一种非均相定向耦合原料的制备方法及其运用与流程

1.本发明属于加热卷烟专用再造烟叶生产加工技术领域，具体来说是一种非均相定向耦合原料的制备方法及其运用。


背景技术：

2.再造烟叶也叫重组烟叶，因其具有增香、提供烟气烟碱等核心功能，是目前公开报道的作为加热卷烟烟草内源段的主流材料。目前，已公开报道的加热卷烟专用再造烟叶加工工艺主要有造纸稠浆复合法、新型涂布造纸法、造纸法、干法、稠浆法和辊压法等6种主类型。菲莫烟草公司开发的iqos烟支采用有序稠浆法专用再造烟叶，雷诺烟草公司开发的“eclipse”烟支采用的是造纸法专用再造烟叶，英美烟草公司开发的“glo”烟支采用的是无序排列的造纸法专用再造烟叶。由于造纸法再造烟叶是将自然烟草原料经分离形成固相和液相烟草原料组分，然后再将液相组分回填至固相载体中制成重组烟叶，是对烟草原料不同形态、组分、功能进行重组重排，因此造纸法再造烟叶具有组分调控性高、均质化程度高等优势，是其成为加热卷烟烟草段材料的主要原因之一。如：英美烟草公司研制的“glo”烟弹中采用的是无序排列的造纸法再造烟叶。
3.造纸法再造烟叶调控性能较高，既可对涂布液进行调控，又可对片基进行改造，是形态和内质的双重塑造，但是由于传统造纸法再造烟叶的受制于涂布率的影响，其有效组分负载率较稠浆法和辊压法再造烟叶偏低，因此其发烟量及香气量稍低，并且发烟剂主要在涂布在再造烟叶表面，容易吸潮和渗透出卷烟纸问题，同时造纸法专用再造烟叶高香气持留不足和烟气释放不稳定又制约加热卷烟综合品质提升，分析其原因为造纸法再造烟叶主体以膏状液态作为涂布料，缺乏可为烟草本香、雾化组分及料香等关键组分吸附及释放的载体，因此如何从再造烟叶配方参数攻克加热卷烟专用再造烟叶高香气持留的不足、烟气释放不稳定、调量烟碱是目前专用再造烟叶生产技术领域亟需解决的问题，以期为中式加热卷烟专用再造烟叶的配方设计及产品品质提升提供技术支撑。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对背景技术中存在的问题，提供一种非均相定向耦合原料的制备方法及其运用。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种非均相定向耦合原料的制备方法，步骤包括：
6.(1)将烟草原料打叶去梗工艺处理，处理后的原料分为梗组和叶组，将叶组以烟碱为特征指标进行模组化分类，叶组和梗组分别进行均质化处理；
7.(2)烟碱含量在2.0％
‑
3.5％的叶组模组原料，在冷氛小于30℃下，以100目为梯度，经低温粉碎制成100
‑
1000目基准粒径的粉状烟草源，以550目粒径为固定即得基准粒径，按100目：1000目、200目：900目、300目：800目、400目：700目、500目：600目5组质量比均为1：1进行粒径配伍设计，采用旋风干粉混料装置分别完成5组设计粉体的混匀后，制备得
以550目为基准正态分布的精制粉状烟草源；
8.本发明方法中，烟碱含量在2.0％
‑
3.5％的叶组模组原料，按原料的烟碱含量进一步分为3个叶模组，第一模组为2.0％～2.5％，第二模组为2.5％～3.0％，第三模组为3.0％～3.5％；基准粒径许可偏离值为
±
30目且采用d90为粒径定值线，粉体粒径态呈正态分布；
9.(3)烟碱量小于2％或大于3.5％叶组模块原料，与梗组原料分别经投料、浸提、分离、浓缩工艺后，浸提液制备成固含量30％
‑
80％或密度在1.152
‑
1.319g/m3的精制膏状烟草源；
10.分离出来的梗组固形物和叶组固形物混匀后掺合棉/麻/针/阔叶木浆，经高
‑
低浓串打浆和精浆、分层差异化上浆、抄造成型工艺制备成定量在35
‑
60g/m2的纤维载体；
11.(4)按1份膏状烟草源约等于2份粉状烟草源热水可溶物计算方法，以膏、粉状非均相烟草源耦合后的总烟碱量在0.8％～3.5％为设计目标，并以烟碱为可量化、特征指标作为设计基准，以100份质量计，对膏、粉状烟草源进行非均相定向耦合，按总烟碱量％＝∑m(粉)
