一种加热卷烟专用烟丝的制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种加热卷烟专用烟丝的制备方法和应用 (Preparation method and application of special tobacco shreds for heating cigarettes ) 是由 郭磊 徐达 苏加坤 罗娟敏 张晓旭 齐午城 徐振宇 孙强 蔡继宝 于 2021-09-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种加热卷烟专用烟丝的制备方法,针对烟丝添加于加热卷烟中,容易产生喉部干燥感、刺激等不良影响的问题,创新性的以水合性有机酸盐为保润剂、1,2-丙二醇和甘油为发烟剂的方法制备加热卷烟专用烟丝,在加热卷烟常用的加热温度范围400℃以下,依据烟具加热温度的不同,在特定温度下释放出水分,达到调控水分释放量的目的。(The invention discloses a preparation method of special tobacco shreds for heating cigarettes, aiming at the problem that the tobacco shreds are added into the heated cigarettes and are easy to generate adverse effects such as dry sensation of throats, irritation and the like, the special tobacco shreds for heating cigarettes are prepared by innovatively using a method of using a hydrated organic acid salt as a humectant and using 1, 2-propylene glycol and glycerin as a smoke agent, and moisture is released at a specific temperature according to different heating temperatures of smokers within a common heating temperature range of 400 ℃ for heating cigarettes so as to achieve the purpose of regulating and controlling the moisture release amount.)
技术领域
本发明涉及烟草制品制造工艺技术领域，具体涉及一种加热卷烟专用烟丝的制备方法和应用。
背景技术
加热卷烟因其是通过加热而非燃烧的方式产生烟雾，给烟民以烟草香气和满足感而受到人们的关注。加热卷烟烟草段，主要是以甘油和丙二醇为发烟剂通过稠浆法、造纸法等方式制备得到烟草薄片。近年来，因烟叶薄片含有一定的木质纤维气息，对加热卷烟香气品质有一定的影响，使得其在感官抽吸时香气指标与传统卷烟燃烧后产生的香气有较大的差距，因此，有研究开始采用纯烟丝为原料制备加热卷烟专用烟丝，通过添加甘油和丙二醇等羟基类化合物，一方面作为发烟剂，一方面作为保润剂，例如，现有技术“一种新型加热卷烟烟丝的在线干燥方法”(申请号CN202110076339.X)，通过切丝-高温气流干燥处理-增温润丝处理-滚筒干燥等工序，制备得到的烟丝水分为3％以下的加热卷烟烟丝，其中在增温润丝处理工艺中添加了1,2-丙二醇、甘油、1,3-丁二醇的一种或混合溶液作为保润剂。该技术制得的烟丝应用在加热卷烟中，对卷烟香气有较好的提升作用，但因为烟丝水分含量太低，在抽吸时容易产生喉部干燥感、刺激等不良影响的问题，降低了整体的感官舒适性，其中1,2-丙二醇、甘油、1,3-丁二醇这类物质实际上主要还是起到发烟剂的作用，能起到的保润作用很微小。同时，丙二醇、甘油等这类多羟基化物作为加热卷烟的发烟剂，其自身具有一定的吸湿型，在空气湿度较大的环境中，烟支更容易发生过量的水分吸附，一方面会造成卷烟容易发生质量变化，缩短烟支的保质期，另一方面会造成烟支的水分含量发生变化，造成抽吸过程中烟气水分含量产生波动，影响卷烟的抽吸品质。
