一种雾化剂辅助草本原料加热制备的烟油
阅读说明：本技术 一种雾化剂辅助草本原料加热制备的烟油 (Tobacco tar prepared by heating herbal raw materials with assistance of atomizing agent ) 是由 崔华鹏 樊美娟 陈黎 陈满堂 刘瑞红 郭军伟 潘立宁 秦亚琼 王冰 刘绍锋 于 2021-09-14 设计创作，主要内容包括：一种雾化剂辅助草本原料加热制备的烟油,其特征在于：是通过以下方法制备：于草本原料中添加雾化剂,经混匀平衡后,形成草本备料；置于烟油制备装置的加热单元内,添加有雾化剂的草本备料经加热后释放雾化剂及其他草本成分,释放成分在载带气体的作用下形成气溶胶,由烟油制备装置的捕集单元捕集,并收集液体,直接形成烟油,或经进一步雾化剂、烟碱、香精香料等添加调制后,形成烟油。该烟油可用于电子烟中,其生成的气溶胶具有与加热卷烟相似的感官品质,同时克服了现有调配型电子烟油气溶胶感官品质差、加热卷烟气溶胶感官品质逐口不稳定、加热卷烟烟草材料利用不充分的问题。(The tobacco tar prepared by heating the herbal raw materials assisted by the atomizing agent is characterized in that: is prepared by the following steps: adding an atomizing agent into the herbal raw materials, and uniformly mixing and balancing to form herbal prepared materials; the tobacco tar preparation device is arranged in a heating unit of the tobacco tar preparation device, the herbal material added with the atomizing agent releases the atomizing agent and other herbal components after being heated, the released components form aerosol under the action of carrier gas, the aerosol is collected by a collecting unit of the tobacco tar preparation device, liquid is collected, and the tobacco tar is directly formed, or the tobacco tar is formed after the atomizing agent, nicotine, essence, spice and the like are further added and modulated. The tobacco tar can be used in electronic cigarettes, the generated aerosol has sensory quality similar to that of heated cigarettes, and the problems of poor sensory quality, instable sensory quality of aerosol of the heated cigarettes one by one and insufficient utilization of tobacco materials of the heated cigarettes of the existing blending type electronic tobacco tar are solved.)
