙酸甘油酯、二乙酸甘油酯、三乙酸甘油酯或柠檬酸单甘油酯的多元醇酯。
6.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的雾化剂，其特征在于所述的碱金属盐是一种或多种选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钠、苹果酸钠、苹果酸钾、乙酸钠、乙酸钾、柠檬酸钠或柠檬酸钾的碱金属盐。
7.根据权利要求1所述的雾化剂，其特征在于所述雾化剂的粘度在温度40℃的条件下是40mPa.s以下。
8.根据权利要求1所述的雾化剂在制备烟丝自然排列型加热不燃烧卷烟中的用途。
9.根据权利要求9所述的用途，其特征在于将所述的雾化剂添加到烟丝中时，将所述烟丝的碱金属离子总含量控制在以重量计2.5～6.5％范围内。
10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于通过双介质外混合喷嘴，利用压力为2～4巴的饱和蒸汽或温度为100℃的压缩空气，将温度40～45℃雾化剂雾化至平均粒径50～100微米，再喷洒到烟丝上，使其量达到烟丝重量的10～30％。
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