CN112293805A - 一种二元结构加热不燃烧烟弹 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种二元结构加热不燃烧烟弹，它由发烟段(1)与烟气束缚段(2)依次衔接通过外层包裹纸(3)进行包裹搓接而成。该加热不燃烧烟弹在抽吸过程中发烟段与加热器的加热元件接触，释放出烟雾，烟雾流经烟气束缚段，它起到降低烟气温度和导流烟气作用，将冷却的高浓度烟气传递到消费者口腔，具有高发烟量及低烟气温度等优点，本发明加热不燃烧烟弹结构简单，易于工业化，具有非常好的工业化应用前景。

Description

一种二元结构加热不燃烧烟弹
【技术领域】
本发明属于烟草加工技术领域。更具体地，本发明涉及一种二元结构加热不燃烧烟弹。
【背景技术】
加热不燃烧制品是近年发展起来的一类新型产品，由于采用外部热源加热烘烤释放烟气，显著降低了产品的有害成分释放量，相对于传统的燃吸烟草，产品的安全性得到了显著的提升。结合加热不燃烧烟草产品说具有的口味丰富、无测流烟气、无烟灰污染等特定和优势，在市场获得了认可，已经取得了良好的市场反馈。目前市场上以菲莫国际出产的iqos，英美烟草出产的glo，日本烟草出产的PLoom，韩国烟草出产的lil等产品的年销售规模已经超过了200万大箱/年，占绝了国外烟草市场超过3％的市场份额。
但由于采用加热烘烤释放烟雾的技术方案，因此这些产品广泛存在烟雾浓度不足、烟气温度偏高的体验缺陷，这些缺陷也限制了更多的消费者选择加热不燃烧制品。加热不燃烧制品往往采取多元结构的复合滤棒来调控烟气浓度和温度，但由于相关材料选择和结构设计的技术问题，仍旧不能有效的解决这一问题，目前一般加热不燃烧制品的烟气总粒相不高于18mg/支，烟气温度与滤嘴表面温度高于45℃。以此同时复杂的滤棒结构导致产品制造困难，生产成本高，例如US20140305448 A1公开了加热不燃烧的烟弹的四元结构，分别是发烟段、支持段、降温段及过滤段，生产工艺复杂，在抽吸过程中降温段会出现熔化现象影响抽吸体验，并存在烟雾量较小及烟气温度高等缺点。
因此，针对现有技术的诸多技术缺陷，本发明人通过对现有技术分析总结，并进行了大量的试验与分析，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二元结构加热不燃烧烟弹。
[技术方案]
本发明是通过下述技术方案实现的。
本发明涉及一种二元结构的加热不燃烧烟弹。
所述的加热不燃烧烟弹是由发烟段与烟气束缚段依次衔接通过外层包裹纸进行包裹搓接而成的，该加热不燃烧烟弹是长度30～60mm与直径5～10mm的圆柱形。
根据本发明的一种优选实施方式，所述发烟段的长度是5～20mm，烟气束缚段长度是20～50mm。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述发烟段和烟气束缚段的直径相同，它们的圆度大于90％。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述发烟段由发烟材料与包裹发烟材料的包裹材料层构成，其中该发烟材料由烟草或非烟植物、发烟剂与成型助剂按照重量比50～80：15～30：2～20组成；该发烟材料是粉末、颗粒、膏体或薄片；该包裹材料层是由纤维素纸、纸管、塑胶管或其它材料制造的管状材料层。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述烟气束缚段是具有直通孔的注塑件或者挤压件，它与所述的发烟段直接衔接裹制，或者所述烟气束缚段使用纸质材料包裹或者填装于管状材料层后再与发烟段衔接裹制。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述烟气束缚段截面的开孔面积与非开孔面积之比是0.3～2.0。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述烟气束缚段的直通孔是圆形、多边形或者沟槽状孔，直通孔的数量是1个以上。