一种高品质中心加热烟草卷烟芯材及其制备方法与流程

本发明属于加热烟草卷烟烟芯材料的制备技术领域，尤其涉及一种高品质中心加热烟草卷烟芯材及其制备方法。

背景技术：

目前，国际及国内主流中心加热烟草卷烟芯材的制备方法主要为干法再造烟叶工艺，干法再造烟叶的基本工艺是将针叶木浆、未漂白麻浆等外加纤维浆板经机械破碎至一定的尺寸后，经空气输送至成型设备，在成型设备内纤维经打散后悬浮于空气中，在送风及负压的共同作用下定向沉降至移动的成型网上形成纤维薄层，再经正面喷涂胶粘剂定型后形成干法再造烟叶基片，之后将经过机械粉碎后的烟粉与胶粘剂、涂布料、发烟剂等调配成涂布液并喷涂于基片上，经干燥后得到干法再造烟叶成品。由于干法再造烟叶产品具有较好的填充值和较低的抗张强度，用于成型工艺时，部分样品出现了断纸的情况，其物理性能难以匹配后续高车速纸机上机、压纹或切丝、成型等加工工艺的要求，此外，干法工艺制备的芯材由于工艺的局限性，制备过程中产品理化指标可调、可控性能差，风格特征可塑性差已是目前公认的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决采用干法工艺制备芯材过程中的工艺局限性及制备过程中产品的理化指标可调、可控性能差，风格特征的可塑性差等问题。

提出了一种高品质中心加热烟草卷烟芯材及其制备方法。为了实现上述目的，为解决上述现有技术的不足，本发明采用如下技术方案来实现。一种中心加热烟草卷烟芯材，由包括如下重量份的原料制备得到：

原料重量份数

超细烟草粉末70～88

纤维素纤维12～30

助剂0.2～2

发烟剂10～25

香原料0～5

防潮剂0.05～3

其中，所述助剂为罗望子多糖胶、壳聚糖、羧甲基纤维素钠、阳离子淀粉、瓜尔胶、聚乙烯醇中的一种或多种组合；且成品是经压延涂布工艺制得。

进一步的，所述超细烟草粉末为烟叶原料、烟叶碎片、烟梗、烟末等经粉碎处理后的一种或多种组合。

进一步的，所述纤维素纤维为木浆、麻浆、棉浆、竹浆、草浆中的一种或多种组合。

进一步的，所述发烟剂为丙二醇、丙三醇、甘露醇、1、3-丙二醇、山梨醇及木糖醇等多碳脂肪醇以及多碳脂肪酸的一种或多种组合；所述的防潮剂为罗望子多糖胶、蜂蜡、可可脂、羧甲基纤维素钠中的一种或多种组合。

进一步的，所述香原料为烟草粉末、烟草及香味植物的醇提膏、水提膏、精油、净油中的一种或多种组合。

本发明的另一方面，提供了一种中心加热烟草卷烟芯材的制备方法，由以下步骤组成：

步骤s1.将烟草原料采用粉碎设备进行粉碎处理制备得到超细烟草粉末；

步骤s2.将步骤s1制备得到的超细烟草粉末与水混合进行提取，提取完毕后过滤得到提取液和滤渣；

步骤s3.将步骤s2中制备得到的提取液进行浓缩制备得到浓缩液，在浓缩液中加入香原料、发烟剂、防潮剂充分混合均匀后制备得到涂布液，所述涂布液的粘度为5000～30万cps之间，备用；

