一种双重降温颗粒的制作方法

1.本发明涉及烟草技术领域，具体为一种双重降温颗粒。


背景技术：

2.随着烟草行业的进一步发展，提倡以降焦减害为首要目的，新型烟草的发展也随之加快。新型卷烟不需要通过烟草或烟草提取物燃烧释放烟气，通过加热器对烟丝段进行加热，加热温度一般不超过300℃，但由于新型卷烟没有与传统卷烟相似的较长滤棒，导致新型卷烟的烟气入口温度较高，而烟气温度过高时会出现明显灼烧感和刺激性，引起消费者抽吸感受下降，为了降低烟气温度，提升消费者使用感受开始进一步对卷烟滤棒段降温效果进行研究。
3.目前加热不燃烧卷烟的降温段多采用由聚乳酸膜经聚拢工艺制备的聚拢成型棒，但在烟气经过后易发生粘连，导致发烟量降低，且降温效果并不理想。在此基础上，出现了将聚乳酸膜和纸进行复合的技术，制备的聚拢成型棒在烟气通过后虽不会发生粘连，且降温效果显著，但纸张的吸附性能较大，导致烟雾量降低，这种现象在细支的外围加热不燃烧制品中尤为明显。在现有技术中，有将相变材料制备成颗粒作为降温材料，但其利用率低，仅颗粒表面发生相变降温，并没有完全发挥降温作用，导致物料的浪费。
4.因此，亟需制备一种能有效降低烟气温度且不影响烟雾量的双重降温颗粒材料。
5.另外，传统卷烟通过燃烧使烟草释放挥发性化合物。燃烧烟草中的温度可能会达到800℃以上，如此高的温度使烟丝及烟气中的大部分水被蒸馏掉。传统卷烟的舒适度与烟气水分含量有较大关系，烟气水分适宜则烟气柔和细腻。烟气水分低会增加卷烟的刺激性，导致烟气燥、烟气分散，不利于感官舒适性。因此，使传统卷烟的烟气水分保持在合理范围，即卷烟的保润技术，是行业研究的重点之一。
6.有研究在烟丝中增加甘油等保润剂的含量，以提高卷烟烟气水分，但甘油在高温下会裂解出醛类等有害物质。也有研究在滤棒中添加含水胶囊、含水固件等材料，但这类材料制备工艺复杂，成本高，且在使用时，胶囊和固件需手动捏破才能将其中的水分释放，水分的瞬间释放，可能会将其周围的丝束打湿，影响滤棒外观及抽吸体验。


技术实现要素：

7.本发明提供了一种内部为含水率为20%~90%的球状结构，外层为疏水相变材料制成的外壳的双重降温颗粒，以解决加热不燃烧卷烟烟气温度高、相变材料在加热不燃烧卷烟中利用率低易浪费的问题，还能解决传统卷烟烟气水份低不利于感官舒适性的问题。
8.为了解决上述问题，本发明通过以下技术方案实现：一种双重降温颗粒，为带外壳的球状结构，所述球状结构含水率为20%~90%，所述外壳由疏水相变材料制成。
9.进一步地，所述疏水相变材料为聚己内酯、聚已二酸丁二醇酯、聚乳酸、硬脂酸、硬脂酸钠、蜂蜡、食用蜡以及它们的改性材料中的一种或任意几种。
10.进一步地，所述球状结构由下列质量份的组分组成：
20~80份基材、20~80份水、0~10份辅助成型材料。
11.进一步地，所述辅助成型材料为甘油、丙二醇、海藻、卡拉胶、瓜尔胶、搭口胶、羟甲基纤维素中的一种或任意几种。
12.进一步地，所述基材为凹凸棒土、面筋粉、矿物粉、活性炭、植物纤维中的一种或任意几种。
13.进一步地，所述球状结构设有外壳后粒径为0.5~5mm，所述球状结构粒径与外壳厚度比为1:3~10:1。
14.进一步地，所述球状结构和/或外壳加入固体或液体香料。
15.进一步地，所述双重降温颗粒填充于空腔内制成颗粒段，颗粒填充量占整个颗粒段空腔体积的20%~90%。
16.进一步地，所述双重降温颗粒均匀分散于介质中制成颗粒段，所述颗粒的填充量占整个颗粒段体积的5%~50%。