技术领域
本发明属于电子烟及加热卷烟领域，特别涉及一种雾化剂辅助草本原料加热制备的烟油，主要是通过雾化剂辅助草本加热形成气溶胶，收集烟油。
背景技术
近年来，电子烟和加热卷烟产品发展迅速，但各有优缺点。
电子烟所用电子烟油主要由雾化剂（丙三醇和丙二醇）、烟碱、香精香料等组成，其优点是使用加热元件对烟油进行直接加热雾化，使用方便，气溶胶雾化效率高，逐口稳定性好；然而，由于电子烟油是通过雾化剂、烟碱和香精香料调制而成，其雾化气溶胶的感官品质相对较差，与传统卷烟具有较大差异，表现出香气不饱满、不协调等缺点。
加热卷烟通过内芯或外围加热方式对烟草材料进行直接加热，以产生气溶胶供消费者抽吸，其优点是雾化气溶胶的感官品质较好，与传统卷烟较为接近，香气较为充分；通常，加热卷烟是采用加热元件对烟草材料进行持续加热，由于烟草材料中个香味成分沸点的不同，持续加热过程容易导致各香气成分逐口释放趋势有所不同，继而引起了加热卷烟逐口气溶胶理化性质的不稳定，感官品质的逐口稳定性较差。此外，加热卷烟需要将烟草材料制备成卷烟烟支，通过低温加热元件热量传递的方式对烟支加热过程中，由于受最高加热温度的限制，往往很难将加热元件远端的烟草材料充分加热，造成了烟草材料的浪费。
为了克服电子烟油气溶胶感官品质差、与传统卷烟差异大、以及香气不饱满、不协调等缺点，有研究直接对烟草材料进行蒸馏萃取，得到烟草提取液，以期形成与传统卷烟感官品质相一致的电子烟油。这种方法虽然能够提取烟草的香味成分，然而，通过蒸馏萃取形成提取液中各香味成分的种类及相互比例与烟草在加热或燃烧的的香气释放由较大差别，仍然未解决电子烟油口感差的问题。
授权公告号为CN207468561U的实用新型公开了一种高温提取烟油装置，该装置是直接加热烟草材料来提取烟油，该实用新型并未考虑对烟草材料进行预处理，烟草材料的比热容也较低，烟草材料的受热温度难以精确控制，其受热均匀性也较差，其加热释放香味成分不够丰富，焦产率较低。
有文献（Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 157 (2021)105183）研究表明：（1）当烟草中添加雾化剂丙三醇，能明显降低烟草热解脱挥发分活化能和成焦反应活化能，可明显提高烟草热解焦产率；（2）丙三醇渗透至烟草材料内部，其受热时会以小分子气态形式释放，并能促进酮、醛和酯类等重要香味成分的生成释放；（3）丙三醇能够阻碍烟草材料中呋喃、芳香烃以及含氮化合物等有害成分的生成释放；（4）饱和蒸汽中大量丙三醇，能促进气溶胶的成核过程，也增加了气溶胶的释放量。因此，在烟草材料中添加雾化剂丙三醇，能丰富烟草香味成分的释放，降低有害成分的释放，并能明显提高烟草热解产率。
发明内容
本发明的目的正是基于上述现有技术状况而提供的一种雾化剂辅助草本原料加热制备的烟油，该烟油用于电子烟中可形成与直接加热草本相似的香气丰富的气溶胶。
本发明的目的是通过以下方案来实现的：
一种雾化剂辅助草本原料加热制备的烟油，是通过以下方法制备而成：草本原料中添加雾化剂，经混匀后，室温密封放置24h以上（优选48h，以使雾化剂能充分渗入至草本材料内部），形成草本备料；对草本备料进行低温和高温两段式加热，将释放出气溶胶并由载气带出，收集高温加热段所释放的气溶胶直接形成烟油，或经进一步雾化剂、烟碱、香精香料添加调制后，形成烟油。
在本发明中，加热草本备料、收集所释放的气溶胶的具体方式如下：将草本备料置于烟油制备装置的加热单元内，并通有载带气体，加热单元设置有两个加热时间段，在低温加热时间段内，草本备料中的水分低沸点成分释放，经加热单元的出气口由抽气泵抽走；在高温加热时间段内，草本备料中的雾化剂及其他半挥发成分释放，在载带气体的作用下形成气溶胶，由烟油制备装置的捕集单元捕集后排放，收集液体直接形成烟油，或经进一步雾化剂、烟碱、香精香料等添加调制后，形成烟油。