步骤s4.将纤维素纤维与水混合后按制浆工艺进行制浆，制浆完成后制备得到纤维素纤维浆料，备用；

步骤s5.将步骤s2制备得到的滤渣与步骤s4制备得到的纤维素纤维浆料进行混合，加入助剂进行充分混合均匀后制备得到混合浆料；

步骤s6.将步骤s5制备得到的混合浆料按造纸抄造成型工艺进行抄造制备得到片基；

步骤s7.将步骤s3中制备得到的涂布液与步骤s6制备得到的片基采用压延涂布工艺进行双面或单面涂布，制备得到涂布样；

步骤s8.将步骤s7中制备得到涂布样经干燥、收卷后制备得到可用于中心加热烟草卷烟生产的芯材产品。

进一步的，所述步骤s1中的超细烟草粉末的特征为：中位粒径(d50)为139.20um～31.34um，小于20um粒径含量在16.64％～33.88％之间。

进一步的，所述步骤s2中超细烟草粉末与水的混合的重量比为1：(4.6～8)，提取温度为50～80℃，提取时间为15～70min。

进一步的，所述步骤s4中的制浆，制浆过程的浆料的肖伯尔打浆度为30°sr～80°sr。

进一步的，所述步骤s6中抄造制备得到片基的绝干定量为30g/m²～80g/m²；

所述步骤s7中制备得到涂布样的绝干定量为60g/m²～400g/m²；压延涂布的涂布率为50％-80％。

本发明的工作原理：

将原材料采用粉碎设备进行粉碎处理制备得到中位粒径(d50)为139.20um～31.34um，小于20um粒径含量在16.64％～33.88％之间的超微粉，再加水混合，后分离得提取液和滤渣；纤维素纤维制浆制得的浆料中再加入从原材料中提取的滤渣和助剂制得混合浆料，再抄造成型得片基。

由于原料为超微粉，若按植物细胞平均直径为20um来算(大多数植物细胞的粒径在10um～30um之间)，则当小于20um粒径含量在16.64％～33.88％之间时，意味着占比达到16.64％～33.88％的烟草细胞已经破壁，细胞的破壁程度不同，所制备得到的片基的定量、厚度、松厚度、透气度、抗张强度、拉伸率、吸湿速率等指标均不相同，而这些指标是影响成品涂布率、平滑度、均匀性、理化指标、感官质量等的重要因素。

其次，压延涂布工艺是采用压延辊将涂布液涂布于基材表面上，采用剥离膜，通过压延辊将涂布液加热熔融贴合于基材表面在与剥离膜进行分离；由于基材片基具有良好的吸收性能，涂布液可快速吸收渗透至基材内部，吸收渗透达到饱和后的涂布液经压延辊的挤压和加热，可均匀的分散在基材的表面。压延经辊的间隙的设置及涂布液粘度的设置决定了成品的涂布率，可达到80％以上，干燥后制备得到的成品具有平滑度高；厚度、定量控制精度高、导热系数高等良好的性能。

另一方面，罗望子胶是一种水溶性木葡聚糖，以葡萄糖作为主链，半乳糖和木糖组成侧链的水溶性聚合多糖。木葡聚糖是一种存在于高等植物的细胞壁的多糖，特别是许多植物细胞生长的壁(主壁)级分。此外木葡聚糖具有形成网状交联微纤维由于分支较多，故多糖分子具有很强的亲水性，能够结合许多水分子(即水合)并产生一定的粘度，该多糖溶液的粘度不是很高，但其特征在于在有糖共存时有增粘的作用，且可诱导发生凝胶化。助剂使用罗望子多糖胶、变性淀粉和水溶性高分子化合物等的一种或几种混合而成的助剂，在制备混合浆料的过程中，由于其分子主链结构与超细植物粉末分子的相似性，使其易于吸附到纤维上而产生助留、助滤和增强效果，促进分子伸展；另外，罗望子多糖胶精准用量下和壳聚糖、羧甲基纤维素钠(cmc)、阳离子淀粉、瓜尔胶、聚乙烯醇混合后与混合浆料充分混匀，木葡聚糖具有形成网状交联微纤维由于分支能够与带电荷的淀粉水溶物充分匀合，并容易与带负电荷的纤维及超微植物粉末发生相互络合作用，使得整个助剂带有电荷密度均匀的特性，从而提升浆料留着率；最后，上述包含罗望子多糖胶的助剂由于有效的促进了混合浆料中分子的伸展，因此整体混合浆料分子量适中，因而不会产生过度絮凝，有助于提升片基的均匀性。最后，由于发烟剂在芯材表面形成聚聚层，表面张力的存在加大了其与水分子结合的几率，从而导致芯材出现吸潮的问题，在涂布液中加入罗望子多糖胶(tsp)、蜂蜡、可可脂、羧甲基纤维素中的一种或多种组合可使发烟剂及涂布液诱导发生凝胶化，干燥后形成一层相对干燥的膜，该类材料不仅可以起到防吸潮的作用，还可以提高芯材烟雾释放量。

