一种设有复合多糖磁性颗粒的加热不燃烧卷烟
阅读说明：本技术 一种设有复合多糖磁性颗粒的加热不燃烧卷烟 (Heating non-combustion cigarette with composite polysaccharide magnetic particles ) 是由 庄虎 杨俊鹏 王昊 张敦铁 刘兴乐 朱峰 于 2021-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种设有复合多糖磁性颗粒的加热不燃烧卷烟,包括依次连接的发烟段、烟气导流段、冷却段、滤嘴段,所述发烟段填充有复合多糖磁性颗粒与气溶胶基质的混合物,所述烟气导流段为中空的醋酸纤维素管,所述冷却段填充有聚乳酸颗粒,所述滤嘴段填充有醋酸纤维丝束,所述发烟段、烟气导流段、冷却段、滤嘴段的外层均包覆有卷烟纸,所述复合多糖磁性颗粒与所述气溶胶基质的质量比为1：(30-100),复合多糖磁性颗粒密度低,耐加工,所制备的加热不燃烧卷烟加热效率高。(The invention discloses a heating non-combustible cigarette with composite polysaccharide magnetic particles, which comprises a smoking section, a smoke guide section, a cooling section and a filter section which are connected in sequence, wherein the smoking section is filled with a mixture of the composite polysaccharide magnetic particles and an aerosol substrate, the smoke guide section is a hollow cellulose acetate tube, the cooling section is filled with polylactic acid particles, the filter section is filled with cellulose acetate tows, the outer layers of the smoking section, the smoke guide section, the cooling section and the filter section are coated with cigarette paper, and the mass ratio of the composite polysaccharide magnetic particles to the aerosol substrate is 1: (30-100), the density of the composite polysaccharide magnetic particles is low, the processing is resistant, and the heating efficiency of the prepared cigarette without burning is high.)
技术领域
本发明涉及加热不燃烧烟草制品领域，具体涉及一种设有复合多糖磁性颗粒的加热不燃烧卷烟。
技术背景