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述烟气束缚段直通孔的孔壁与烟气束缚段外壁之间的距离是1.0～3.0mm。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述烟气束缚段质量是0.8～2.0g/支。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述烟气束缚段的材质是甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基乙烯基苯基硅橡胶、腈硅橡胶或氟硅橡胶食品级硅橡胶材料，这些材料的比热容是1.5～2.5J/kg·℃。
下面将更详细地描述本发明。
本发明涉及一种二元结构的加热不燃烧烟弹。该加热不燃烧烟弹的具体结构参见附图1，图中1是发烟段，2是烟气束缚段；2-1是直通孔壁；2-2是直通孔；3是包裹纸；。
所述的加热不燃烧烟弹是由发烟段与烟气束缚段依次衔接通过外层包裹纸进行包裹搓接而成的，该加热不燃烧烟弹是长度30～60mm与直径5～10mm的圆柱形。所述的发烟段与加热元件接触，发烟段另一端与烟气束缚段连接，烟气束缚段的另一端供消费者进行抽吸。在抽吸过程中，发烟段与加热器加热元件接触，释放出烟雾，烟雾流经烟气束缚段起到降低烟气温度和导流烟气作用，将冷却的高浓度烟气传递到消费者口腔中。
根据本发明，所述发烟段的长度是5～20mm，烟气束缚段长度是20～50mm。发烟段是在抽吸过程中提供烟雾量及香气物质，要达到所需的烟雾量，因此，发烟段应该容纳150-400mg发烟材料，以保证足够的发烟总量。如果发烟段长度小于5mm，则发烟材料数量不足，导致烟雾量和香气释放量减少。如果发烟段长度长于20mm，则导致烟雾穿透发烟材料路径太长，导致抽吸吸阻加大，稀释烟雾，从而抽吸效果不良。优选地，发烟段的长度是12～18mm。
烟气束缚段在本发明加热不燃烧烟弹中的主要作用是其具有足够的与烟气热交换的面积和足够的热容量，具备降温和导流作用，以降低烟气温度和导流烟气供消费者抽吸。如果烟气束缚段长度超过50mm，则烟气通过路径过长，降低每口的抽吸烟雾量，而烟气束缚段长度小于20mm，其长度过短，降温效果不足，烟气温度高，从而影响抽吸体验。
在本发明中，所述的发烟段和烟气束缚段的直径相同，它们的圆度大于90％。两者通过纸质或者薄膜材料包裹衔接起来。在本发明中，圆度应该理解是发烟段和烟气束缚段的最小直径与最大直径之比，以百分比表示。它们的圆度越高，成型后烟弹美观性越好。它们通过纸质或薄膜材料裹制衔接在一起，所述的纸质或薄膜材料包括纤维素纸、铝箔复合纸，塑料薄膜复合纤维素纸、具有背胶的贴纸，塑料薄膜等。为保证抽吸的安全性，所选用的材料应该满足在250℃温度条件下不熔化、不变形、不释放有害成分的特性。
根据本发明，所述的发烟段由发烟材料与包裹发烟材料的包裹材料层构成，其中该发烟材料由烟草或非烟植物、发烟剂与成型助剂按照重量比50～80：15～30：2～20组成；该发烟材料是粉末、颗粒、膏体或薄片，这些发烟材料都是本技术领域里通常使用的、在目前市场上广泛销售的产品；该包裹材料层是由纤维素纸、纸管、塑胶管或其它材料制造的管状材料层，这些材料都是本技术领域里通常使用的、在目前市场上广泛销售的产品。发烟材料应该具有与加热元件接触的足够面积，并释放出烟雾；包裹发烟材料目的是实现对发烟材料的有效包裹成型，满足后续加工的需要。
在本发明中，所述的烟气束缚段是具有直通孔的注塑件或者挤压件，它与所述的发烟段直接衔接裹制，或者所述烟气束缚段使用纸质材料包裹或者填装于管状材料层后再与发烟段衔接裹制。
根据本发明，所述烟气束缚段截面的开孔面积与非开孔面积之比是0.3～2.0。如果开孔面积与非开孔面积之比小于0.3，则开孔面积较小，抽吸过程中吸阻大，烟气浓度不足，如果开孔面积与非开孔面积之比大于2.0，则开孔面积过大，降温物料的热容不足，导致烟气温度和烟弹唇端温度过高，影响抽吸体验。
