一种加热不燃烧卷烟用原料及其制备方法
技术领域
本发明涉及烟草制品领域，特别是涉及一种加热不燃烧卷烟用原料。
背景技术
自2014年菲利普莫里斯公司(PMI)首次在日本市场推出加热不燃烧卷烟IQOS以来，以其为代表的新型烟草制品在世界各地开始迅速兴起并吸引了越来越多的消费者，其发展逐渐成为一种潮流。根据《世界烟草发展报告》，2012年至2017年，印尼、俄罗斯、美国、日本、欧盟等国际主要地区的传统卷烟销量在逐年下滑，开始进入了下降区间，但PMI受益于IQOS的市场增加，营业收入和净利润分别增长了3.05％和31.09％，其中2018年烟弹销售443亿只，同比增长93.2％。同时FDA于美国当地时间2019年4月30日批准菲利普莫里斯(PMI)在美销售加热不燃烧卷烟IQOS，加热不燃烧烟草制品的市场准入已扫清了最为严格的障碍，随着IQOS进入美国市场，加热不燃烧市场存量也随之上升一个量级，此举将很大程度上影响其他国家和地区对加热不燃烧电子烟的态度和政策，甚至是相关法律法规的完善进程。
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，根据不同产品的需求其甘油含量在15～25％、烟碱含量在1.0～2.0％、具备不同的风格特征；以较受欢迎的IQOS为例，其中的烟草材料是含甘油18.3％、含烟碱1.62％的稠浆法薄片。近年来国内各中烟公司均进行了针对新线烟草制品，尤其是加热不燃烧卷烟的研究，部分已经形成产品于海外市场进行销售。经过初步评测，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、局部均匀性高等特点，相较造纸法工艺产品等更适用于加热不燃烧卷烟专用原料的加工及感官需求。经调研可知，行业内已陆续形成辊压法薄片更适用于加热不燃烧卷烟专用原料需求的共识，其中多家薄片公司购置了辊压法实验线用于新型辊压法薄片的研究。但受限于传统辊压法工艺、配方及装备的限制，磨粉粒径均值一般处于120-150μm，湿料配方中添加非烟草性纤维原料，造成所制备产品均匀性偏差、紧度低、表面有白点等问题，制丝卷制后的加热不燃烧卷烟质量波动较大，导热性能差，且木质杂气较多，无法于国际竞争对手前于国内同行形成合力。因此开发一种质量均一稳定、导热性能好、抽吸品质好、加工性能强的加热不燃烧卷烟专用原料已成为业内亟需攻克的难题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种加热不燃烧卷烟用原料及其制备方法，用于解决现有技术中的问题。本发明提供的加热不燃烧卷烟用原料具有较高的匀度和紧度，无需对辊压法生产线进行大规模改造即可实现规模化生产，成本低效率高；同时该专用原料具有加工性能好、导热性能好、发烟量可调可控、烟草本香与特征香味单独施加，经加热后烟气成分柔和舒适、无木质气等特点。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过以下技术方案获得的。
本发明提供一种加热不燃烧卷烟用原料，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。
根据本发明技术方案，所述烟草原料至少包括烟片，还可以含有不超过70wt％的烟梗，还可以含有不超出30wt％的烟末。本申请中所述的烟片即为打叶复烤厂提供的可直接用于卷烟生产的烟片，和打叶复烤厂生产期间所产生的碎片。本申请中所述的烟末主要为卷烟生产中由烟片产生的碎屑组成。
