CN113876018B - 一种均质化加热卷烟专用薄片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种均质化加热卷烟专用薄片的制备方法，先将烟草原料低温粉碎，与胶黏剂混合成粉料；将水、外加纤维、香精香料、雾化剂混合，初步搅拌后经高压均质处理形成液料；再将粉料液料混合，高速搅拌后挤压膨化，最后通过多级辊压成型、干燥、切丝制成加热卷烟专用薄片。本发明提供的制备方法采用高压均质处理方式，液态物料的固体颗粒得到超微细化,显著降低各组分粒径，提高混合溶液的均匀度和稳定性。本发明提供的制备方法通过挤压膨化技术，物料结构变得疏松多孔，提高了薄片均匀度，改善了产品的感官质量且内表面积增大，填充能力和雾化效果提升。
Description
技术领域
本发明涉及加热不燃烧烟草制品技术领域，特别是涉及一种均质化加热卷烟专用薄片的制备方法。
背景技术
随着全球控烟运动的加速推进，烟草产业进入了寻求变革和突破的新时期，进而也推动和加速了新型烟草制品（包含加热不燃烧型卷烟、电子烟、***烟等）的研发。加热不燃烧卷烟是新型烟草制品的重要形式之一，主要通过在较低温度下（300℃以下）加热烟草材料使烟草中内源性和外源性成分释放出来，从而满足消费者一定的感官享受和生理满足。加热不燃烧卷烟只加热烟草材料而非燃烧，减少了烟草高温燃烧过程裂解产生的有害成分，且侧流烟气和环境烟气的释放量也明显降低。专用薄片是加热不燃烧卷烟所使用的主要烟草材料，也是加热不燃烧卷烟的核心原料。
目前国内外加热不燃烧烟草制品用原料主要由辊压法、稠浆法、干法造纸、湿法造纸、梗丝再造、颗粒法等工艺实现，其形态、加工性能、感官特点均有较大的差异。辊压法生产工艺即按再造烟叶原料配方要求，将烟末、烟梗等原料粉碎后与天然纤维混合，加入粘胶剂、水和其它添加剂混合均匀后经辊压和干燥制成再造烟叶的加工方法。辊压法薄片由于其工艺特点，产品具备导热系数高、紧度高、密度高、烟草有效成分保留率高等特点，相较造纸法工艺产品等更适合应用于加热不燃烧烟草制品中。
但受限于传统辊压法工艺、配方及装备的限制，为了保证薄片强度，辊压法加热卷烟专用薄片配方中需要添加非烟草性纤维原料-外加针叶木纤维，造成所制备产品均匀性偏差、表面有白点、填充性能较差等问题，对烟草薄片的物理化学指标、感官品质也有较大的影响；且制丝卷制后的加热不燃烧卷烟质量波动较大。
中国专利申请号为CN201911049243的专利文件公开了一种加热不燃烧卷烟用原料及其制备方法，所述加热不燃烧卷烟用原料包括干料和湿料；其中，干料由烟草原料和胶黏剂组成，胶黏剂的加入量不超过烟草原料质量的10wt％；每100g湿料中含20～50重量份的水、30～80重量份的丙三醇、0～20重量份的香精香料和0～20重量份的填料。其配方中不含有非烟草性纤维原料，如针叶木浆、阔叶木浆、竹浆等，虽然产品均匀性有所提高且烟气中木质杂气含量减少，但无法保障产品强度，不利于规模化生产。因此开发一种质量均一稳定且利于大规模生产的加热卷烟专用薄片已成为业内亟需攻克的难题。
为了使得卷烟专用薄片表面无任何白点，必须提高其均匀度，可以采用高压均质机和挤压膨化技术。高压均质机也称“高压流体纳米匀质机”，它可以使悬浊液状态的物料在超高压作用下，高速流过具有特殊内部结构的容腔（高压均质腔），使物料发生物理、化学、结构性质等一系列变化。高压均质机主要由高压均质腔和增压机构构成。高压均质腔的内部具有特别设计的几何形状，在增压机构的作用下，高压溶液快速地通过均质腔，物料会同时受到高速剪切、高频震荡、空穴现象和对流撞击等机械力作用和相应的热效应，由此引发的机械力及化学效应可诱导物料大分子的物理、化学及结构性质发生变化，最终达到均质的效果。
物料被送入挤压膨化机中，在螺杆、螺旋的推动作用下，物料向前成轴向移动。同时，由于螺旋与物料、物料与机筒以及物料内部的机械摩擦作用，物料被强烈地挤压、搅拌、剪切，其结果使物料进一步细化、均化。随着机腔内部压力的逐渐加大，温度相应的不断升高，在高温、高压、高剪切力的条件下，物料物性发生了变化,由粉状变成糊状，淀粉发生糊化、裂解，蛋白质发生变性、重组，纤维发生部分降解、细化，致病菌被杀死，有毒成份失活。当糊状物料由模孔喷出的瞬间,在强大压力差的作用下，水分急骤汽化，物料被膨化，形成结构疏松、多孔、酥脆的膨化产品，从而达到挤压膨化的目的。
发明内容
