一种气溶胶生成基质及其制备方法和气溶胶生成制品与流程

本专利涉及烟草制品加工，具体涉及一种气溶胶生成基质及其制备方法和气溶胶生成制品。

背景技术：

1、随着消费者健康意识的提升，加热卷烟作为一种新型减害气溶胶生成制品，已成为行业发展的重要方向。其通过电加热或电阻加热使温度维持在200~350℃，相较于传统卷烟300~850℃的高温燃烧，烟气中有害成分减排幅度可达90%左右。

2、然而低温加热模式下，气溶胶生成材料热解程度较低，难以充分释放吡啶类、酚类等与热解相关的天然致香物质，导致加热卷烟普遍存在烟味淡、劲头不足、香气饱满度差、抽吸前后一致性弱等问题。气溶胶生成基质作为加热卷烟的核心基材，其品质直接决定了产品的市场竞争力与用户体验。

3、造纸法气溶胶生成基质是以烟叶碎片、烟末、烟梗等烟草废弃料为原料，经浸泡萃取、固液分离、制浆抄造、浓缩涂布等工艺加工制成的烟草薄片（再造烟叶）状材料。因其填充值高、焦油释放量低、原料适应性广等优点，被广泛应用于加热卷烟中作为气溶胶生成基材使用。造纸法工艺可对涂布液和片基进行改造，实现形态和内质的双重塑造，是当前气溶胶生成基质制备的主要方法之一。

4、然而，传统造纸法气溶胶生成基质在应用于加热卷烟时存在明显的技术瓶颈。其经典工艺路径为：烟草原料提取→固液分离→纤维固渣抄造成基片→将浓缩液与雾化剂及外源香料混合后涂布于基片→高温烘干→切丝。该工艺存在以下局限性：

5、第一，雾化剂负载效率低且易表面迁移。雾化剂与浓缩液混合涂布后，在高温烘干过程中随水分迁移易聚集于基片表面，有效负载量受限。研究表明，造纸法气溶胶生成基质受涂布率影响，有效负载干物质的含量低于稠浆法和辊压法气溶胶生成基质，导致发烟量及香气量偏低。雾化剂主要负载在气溶胶生成基质表面，容易出现浸出和吸潮问题。涂布后的气溶胶生成基质表面易发粘，不仅影响加工性能和储存稳定性，还会在加热抽吸时造成前几口雾量过大、后劲不足的突兀感，严重影响消费者的抽吸体验。

6、第二，香气成分热损失严重。浓缩液中的热敏性香气成分以及外源添加的香料，在长时间高温烘干过程中大量挥发或发生美拉德副反应，造成特征香气减弱甚至劣变。传统造纸法气溶胶生成基质在加工过程中，物料经过固液转换，其加工过程物料的温湿度变化较大，因此香味物质存在易损失、难保留的难题，难以满足消费者对高品质香气体验的需求。

7、第三，基片结构致密影响功能成分吸附。传统造纸法基片虽具有一定多孔性，但经压榨和烘干后纤维塌陷，孔隙多为封闭型或半封闭型，限制了功能成分的渗透深度和分布均匀性，使得雾化剂和香料主要停留在基片表面，无法深入到纤维内部。

8、针对上述问题，已有一些专利进行了改进尝试。cn110881682b公开了一种利用再造烟叶制备低温加热不燃烧卷烟纸的方法，采用造纸法工艺，通过对烟梗、烟末分别提取，烟梗提取液弃用，烟末提取液经美拉德反应后制备为涂布液，烟梗、烟末、木浆纤维分别打浆混合并制备基片，经涂布后得到产品。该方法虽然通过美拉德反应提升了涂布液的香气品质，但涂布液仍需在基片制备后经历高温烘干，雾化剂表面迁移和香气热损失的问题依然存在。

9、cn118830648a公开了一种造纸复合法可控烟气释放的加热卷烟用再造烟叶及其制备方法，通过在基纸表面涂覆多层功能性涂层来实现对烟气释放的控制。该方法通过多层涂层设计改善了发烟剂的分布，但各功能层仍需经历涂布后的烘干过程，热敏性香气成分的损失问题未能有效解决。同时，多层涂布工艺增加了生产复杂性和成本，不利于工业化推广应用。