加热不燃烧卷烟是一种通过电子设备加热烟草物质而非燃烧烟草物质的卷烟，在这种卷烟抽吸过程中并不产生明火和烟灰，对环境友好，使消费者通过电子加热设备抽吸卷烟时能感受烟草香味，同时减少在常规卷烟在燃烧中高温热解产生有害物质，为消费者的健康式抽烟提供了一条有效的途径，这种抽烟方式在国内外越来越来流行，已形成一个相当规模的消费群体。
与传统卷烟相比，加热不燃烧烟草卷烟是利用外部热源加热烟草而非点燃烟草来产生尼古丁和烟草风味物质，以满足烟草消费者的需求。由于加热不燃烧卷烟是在低温(300～500℃)条件下被加热，可大幅度降低主流烟气中的焦油和有害物质的释放，加热不燃烧卷烟已成为烟草行业发展的主流方向。
相对于传统卷烟，加热不燃烧烟草制品通过碳加热或电加热使其不发生燃烧，在温度200～400℃的条件下低温裂解产生烟气，烟气接着过滤，其温度为50～100℃，这样能使消费者抽吸到烟草香味，同时减少了常规卷烟在燃烧过程中裂解和蒸馏出的有害烟气成分。
加热不燃烧技术采用的烟具一般包括壳体、设于壳体内的用于容置烟支的容纳管和布置在容纳管外的加热组件，使用时将烟支插入壳体内，然后加热组件通电发热并通 过容纳管对烟支进行加热烘烤，使得烟支释放香味物质供用户吸食。现有的加热组件分为电阻式加热和电磁式加热，加热组件通电发出的热量先传递至容纳管，容纳管再对烟支加热，这导致现有的烟具普遍存在发热效率低、耗电量大、加热缓慢的缺点，而通过电磁式加热则可以克服这一问题，电磁式加热组件内电磁加热线圈中通有交变电流从而产生交变磁场，再通过加热不燃烧卷烟中的金属通过切割交变磁力线从而在圆片或圆环本体产生交变的电流即涡流，涡流电子高速无规则运动，并互相碰撞、摩擦从而产生热能，即在烟体内部对烟体内所盛放物料进行加热，烟用电磁式加热器市售产品种类较多，现有技术中也有公开，如公开号为CN201520621349.7的中国专利公开的一种电磁加热型加热不燃烧新型卷烟加热装置，公开号为CN201410363339.8的中国专利公开的基于电磁加热的烟草抽吸装置等。
此类加热装置所适配的加热不燃烧卷烟一般在发烟段填充金属物质以完成电磁加热，如公开号为CN201520621329.X的中国专利公开了一种电磁加热型加热不燃烧新型卷烟用卷烟，卷烟烟体中部设置有金属材质的圆片或圆环，可以实现迅速加热，为是烟体加热的更为均匀且充分，公开号为CN202021127931.5的中国专利公开了一种电磁加热烟具及配套烟支，所述电磁加热烟具包括烟雾发生器，所述烟雾发生器包括烟支容纳腔，所述烟支容纳腔外围有感应线圈，所述感应线圈缠绕方式为由稀疏逐渐变密；所述配套烟支的烟草材料段有热受体，所述热受体为颗粒状的导磁性发热材料，所述热受体与所述烟草材料段混合在一起形成发烟段，但该方案所填充的热受体为纯金属磁性颗粒，密度过高，在烟支的卷接过程中，烟机的高速运转产生的磁场会对磁性颗粒进行吸附，对烟机的运转速度有影响，且减少了实际添加到烟支内的磁性颗粒数量，影响加热效率。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种设有复合多糖磁性颗粒的加热不燃烧卷烟，复合多糖磁性颗粒密度低，耐加工，所制备的加热不燃烧卷烟加热效率高。
本发明的技术方案是，一种设有复合多糖磁性颗粒的加热不燃烧卷烟，包括依次连接的发烟段、烟气导流段、冷却段、滤嘴段，所述发烟段填充有复合多糖磁性颗粒与气溶胶基质的混合物，所述烟气导流段为中空的醋酸纤维素管，所述滤嘴段填充有醋酸纤维丝束，所述发烟段、烟气导流段、冷却段、滤嘴段的外层均包覆有卷烟纸，所述复合多糖磁性颗粒与所述气溶胶基质的质量比为1：（30-100）。