在本发明中，所述烟气束缚段的直通孔是圆形、多边形或者沟槽状孔，直通孔的数量是1个以上。多边形主要是规则几何图形，例如三角形、五角星及菱形等，或者是不规则几何图形，例如动植物图案、雪花及非圆多边形等。沟槽状孔是指在烟气束缚段外周或是内周具有凹槽线条状的烟气通道，例如具体参见附图2与附图3，图中4是沟槽；4-1是内沟槽；4-2是外沟槽。
根据本发明，所述烟气束缚段直通孔的孔壁与烟气束缚段外壁之间的距离是1.0～3.0mm。如果该距离小于1.0mm，则会导致外壁被烟气加热后温度过高影响抽吸体验；如果该距离大于3.0mm，则会导致开孔面积不足，烟弹则吸阻大，影响抽吸体验。
在本发明中，所述烟气束缚段的质量是0.8～2.0g/支。如果该质量低于0.8g/支，则不能有效地实现烟气降温，影响抽吸效果；如果该质量高于2.0g/支，则烟支过重，影响生产工艺及抽吸体验。
所述烟气束缚段材料是甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基乙烯基苯基硅橡胶、腈硅橡胶或氟硅橡胶食品级硅橡胶材料，它们都是目前市场上销售的产品。
所述烟气束缚段材料的比热容是1.5～2.5J/kg·℃。在本发明中，比热容是单位质量的某种物质升高单位温度所需的热量，表示物质的比热容越大，相同质量和温升时，需要更多热能，本发明烟气束缚段材料的比热容能够保证烟气束缚段具备有热量吸收能力，不扩散至烟弹外周及降低入口烟气温度，提升抽吸体验感。
下面具体描述每一口烟气温度和烟雾浓度测定方法。
选取菲莫国际生产的加热不燃烧HEETs原味烟弹为对照烟弹，依据GBT 19609-2004《卷烟用常规分析用吸烟机测定总粒相物和焦油》和GB/T 16447-2004《烟草及烟草制品调节和测试的大气环境》标准，使用东莞飞弘仪器设备有限公司生产烟雾浓度检测仪进行每一口抽吸测试，分别测定烟气温度及烟雾浓度；使用该设备采用光透射法测量烟雾浓度，检测激光光源波长λ＝630μm的红色可见光，检测光程4cm；
抽吸程序：选择东莞聚维电子有限公司出品的MYUZ烟具，抽吸程序为在加热器完成预热后设备进入抽吸状态，每口抽吸容量35ml，抽吸时长2s，抽吸气流流速17.5ml/s，抽吸间隔13s，合计抽吸口数16口，合计抽吸工作时长240S；
温度测定：使用K型热电偶温度检测仪测定烟弹主流烟气温度和唇端温度；
烟雾浓度测定：光透射法测量烟雾浓度是一种非接触式的测量方法，光源在通过气溶胶介质过程中，光束与气溶胶颗粒球面发生散射、折射及颗粒对光的吸收作用，使得激光光源穿透气溶胶烟雾的透射光强度会发生衰减，当气溶胶浓度越大时，透射光强衰减效应越明显，当气溶胶浓度越小时，透射光强衰减效应越弱。在特定的检测条件下，入射光强度与吸收光强度的比值被称为消光率，所测定的消光率就是测定的烟雾浓度，用百分比表示。
[有益效果]
本发明的有益效果是：
本发明二元结构加热不燃烧烟弹在抽吸过程中发烟段与加热器的加热元件接触，释放出烟雾，烟雾流经烟气束缚段，起到降低烟气温度和导流烟气作用，将冷却后高浓度烟气传递到消费者口腔。本发明加热不燃烧烟弹具有高发烟量低烟气温度双重优点，消费者在抽吸体验时得到了极大的提升，二元结构烟弹结构简单，易于工业化，为加热不燃烧烟弹结构提供新的技术解决方案。
【附图说明】
图1是本发明二元结构加热不燃烧烟弹结构示意图；
图2是本发明二元结构加热不燃烧烟弹烟气束缚段沟槽状孔示意图；
图3是本发明二元结构加热不燃烧烟弹烟烟气束缚段圆形或多边形孔示意图；
图中：
1-发烟段；2-烟气束缚段；2-1-直通孔壁；2-2-直通孔；3-包裹纸；4-沟槽；4-1-内沟槽；4-2-外沟槽。
【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：本发明二元结构加热不燃烧烟弹
该实施例的实施方式如下：
本发明二元结构的加热不燃烧烟弹是由发烟段(1)与烟气束缚段(2)依次衔接通过外层包裹纸(3)进行包裹搓接而成的，所述的发烟段和烟气束缚段的直径相同，它们的圆度是90.2％；该加热不燃烧烟弹是长度40mm直径6mm的圆柱形；所述发烟段的长度是15mm，烟气束缚段长度是25mm；其中：
