一种加热不燃烧卷烟降温单元
【技术领域】
本发明属于烟草加工技术领域。更具体地，本发明涉及一种加热不燃烧卷烟降温单元。
【背景技术】
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。
菲莫、雷诺、英美、日烟等大型国际烟草公司最早开发研制加热不燃烧型烟草制品，并提出了相应的专利申请。例如菲莫在US20140305448A1中公开了IQOS类型加热不燃烧烟弹四元复合结构，其中降温段由聚乳酸薄膜卷制而成，它用于降低烟气温度，提高抽吸的舒适性。但是，在抽吸后出现聚乳酸薄膜缩头和熔融现象。另外，加热不燃烧卷烟产品目前处于成长初期，依然存在很多问题，其中核心问题在于抽吸加热不燃烧卷烟的前几口温度较高，影响其抽吸效果，在一定程度上限制其市场推广。
因此，针对现有技术的诸多技术缺陷，本发明人通过使用含有水胶囊加热不燃烧卷烟，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加热不燃烧卷烟降温单元。
[技术方案]
本发明是通过下述技术方案实现的。
本发明涉及一种加热不燃烧卷烟降温单元。
该加热不燃烧卷烟降温单元是一种熔点400～800℃、孔隙201的孔隙率40～95％的附载香味物质的发泡材料基棒2，或者是一种外表面包裹一层成形纸1的发泡材料基棒2。
根据本发明的一种优选实施方式，在该加热不燃烧卷烟降温单元中，所述的发泡材料是烟用硅胶、聚乳酸、聚氨酯、聚乙烯或醋酸纤维。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的发泡材料基棒2是横截面为三角形、五角形、方形、平行四边形或圆形的实心基棒，或者是空心横截面为三角形、方形或圆形，而外壁为圆形的空管基棒。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述发泡材料基棒2或包裹成形纸的发泡材料基棒2的外圆周长与卷烟圆周长相同。
根据本发明的另一种优选实施方式，在所述的发泡材料中，孔隙201的孔隙率是52～80％。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述发泡材料的熔点是500～680℃。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述发泡材料的密度为0.6～1.2g/cm3。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述发泡材料的比热容是1.0×103～3.2×103J/(kg·℃)。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述发泡材料附载香味物质的量是以加热不燃烧卷烟降温单元总重量计5～10％。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的香味物质是花香类、薄荷类、果香类或烟草类香精。
下面将更详细地描述本发明。
本发明涉及一种加热不燃烧卷烟降温单元，具体参见附图1-3。
该加热不燃烧卷烟降温单元是一种熔点400～800℃、孔隙201的孔隙率40～95％的附载香味物质的发泡材料基棒2，或者是一种外表面包裹一层成形纸1的发泡材料基棒2。
在所述的发泡材料中，孔隙201的孔隙率是40～95％。所述的孔隙率是根据GB/T21650.3-2011压汞法和气体吸附法测定固体材料孔径分布和孔隙度第3部分：气体吸附法分析微孔测定的。在本发明中，合理的孔隙率能有效降低空气对流所导致的能量交换，使热量保持在发烟段中，减少能耗。如果发泡材料的孔隙率低于40％，则卷烟吸阻增大，影响抽吸体验，如果发泡材料的孔隙率高于90％，则会极大地降低降温单元的降温效果，因此，孔隙率为40～90％是合理的，优选地是52～80％。
在加热不燃烧卷烟抽吸过程中烟气温度为200℃以上，因此，降温材料应该具有一定的耐热性。本发明发泡材料的熔点是400～800℃。所述的熔点是根据GB/T 19466.4-2016塑料差示扫描量热法(DSC)第3部分：熔融和结晶温度及热焓测定的。如果发泡材料的熔点低于400℃，则该材料在抽吸时会发生热塌陷或融化，影响抽吸的顺畅性，更严重地会失去降温效果，影响抽吸体验；如果发泡材料的熔点高于800℃，则材料质地较硬，在孔隙成型时需要较高的能耗及在滤棒成型时不易切割；因此，本发明使用的发泡材料熔融温度为400～800℃是合理的，优选地是500～680℃。