根据本发明技术方案，所述胶黏剂选自瓜尔胶、壳聚糖、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、纳米纤维素、淀粉、明胶和果胶中的一种或多种。优选地，所述胶黏剂为羧甲基纤维素钠和果胶的混合物。更优选地，羧甲基纤维素钠和果胶的质量比为1：(1～5)。更优选地，羧甲基纤维素钠应符合GB%201886.232-2016的要求，其中相对分子量≥17000.0，取代度≥1.20，黏度(质量分数为2％水溶液)≥1500.0(mPa·s)；果胶应符合GB%2025533-2010的要求。
根据本发明技术方案，所述干料与湿料的质量比为1：(0.4～2.4)。
根据本发明技术方案，所述香精香料的重量份为3～8份。
根据本发明技术方案，所述填料的重量份为3～8份。
根据本发明技术方案，所述香精香料为形成特定产品香味风格所选用的烟草提取液。
根据本发明技术方案，所述填料为造纸行业或再造烟叶行业所通用的填料，如可以为碳酸钙、硅藻土、硅灰石和高岭土中的一种或多种。更优选地，所述填料的粒径是不超过20μm，更优选为10μm～20μm。
本发明还公开了一种如上述所述的加热不燃烧卷烟用原料的制备方法，所述制备方法为将各原料组分混合后经辊压工艺加工成型。
根据本发明技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
1)将烟草原料和胶黏剂混合形成干料；
2)将水、丙三醇、香精香料和填料混合形成湿料；
3)干料和湿料混合形成混合物料；
4)混合物料经辊压成型、烘干、定型、切丝和复卷。
根据本发明技术方案，干料的粒径为15～60μm。
根据本发明技术方案，湿料的制备过程温度为40～80℃。
根据本发明技术方案，混合物料的干度为60％～80％。本申请中干度是指混合物料去除水份之后的质量与混合物料总质量之比。
根据本发明技术方案，混合物料经辊压成型后的厚度为0.05mm-0.25mm。
根据本发明技术方案，步骤4)中，烘干温度为60～105℃。传统辊压成型中一般采用130℃-140℃的温度。本申请中采用低温烘干成型，能够有效避免丙三醇的流失和烟草香味成分的流失。本申请中，烘干至混合物料中水份含量为4～12wt％，优选为6～10wt％。
根据本发明技术方案，包括如下特征中的一种或多种：
以所述加热不燃烧卷烟用原料的总质量为基准计，丙三醇含量为15wt％～30wt％；
紧度为0.80～1.20g/cm3，匀度指数≤80。
紧度越高，传热性能越好，本申请中技术方案在保证一定紧度和强度的情况下，通过提升匀度使得卷烟产品的质量更加均一稳定。
本申请中加热不燃烧卷烟专用原料的抗张强度为0.15-0.50kN/m。
根据本发明技术方案，本申请中的定型工序包括压光、冷却、切边和印花中的一种或多种。
如上所述，本发明提供了一种高匀度加热不燃烧卷烟专用原料的制备方法，通过配方设计和过程工艺控制，结合多种辊压法薄片生产技术和特定的高细粉碎、湿料制备、辊压成型等技术，与造纸法、稠浆法等加热不燃烧烟草专用原料相比，本发明的制作方法能够在传统辊压法烟草薄片生产线上进行大规模复制，制备产品均匀性大幅提升，利于卷烟质量均一稳定，可加快我国加热不燃烧制品的研究开发。
本申请中技术方案不含有非烟草性纤维原料，如针叶木浆、阔叶木浆、竹浆、棉浆、麻浆等适用于传统造纸行业或再造烟叶生产的纤维原料。
由上述技术方案制作的加热不燃烧烟草专用原料具有较高的匀度、较好的抽吸感觉，较低的木质杂气，无外纤配方的使用克服了传统薄片产品均匀性偏差问题，利于后续制丝卷制的质量均一稳定；同时相关定型工艺及新配方的使用，可是制丝过程的烟丝更加均一稳定，保障了卷制产品抽吸感觉的均一。实验结果表明，按照本发明的制作方法制取的加热不燃烧专用原料的匀度指数≤80相比于传统辊压法产品的匀度指数200-250、传统造纸法产品的匀度指数180-320、同行业使用辊压法工艺的制备加热不燃烧专用原料最佳匀度指数130-180均显著提升；产品制丝卷制后烟支抽吸质量更加均一稳定，且发烟量、劲头等与其他加热不燃烧专用原料相比无任何差别，但烟气中木质杂气含量、烟气不良刺激性大大减少。