所述的发烟段由发烟材料与包裹发烟材料的包裹材料层构成，其中该发烟材料由烟草、发烟剂与成型助剂按照重量比70：20：14组成；该发烟材料是粉末；该包裹材料层是由纤维素纸制造的管状材料层；
所述的烟气束缚段是具有直通孔的注塑件，它与所述的发烟段直接衔接裹制；所述烟气束缚段截面的开孔面积与非开孔面积之比是0.9；所述烟气束缚段的直通孔是圆形孔，直通孔的数量是2个；所述烟气束缚段直通孔的孔壁与烟气束缚段外壁之间的距离是2.4mm；所述烟气束缚段的质量是1.0g/支；所述烟气束缚段材料是比热容为2.2J/kg·℃的甲基硅橡胶材料。
根据本申请说明书描述的方法检测该实施例加热不燃烧烟弹的主流烟气温度、唇端温度以及烟雾浓度，其检测结果分布列于表1、表2与表3中。
与此同时，使用菲莫国际生产的加热不燃烧HEETs原味烟弹作为对照样品也进行了主流烟气温度、唇端温度以及烟雾浓度，其检测结果分布也列于表1、表2与表3中。
实施例2：本发明二元结构加热不燃烧烟弹
该实施例的实施方式如下：
本发明二元结构的加热不燃烧烟弹是由发烟段(1)与烟气束缚段(2)依次衔接通过外层包裹纸(3)进行包裹搓接而成的，所述的发烟段和烟气束缚段的直径相同，它们的圆度大于90.6％；该加热不燃烧烟弹是长度50mm直径8mm的圆柱形；所述发烟段的长度是5mm，烟气束缚段长度是45mm；其中：
所述的发烟段由发烟材料与包裹发烟材料的包裹材料层构成，其中该发烟材料由非烟植物、发烟剂与成型助剂按照重量比80：25：20组成；该发烟材料是颗粒；该包裹材料层是由纸制造的管状材料层；
所述的烟气束缚段是具有直通孔的挤压件，所述烟气束缚段使用纸质材料包裹后再与发烟段衔接裹制；
所述烟气束缚段截面的开孔面积与非开孔面积之比是0.3；所述烟气束缚段的直通孔是六边形孔，直通孔的数量是4个；所述烟气束缚段直通孔的孔壁与烟气束缚段外壁之间的距离是1.0mm；所述烟气束缚段的质量是2.0g/支；所述烟气束缚段材料是比热容为1.5J/kg·℃的甲基乙烯基硅橡胶材料。
根据本申请说明书描述的方法检测该实施例加热不燃烧烟弹的主流烟气温度、唇端温度以及烟雾浓度，其检测结果分布列于表1、表2与表3中。
与此同时，使用菲莫国际生产的加热不燃烧HEETs原味烟弹作为对照样品也进行了主流烟气温度、唇端温度以及烟雾浓度，其检测结果分布也列于表1、表2与表3中。
实施例3：本发明二元结构加热不燃烧烟弹
该实施例的实施方式如下：
本发明二元结构的加热不燃烧烟弹是由发烟段(1)与烟气束缚段(2)依次衔接通过外层包裹纸(3)进行包裹搓接而成的，所述的发烟段和烟气束缚段的直径相同，它们的圆度大于91.2％；该加热不燃烧烟弹是长度30mm直径5mm的圆柱形；所述发烟段的长度是10mm，烟气束缚段长度是20mm；其中：
所述的发烟段由发烟材料与包裹发烟材料的包裹材料层构成，其中该发烟材料由烟草、发烟剂与成型助剂按照重量比50：15：2组成；该发烟材料是膏体；该包裹材料层是由塑胶制造的管状材料层；
所述的烟气束缚段是具有直通孔的注塑件，所述烟气束缚段填装于管状材料层后再与发烟段衔接裹制；
所述烟气束缚段截面的开孔面积与非开孔面积之比是1.5；所述烟气束缚段的直通孔是沟槽状孔(参见附图2)，直通孔的数量是2个；所述烟气束缚段直通孔的孔壁与烟气束缚段外壁之间的距离是3.0mm；所述烟气束缚段的质量是1.3g/支；所述烟气束缚段材料是比热容为1.8J/kg·℃的甲基乙烯基苯基硅橡胶材料。
根据本申请说明书描述的方法检测该实施例加热不燃烧烟弹的主流烟气温度、唇端温度以及烟雾浓度，其检测结果分布列于表1、表2与表3中。
与此同时，使用菲莫国际生产的加热不燃烧HEETs原味烟弹作为对照样品也进行了主流烟气温度、唇端温度以及烟雾浓度，其检测结果分布也列于表1、表2与表3中。
实施例4：本发明二元结构加热不燃烧烟弹
该实施例的实施方式如下：