本发明专利的目的是提供一种均质化加热卷烟专用薄片的制备方法，解决现有加热卷烟专用薄片产品均匀性差、表面有白点、填充性能较差等问题。本发明提供的制备方法采用高压均质处理方式，液态物料的固体颗粒得到超微细化，显著降低各组分粒径，提高混合溶液的均匀度和稳定性。本发明提供的制备方法通过挤压膨化技术，使得物料结构变得疏松多孔，提高了薄片均匀度，改善了产品的感官质量且内表面积增大，填充能力和雾化效果提升。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案，一种均质化加热卷烟专用薄片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将烟草物料低温烘干至水分质量百分比为5～10％，所述低温烘干温度为40-60℃；
S2、将烟草物料与胶黏剂混合后低温粉碎至120～400目得粉料，再在粉料中加入0.001%-0.0015%%的矿物元素强化剂进行强化，粉碎时采用以液氮为媒介的低温循环装置控制温度；
S3、将水、外加纤维、香精香料及雾化剂按照一定比例配制成溶液，常温下搅拌20-30min，搅拌速度为200～400r/min，然后转移至高压均质机进料口中均质，调节压力阀，使得均质压力为60～100MPa，调整进料温度为10～30℃，均质次数2～5次，均质完成后即得到液料；
S4、将步骤S2得到的粉料和步骤S3得到的液料按照一定质量比在反应釜中加热至50～60℃混合，高速搅拌混合后导入双螺杆挤压机，从进料口以3kg/h速度喂料进行挤压膨化，控制物料水分含量为20～25%，螺杆转速为180～300r/min，挤压温度为80～120℃，即得均质物料；
S5、将步骤S4中挤压膨化的均质物料经氮气处理后4～8次鞣制辊压成型，再经低温干燥、切丝、冷却后制备成加热卷烟专用薄片。
进一步的，所述步骤S1中烟草物料包括烟叶、烟末、膨胀烟梗中的一种或几种。
进一步的，所述步骤S2中，烟草物料与胶黏剂混合的质量比为1:（0.03-0.1），低温粉碎的温度为10～20℃。
进一步的，所述步骤S2中胶黏剂包括海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、明胶中的一种或几种，所述矿物元素强化剂为钙、碘、铁、锌中的一种或几种。
进一步的，所述胶黏剂为海藻酸钠和羧甲基纤维素钠的混合物。
进一步的，所述步骤S3中，水、外加纤维、香精香料及雾化剂配制的质量比为100：（5～10）：（10～15）：（15～60）。
进一步的，所述步骤S3中外加纤维包括针叶木纤维、天然海泡石无机纤维以及麻浆纤维中的一种或几种，雾化剂包括甘油、丙二醇以及糖醇中的一种或几种。
进一步的，所述步骤S4中，粉料和液料混合的质量比为1：(0.5～2)。
进一步的，所述步骤S5中氮气处理具体过程为：将均质物料搅拌均匀，投入高压釜，密闭后通入氮气排空，保持釜内压力0.9MPa，10min后泄压，取出均质物料。
进一步的，所述步骤S5中低温干燥温度为50～80℃，所述加热卷烟专用薄片产品水分为6～10%。
本发明的有益效果为：
1.本发明提供的一种均质化加热卷烟专用薄片的制备方法，其中，高压均质机主要由高压均质腔和增压机构构成。高压均质腔的内部具有特别设计的几何形状，在增压机构的作用下，高压溶液快速地通过均质腔，流体受到空穴***力、湍流、剪切、摩擦、热、压缩、加速、快速压降和碰撞等各种力的同时作用而形成一种精细的、均匀的悬浮液。采用高压均质处理方式，液态物料的固体颗粒得到超微细化, 显著降低各组分粒径，提高混合溶液的均匀度和稳定性。
2. 本发明提供的一种均质化加热卷烟专用薄片的制备方法，与普通的挤压成型不同，挤压膨化技术作为一种集加热、混合、剪切、粒径减小、熔融、成型为一体的高温短时加工技术。通过双螺杆挤压机，物料在螺杆、螺旋的推动作用下，由于螺旋与物料、物料与机筒、物料内部的相互摩擦作用，物料被强烈地挤压、搅拌、剪切，使物料不断细化、均化。在模头处，压力和温度瞬间降低导致物料水分闪蒸，物料被膨化成结构疏松多孔的半产品。薄片均匀度提高，改善了产品的感官质量且内表面积增大，填充能力和雾化效果提升。
3. 本发明提供的一种均质化加热卷烟专用薄片的制备方法，经氮气处理后的均质物料填充性能显著提升，均质物料内部结构发生轻微改变，在破坏其弹性回缩结构的同时，保留了弹性扩张结构，而使膨胀梗变得富有弹性、不易回缩。氮气处理后应用性能优于贮存处理，可节约1～3个月贮存时间、大量节省转运、仓储、人工成本。
4. 本发明提供的一种均质化加热卷烟专用薄片的制备方法，其中添加的矿物元素强化剂具有提高感官质量和保藏性能的作用。同时，影响粉粒体混合均匀度的主要因素是颗粒在粒径、形状、密度及表面水分含量上的差异，而这些差异中颗粒粒径又是最主要的影响因素。矿物元素强化剂的添加，可以进一步使得粉粒体分散均匀，从而加强薄片的均匀度。