本发明所添加的雾化剂为丙三醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇的任意一种、两种或三种组合，雾化剂直接或与水混合后添加于草本原料中，雾化剂的添加质量比例为1~60%，其在加热前均匀添加于草本原料中。
优选地，雾化剂应加入一定比例的水，以调节其粘度，方便其喷洒添加。
所述草本原料是由草本材料加工制备而成，草本材料为草本植物的叶、茎和根，草本植物可为烟草、薄荷、果皮、甘草等。草本原料包括但不限于由叶、茎和根制备的丝、条、粉末、片等一种或几种组合均匀原料形态，草本材料的加工工艺，包括直接机械加工工艺、膨胀工艺等一种或几种工艺的组合，草本材料经加工后，制备成草本原料。优选地，将草本植物的叶、茎和根，直接加工制备成丝或粉末的均匀形态，以有利于雾化剂的喷洒，并具有较好的受热一致性。
优选地，所使用的雾化剂为丙三醇和水的混合溶液，通过喷洒方式添加于草本材料中。调节丙三醇和水的比例，以达到合适喷洒操作的混合溶液粘度。
优选地，将草本植物的叶、茎和根，经切丝和水分调节，再经切丝膨胀工艺制成草本膨胀丝，既保留了草本原料中的中、高沸点致香成分，又使草本原料中具有更大的孔隙和更高的体积，有利于其受热时香味成分的释放。优选地，草本切丝的膨胀工艺为二氧化碳膨胀法和氮气膨胀法。
所述烟草原料水分的调节范围为5%~25%。
所述烟油制备装置应同时包括草本备料的加热单元和气溶胶的捕集单元，加热单元对草本备料进行低温加热，使其雾化剂及其他草本成分受热释放，捕集单元对蒸汽及气溶胶进行捕集和收集。
所述加热单元的低温加热时间段内，加热温度≤100℃，加热单元的高温加热时间段内，加热温度为100℃~500℃。
优选地，低温加热温度为100℃，在载带气体的作用下可使大量水分释放，并能有效保留半挥发香气成分。
优选地，高温加热温度为300℃，在载带气体的作用下可使雾化剂充分释放，有效促进半挥发香味成分的释放。
所述的载带气体，为空气或惰性气体。
优选地，采用氮气为载带气体。
所述捕集单元采用冷阱捕集、滤膜捕集的一种或两种组合方式。
优选地，采用干冰/异丙醇的冷阱捕集方式。
所述烟油可直接或经进一步雾化剂、烟碱、香精香料等添加调制后，应用于电子烟及其他雾化产品中，或作为烟草制品的香精香料使用。
优选地，直接收集的烟油，应加入一定比例的1,2-丙二醇、1,3-丙二醇和水分等溶剂的一种或几种，以降低烟油的粘度，方便其在电子烟中的使用。
本发明提供的雾化剂辅助草本加热制备的烟油，用于电子烟中可形成与加热草本相似的香气丰富的气溶胶。采用雾化剂辅助烟草加热制备的烟油，用于电子烟时，所产生气溶胶含有醛、酮、醇、酚、烯、酯、氮杂环类等组成丰富的香气组，香气成分的种类和含量比例与加热卷烟气溶胶具有较高的相似度（夹角余弦值＞0.90），其感官评吸结果也表明了较强的相似性。而这种香气成分组成的烟草口味电子烟油，不可能通过电子烟油的调配完成。因此，本发明提供的雾化剂辅助草本加热制备的烟油，用于电子烟中，能逐口稳定释放与加热草本相似的香气丰富的气溶胶。用于制备的烟草口味烟油，同时克服了现有调配型电子烟油气溶胶感官品质差、加热卷烟气溶胶感官品质逐口不稳定、加热卷烟烟草材料利用不充分的问题。
附图说明
图1. 本发明的雾化剂辅助草本原料加热制备烟油的流程图。
图2. 本发明中烟油制备装置的结构示意图。
1. 载气入口，2.加热单元，3.内置平板，4.出气口，5.捕集单元，6.低温段电磁阀，7.高温段电磁阀，8. 抽气泵。
图3. 本发明制备烟草烟油的电子烟气溶胶与加热卷烟气溶胶的香气组成比较图。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例说明：
实施例1.