基于此，针对加热卷烟专用烟丝的制备方法亟需进一步改进，以解决较低的水分含量下，烟丝加热发烟后易产生喉部干燥感、刺激等不良感官问题。
发明内容
针对加热不燃烧卷烟存在的上述问题，本发明创新性的提出了一种以水合性有机酸盐为保润剂、1,2-丙二醇和甘油为发烟剂的方法制备加热卷烟专用烟丝，可用于调节加热不燃烧卷烟烟气水分释放量的方法，可以在加热不燃烧卷烟常用的加热温度范围内(400℃以下)，依据加热温度的不同，在特定温度下/内释放出水分，达到调控水分释放量的目的。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种加热卷烟专用烟丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：烟叶掺配：以烤烟、晒烟、香料烟、白肋烟中的1～4种按照一定比例组成，回潮切丝后，烘丝至水分为9～12％；
步骤2)：保润剂和发烟剂添加：以烟丝质量为基准，添加0.01％～5.0％水合性有机酸盐作为保润剂，10～20％甘油、1～2％1,2-丙二醇作为发烟剂，而后入储丝柜；
步骤3)：水分平衡：在20度，40％湿度下平衡12h充分润叶吸收；
步骤4)：烘丝处理：薄板线140～150度烘丝至烟丝水分为5～6％。
进一步地，所述水合性有机酸盐，为带有结晶水的盐类，理论上已带有最多数量的结晶水。
进一步地，所述水合性有机酸盐的阳离子选自钾离子、钠离子、钙离子或镁离子中的一种。
进一步地，所述水合性有机酸盐的阴离子选自苹果酸根、醋酸根、酒石酸根、乳酸根、山梨酸根、草酸根、柠檬酸根中的一种或两种。
进一步地，，所述水合性有机酸盐的添加方式为：是通过和发烟剂(由甘油、1,2-丙二醇构成)混合搅拌成均匀的悬浊液后，喷洒至烟丝上，即得。
进一步地，将加热卷烟专用烟丝和烟草薄片掺配混合后，进行卷接成加热卷烟。
进一步地，所述烟草薄片是以稠浆法、造纸法、辊压法中的一种或多种制备而得的加热卷烟专用薄片。
进一步地，所述加热卷烟专用烟丝和烟草薄片的掺配比例为1～5：1～5。
进一步地，所述水合性有机酸盐的阳离子为钙离子或镁离子。
进一步地，所述水合性有机酸盐的阴离子为苹果酸根、乳酸跟或柠檬酸根。
进一步地，所述水合性有机酸盐为带有结晶水的十四水柠檬酸镁、三水乳酸镁、四水柠檬酸钙或五水柠檬酸苹果酸钙。
本发明的原理在于，通过在加热不燃烧卷烟烟草材料、卷烟纸中加入一定比例的水合性有机酸盐，利用水合性有机酸盐在不同的加热温度下可以有规律地释放出所含的结晶水的特点，进而达到调节加热不燃烧卷烟烟气水分释放量的目的。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的优势在于：
(1)本发明通过添加水合性保润剂改善加热卷烟专用烟丝的抽吸品质，降低其干燥感和刺激，提升其在加热卷烟中的应用比例。主要技术特点在于结合不同水合性保润剂水分释放的温度和释放量，通过调节设置加热卷烟所匹配烟具的加热控温曲线，使加热卷烟在特定时间和特定温度下有规律地释放出水分，提升卷烟抽吸感受。
(2)本发明所述的加热卷烟专用烟丝中，水合性有机酸盐自身安全性高，可用性强，不需要助悬剂、表面活性剂的加入。本发明所述的加热卷烟专用烟丝中，水合性有机酸盐可以在加热不燃烧卷烟烟草材料、卷烟纸的加工过程中加入，降低了制备成本，易于推广应用。
附图说明
图1为本发明十四水柠檬酸镁TG/DTG曲线及逸出成分质谱图；
图2为本发明叶丝表面(左)和横截面(右)的SEM图；
图3为本发明加入保润剂后叶丝表面SEM图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明所涉及的可用于调控加热不燃烧卷烟的水分释放量的方法中，通过在烟草材料和卷烟纸中添加的水合性有机酸盐，可以在加热不燃烧常用的加热温度(400℃以下)范围内，按照加热温度的不同有规律地释放出水分。因此在实施例前，研究人员以十四水柠檬酸镁为例，采用热重分析法对其热失重行为进行了研究，对该水合性有机酸盐用于调控加热不燃烧卷烟水分释放量的可行性进行了分析验证。热失重仪器为：STA 449F3-QMS403C热失重-质谱联用仪。