附图说明
并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一种均质化加热卷烟专用薄片的制备方法的流程图。
具体实施方式
为了更清楚的说明本发明实施例和现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。另，设计方位的属于仅表示各部件间的相对位置关系，而不是绝对位置关系。
本发明具体实施例如下：
实施例1
一种均质化加热卷烟专用薄片的制备方法，包括如下步骤：
S1、将烟叶和烟末以重量比为6:4的比例混合，然后在60℃下烘干至其水分占比为10％；
S2、将烟草物料与相对烟草物料重量为5%的CMC混合后低温粉碎至120目得粉料，再在粉料中加入相对烟草物料重量为0.001%的矿物元素强化剂进行强化，粉碎时采用以液氮为媒介的低温循环装置控制温度，保持温度为15℃；
S3、将水、针叶木纤维、香精香料及甘油按照100:8:10:20的质量份比例配制成溶液，常温下以300r/min的速度搅拌30min后转移至高压均质机进料口中，调节压力阀，使得均质压力为80MPa，调整进料温度为30℃，均质3次，均质完成后得到液料；
S4、将步骤S2得到的粉料和步骤S3得到的液料按照1:1的质量比在反应釜中加热至60℃混合，高速搅拌混合后，导入双螺杆挤压机，从进料口以3kg/h的速度喂料，控制物料水分含量为25%，螺杆转速为200r/min，挤压温度为100℃；
S5、将步骤S4中挤压膨化的均质物料经氮气处理后5次鞣制辊压成型，然后经80℃干燥、切丝、冷却后制备成加热卷烟专用薄片。
该实施例1制备而成的专用薄片表面无任何白点，通过采样设备取薄片横幅8点样品，检测每个样品的甘油含量，其变异系数与旧工艺相比大幅减小，从15%降至3%，可见薄片均匀程度显著提高；且在感官评价中新型薄片口感均一、发烟量优、烟气香质优。
实施例2
一种均质化加热卷烟专用薄片的制备方法，包括如下步骤：
S1、将烟叶和烟末以重量比为5:5的比例混合，然后在55℃下烘干至其水分占比为9％；
S2、将烟草物料与相对烟草物料重量为8%的胶黏剂混合后低温粉碎至180目得粉料，再在粉料中加入相对烟草物料重量为0.001%的矿物元素强化剂进行强化，其中，胶黏剂为CMC和海藻酸钠按质量比为1:1混合的复配物，粉碎时采用以液氮为媒介的低温循环装置控制温度，保持温度为20℃；
S3、将水、针叶木纤维、香精香料及甘油按照100:10:15:30的质量份比例配制成溶液，常温下以250r/min的速度搅拌30min后转移至高压均质机进料口中，调节压力阀，使得均质压力为100MPa，调整进料温度为25℃，均质4次，均质完成后得到液料；
S4、将步骤S2得到的粉料和步骤S3得到的液料按照1:0.8的质量比在反应釜中加热至60℃混合，高速搅拌混合后，导入双螺杆挤压机，从进料口以3kg/h的速度喂料，控制物料水分含量为20%，螺杆转速为250r/min，挤压温度为80℃；
S5、将步骤S4中挤压膨化的均质物料经过氮气处理后8次鞣制辊压成型，然后经80℃干燥、切丝、冷却后制备成加热卷烟专用薄片。
该实施例2制备而成的专用薄片表面无任何白点，通过采样设备取薄片横幅8点样品，检测每个样品的甘油含量，其变异系数与旧工艺相比大幅减小，从17%降至5%，可见薄片均匀程度显著提高；且在感官评价中新型薄片口感均一、发烟量优、烟气香质优。
实施例3
一种均质化加热卷烟专用薄片的制备方法，包括如下步骤：
S1、将烟叶和烟末以重量比为4:6的比例混合，然后在60℃下烘干至其水分占比为10％；
S2、将烟草物料与相对烟草物料重量为10%的胶黏剂混合后低温粉碎至200目得粉料，再在粉料中加入相对烟草物料重量为0.001%的矿物元素强化剂进行强化，其中，胶黏剂为CMC和海藻酸钠按质量比为1:1混合的复配物，粉碎时采用以液氮为媒介的低温循环装置控制温度，保持温度为15℃；
S3、将水、针叶木纤维、香精香料及甘油按照100:10:10:30的质量份比例配制成溶液，常温下以300r/min的速度搅拌30min后转移至高压均质机进料口中，调节压力阀，使得均质压力为100MPa，调整进料温度为20℃，均质5次，均质完成后得到液料；
S4、将步骤S2得到的粉料和步骤S3得到的液料按照1:1.5的质量比在反应釜中加热至60℃混合，高速搅拌混合后，导入双螺杆挤压机，从进料口以3kg/h的速度喂料，控制物料水分含量为20%，螺杆转速为300r/min，挤压温度为100℃；