基于以上因素，将单一或者多元化的烟草原料进行超微粉碎，使浸提和打浆工艺所使用的物料最大均质化，而超细颗粒粉末通过和纤维素纤维充分混合后进行片基抄造，其片基均匀性高；定量、厚度、松厚度、透气度等物理指标的波动较小；抗张强度、拉伸率等物理指标较高；经压延涂布工艺涂布后，根据涂布率控制需求，涂布率可达到80％以上，干燥后制备得到的成品具有平滑度高；厚度、定量控制精度高、导热系数高等良好的性能。

(1)通过对烟草原料的超细粉化粉碎处理制成粉膏，并提取分离，提取液制成浓缩液后制备涂布液，而粉渣和浆料混配制成混合浆料，通过超微粉的处理，使得原料细胞不同比例的破壁，破壁程度的不同，所制备得到的片基的定量、厚度、松厚度、透气度、抗张强度、拉伸率、吸湿速率等指标均不相同，当20um的粒径含量在16.64％～33.88％之间，中位径(d50)为139.20um～31.34um时，所制备得到的片基均匀性高；定量、厚度、松厚度、透气度等物理指标的波动较小；抗张强度、拉伸率等物理指标较高。

(2)经压延涂布工艺涂布后，根据涂布率控制需求，涂布率可达到80％以上，干燥后制备得到的成品具有平滑度高；厚度、定量控制精度高、导热系数高、发烟效果好、不易吸潮。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例1

(1)将烟草原料采用粉碎设备进行粉碎处理制备得到超细烟草粉末，超细烟草粉末的中位径(d50)为50.19um，小于20um粒径含量25.26％；(2)取80份重量的(绝干质量)的上述超细烟草粉末置于提取罐中，向其中加入4.6倍重量的水，70℃提取30分钟，提取完毕后过滤得到提取液和滤渣；(3)提取液采用减压蒸馏浓缩工艺进行浓缩得到浓缩液,在浓缩液中加入20份重量的发烟剂，2份重量的香原料，1份重量的防潮剂充分搅拌混合均匀后制备得到涂布液备用，涂布液的粘度为10万cps；(4)取20份重量的针叶木浆，按造纸法再造烟叶制浆工艺进行制浆，浆料的肖博尔打浆度为50°sr；(5)制浆完成后将烟草粉渣和纤维素纤维浆料一起混合，在混合浆料中加入0.4份重量的助剂，充分搅拌混合均匀后采用造纸法再造烟叶片基抄造成型工艺进行片基的制备，片基的定量为60g/m²；(6)将涂布液按造纸法再造烟叶涂布工艺涂布于片基上，涂布后再造烟叶的绝干定量控制为170g/m²；(7)涂布样经干燥、收卷后制备得到加热烟草卷烟芯材产品。

该工艺所制备得到的中心加热烟草卷烟芯材与国际某主流中心加热烟草卷烟芯材指标对比如下。

该工艺所制备得到的中心加热烟草卷烟芯材与国际某主流中心加热烟草卷烟芯材发烟效果以热失重分析对比结果为表述，如下表所示。

根据热重检测数据可知，结合常规中心加热温度350℃分析，350℃以前国际某主流芯材产品的热失重量约为55％，该工艺制备得到的芯材热失重量约为68％。其中国际某主流芯材产品的最大失重温度为150℃-300℃之间，为37.19％，在此区间中失重速率为10.12％/min；该工艺制备得到的芯材最大失重温度在240℃-380℃之间，达到31.63％，最大失重速率为5.28％/min。对比以上检测数据，该工艺制备得到的芯材需要超过200℃后才会出现较大的热失重，但在350℃以前的热失重量均超过了国际某主流芯材产品，说明了在同样的条件下，该工艺制备的加热烟草产品可以释放更多的有效物质。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。