×
％(粉
‑
碱) (100
‑
m(粉))
×
％(膏
‑
碱)设计理论计算模型，依设计的对应粉、膏状烟草源质量称取原料，在反应釜中完成粉、膏状烟草源混合，温控在35～60℃，并密封搅拌0.5～3.0h，搅拌频率50～500r/min后，完成膏、粉状烟草源的非均相定向耦合，即制得以烟草组分为本质属性的专用再造烟叶烟草原料；
12.(5)步骤(4)中研制的非均相定向耦合原料与雾化剂、料香、胶粘剂按照50.0～80.0：15.0～25.0：0.5～10.0：0.1～5.0的质量比在干湿料混合装置中搅拌混匀，制得加热卷烟专用再造烟叶的布料湿料；
13.(6)将步骤(5)中研制的布料湿料通过料
‑
辊差速转移至步骤(3)中的纤维载体中，再经干燥、压光、分切后处理制得不同规格、形态的加热卷烟专用再造烟叶。
14.进一步的，步骤(1)中，所述烟草原料为烤烟、香料烟、晾晒烟一种或多种。
15.进一步的，步骤(1)中，所述梗组均质化处理后径直长度≤5cm、含水率3.5％～15.0％。
16.进一步的，步骤(3)中，所述叶组、梗组投料质量比为：5～8：5～2。
17.进一步的，步骤(3)中，所述提取工艺为：水浸提、醇浸提、超声振提一种或多种组合工艺浸提。
18.进一步的，所述浸提工艺采用2～3级逆向提取或振频在30
‑
100hz，提取温度在50
‑
75℃，提取介质为水或70％
‑
90％食用酒精，溶剂/质比7～15：1，复合浸提液由水浸提液和醇浸提液按质量百分比60％～80％：20％～40％组合而成。
19.进一步的，步骤(4)中，所述粉状烟草源：膏状烟草源投料比例按照质量百分比为：20％～40％：60％～80％进行投料。
20.进一步的，步骤(5)中，所述布料湿料固含量在40％～72％、粘度在1500～5000mpa.s，温度在35～60℃。
21.本发明方法加热卷烟专用再造烟叶微观结构为结构疏松多孔、粉状交织纤维结构，其规格或尺寸可为20mm～45mm的菱形片状、长度(10～50mm)
×
宽度(0.5mm～1.2mm)丝状、宽度(120mm～180mm)
×
厚度(0.14～0.25mm)卷状等形态结构，其定量为90g/m2～140g/m2、烟碱1.0％～3.5％，适宜有序、无序等加热卷烟多元化研制需求。
22.本发明的有益技术效果是：
23.1、基于不同原料理化特性和专用再造烟叶品质设计需求，创新性提出了以以烟碱为可量化、特征指标作为设计基准，采用模组化配方设计思路，将烟草原料分别按需制膏、粉，形成不同原料特性模块，再通过模块定向耦合，较为全面的保障了全原料的有效应用，同时为粉
‑
膏状烟草源非均相定向耦合提供理论计算依据和原料输入、出可追溯提供技术或方法支撑。
24.2、首次提出的“粉
‑
膏”非均相定向耦合原料方法及其在加热卷烟专用再造烟叶的运用，经过非均相定向耦合后的粉
‑
膏状烟草源实现了共相均质，其满足了1.0％～3.5％调量烟碱的制品需求，突破了专用再造烟叶配方湿料、专用再造烟叶调量烟碱的难题，显著的解决了传统造纸法以膏体为主原料的再造烟叶热释放快且不稳定的技术难题。
25.3、充分发挥了以粉状烟草源为烟草本香的吸附及释放载体、以膏状烟草源为烟草本香释放性能调控及品质重塑的基体，为加热卷烟专用再造烟叶的稳释放、高还原的核心需求提供多维度的原料保障。
26.4、研制的专用再造烟叶呈疏松多孔、粉体交织纤维、多规格结构，为加热卷烟快速且稳定释放出碱、雾、香等致香物质提供适宜的烟芯发烟段原料，可为卷烟工业企业的内芯、周向、燃/热两用等型加热卷烟研制提供多元化选择。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1是本发明工艺流程简示；
29.图2是本发明非均相定向耦合原料调量烟碱、热释放趋势图。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.实施例1
32.如图1所示，一种非均相定向耦合原料的制备方法，步骤包括：