在本发明中，考察发泡材料密度的主要目的在于控制降温段的质量。所述发泡材料的密度为0.6～1.2g/cm3。所述的密度是根据ISO 1183塑料、非泡沫塑料的密度测定方法测定的。如果发泡材料的密度低于0.6g/cm3，则降温段较轻，容易发生折断；如果发泡材料的密度高于1.2g/cm3，则降温段较重，导致整个烟支重量上升，影响抽吸体验；因此，发泡材料的密度为0.6～1.2g/cm3是合适的，优选地是0.8～1.1g/cm3；
比热容是热力学中的一个常用物理量，表示物体吸热或散热能力，比热容越大，物体的吸热或散热能力越强，它应该理解是单位质量物质在升高或下降单位温度时所吸收或放出的热量。本发明发泡材料的比热容为1.0×103～3.2×103J/(kg·℃)。所述的比热容是根据GB/T 19466.4-2016塑料差示扫描量热法DSC第4部分：比热容的测定标准方法测定的。如果发泡材料的比热容低于1.0×103J/(kg·℃)，则单位重量的降温段吸收的热量较小，导致烟气发烫；如果发泡材料的比热容高于3.2×103J/(kg·℃)，则单位重量的降温段吸收热量较多，降温段处于冷凝状态，降低了烟气中水分含量，从而导致烟气发干；因此，发泡材料的比热容为1.0×103～3.2×103J/(kg·℃)是恰当的；
在本发明加热不燃烧卷烟降温单元中，所述的发泡材料是烟用硅胶、聚乳酸、聚氨酯、聚乙烯或醋酸纤维。这些发泡材料是食品级的，是目前市场上销售的产品，例如由深圳市瑞博橡胶制品有限公司以商品名硅橡胶销售的硅胶、由浙江海正生物材料股份有限公司以商品名PLA销售的聚乳酸、由宁津德润聚氨酯制品有限公司以商品名聚氨基甲酸酯销售的聚氨酯、由德州烁兴橡塑制品有限公司以商品名高密度聚乙烯销售的聚乙烯、由昆明醋酸纤维有限公司以商品名醋酸纤维树脂销售的醋酸纤维。
根据本发明，所述发泡材料附载香味物质的量是以加热不燃烧卷烟降温单元总重量计5～10％。如果发泡材料附载香味物质的量低于5％，则香味负载量较少，在抽吸时不易感知；如果发泡材料附载香味物质的量高于10％，则香味负载量过高，掩盖其他香气，影响抽吸品质；因此，发泡材料附载香味物质的量为5～10％是合适的，优选地是6～8％；
在本发明中，所述的香味物质是花香类、薄荷类、果香类或烟草类香精，它们都是本技术领域里通常使用的香味物质。花香类香精例如是桂花、栀子花、缅桂花或牡丹花香精；薄荷类香精例如是光滑薄荷、留兰香薄荷、椒样薄荷或胡椒薄荷香精；果香类香精例如是苹果、木瓜、哈密瓜或百香果香精；烟草类香精例如是白肋烟、烤烟、雪茄或晒黄烟香精。
根据本发明，所述发泡材料基棒2是横截面为三角形、五角形、方形、平行四边形或圆形的实心基棒，具体参见附图2与附图3；或者所述发泡材料基棒2是空心横截面为三角形、方形或圆形，而外壁为圆形的空管基棒，具体参见附图1。所述发泡材料基棒2是采用现有加工方法制成的，具体参见文献：何继敏编著，《新型聚合物发泡材料及技术》，化学工业出版社出版(2008年)。
根据本发明，所述发泡材料基棒2或包裹成形纸的发泡材料基棒2的外圆周长与卷烟圆周长相同。
使用本发明发泡材料基棒2生产加热不燃烧卷烟的步骤如下：
根据期望的烟支结构，使用切刀将本发明发泡材料基棒2或包裹成形纸的发泡材料基棒2分切成合乎要求的降温段，再使用卷烟设备将其降温段与现有的过滤段和加热段复合，得到所述的加热不燃烧卷烟。
按照国家标准YC/T29-1996规定的卷烟抽吸模型进行模拟吸烟，使用IQOS加热器与K型热电偶温度检测仪，对使用本发明加热不燃烧降温段加热不燃烧烟草制品在抽吸时检测卷烟滤棒中段中心位置的温度。
以聚乳酸薄膜作为降温段的加热不燃烧烟草制品作为对照样品按照同样方式进行了温度检测，这些检测结果都列于表1中。这些结果清楚表明，使用本发明加热不燃烧降温单元的加热不燃烧烟草制品对烟气降温效果明显，提高消费者抽吸体验，提升抽吸体验感，满足消费者的心理与生理要求。
[有益效果]
本发明的有益效果是：
本发明加热不燃烧卷烟降温单元具有孔隙率高、比热容大、降温效果明显、耐高温的特性，在抽吸时不易发生热塌陷和融化，抽吸顺畅，发烟量稳定，从而解决了加热不燃烧烟草制品烟气温度高，热刺感强，抽吸舒适性差的难题，适合于工业化生产，具有非常广泛的应用及其。
【附图说明】
图1是本发明空心横截面为圆形的空管发泡材料基棒2横截面示意图；
图2是本发明横截面为五角星的实心发泡材料基棒2横截面示意图；
图3是本发明横截面为三角形的实心发泡材料基棒2截面示意图；
图中：
1-成形纸；2-发泡材料基棒；201-发泡材料孔隙。