10、cn110893008a公开了一种用于加热不燃烧卷烟的再造烟叶及其制备方法，通过在基片制备过程中加入雾化剂改善发烟效果，但雾化剂的保持能力仍有待提高。

11、综上所述，现有技术虽已认识到造纸法气溶胶生成基质制备过程中雾化剂负载效率低和香气热损失的缺陷，并尝试从涂布液配方优化、多层涂布等角度进行改进，但均未能从工艺流程重构的角度有效解决上述问题。

12、因此，亟需开发一种能够实现雾化剂高效负载、香气成分稳定保留的气溶胶生成基质制备新工艺。

技术实现思路

1、本专利旨在解决现有造纸法气溶胶生成基质制备过程中存在的雾化剂负载效率低、表面迁移严重、热敏性香气成分热损失大以及基片结构致密导致功能成分吸附深度不足的技术问题，本专利提供以下技术方案：

2、第一方面，提供一种气溶胶生成基质的制备方法，制备方法包括如下步骤：步骤s1：将第一涂布液涂布在再造烟叶基片上并经过第一次烘干后切丝得到再造烟叶丝；步骤s2：将再造烟叶丝依次经过回潮、膨化处理和冷却后得到膨化再造烟叶丝；步骤s3：将第二涂布液涂布在膨化再造烟叶丝上并经过第二次烘干后得到气溶胶生成基质。

3、进一步的，在步骤s1中，第一涂布液和第二涂布液中含有烟草浓缩液，烟草浓缩液依据质量划分为第一烟草浓缩液和第二烟草浓缩液，第一烟草浓缩液的质量与第二烟草浓缩液的质量合并后等于烟草浓缩液的总质量；在步骤s1中，第一涂布液包括第一烟草浓缩液和雾化剂，第一涂布液中第一烟草浓缩液的质量为烟草浓缩液的总质量的60~85%；第一涂布液在再造烟叶基片的涂布率为30~45%；雾化剂为丙二醇和/或丙三醇。

4、进一步的，再造烟叶基片的原料包括烟草原料和植物纤维；烟草浓缩液通过烟草原料在造纸法再造烟叶制备过程中提取浓缩得到；第一次烘干的温度为85~130℃；再造烟叶丝的含水量为8~10%。

5、进一步的，步骤s2包括：步骤s21：将再造烟叶丝回潮增湿得到增湿烟叶丝；步骤s22：将增湿烟叶丝进行膨化处理得到膨化热再造烟叶丝；步骤s23：将膨化热再造烟叶丝冷却得到膨化再造烟叶丝。

6、进一步的，在步骤s22中，膨化处理的方式为微波膨化，微波膨化的功率为800~1500w，微波膨化的时间为30~120s；在步骤s22中，膨化处理的方式为过热蒸汽膨化，过热蒸汽膨化的温度为120~180℃，过热蒸汽膨化的时间为5~30s，过热蒸汽膨化的压力为0.2~0.6mpa。

7、进一步的，在步骤s21中，增湿烟叶丝的含水量为12~15%；在步骤s23中，膨化热再造烟叶丝的冷却温度为20~30℃；冷却的方式为强制风冷，冷却风速为1～3m/s。

8、进一步的，在步骤s3中，第二涂布液包括第二烟草浓缩液和香料；第二次烘干的温度为50~70℃；第二次烘干的时间为5~15min；第二涂布液中第二烟草浓缩液的质量为烟草浓缩液的总质量的15~40%；第二烟草浓缩液的施加量为膨化再造烟叶丝质量的5~15%；第二涂布液的涂布方式为雾化喷涂。

9、进一步的，气溶胶生成基质的含水量为10~13%；第二次烘干的方式为热风循环干燥；第二次烘干的风速为0.5～1.5m/s。

10、第二方面，提供一种气溶胶生成基质，气溶胶生成基质通过上述制备方法制得。

11、第三方面，提供一种气溶胶生成制品，气溶胶生成制品包含上述气溶胶生成基质。

12、本专利具有以下有益效果：

13、1、提供一种气溶胶生成基质及其制备方法和气溶胶生成制品，制备方法包括：将第一涂布液涂布于造纸法再造烟叶基片上，经第一次烘干后切丝，得到再造烟叶丝；将所述再造烟叶丝依次经回潮、膨化处理和冷却后得到膨化再造烟叶丝；将第二涂布液涂布于所述膨化再造烟叶丝上，经第二次烘干后得到所述气溶胶生成基质。本发明通过将雾化剂与大部分烟草浓缩液在膨化前加载、将热敏性香料与剩余浓缩液在膨化冷却后加载的分步涂布，配合膨化处理形成多孔结构及冷却过程产生的负压吸收，显著提高了雾化剂和香料的负载量及负载稳定性，同时避免了热敏性香气成分的高温损失，改善了气溶胶生成制品的抽吸品质。