17.进一步地，所述双重降温颗粒制成颗粒段运用在三元或二元结构滤棒中，所述二元结构滤棒为所述颗粒段一端连接功能段i，另一端连接烟丝端；所述功能段i另一端靠近唇端；所述三元结构滤棒为所述颗粒段一端连接功能段i，另一端连接功能段ii；所述功能段i另一端靠近唇端；所述功能段ii另一端连接烟丝端。
18.本发明双重降温颗粒成型过程：将20~80份基材、20~80份水、0~10份辅助成型材料按配方混合均匀制成湿料，湿料通过造粒机的螺杆挤出后，经滚圆制成高含水率的球状结构；球状结构通过热熔液旋转包衣或者喷雾包衣的方法将疏水性相变材料外壳包覆在颗粒表面。
19.有益效果：1、本发明制备的双重降温颗粒包括内外两部分结构，其内部为高含水率的球状结构，可在达到降温效果的同时，增加烟气湿度，提升抽吸舒适感；球状结构外部设有外壳，外壳为疏水性相变材料，可防止内部含水球状结构颗粒水分的散失，同时起到降温的作用。
20.2、应用于加热不燃烧卷烟时，尤其是外围加热不燃烧卷烟，可有效降低烟气温度。该双重降温颗粒采用双重降温模式，烟气首先接触颗粒表面的相变材料，相变材料熔融吸热，此为一次降温；被融化后露出含水球状结构，通过水蒸发吸热的原理对烟气温度进行二次降温。
21.3、辅助成型材料起到提升颗粒硬度，提升疏水相变材料的粘性及拉伸性能，改善外部材料脆性的作用，可降低外壳包覆难度，并增加颗粒的成型加工性能。
22.4、应用于传统卷烟时，颗粒内部的含水球状结构可提升烟气水分含量，使烟气柔和细腻，提高感官舒适性。
附图说明
23.图1为双重降温颗粒一示意图；图2为双重降温颗粒一剖视示图；图3为双重降温颗粒二示意图；图4为双重降温颗粒二剖视示图；图5为双重降温颗粒应用在二元结构示意图一；
图6为双重降温颗粒应用在三元结构示意图一；图7为双重降温颗粒应用在三元结构示意图二；图中，1
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功能段i，2
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颗粒段，3
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功能段ii，4
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球状结构，5
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外壳。
具体实施方式
24.下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。
25.实施例1如图1，2所示，双重降温颗粒包括球状结构4，球状结构4外部设有外壳5，球状结构4粒径和外壳5厚度比值为1:3，所述球状结构4由80份基材和20份水制备而成。
26.基材由凹凸棒土、矿物粉、植物纤维混合制成，球状结构4含水率为20%，所述外壳5由聚己内酯、聚已二酸丁二醇酯以及它们的改性材料混合制备而成，双重降温颗粒的粒径为5mm。
27.实施例2如图3，4所示，双重降温颗粒包括球状结构4，球状结构4外部设有外壳5，球状结构4粒径和外壳5厚度比值为10:1，所述球状结构4由20份基材、80份水、10份辅助成型材料和1份香料制备而成。