【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：本发明加热不燃烧卷烟降温单元
该实施例的实施方式如下：
该加热不燃烧卷烟降温单元是一种附载以其总重量计9％的桂花香类香精香味物质的、外表面包裹一层成形纸的硅胶发泡材料基棒2。所述硅胶发泡材料基棒2是横截面为三角形的实心基棒，具体参见附图3。根据本申请说明书描述的方法检测，所述发泡材料孔隙201的孔隙率是56％，熔点是655℃，密度是0.8g/cm3，比热容是3.2×103J/(kg·℃)；
按照本申请说明书描述的方法，将该实施例硅胶发泡材料基棒2与过滤段和加热段复合得到所述的加热不燃烧卷烟。所述包裹成形纸的硅胶发泡材料基棒2的外圆周长与卷烟圆周长相同。根据本申请说明书描述的温度方法进行检测，得到的检测结果列于表1中。
同时，使用聚乳酸薄膜作为降温段，使用与上述相同的过滤段与加热段的加热不燃烧烟草制品作为对照样品，按照同样方式进行了温度检测，得到的检测结果也列于表1中。
实施例2：本发明加热不燃烧卷烟降温单元
该实施例的实施方式如下：
该加热不燃烧卷烟降温单元是一种附载以其总重量计5％的椒样薄荷类香精香味物质的、外表面包裹一层成形纸的聚乳酸纤维发泡材料基棒2。所述聚乳酸纤维发泡材料基棒2是横截面为五角形的实心基棒，具体参见附图2。根据本申请说明书描述的方法检测，所述发泡材料孔隙201的孔隙率是40％，熔点是512℃，密度是0.9g/cm3，比热容是2.6×103J/(kg·℃)；
按照本申请说明书描述的方法，将该实施例聚乳酸纤维发泡材料基棒2与过滤段和加热段复合得到所述的加热不燃烧卷烟。所述包裹发泡材料基棒2的外圆周长与卷烟圆周长相同。根据本申请说明书描述的温度方法进行检测，得到的检测结果列于表1中。
实施例3：本发明加热不燃烧卷烟降温单元
该实施例的实施方式如下：
该加热不燃烧卷烟降温单元是一种附载以其总重量计6％的百香果果香类香精香味物质的聚氨酯纤维发泡材料基棒2。所述聚氨酯纤维发泡材料基棒2是空心横截面为三角形，而外壁为圆形的空管基棒，具体参见附图1。根据本申请说明书描述的方法检测，所述发泡材料孔隙201的孔隙率是66％，熔点是400℃，密度1.2g/cm3，比热容是2.2×103J/(kg·℃)；
按照本申请说明书描述的方法，将该实施例聚氨酯纤维发泡材料基棒2与过滤段和加热段复合得到所述的加热不燃烧卷烟。所述的聚氨酯纤维发泡材料基棒2的外圆周长与卷烟圆周长相同。根据本申请说明书描述的温度方法进行检测，得到的检测结果列于表1中。
实施例4：本发明加热不燃烧卷烟降温单元
该实施例的实施方式如下：
该加热不燃烧卷烟降温单元是一种附载以其总重量计8％的雪茄烟草类香精香味物质的、外表面包裹一层成形纸的聚乙烯纤维发泡材料基棒2。所述聚乙烯纤维发泡材料基棒2是横截面为方形的实心基棒。根据本申请说明书描述的方法检测，所述聚乙烯纤维发泡材料孔隙201的孔隙率是95％，熔点是721℃，密度是0.6g/cm3，比热容是1.6×103J/(kg·℃)；
按照本申请说明书描述的方法，将该实施例聚乙烯纤维发泡材料基棒2与过滤段和加热段复合得到所述的加热不燃烧卷烟。所述包裹成形纸的聚乙烯纤维发泡材料基棒2的外圆周长与卷烟圆周长相同。根据本申请说明书描述的温度方法进行检测，得到的检测结果列于表1中。
实施例5：本发明加热不燃烧卷烟降温单元
该实施例的实施方式如下：
该加热不燃烧卷烟降温单元是一种附载以其总重量计10％的哈密瓜果香类香精香味物质的、外表面包裹一层成形纸的醋酸纤维发泡材料基棒2。所述醋酸纤维发泡材料基棒2是横截面为圆形的实心基棒。根据本申请说明书描述的方法检测，所述醋酸纤维发泡材料孔隙201的孔隙率是78％，熔点是800℃，密度是1.0g/cm3，比热容是1.1×103J/(kg·℃)；
按照本申请说明书描述的方法，将该实施例醋酸纤维发泡材料基棒2与过滤段和加热段复合得到所述的加热不燃烧卷烟。所述包裹成形纸的醋酸纤维发泡材料基棒2的外圆周长与卷烟圆周长相同。根据本申请说明书描述的温度方法进行检测，得到的检测结果列于表1中。
表1：使用本发明降温单元的加热不燃烧卷烟烟气温度检测结果(℃)
表1列出的结果清楚，使用本发明降温单元的加热不燃烧卷烟烟气温度比对照样品烟弹低，最高平均烟气温度可降低7.62℃，且前三口降温效果较显著，香气释放明显，随着比热容增大，烟气温度有降低的趋势；本发明降温单元具有高孔隙率、高比热容、耐高温的物理性质，对烟气降温效果明显，防止热塌陷和熔融情况出现烟气顺畅通过，提高消费者抽吸体验，提升抽吸体验感，满足消费者的心里和生理要求。