一种丙三醇辅助烟丝加热制备的烟油，参见图1流程，制备方法如下：
选取烟叶，经烟丝切片、松散回潮、切叶丝、叶丝干燥等流程，制备烟丝，调节烟丝的水分为10%；配制丙三醇和水的雾化剂溶液，丙三醇和水的质量比例为1:1；按烟丝重量的40%比例，均匀喷洒添加所配制的丙三醇和水的雾化剂溶液，经充分混合均匀后，置于密封桶内，室温密封放置48h，从而使丙三醇能充分渗入至烟丝内部，形成烟丝备料。
参见图2：将烟丝备料置于烟油制备装置的加热单元2内，并薄层均匀放置于内置平板3上，通过载气入口1通有氮气为载带气体。
加热单元设置为两个加热时间段，在低温加热时间段内，加热温度设置为100℃，加热时间为10分钟，低温加热过程中，烟丝备料中的水分等低沸点成分释放，控制低温段电磁阀6开启，使低沸点成分经出气口4由抽气泵8抽走；3分钟后，加热单元进入高温加热时间段，加热温度设置为290℃，此时，低温段电磁阀6关闭，高温段电磁阀7开启，加热时间为20分钟，高温加热过程中，烟丝备料中的丙三醇（沸点290℃）及其他半挥发成分释放，在氮气载带气体的作用下形成气溶胶，由烟油制备装置的捕集单元5捕集，收集液体，并经抽气泵8排出剩余气体。
对收集的液体直接添加1,2-丙二醇溶剂，添加比例为：收集液体与1,2-丙二醇的质量比3:7，添加0.1%的香精，制备成具有与加热卷烟相似感官的加热烟草口味烟油，可直接添加于电子烟中，经雾化形成电子烟气溶胶。
采用烤烟型烟丝制备的加热烟草口味烟油，用于电子烟中，释放气溶胶与采用烤烟烟叶制备加热卷烟所释放的气溶胶，两者香味成分均含有：茄尼酮、4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮、4-环戊烯-1,3-二酮、甲基环戊烯醇、3-羟基-2-糠醇、芳樟醇、愈创木酚、4-乙基愈创木酚、2-甲氧基-4-甲基苯酚、R-(+)-柠檬烯、棕榈酸乙酯、内酯类有α-当归内酯和二氢猕猴桃内酯、烟碱、2,3,5-三甲基吡嗪、2,6-二甲基吡啶等各类典型烟草香味成分。对各香味成分按醛、酮、醇、酚、烯、酯、氮杂环类进行统计，以氮杂环类为基准进行均一化处理，对两种气溶胶香味成分进行了比较，如图3所示，本实施例烟草口味烟油与加热卷烟气溶胶在各香气成分类别上具有较高的相似度。
实施例2.
一种1,2-丙二醇辅助膨胀烟丝加热制备的烟油，参见图1流程，制备方法如下：
选取烟叶，经烟丝切片、松散回潮、切叶丝、叶丝干燥等流程，制备烟丝，把烟丝原料进行前处理，使其含水率在10%。
将烟丝送入二氧化碳膨胀烟丝生产线，完成膨胀、冷却、膨胀丝回潮等步骤，制成膨胀烟丝备料。
配制1,2-丙二醇和水的雾化剂溶液，1,2-丙二醇和水的质量比例为1:1；按膨胀烟丝重量的40%比例，均匀喷洒配制的1,2-丙二醇和水的雾化剂溶液，经充分混合均匀后，置于密封桶内，室温密封放置48h，从而使1,2-丙二醇能充分渗入至膨胀烟丝内部，形成烟丝备料。
按实施例1所述，将烟丝备料置于烟油制备装置的加热单元2内，并薄层均匀放置于内置平板3上，设置低温段加热温度为100℃，加热时间为3分钟，高温段加热温度为180℃，加热时间为10分钟，通过载气入口1通有氮气为载带气体，烟丝备料经加热单元2 的两段式加热，制备完成具有加热卷烟感官特性的加热烟草口味烟油。
实施例3.
一种丙三醇、1,2丙二醇和1,3丙二醇辅助薄荷叶丝加热制备的烟油，参见图1流程，制备方法如下：
选取薄荷叶，经切片、切叶丝、叶丝干燥等流程，制备薄荷叶丝，调节薄荷叶丝的水分为10%；配制丙三醇、1,2丙二醇和1,3丙二醇和水的雾化剂溶液，配制质量比例为1:1:1:2；按薄荷叶丝重量的40%比例，均匀喷洒配制的雾化剂溶液，经充分混合均匀后，置于密封桶内，室温密封放置48h，从而使丙三醇、1,2丙二醇和1,3丙二醇能充分渗入至薄荷叶丝内部，形成薄荷叶丝备料。
按实施例1所述，将薄荷叶丝备料置于烟油制备装置的加热单元2内，并薄层均匀放置于内置平板3上，设置低温段加热温度为100℃，加热时间为10分钟，高温段加热温度为290℃，加热时间为20分钟通过载气入口1通有氮气为载带气体，薄荷叶丝备料经加热单元2的两段式加热，制备完成具有薄荷口味特性的烟油。
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