28.基材由面筋粉、活性炭、矿物粉混合制成，辅助成型材料由为甘油、丙二醇、海藻、卡拉胶、瓜尔胶、搭口胶和羟甲基纤维素制备而成，球状结构4含水率为90%，所述外壳5由聚乳酸、硬脂酸、硬脂酸钠、蜂蜡、食用蜡以及它们的改性材料混合制备而成，双重降温颗粒的粒径为0.5mm。
29.实施例3双重降温颗粒包括球状结构4，球状结构4外部设有外壳5，球状结构4粒径和外壳5厚度比值为5:1，所述球状结构4由40份基材、70份水和5份辅助成型材料组成。
30.基材由面筋粉制成，辅助成型材料为甘油，球状结构4含水率为80%，所述外壳5由5份聚乳酸和0.5份香料制备而成，双重降温颗粒的粒径为2mm。
31.实施例4双重降温颗粒包括球状结构4，球状结构4外部设有外壳5，球状结构4粒径和外壳5厚度比值为1:2，所述球状结构4由20份基材、40份水和0.1份香料组成。
32.基材由凹凸棒土、矿物粉、植物纤维混合制成，球状结构4含水率为50%，所述外壳5由0.1份香料、聚己内酯、聚已二酸丁二醇酯以及它们的改性材料混合制备而成，双重降温颗粒的粒径为4mm。
33.对比例1仅将“球状结构4粒径和外壳5厚度比值为1:3”替换为“球状结构4粒径和外壳5厚度比值为1:4”，其他结构与内容与实施例1一致。
34.对比例2仅将“球状结构4粒径和外壳5厚度比值为1:3”替换为“球状结构4粒径和外壳5厚度比值为11:1”，其他结构与内容与实施例1一致。
35.对比例3仅将“双重降温颗粒的粒径为5mm”替换为“双重降温颗粒的粒径为6mm”，其他结构
与内容与实施例1一致。
36.对比例4仅将“双重降温颗粒的粒径为5mm”替换为“双重降温颗粒的粒径为0.4mm”，其他结构与内容与实施例1一致。
37.对比例5一种降温颗粒，包括颗粒，所述颗粒由聚己内酯、聚已二酸丁二醇酯以及它们的改性材料混合制备而成，所述颗粒的粒径为5mm。
38.对比例6去掉外壳5，其他结构与内容与实施例1一致。
39.具体为一种降温颗粒，包括球状结构4，所述球状结构4由20份基材和20份水组成。
40.基材由凹凸棒土、矿物粉、植物纤维混合制成，球状结构4含水量为20%，降温颗粒的粒径为5mm。
41.对比例7一种双重降温颗粒，将“含水率为20%”“所述球状结构4由80份基材和20份水制备而成”改为“含水率为18%”，“所述球状结构4由82份基材和18份水制备而成”，其它与实施例1的结构和内容一致。
42.对比例8一种双重降温颗粒，将“含水率为20%”，“所述球状结构4由80份基材和20份水制备而成”改为“含水率为92%”，“所述球状结构4由8份基材和92份水制备而成”，其它与实施例1的结构和内容一致。
43.工作原理：本发明的双重降温颗粒外部为外壳5为疏水性相变材料，可防止内部球状结构4水分的散失，同时起到降温的作用，烟气首先接触颗粒表面的相变材料，相变材料熔融吸热，此为一次降温；被融化后露出含水球状结构4即球状结构4，通过水蒸发吸热的原理对烟气温度进行二次降温，双重降温颗粒其内部为高含水率球状结构4，可在达到降温效果的同时，增加烟气湿度，使烟气更加柔和，提升抽吸舒适感；在双重降温颗粒中附载香精，达到增香的作用，使烟香更加丰富协调。
44.实施例1至实施例4，对比例1至对比例4，对比例7至对比例8双重降温颗粒的制备方法为将20~80份基材、20~80份水、0~10份辅助成型材料按各具体实施方式的配方混合均匀制成湿料，湿料通过造粒机的螺杆挤出后，经滚圆制成高含水率的球状结构；球状结构通过热熔液旋转包衣的方法将疏水性相变材料外壳包覆在颗粒表面。