本方案的整体思路在于，通过制备的复合多糖磁性颗粒填充于加热不燃烧卷烟的发烟段，使发烟段受热而加热与之混合的气溶胶基质，从而产生气溶胶，气溶胶是在诸如空气的气体中的固体颗粒或液滴的悬浮物，即本领域人员所谓的“烟气”，在吸烟期间，气溶胶基质中的挥发性化合物通过来自热源的热传递而从气溶胶形成基质释放，并且通过抽吸气溶胶生成制品而夹带在空气中，通过烟气导流段输送至冷却段，从而冷却，通过使用者抽吸滤嘴段吸入凝结的气溶胶化合物，即烟气，由于本方案中的磁性颗粒被复合多糖所包裹，相比较简单的磁性颗粒在气溶胶基质的添加，由于复合多糖对于金属磁性颗粒的包裹，从而降低整体颗粒体系的密度，且多糖外层对内层金属磁性颗粒有保护作用，在发烟段的加工中有着更强的耐加工性，在烟支的卷接过程中，由于多糖对磁性颗粒有一定的隔绝作用，所述复合多糖磁性颗粒也不易被烟机吸附，从而烟支内的复合多糖磁性颗粒数量影响较少，易于维持加热效率。
优选地，所述复合多糖磁性颗粒为纤维素/壳聚糖复合物包裹的磁性颗粒，壳聚糖可作为气溶胶基质的粘合剂将气溶胶基质粘合在一起，使得发烟段更为紧密，可包埋磁性颗粒；而纤维素与壳聚糖之间易于形成氢键，共同包埋磁性颗粒可增强复合磁性颗粒的稳定性，使其耐加工，另一方面可利用其多孔结构及易燃性作为所述气溶胶基质的助燃剂使用，降低加热难度，提高加热效率。
优选地，所述气溶胶基质包括烟草薄片、烟丝、烟油中的一种或几种，本方案中的气溶胶基质可以为固体也可以为液体，加热后均能产生烟气。
优选地，所述纤维素/壳聚糖复合磁性颗粒的制备方法为乳化法，具体包括以下步骤：
S1.将纤维素、壳聚糖加入至离子液体中，加热得胶状溶液，本步骤中离子液体作为溶剂使得纤维素与壳聚糖共混，形成纤维素/壳聚糖溶液；
S2.在所述胶状溶液中加入金属磁性粒子，搅拌均匀后，得混合液，反应机理在于，金属磁性粒子能比较容易的通过纤维素/壳聚糖中的-NH2/OH 与其形成氢键来被包覆，另外纤维素表面的负电荷也能与金属磁性粒子产生静电作用帮助形成稳定的复合微球；
S3. 将所述混合液用乳化液乳化后加入乙醇，降至室温，得到粗产物，本步骤使混合液固化以便纤维素/壳聚糖复合磁性颗粒从离子液体中再生；
S4.用磁铁对所述粗产物进行吸附后用清洗剂清洗并真空干燥，即得所述纤维素/壳聚糖复合磁性颗粒，目的在于将所得的产物进行提纯。
优选地，所述离子液体为1-丁基-3-甲基氯代咪唑、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸中的一种或几种，离子液体具有蒸汽压极低、不可燃性、熔点低、无污染、良好的热稳定性和化学稳定性等一系列的优良品质，广泛应用于在溶解分离、有机合成、生物催化以及材料制备等诸多领域，所述离子液体的作用在于非衍生化溶解纤维素与壳聚糖，保持纤维素与壳聚糖的结构。
优选地，所述金属磁性粒子Fe3O4金属磁性颗粒，以便对电磁加热装置产生响应进而发热。
优选地，所述乳化液包括植物油、吐温80、硫酸钠的混合物。
优选地，所述清洗剂包括蒸馏水、乙醇中的一种或几种，用于去除水溶性杂质。
优选地，所述加热的温度为100-120℃，所述加热的时间为30-45min，使纤维素与壳聚糖混合均匀。
优选地，所述金属磁性粒子的质量与所述纤维素、壳聚糖混合物总质量之比为1：（50-100），保持纤维素、壳聚糖过量，避免产物中夹杂过多的Fe3O4金属磁性颗粒。
本发明的有益效果在于：
1.本方案中的磁性颗粒被复合多糖所包裹，相比较简单的磁性颗粒在气溶胶基质的添加，由于复合多糖对于金属磁性颗粒的包裹，从而降低整体颗粒体系的密度，且多糖外层对内层金属磁性颗粒有保护作用，在发烟段的加工中有着更强的耐加工性；