另外，本发明的制作方法在传统辊压法薄片生产线现有设备的基础上，通过简单改造粉碎设备，优化配方即可实现，简单便捷，利于规模化生产。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
实施例1
一种加热不燃烧卷烟专用原料的制备方法，步骤如下：
(1)将30g烟梗、50g烟片、20g烟末与8g羧甲基纤维素钠混合后，于磨粉机内粉碎制成干料，粉碎粒径均值45μm；将50g水、35g丙三醇、5g香料混合后，于搅拌釜内使用500rpm的转速，并加热至70℃进行均质混合制成湿料；干料制备及湿料制备中均不适用任何非烟草性纤维原料。
(2)将干料和湿料按照40g干料、60g湿料的比例制备成干度64.0％的混合物料，经辊压成型后形成厚度0.20mm的湿薄片，经103℃热风烘干后形成水分6.5％的薄片，经切丝机裁剪成宽度1.0mm，长度3.5cm的烟丝后，按照30kg/箱的规格进行装箱密封，获取加热不燃烧卷烟专用原料；
(3)经过检测加热不燃烧卷烟专用原料中的丙三醇含量为18.3％，紧度1.09g/cm3，匀度指数47，总植物碱含量0.97％，总糖含量6.84％，抗张强度0.32kN/m；表面无任何白点，感官评价中发烟量优、烟气香质优、木质杂气含量极低。
实施例2
一种高匀度加热不燃烧卷烟专用原料的制备方法，步骤如下：
(1)将0g烟梗、90g烟片、10g烟末与2g羧甲基纤维素钠混合后，于磨粉机内粉碎制成干料，粉碎粒径均值18μm；将45g水、45g丙三醇、5g香料、5g轻质碳酸钙混合后，于搅拌釜内使用1400rpm的转速，并加热至50℃进行均质混合制成湿料；干料制备及湿料制备中均不适用任何非烟草性纤维原料。
(2)将干料和湿料按照60g干料、40g湿料的比例制备成干度74.0％的混合物料，经辊压成型后形成厚度0.13mm的湿薄片，经103℃热风烘干后形成水分10.5％的薄片，经切丝机裁剪成宽度1.0mm，长度3.5cm的烟丝后，按照30kg/箱的规格进行装箱密封，获取加热不燃烧卷烟专用原料；
(3)经过检测加热不燃烧卷烟专用原料中的丙三醇含量为15.1％，紧度0.98g/cm3，匀度指数39，总植物碱含量1.19％，总糖含量5.16％，抗张强度0.17kN/m；表面无任何白点，感官评价中木质杂气含量极低。
实施例3
本实施例中公开了一种高匀度加热不燃烧卷烟专用原料的制备方法，步骤如下：
(1)将30g烟梗、60g烟片、10g烟末与5g羧甲基纤维素钠混合后，于磨粉机内粉碎制成干料，粉碎粒径均值18μm；将30g水、55g丙三醇、3g香料、8g轻质碳酸钙混合后，于搅拌釜内使用1400rpm的转速，并加热至50℃进行均质混合制成湿料；干料制备及湿料制备中均不适用任何非烟草性纤维原料。
(2)将干料和湿料按照50g干料、50g湿料的比例制备成干度78.0％的混合物料，经辊压成型后形成厚度0.13mm的湿薄片，经103℃热风烘干后形成水分10.5％的薄片，经切丝机裁剪成宽度1.0mm，长度3.5cm的烟丝后，按照30kg/箱的规格进行装箱密封，获取加热不燃烧卷烟专用原料；
(3)经过检测加热不燃烧卷烟专用原料中的丙三醇含量为23.2％，紧度0.94g/cm3，匀度指数41，总植物碱含量0.99％，总糖含量6.47％，抗张强度0.29kN/m；表面无任何白点，感官评价中木质杂气含量极低。
实施例4
本实施例中公开了一种高匀度加热不燃烧卷烟专用原料的制备方法，步骤如下：
(1)将30g烟梗、60g烟片、10g烟末与10g羧甲基纤维素钠混合后，于磨粉机内粉碎制成干料，粉碎粒径均值18μm；将50g水、40g丙三醇、8g香料、3g轻质碳酸钙混合后，于搅拌釜内使用1400rpm的转速，并加热至50℃进行均质混合制成湿料；干料制备及湿料制备中均不适用任何非烟草性纤维原料。