1、验证实验(十四水柠檬酸镁)
准确称取20.0mg的十四水柠檬酸镁于Al2O3坩埚中，放入热失重-质谱联用仪中进行热失重分析。载气：采用高纯氦气，吹扫气：20mL/min，保护气：20mL/min，升温程序：40℃保持20min后，以10℃/min升温至900℃。质谱扫描方式：MID，选择离子：16(CH4)、18(H2O)和44(CO2)。
十四水柠檬酸镁的热TG/DTG曲线如图1所示，在40℃～900℃温度范围内，在加热过程存在三个明显的失重区间，在DTG曲线上表现为三个失重峰，说明随着温度的升高发生了三种不同类型的失重，总的失重率为70.55％。通过与质谱联用，用质谱扫描MID模式主要对16(CH4)、18(H2O)、44(CO2)三个化合物进行扫描。
在十四水柠檬酸镁的三个主要失重区间中：
(1)第一个失重区间(110℃～180℃)，主要逸出的成分为水，质量变化约为27.44％，开始失重温度为117.0℃，最大失重温度为152.5℃。
(2)第二个失重区间(270℃～400℃)，主要逸出的成分为水和二氧化碳，质量变化约为10.90％，开始失重温度为281.0℃，最大失重温度为318.3℃。
(3)第三个失重区间(420℃～560℃)，主要逸出的成分为水和二氧化碳，另有少量的CH4，质量变化约为31.69％，开始失重温度为458.0℃，最大失重温度为492.1℃。
从DTG曲线可知，三个最大失重温度分别为152.5℃、318.3℃和492.1℃。第一个最大失重温度点152.5℃和第二个最大失重温度点318.3℃均在加热不燃烧卷烟常用的加热温度范围内(400℃以下)。从水分响应曲线上可知，在第一个最大失重温度点152.5℃处，逸出的水分量最多，十四水柠檬酸镁中的结晶水大部分在此温度下逸出，在第二个最大失重温度点318.3℃和第三个最大失重温度点492.1℃仍有部分水分逸出。
以上结果表明，十四水柠檬酸镁可以在不同的加热温度下，逐步释放出结晶水。通过在加热不燃烧卷烟烟草材料、卷烟纸的加工过程中加入十四水柠檬酸镁，可以实现调控水分释放量的目的。
实施例
接下来，通过实施例1～6，验证水合性保润剂在加热卷烟中，降低烟气热燥感的作用。
实施例1：
1、一种加热卷烟专用烟丝的制备方法，包括以下步骤：
1)烟叶掺配：以云南红河上部烟BO2为例，回潮切丝后，烘丝至水分10％；
2)保润剂和发烟剂添加：以烟丝质量为基准，添加0.1％十四水柠檬酸镁作为保润剂，20％甘油、1％1,2-丙二醇作为发烟剂，将三者混合搅拌成均匀的悬浊液后，喷洒至烟丝上，而后入储丝柜；
3)水分平衡：在20度，40％湿度下平衡12h充分润叶吸收；
4)烘丝处理：薄板线140度烘丝至烟丝水分6％。
一种加热卷烟专用烟丝的应用产品，所述加热卷烟专用烟丝和稠浆法烟草薄片的掺配比例为1：3。
实施例2：
1、一种加热卷烟专用烟丝的制备方法，包括以下步骤：
1)烟叶掺配：以云南红河上部烟BO2为例，回潮切丝后，烘丝至水分10％。
2)保润剂和发烟剂添加：以烟丝质量为基准，添加0.5％十四水柠檬酸镁作为保润剂，15％甘油、2％1,2-丙二醇作为发烟剂，将三者混合搅拌成均匀的悬浊液后，喷洒至烟丝上，而后入储丝柜。
3)水分平衡：20度，40％湿度下平衡12h充分润叶吸收。
4)烘丝处理：薄板线150度烘丝至烟丝水分6％。
一种加热卷烟专用烟丝的应用，所述加热卷烟专用烟丝和稠浆法烟草薄片的掺配比例为1：4。
实施例3：
1、一种加热卷烟专用烟丝的制备方法，包括以下步骤：
1)烟叶掺配：以云南红河上部烟BO2为例，回潮切丝后，烘丝至水分10％。
2)保润剂和发烟剂添加：以烟丝质量为基准，添加5％十四水柠檬酸镁作为保润剂，20％甘油、1％1,2-丙二醇作为发烟剂，将三者混合搅拌成均匀的悬浊液后，喷洒至烟丝上，而后入储丝柜。
3)水分平衡：20度，40％湿度下平衡12h充分润叶吸收。
4)烘丝处理：薄板线145度烘丝至烟丝水分6％。
一种加热卷烟专用烟丝的应用，所述加热卷烟专用烟丝和稠浆法烟草薄片的掺配比例为1：4。
实施例4：
1、一种加热卷烟专用烟丝的制备方法，包括以下步骤：