2.在烟支的卷接过程中，由于多糖对磁性颗粒有一定的隔绝作用，所述复合多糖磁性颗粒也不易被烟机吸附，从而烟支内的复合多糖磁性颗粒数量影响较少，易于维持加热效率；
3.本方案中，壳聚糖可作为气溶胶基质的粘合剂将气溶胶基质粘合在一起，使得发烟段更为紧密，可包埋磁性颗粒；而纤维素与壳聚糖之间易于形成氢键，共同包埋磁性颗粒可增强复合磁性颗粒的稳定性，使其耐加工；
4.复合多糖磁性颗粒中的纤维素利用其多孔结构及易燃性作为所述气溶胶基质的助燃剂使用，降低加热难度，提高加热效率。
附图说明
图1为本方案中设有复合多糖磁性颗粒的加热不燃烧卷烟的结构示意图；
图2为本方案中复合多糖磁性颗粒的结构示意图；
图3为对比例与实施例磁性材料剩余情况及加热效率对比数据。
图中：1、发烟段；2、烟气导流段、3、冷却段、4、滤嘴段；11、气溶胶基质；12、复合多糖磁性颗粒；5、纤维素/壳聚糖；6、Fe3O4金属磁性颗粒。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
实施例1
一种设有复合多糖磁性颗粒12的加热不燃烧卷烟，包括依次连接的发烟段1、烟气导流段2、冷却段3、滤嘴段4，所述发烟段1填充有复合多糖磁性颗粒12与气溶胶基质11的混合物，所述烟气导流段2为中空的醋酸纤维素管，所述冷却段3填充有聚乳酸颗粒，所述滤嘴段4填充有醋酸纤维丝束，所述发烟段1、烟气导流段2、冷却段3、滤嘴段4的外层均包覆有卷烟纸，所述气溶胶基质11包括烟草薄片，所述复合多糖磁性颗粒12与所述气溶胶基质11的质量比为1：30。
所述复合多糖磁性颗粒12为纤维素/壳聚糖5复合物包裹的磁性颗粒，其制备方法如下：
S1.将纤维素、壳聚糖以质量比为1：2的比例加入至1-丁基-3-甲基氯代咪唑中，100℃加热30min得胶状溶液，其中纤维素与壳聚糖混合物的总质量为100g；
S2.在剧烈搅拌的条件下，将20g Fe3O4金属磁性颗粒6加入到所述胶状溶液中，搅拌15min使其均匀化，之后离心脱泡，得混合液；
S3.于100℃和1000rpm的转速下，将20ml混合液加入乳化液中，1000rpm乳化2h，将所述混合液用乳化液乳化后，将乙醇缓慢的加入到已乳化好的悬浮液中，待悬浮液固化后，降至室温，得到粗产物，所述乳化液为植物油、吐温80、硫酸钠的混合物；
S4.用磁铁对所述粗产物进行吸附后用乙醇和蒸馏水分别清洗3次并真空干燥，即得所述纤维素/壳聚糖5复合磁性颗粒。
实施例2
一种设有复合多糖磁性颗粒12的加热不燃烧卷烟，包括依次连接的发烟段1、烟气导流段2、冷却段3、滤嘴段4，所述发烟段1填充有复合多糖磁性颗粒12与气溶胶基质11的混合物，所述烟气导流段2为中空的醋酸纤维素管，所述冷却段3填充有聚乳酸颗粒，所述滤嘴段4填充有醋酸纤维丝束，所述发烟段1、烟气导流段2、冷却段3、滤嘴段4的外层均包覆有卷烟纸，所述气溶胶基质11包括烟丝，所述复合多糖磁性颗粒12与所述气溶胶基质11的质量比为1：100。
所述复合多糖磁性颗粒12为纤维素/壳聚糖5复合物包裹的磁性颗粒，其制备方法如下：
S1.将纤维素、壳聚糖以质量比为1：3的比例加入至1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸中，120℃加热45min得胶状溶液，其中纤维素与壳聚糖混合物的总质量为100g；
S2.在剧烈搅拌的条件下，将10g Fe3O4金属磁性颗粒6加入到所述胶状溶液中，搅拌15min使其均匀化，之后离心脱泡，得混合液；