33.(1)以100份原料总量计，将烤烟、香料烟、晾晒烟按照质量比70：5：25混合后经打叶去梗全处理后分离制得梗组和叶组原料，梗组均质化处理后径直长度≤5cm、含水率9.0％，叶组以烟碱为特征指标模组化后均质化处理；
34.(2)烟碱含量在2.0％～3.5％的叶组模组原料，第一、二、三模组烟碱含量分别为2.0％～2.5％、2.5％～3.0％、3.0％～3.5％，在冷氛小于30℃下，以100目为梯度，3模组经低温粉碎分别制成100
‑
1000目基准粒径(d90)的粉状烟草源。以550目粒径为固定即得基准粒径，按(100目：1000目)、(200目：900目)、(300目：800目)、(400目：700目)、(500目：600目)5组质量比均为1.0：1.0进行各模组粒径配伍设计，采用旋风干粉混料装置分别完成5组设
计粉体的混匀，3模组按照质量比30：50：20计量投料，并采用旋风干粉混料装置混匀后，制备得以550目为基准正态分布的精制粉状烟草源；
35.(3)烟碱含量在小于2.0％或3.5％的叶组模组原料与均质化后的梗组原料，以100份原料总量计，按照叶组：梗组质量比7：3投料后，分别进行水浸提、和醇浸提，水浸提工艺采用3级逆向提取提取温度在50℃，提取介质为水，固液比1：7，醇浸提工艺采用2级逆向提取提取温度在65℃，提取介质为80％食用酒精，固液比1：10，浸提后固液分离，液相水浸提液和醇浸提液按质量百分比60％：40％混合组成复合的浸提液，经浓缩制备的60％固含量或密度1.22g/m3的膏状烟草源；
36.(4)步骤(3)分离后梗组固形物和叶组固形物混匀后掺合棉/麻/针/阔叶木浆，棉/麻/针/阔叶木浆按质量百分比50％：15％：20％：15％，木浆占烟草浆15％(绝干计)，经高
‑
低浓串打浆和精浆、分层差异化上浆、抄造成型等工艺制备成定量在50
±
2g/m2的纤维载体；
37.(5)以膏、粉状非均相烟草源耦合后的总烟碱量在2.0％
‑
2.5％为设计目标，并以烟碱为可量化、特征指标作为设计基准，对膏、粉状烟草源进行非均相定向耦合，按总烟碱量％＝∑m(粉)
×
％(粉
‑
碱) (100
‑
m(粉))
×
％(膏
‑
碱)设计理论计算模型，以100份质量计，按依设计的对应粉、膏状烟草源质量百分比30％：70％称取原料，在反应釜中中完成粉、膏状烟草源混合，温控在40℃，并密封搅拌1.0h，搅拌频率150r/min后，完成膏、粉状烟草源的非均相二元体系定向耦合，即制得专用再造烟叶烟草原料。
38.(6)步骤(5)中研制的非均相定向耦合烟草原料与雾化剂、料香、胶粘剂按照质量比70.0：18.0：3.0：0.5计量投料，搅拌频率为100hz,温控为40℃下，在干湿料混合装置中搅拌混匀，制得专用再造烟叶的布料湿料；
39.(7)将步骤(6)中研制的布料湿料通过料
‑
辊差速转移至步骤(4)中的纤维载体中，再经干燥、压光、分切等后处理制得加热卷烟专用再造烟叶，其外观结构或尺寸可为20mm的菱形片状、长度10mm
×
宽度0.8mm丝状、宽度175mm
×
厚度0.14mm卷状等形态结构，其定量为100g/m2、烟碱2.0％。
40.实施例2
41.(1)以100份原料总量计，将烤烟、香料烟、晾晒烟按照质量比70：5：25混合后经打叶去梗全处理后分离制得梗组和叶组原料，梗组均质化处理后径直长度≤5cm、含水率11.0％，叶组以烟碱为特征指标模组化后均质处理；
42.(2)烟碱含量在2.0％～3.5％的叶组模组原料，第一、二、三模组烟碱含量分别为2.0％～2.5％、2.5％～3.0％、3.0％～3.5％，在冷氛小于30℃下，以100目为梯度，3模组经低温粉碎分别制成100
‑
1000目基准粒径(d75)的粉状烟草源。以550目粒径为固定即得基准粒径，按(100目：1000目)、(200目：900目)、(300目：800目)、(400目：700目)、(500目：600目)5组质量比均为1.0：1.0进行粒径配伍设计，采用旋风干粉混料装置分别完成5组设计粉体的混匀，再将3模组按照质量百分比30％：50％：20％计量投料，并采用旋风干粉混料装置混匀后，制备得以550目粉状烟草源；