14、2、本专利中，将全部雾化剂与占浓缩液总量60~85%的第一烟草浓缩液在基片阶段进行第一次涂布并烘干，使雾化剂初步固定于纤维网络内部。随后通过回潮、膨化处理使再造烟叶丝内部形成三维贯通的多孔结构，膨化后的快速冷却在微孔内部形成负压，产生类似呼吸的吸附效应。该负压环境能够对后续未加载的浓缩液和香料产生强力毛细吸附，将功能成分吸入纤维内部深层孔隙。与传统工艺中雾化剂仅能负载于基片表面且容易随水分迁移聚集不同，本发明使雾化剂既有一部分在第一次涂布时锚定于纤维网络内部，又通过膨化增孔和负压吸附进一步提高了整体负载容量。雾化剂被锁定在再造烟叶丝内部三维贯通孔隙中，而非仅停留在表面，从而有效避免了表面迁移导致的粘连、吸潮问题，显著改善了产品的加工性能和储存稳定性。

15、3、本专利中，将外源香料和剩余的15~40%烟草浓缩液与雾化剂分开处理，在膨化冷却后才进行第二次涂布加载，随后仅经历50~70℃的低温短时烘干。相较于传统工艺中将所有功能成分混合后一次涂布并经历高温烘干的做法，本发明有效避免了热敏性香气成分在高温条件下的挥发损耗和美拉德副反应导致的风味劣变。香料在低温条件下加载并迅速完成干燥，其分子结构得以完整保留，特征香气成分的保留率显著提高。同时由于香料被吸附于再造烟叶丝内部三维贯通孔隙中，在储存和使用过程中不易散失，香气持久性得到增强。

16、4、传统工艺制备的气溶胶生成基质由于雾化剂和香料主要分布于表面，在加热抽吸时呈现前期释放量过大、后期释放量不足的突兀变化，抽吸前后一致性较差。本发明通过膨化增孔和负压吸附将雾化剂与香料均匀分布于再造烟叶丝内部三维贯通孔隙网络中，加热时雾化剂和香气成分从内部孔隙持续、稳定地向外释放，释放曲线更为平缓持久。每口抽吸所获得的气溶胶量和香气浓度差异显著减小，抽吸前后一致性大幅提升，为消费者提供了更加稳定、愉悦的抽吸体验。

17、5、本发明在切丝后引入回潮和膨化工序，使再造烟叶丝内部水分在高温条件下瞬间汽化，体积膨胀，纤维骨架被撑开后形成三维贯通的多孔结构。该结构相较于传统造纸法基片的封闭型孔隙具有更高的开放性和连通性，孔隙率和填充值均得到显著提升。更高的填充值意味着在相同质量下再造烟叶丝体积更大，有利于气溶胶生成制品的装填和透气性控制。三维贯通的多孔结构还为后续功能成分的加载提供了充足的容纳空间和吸附位点，为雾化剂和香料的均匀分布创造了有利的微观结构基础。

18、6、将传统造纸法涂布—烘干—切丝与膨化—加香两个模块进行时序重构，形成了涂布—烘干—切丝—回潮—膨化—冷却—二次加香—低温烘干的新工艺路线。该路线并非各工序的简单叠加，而是通过雾化剂预固定、膨化造孔、冷却负压吸附和低温加载的协同配合，使各工序之间产生相互增强的效果。雾化剂的预固定为后续膨化处理提供了良好的纤维柔韧性和热传导性，膨化造孔为第二次涂布提供了吸附结构基础，冷却负压为功能成分的深度渗透提供了驱动力，低温加载确保了热敏成分的安全引入。各工序环环相扣，缺一不可，共同实现了雾化剂负载效率和香气保留率的同步提升。