45.对比例5的降温颗粒的制备方法为将聚己内酯、聚已二酸丁二醇酯以及它们的改性材料混合后，通过造粒机的螺杆挤出。
46.对比例6的降温颗粒的制备方法为凹凸棒土、矿物粉、植物纤维、20份水混合均匀制成湿料，湿料通过造粒机的螺杆挤出后，经滚圆制成高含水率的球状结构。
47.分别将实施例1至实施例4，对比例1至对比例8制备的颗粒填充于颗粒段2的空腔内，所述颗粒的填充量占整个颗粒段2体积的50%，如图7所示，所述颗粒段2一端连接功能段i1，另一端连接功能段ii3；所述功能段i1另一端为唇端；所述功能段ii3另一端连接烟丝端。所述功能段i1为醋纤，所述功能段ii3为中空纸管。将颗粒的成型工艺、降温效果、烟气中的水分含量及使用后的颗粒状态进行对比，结果如下表：
检测方法：参考常规卷烟的国际标准规定，采用加拿大深度抽吸（hcl）模式下分析主流烟气中水分及烟气温度。采用加热不燃烧卷烟——细支红塔山“双享”为实验材料，将其使用转盘式吸烟机进行抽吸。平衡温湿度后，在温度22℃，相对湿度60%的环境下抽吸进行检测：使用热电偶测温度，水分检测采用气相色谱仪进行检测。
48.成型顺畅：是指造粒和包衣可以制备成目标颗粒。
49.成型困难：是指造粒或包衣无法达成目标颗粒。
50.无法成型：是指无法造粒。
51.所述目标颗粒是指本发明中实施例和对比例要制备的颗粒，所述成型包括造粒和包衣，包衣即为本发明的外壳，造粒即为本发明的球状结构。
52.同时，上述实施例和对比例制备双重降温颗粒还可以应用在下列二元或三元结构滤棒中。
53.实施例1至实施例4，对比例1至对比例8制备的双重降温颗粒均匀分散于介质中制成颗粒段2，所述颗粒的填充量占整个颗粒段2体积的5~50%，如图5所示，所述颗粒段2一端连接功能段i1，另一端连接烟丝端；所述功能段i1另一端靠近唇端制备成二元结构滤棒。
54.将实施例1至实施例4，对比例1至对比例8制备的双重降温颗粒均匀分散于介质中制成颗粒段2，所述颗粒的填充量占整个颗粒段2体积的5~50%，如图6所示所述颗粒段2一端连接功能段i1，另一端连接功能段ii3；所述功能段i1另一端靠近唇端；所述功能段ii3另一端连接烟丝端，所述功能段i1另一端靠近唇端制备成三元结构滤棒。
55.将实施例1至实施例4，对比例1至对比例8制备的双重降温颗粒填充于所述颗粒段2空腔内制成颗粒段2，颗粒填充量占整个颗粒段2空腔体积的20%~90%，如图7所示，所述颗粒段2一端连接功能段i1，另一端连接功能段ii3；所述功能段i1另一端靠近唇端；所述功能段ii3另一端连接烟丝端，制备成三元结构滤棒。
56.本发明应用中功能段i1和功能段ii3为中空纸管、多通道管、醋纤、醋纤中空滤棒、聚拢棒中任意一种，可以应用在传统卷烟中，如果要用于加热不燃烧卷烟，滤棒结构不如传统卷烟多样化，因为加热不燃烧卷烟的加热方式和加热温度不同于传统卷烟，醋纤棒、醋纤中空棒及醋纤衍生滤棒不能放置于近烟丝端，较高的烟气温度会使醋纤发出令消费者无法接收的酸味气息，因此位于近烟丝端的功能段ii3需为中空纸管、多通道管、聚拢棒中任一一种。功能段i1、功能段ii3为醋纤滤棒、孔径小于颗粒粒径的多通道滤棒或聚拢成型棒，确保颗粒在颗粒段2的空腔内不掉落。
57.本发明的香料可为固体香料，如烟叶粉、烟梗粉、陈皮粉、橄榄粉、山楂粉、玫瑰粉、金银花粉、沉香粉、中草药粉一种或多中，可为液体香料包括烟草提取物、蓝莓香精、薄荷香精、烟碱、咖啡香精、坚果香精一种或多种。