S5、将步骤S4中挤压膨化的均质物料经过氮气处理后8次鞣制辊压成型，然后经80℃干燥、切丝、冷却后制备成加热卷烟专用薄片。
该实施例3制备而成的专用薄片表面无任何白点，通过采样设备取薄片横幅8点样品，检测每个样品的甘油含量，其变异系数与旧工艺相比大幅减小，从17%降至4%，可见薄片均匀程度显著提高；且在感官评价中新型薄片口感均一、发烟量优、烟气香质优。
上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施例只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种均质化加热卷烟专用薄片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将烟草物料低温烘干至水分质量百分比为5～10％，所述低温烘干温度为40-60℃；
S2、将烟草物料与胶黏剂混合后低温粉碎至120～400目得粉料，再在粉料中加入0.001%-0.0015%的矿物元素强化剂进行强化，粉碎时采用以液氮为媒介的低温循环装置控制温度；
S3、将水、外加纤维、香精香料及雾化剂按照一定比例配制成溶液，常温下搅拌20-30min，搅拌速度为200～400r/min，然后转移至高压均质机进料口中均质，调节压力阀，使得均质压力为60～100MPa，调整进料温度为10～30℃，均质次数2～5次，均质完成后即得到液料；
S4、将步骤S2得到的粉料和步骤S3得到的液料按照一定质量比在反应釜中加热至50～60℃混合，高速搅拌混合后导入双螺杆挤压机，从进料口以3kg/h速度喂料进行挤压膨化，控制物料水分含量为20～25%，螺杆转速为180～300r/min，挤压温度为80～120℃，即得均质物料；
S5、将步骤S4中挤压膨化的均质物料经氮气处理后，经过4～8次鞣制辊压成型，再经低温干燥、切丝、冷却后制备成加热卷烟专用薄片；
所述步骤S5中氮气处理具体过程为：将均质物料搅拌均匀，投入高压釜，密闭后通入氮气排空，保持釜内压力0.9MPa，10min后泄压，取出均质物料；
所述步骤S5中低温干燥温度为50～80℃，所述加热卷烟专用薄片产品水分为6～10%。
2.根据权利要求1所述的一种均质化加热卷烟专用薄片的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中烟草物料包括烟叶、烟末、膨胀烟梗中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种均质化加热卷烟专用薄片的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，烟草物料与胶黏剂混合的质量比为1:（0.03-0.1），低温粉碎的温度为10～20℃。
4.根据权利要求1所述的一种均质化加热卷烟专用薄片的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中胶黏剂包括海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、明胶中的一种或几种，所述矿物元素强化剂为钙、碘、铁、锌中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的一种均质化加热卷烟专用薄片的制备方法，其特征在于，所述胶黏剂为海藻酸钠和羧甲基纤维素钠的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种均质化加热卷烟专用薄片的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，水、外加纤维、香精香料及雾化剂配制的质量比为100：（5～10）：（10～15）：（15～60）。
7.根据权利要求1所述的一种均质化加热卷烟专用薄片的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中外加纤维包括针叶木纤维、天然海泡石无机纤维以及麻浆纤维中的一种或几种，雾化剂包括甘油、丙二醇以及糖醇中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种均质化加热卷烟专用薄片的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，粉料和液料混合的质量比为1：(0.5～2)。
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