43.(3)烟碱含量在小于2.0％或3.5％的叶组模组原料与均质化后的梗组原料，以100份原料总量计，按照叶组：梗组质量比7：3投料后，分别进行水浸提、和醇浸提，水浸提工艺采用3级逆向提取提取温度在60℃，提取介质为水，固液比1：7，醇浸提工艺采用2级逆向提
取提取温度在60℃，提取介质为80％食用酒精，固液比1：10，浸提后固液分离，液相水浸提液和醇浸提液按质量百分比60％：40％混合组成复合的浸提液，经浓缩制备的65％固含量或密度1.25g/m3的膏状烟草源；
44.(4)该实施例的纤维载体与实施例1一致；
45.(5)以膏、粉状非均相烟草源耦合后的总烟碱量在2.0％
‑
2.5％为设计目标，并以烟碱为可量化、特征指标作为设计基准，对膏、粉状烟草源进行非均相定向耦合，按总烟碱量％＝∑m(粉)
×
％(粉
‑
碱) (100
‑
m(粉))
×
％(膏
‑
碱)设计理论计算模型，以100份质量计，按依设计的对应粉、膏状烟草源质量百分比40％：60％称取原料，在反应釜中中完成粉、膏状烟草源混合，温控在43℃，并密封搅拌1.0h，搅拌频率150r/min后，完成膏、粉状烟草源的非均相二元体系定向耦合，制得专用再造烟叶烟草原料。
46.(6)布料湿料的制备方法与实施例1一致；
47.(7)将步骤(6)中研制的布料湿料通过料
‑
辊差速转移至步骤(4)中的纤维载体中，再经干燥、压光、分切等后处理制得专用再造烟叶，外观结构或尺寸可为30mm的菱形片状、长度25mm
×
宽度1.1mm丝状、宽度160mm
×
厚度0.16mm卷状等形态结构，其定量为107g/m2、烟碱2.0％。
48.实施例3
49.(1)梗组和叶组原料形成与实施例1一致；
50.(2)烟碱含量在2.0％～3.5％的叶组模组原料，第一、二、三模组烟碱量分别为2.0％～2.5％、2.5％～3.0％、3.0％～3.5％，在冷氛小于30℃下，3模组经低温粉碎分别制550目基准粒径(d90)烟粉，将3模组按照质量比30：50：20计量投料，并采用旋风干粉混料装置混匀后，制得所需的粉状烟草源；
51.(3)烟碱含量在小于2.0％或3.5％的叶组模组原料与均质化后的梗组原料，以100份原料总量计，按照叶组：梗组质量比7：3投料后，分别进行水浸提、和醇浸提，水浸提工艺采用3级逆向提取提取温度在70℃，提取介质为水，固液比1：7，醇浸提工艺采用2级逆向提取提取温度在65℃，提取介质为80％食用酒精，固液比1：10，浸提后固液分离，液相水浸提液和醇浸提液按质量百分比60％：40％混合组成复合的浸提液，经浓缩制备的75％固含量或密度1.30g/m3的膏状烟草源；
52.(4)该实施例的纤维载体与实施例1一致；
53.(5)以膏、粉状非均相烟草源耦合后的总烟碱量在2.0％
‑
2.5％为设计目标，并以烟碱为可量化、特征指标作为设计基准，对膏、粉状烟草源进行非均相定向耦合，按总烟碱量％＝∑m(粉)
×
％(粉
‑
碱) (100
‑
m(粉))
×
％(膏
‑
碱)设计理论计算模型，以100份质量计，按依设计的对应粉、膏状烟草源质量百分比30％：70％称取原料，在反应釜中中完成粉、膏状烟草源混合，温控在40
‑
45℃，并密封搅拌1.0h，搅拌频率150r/min后，完成膏、粉状烟草源的非均相二元体系定向耦合，制得专用再造烟叶烟草原料。
54.(6)该实施例的布料湿料制备方法与实施例1一致；
55.(7)将步骤(6)中研制的布料湿料通过料
‑
辊差速转移至步骤(4)中的纤维载体中，再经干燥、压光、分切等后处理制得专用再造烟叶，其外观结构或尺寸可为25mm的菱形片状、长度30mm
×
宽度1.2mm丝状、宽度155mm
×
厚度0.20mm卷状等形态结构，其定量为110g/m2、烟碱1.5％。
56.实施例4