本发明二元结构的加热不燃烧烟弹是由发烟段(1)与烟气束缚段(2)依次衔接通过外层包裹纸(3)进行包裹搓接而成的，所述的发烟段和烟气束缚段的直径相同，它们的圆度大于92.8％；该加热不燃烧烟弹是长度60mm直径10mm的圆柱形；所述发烟段的长度是20mm，烟气束缚段长度是40mm；其中：
所述的发烟段由发烟材料与包裹发烟材料的包裹材料层构成，其中该发烟材料由烟草、发烟剂与成型助剂按照重量比60：30：8组成；该发烟材料是薄片；该包裹材料层是由纤维素纸制造的管状材料层；
所述的烟气束缚段是具有直通孔的挤压件，它与所述的发烟段直接衔接裹制；
所述烟气束缚段截面的开孔面积与非开孔面积之比是2.0；所述烟气束缚段的直通孔是沟槽状孔(参见附图2)，直通孔的数量是5个；所述烟气束缚段直通孔的孔壁与烟气束缚段外壁之间的距离是1.6mm；所述烟气束缚段的质量是1.8g/支；所述烟气束缚段材料是比热容为2.5J/kg·℃的氟硅橡胶食品级硅橡胶材料。
根据本申请说明书描述的方法检测该实施例加热不燃烧烟弹的主流烟气温度、唇端温度以及烟雾浓度，其检测结果分布列于表1、表2与表3中。
与此同时，使用菲莫国际生产的加热不燃烧HEETs原味烟弹作为对照样品也进行了主流烟气温度、唇端温度以及烟雾浓度，其检测结果分布也列于表1、表2与表3中。
表1-表3的结果清楚表明，本发明二元结构加热不燃烧烟弹烟气温度比对照样品HEETs样品烟气温度降低4～10℃，唇端温度降低4～9℃，最高烟气浓度相差24％，实施例1-4样品总体上比对照样品在烟气温度、唇端温度要低，烟雾浓度要高，本发明二元结构加热不燃烧烟弹具有低温度高烟雾浓度的双重特点。
表1：本发明加热不燃烧烟弹主流烟气温度检测结果，单位：℃
Figure BDA0002751210690000111
表2：本发明加热不燃烧烟弹唇端温度检测结果，单位：℃
Figure BDA0002751210690000112
表3：本发明加热不燃烧烟弹烟雾浓度检测结果，单位：％
Figure BDA0002751210690000113

Claims (10)

1.一种二元结构的加热不燃烧烟弹，其特征在于所述的加热不燃烧烟弹是由发烟段与烟气束缚段依次衔接通过外层包裹纸进行包裹搓接而成的，该加热不燃烧烟弹是长度30～60mm与直径5～10mm的圆柱形。
2.根据权利要求1所述的加热不燃烧烟弹，其特征在于所述发烟段的长度是5～20mm，烟气束缚段长度是20～50mm。
3.根据权利要求1所述的加热不燃烧烟弹，其特征在于所述的发烟段和烟气束缚段的直径相同，它们的圆度大于90％。
4.根据权利要求1所述的加热不燃烧烟弹，其特征在于所述的发烟段由发烟材料与包裹发烟材料的包裹材料层构成，其中该发烟材料由烟草或非烟植物、发烟剂与成型助剂按照重量比50～80：15～30：2～20组成；该发烟材料是粉末、颗粒、膏体或薄片；该包裹材料层是由纤维素纸、纸管、塑胶管或其它材料制造的管状材料层。
5.根据权利要求1所述的加热不燃烧烟弹，其特征在于所述的烟气束缚段是具有直通孔的注塑件或者挤压件，它与所述的发烟段直接衔接裹制，或者所述烟气束缚段使用纸质材料包裹或者填装于管状材料层后再与发烟段衔接裹制。
6.根据权利要求5所述的加热不燃烧烟弹，其特征在于所述烟气束缚段截面的开孔面积与非开孔面积之比是0.3～2.0。
7.根据权利要求5所述的加热不燃烧烟弹，其特征在于所述烟气束缚段的直通孔是圆形、多边形或者沟槽状孔，直通孔的数量是1个以上。
8.根据权利要求5或7所述的加热不燃烧烟弹，其特征在于所述烟气束缚段直通孔的孔壁与烟气束缚段外壁之间的距离是1.0～3.0mm。
9.根据权利要求5所述的加热不燃烧烟弹，其特征在于所述烟气束缚段的质量为0.8～2.0g/支。
10.根据权利要求书5所述的加热不燃烧烟弹，其特征在于所述烟气束缚段的材质是甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基乙烯基苯基硅橡胶、腈硅橡胶或氟硅橡胶食品级硅橡胶材料，这些材料的比热容是1.5～2.5J/kg·℃。
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