S3.于100℃和1000rpm的转速下，将20ml混合液加入乳化液中，1000rpm乳化2h，将所述混合液用乳化液乳化后，将乙醇缓慢的加入到已乳化好的悬浮液中，待悬浮液固化后，降至室温，得到粗产物，所述乳化液为植物油、吐温80、硫酸钠的混合物；
S4.用磁铁对所述粗产物进行吸附后用蒸馏水清洗3次并真空干燥，即得所述纤维素/壳聚糖5复合磁性颗粒。
实施例3
一种设有复合多糖磁性颗粒12的加热不燃烧卷烟，包括依次连接的发烟段1、烟气导流段2、冷却段3、滤嘴段4，所述发烟段1填充有复合多糖磁性颗粒12与气溶胶基质11的混合物，所述烟气导流段2为中空的醋酸纤维素管，所述冷却段3填充有聚乳酸颗粒，所述滤嘴段4填充有醋酸纤维丝束，所述发烟段1、烟气导流段2、冷却段3、滤嘴段4的外层均包覆有卷烟纸，所述气溶胶基质11为烟油，所述复合多糖磁性颗粒12与所述气溶胶基质11的质量比为1：50。
所述复合多糖磁性颗粒12为纤维素/壳聚糖5复合物包裹的磁性颗粒，其制备方法如下：
S1.将纤维素、壳聚糖以质量比为1：4的比例加入至1-丁基-3-甲基氯代咪唑中，110℃加热35min得胶状溶液，其中纤维素与壳聚糖混合物的总质量为100g；
S2.在剧烈搅拌的条件下，将15g Fe3O4金属磁性颗粒6加入到所述胶状溶液中，搅拌20min使其均匀化，之后离心脱泡，得混合液；
S3.于100℃和1000rpm的转速下，将20ml混合液加入乳化液中，1200rpm乳化1h，将所述混合液用乳化液乳化后，将乙醇缓慢的加入到已乳化好的悬浮液中，待悬浮液固化后，降至室温，得到粗产物，所述乳化液为植物油、吐温80、硫酸钠的混合物；
S4.用磁铁对所述粗产物进行吸附后用乙醇清洗2次并真空干燥，即得所述纤维素/壳聚糖5复合磁性颗粒。
对比例1
一种设有磁性颗粒的加热不燃烧卷烟，包括依次连接的发烟段1、烟气导流段2、冷却段3、滤嘴段4，所述发烟段1填充有磁性颗粒与气溶胶基质11的混合物，所述烟气导流段2为中空的醋酸纤维素管，所述冷却段3填充有聚乳酸颗粒，所述滤嘴段4填充有醋酸纤维丝束，所述发烟段1、烟气导流段2、冷却段3、滤嘴段4的外层均包覆有卷烟纸，所述气溶胶基质11包括烟草薄片，所述磁性颗粒与所述气溶胶基质11的质量比为1：30，所述磁性颗粒为Fe3O4金属磁性颗粒6。
对比例2
一种设有磁性铁片的加热不燃烧卷烟，包括依次连接的发烟段1、烟气导流段2、冷却段3、滤嘴段4，所述发烟段1填充有磁性铁片与气溶胶基质11的混合物，所述烟气导流段2为中空的醋酸纤维素管，所述冷却段3填充有聚乳酸颗粒，所述滤嘴段4填充有醋酸纤维丝束，所述发烟段1、烟气导流段2、冷却段3、滤嘴段4的外层均包覆有卷烟纸，所述气溶胶基质11包括烟草薄片，所述磁性铁片与所述气溶胶基质11的质量比为1：30。
测试数据
利用卷接机对实施例1-3所制备的设有复合多糖磁性颗粒12的加热不燃烧卷烟与对比例1-2所制备的加热不燃烧卷烟进行卷接后拆除所述加热不燃烧卷烟，取出发烟段1的填充物，通过磁铁吸附磁性物质，测量磁性物质的剩余百分比以判判断磁性颗粒的损失情况，结果如图3所示；
将实施例1-3所制备的设有复合多糖磁性颗粒12的加热不燃烧卷烟与对比例1-2所制备的加热不燃烧卷烟插入电磁发生器，开通底部线圈，关闭四周线圈，通入3.7V电压，检测卷烟相同的位置点加热到统计加热到350℃所需要的时间，结果如图3所示。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
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