(2)将干料和湿料按照35g干料、65g湿料的比例制备成干度62.0％的混合物料，经辊压成型后形成厚度0.13mm的湿薄片，经103℃热风烘干后形成水分10.5％的薄片，经切丝机裁剪成宽度1.0mm，长度3.5cm的烟丝后，按照30kg/箱的规格进行装箱密封，获取加热不燃烧卷烟专用原料；
(3)经过检测加热不燃烧卷烟专用原料中的丙三醇含量为20.4％，紧度1.06g/cm3，匀度指数44，总植物碱含量0.97％，总糖含量6.55％，抗张强度0.33kN/m；表面无任何白点，感官评价中木质杂气含量极低。
实施例5
本实施例中公开了一种高匀度加热不燃烧卷烟专用原料的制备方法，步骤如下：
(1)将30g烟梗、50g烟片、20g烟末与4g羧甲基纤维素钠和4g果胶混合后，于磨粉机内粉碎制成干料，粉碎粒径均值45μm；将50g水、35g丙三醇、5g香料混合后，于搅拌釜内使用500rpm的转速，并加热至70℃进行均质混合制成湿料；干料制备及湿料制备中均不适用任何非烟草性纤维原料。
(2)将干料和湿料按照40g干料、60g湿料的比例制备成干度64.0％的混合物料，经辊压成型后形成厚度0.20mm的湿薄片，经103℃热风烘干后形成水分6.5％的薄片，经切丝机裁剪成宽度1.0mm，长度3.5cm的烟丝后，按照30kg/箱的规格进行装箱密封，获取加热不燃烧卷烟专用原料；
(3)经过检测加热不燃烧卷烟专用原料中的丙三醇含量为18.5％，紧度1.08g/cm3，匀度指数49，总植物碱含量0.98％，总糖含量6.81％，抗张强度0.36kN/m；表面无任何白点，感官评价中发烟量优、烟气香质优、木质杂气含量极低。
实施例6
本实施例中公开了一种高匀度加热不燃烧卷烟专用原料的制备方法，步骤如下：
(1)将30g烟梗、50g烟片、20g烟末与2g羧甲基纤维素钠和4g果胶混合后，于磨粉机内粉碎制成干料，粉碎粒径均值45μm；将50g水、35g丙三醇、5g香料混合后，于搅拌釜内使用500rpm的转速，并加热至70℃进行均质混合制成湿料；干料制备及湿料制备中均不适用任何非烟草性纤维原料。
(2)将干料和湿料按照40g干料、60g湿料的比例制备成干度64.0％的混合物料，经辊压成型后形成厚度0.20mm的湿薄片，经103℃热风烘干后形成水分6.5％的薄片，经切丝机裁剪成宽度1.0mm，长度3.5cm的烟丝后，按照30kg/箱的规格进行装箱密封，获取加热不燃烧卷烟专用原料；
(3)经过检测加热不燃烧卷烟专用原料中的丙三醇含量为18.4％，紧度1.09g/cm3，匀度指数47，总植物碱含量0.97％，总糖含量6.90％，抗张强度0.38kN/m；表面无任何白点，感官评价中发烟量优、烟气香质优、木质杂气含量极低。
本申请中的紧度表示单位体积下产品的绝干重量，单位以克每立方厘米(g/cm3)表示。紧度指标由定量和厚度依据公式计算获取，非直接测试指标，其中定量依据GB/T451.2规定的方法，使用电子天平测定，单位以克每平方米(g/m2或gsm)表示；厚度依据GB/T%20451.3规定的方法，使用厚度仪进行测试，单位以毫米(mm)表示。
本申请中匀度指数是依据GB/T 1541规定的方法，使用匀度仪测定，数值越小则表示匀度越好。
本申请中抗张强度的测试是依据GB/T 12914规定的方法，使用抗张强度测定仪测定。
本申请中总植物碱的测试是依据YC/T 160规定的方法，使用连续流动测定仪测定。
本申请中总糖含量的测试是依据YC/T 159规定的方法，使用连续流动测定仪测定。
烟草制品中丙三醇含量的测试依据YC/T 242-2008规定的方法，使用气相色谱仪测定。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