57.(1)梗组和叶组原料形成与实施例1一致；
58.(2)烟碱含量在2.0％～3.5％的叶组模组原料，第一、二、三模组烟碱含量分别为2.0％～2.5％、2.5％～3.0％、3.0％～3.5％，在冷氛小于30℃下，3模组经低温粉碎分别制550目基准粒径(d70)的烟粉，将3模组按照质量百分比30％：50％：20％计量投料，并采用旋风干粉混料装置混匀后，制得所需的粉状烟草源；
59.(3)烟碱含量在小于2.0％或3.5％的叶组模组原料与均质化后的梗组原料，以100份原料总量计，按照叶组：梗组质量比7：3投料后，分别进行水浸提、和醇浸提，水浸提工艺采用3级逆向提取提取温度在65℃，提取介质为水，固液比1：7，醇浸提工艺采用2级逆向提取提取温度在55℃，提取介质为80％食用酒精，固液比1：10，浸提后固液分离，液相水浸提液和醇浸提液按质量百分比70％：30％混合组成复合的浸提液，经浓缩制备的57％固含量或密度1.25g/m3的膏状烟草源；
60.(4)该实施例的纤维载体与实施例1一致；
61.(5)以膏、粉状非均相烟草源耦合后的总烟碱量在2.0
‑
2.5％为设计目标，并以烟碱为可量化、特征指标作为设计基准，对膏、粉状烟草源进行非均相定向耦合，按总烟碱量％＝∑m(粉)
×
％(粉
‑
碱) (100
‑
m(粉))
×
％(膏
‑
碱)设计理论计算模型，以100份质量计，按依设计的对应粉、膏状烟草源质量百分比30％：70％称取原料，在反应釜中中完成粉、膏状烟草源混合，温控在40
‑
45℃，并密封搅拌1.5h，搅拌频率150r/min后，完成膏、粉状烟草源的非均相二元体系定向耦合，制得专用再造烟叶烟草原料。
62.(6)布料湿料的制备方法与实施例1一致；
63.(7)将步骤(6)中研制的布料湿料通过料
‑
辊差速转移至步骤(4)中的纤维载体中，再经干燥、压光、分切等后处理制得新型造纸法专用再造烟叶，外观结构或尺寸可为45mm的菱形片状、长度30mm
×
宽度1.3mm)丝状、宽度145mm
×
厚度0.23mm)卷状等形态结构，其定量为130g/m2、烟碱2.8％。
64.实施例5
‑865.实施例5
‑
8分别公开的三元非均相定向耦合原料的制备方法及其运用，4种方法对应不同方式的实施例1粉
‑
膏二相烟草源复合方法。具体如下表1所示。
[0066][0067]
质量评价
[0068]
(1)感官质量评价
[0069]
将8组实施例制备的专用再造烟叶与对照样通过低温烟具进行感官评价，综合评价见表1。
[0070]
检验程序：向7名评吸专家提供试样和检验表，要求评吸员按照表格要求对各项指标进行评吸。
[0071]
表1.实施例感官质量评价
[0072][0073]
由表1可知，运用本发明制备的专用再造烟叶在加热非燃烧状态下所释放烟气的感官品质明显得到改善，烟香还原性高且逐口雾化递送稳定。
[0074]
(2)调量烟碱及烟气释放性能趋势
[0075]
本发明研制的非均相定向耦合原料，对专用再造烟叶调量烟碱、烟气释放性能的影响，如下图2所示，其中，a指专用再造烟叶烟气热释放趋势；b1指调量烟碱趋势线(下调)；b2指调量烟碱趋势线(上浮)；c上、c下分别指调量烟碱(上、下)定值线。
[0076]
通过图2所示得出，本发明所述的非均相定向耦合原料可以实现专用再造烟叶调量烟碱需求，且烟气释放性能趋于稳定，同时高组分的持留保障了专用再造烟叶的高还原需求，为专用再造烟叶提质、增香和固定即得品质提供适宜的原料。
[0077]
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术
语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0078]
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。
[0079]
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。