1)烟叶掺配：以云南红河上部烟BO2为例，回潮切丝后，烘丝至水分10％。
2)保润剂和发烟剂添加：以烟丝质量为基准，添加0.1％十四水柠檬酸镁作为保润剂，20％甘油、1％1,2-丙二醇作为发烟剂，将三者混合搅拌成均匀的悬浊液后，喷洒至烟丝上，而后入储丝柜。
3)水分平衡：20度，40％湿度下平衡12h充分润叶吸收。
4)烘丝处理：薄板线140度烘丝至烟丝水分5％。
一种加热卷烟专用烟丝的应用，所述加热卷烟专用烟丝和烟草薄片(稠浆法：造纸法＝3:1)的掺配比例为1：2。
实施例5：
1、一种加热卷烟专用烟丝的制备方法，包括以下步骤：
1)烟叶掺配：以云南红河上部烟BO2为例，回潮切丝后，烘丝至水分10％。
2)保润剂和发烟剂添加：以烟丝质量为基准，添加0.1％三水乳酸镁作为保润剂，20％甘油、1％1,2-丙二醇作为发烟剂，将三者混合搅拌成均匀的悬浊液后，喷洒至烟丝上，而后入储丝柜。
3)水分平衡：20度，40％湿度下平衡12h充分润叶吸收。
4)烘丝处理：薄板线140度烘丝至烟丝水分5％。
一种加热卷烟专用烟丝的应用，所述加热卷烟专用烟丝和造纸法烟草薄片的掺配比例为2：3。
实施例6：
1、一种加热卷烟专用烟丝的制备方法，包括以下步骤：
1)烟叶掺配：以云南红河上部烟BO2为例，回潮切丝后，烘丝至水分10％。
2)保润剂和发烟剂添加：以烟丝质量为基准，添加0.5％三水乳酸镁作为保润剂，15％甘油、1％1,2-丙二醇作为发烟剂，将三者混合搅拌成均匀的悬浊液后，喷洒至烟丝上，而后入储丝柜。
3)水分平衡：20度，40％湿度下平衡12h充分润叶吸收。
4)烘丝处理：薄板线140度烘丝至烟丝水分6％。
一种加热卷烟专用烟丝的应用，所述加热卷烟专用烟丝和稠浆法烟草薄片的掺配比例为2：3。
对比例1：
不添加水合性保润剂，仅添加20％甘油、1％1,2-丙二醇作为发烟剂，其他条件与实施例1相同。
采用气相色谱—热导检测法(GC-TCD)对实施例1～6及对比例进行水分的测定，分析条件：色谱柱：Porapark Q填充柱(2m×2mm)，进样口温度：250℃，进样量：2μL，不分流进样；升温程序：170℃,恒温保持5min；检测器温度：250℃；载气为氢气，流速：2mL/min。对于气相水分，直接取吸收液进行分析。在计算水分含量之前需要进行空白扣除。
由下表1可知，实施例1和实施例6工艺下的加热卷烟香气质量、干燥感、刺激性表现最优，经分析：0.1％十四水柠檬酸镁或0.5％三水乳酸镁为最优的水合性保润剂添加量。十四水柠檬酸镁因结晶水较多，使得在相同添加量下，其降低卷烟烟气干燥感效果优于三水乳酸镁。此外添加量过多如实施例3，使得烟气水分过高，会导致口腔和喉部水味过重、降低香气质量的副作用。
表1为本发明实施例1中加热卷烟初始含水率和主流烟气水分含量检测结果；
由于加热卷烟感官评吸目前暂无行业标准，参照传统卷烟评吸并结合本发明研究内容，主要选择香气质量、刺激性、干燥感作为主要评审项目，“+”越多表示，卷烟感官品质更好。
一般来讲，加热卷烟专用烟丝因其原料中烟叶纯度高于烟草薄片，无外加纤维，故烟草香气纯正，但因其韧性不足，且易产生喉部干燥感、刺激等不良影响的问题，一般在加热卷烟发烟基质中的总质量百分数低于20％。通过本发明添加水合性保润剂的工艺，使得该专用烟丝在加热卷烟发烟基质中的总质量百分数在40％时，在干燥感、刺激性方面均有较好的表现，这对于加热卷烟香气质量的提升具有显著的创新性意义，弥补了加热卷烟相对于传统卷烟烟香不正，浓度不够的缺点。
此外，本实施例采用扫描电镜对水合性保润剂添加后的烟叶叶丝物理情况(实施例1)进行了表征，添加十四水柠檬酸镁的烟叶丝表面和横截面的扫描电镜图如图3所示，图2为未添加十四水柠檬酸镁的叶丝(对比例)。叶丝的组织结构紧密，表皮细胞向内凹陷，呈褶皱状，表面和横截面中均具有一定的多孔结构，其内部组织呈海绵状，收缩在一起。添加保润剂后，在叶丝表面的褶皱、孔隙等处存在明显的结晶物。
上述实施方式是对本发明的说明，不是对本发明的限定，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。
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