一种使用高温蒸馏法捕集烟气中物质的方法与流程

1.本发明涉及烟草产品加工技术领域，具体涉及一种高温蒸馏法捕集烟气中的物质的方法，以及所捕集得到的物质用于制造电子烟烟油和用于加热不燃烧卷烟抽吸品质提升的用途。


背景技术：

2.传统卷烟需要点燃烟草才能抽吸，而电子烟则是将含有尼古丁的液体雾化从而形成气状物吸入。加热不燃烧烟草制品是利用特殊热源对由烟丝或其它烟草材料制备的烟芯进行加热(150℃～500℃)、烟芯只加热而不燃烧的新型烟草制品，特点是有害成分释放量较传统卷烟低且能给消费者带来一定的烟草特征感受。电加热不燃烧烟草制品作为加热不燃烧烟草制品的主要类型，其加热模式主要是利用电能对烟草制品进行加热，使烟草材料在加热状态下产生气雾从而被吸入，满足消费者需求。
3.为进一步提升液态烟油加热电子烟和加热不燃烧电子烟抽吸口感，更好达到传统卷烟的抽吸效果，因此现在较多研究指向从烟草中提取有效物质，作为添加剂加入液态烟油加热电子烟和加热不燃烧电子烟中，方法包括萃取、蒸馏、干馏等方式，每种不同方式提取出的成分，应用于产品中都会产生截然不同的消费感受，高温蒸汽蒸馏是一种效果好，工艺相对简单，成本较低的方法。但高温蒸汽蒸馏没有规模化的提取烟草成分的工业设施和设备，本发明根据高温蒸汽蒸馏需要，提出一种的高温蒸馏法捕集烟气中物质的蒸馏装置。


技术实现要素：

4.为解决液态烟油加热电子烟和加热不燃烧卷烟与传统卷烟抽吸口感差别的问题，本发明设计了一种使用高温蒸馏法捕集传统卷烟烟气中物质的方法，并将捕集得到的物质用于电子烟烟油或加热不燃烧卷烟等新型烟草中添加剂的用途，能够更好地达到传统卷烟的抽吸口感。
5.本发明的技术方案如下：
6.本发明第一方面公开了一种使用高温蒸馏法捕集烟气中的物质的方法，包括如下步骤：使用温度为400-900℃的高温气体将烟草受热蒸馏出的烟气进行分离捕集，即得到烟气中的物质。
7.优选地，所述高温气体为非氧气体或低氧空气；所述非氧气体为化学不活泼气体或有机溶剂气体，所述低氧空气为氧气含量不超过10v/v％的空气。
8.优选地，所述化学不活泼气体为二氧化碳、氮气、氦气或水蒸气中一种的或几种；所述有机溶剂气体为丙二醇、丙三醇或乙醇中一种或几种。
9.优选地，所述烟草为烟丝，所述烟丝宽度为0.8-1.2mm的、含水率为(10
±
3)wt％。
10.优选地，所述高温气体相对烟草穿透速度为0.2m/s-1.5m/s。
11.优选地，烟气捕集为溶剂吸收、冷却收集或加压冷却收集中的一种。
12.优选地，蒸馏是在蒸馏装置中进行的，所述蒸馏装置包括以下部件：蒸馏室3、高温
气体提供装置6、抽烟装置4和喂料装置1；
13.所述蒸馏室3为十字交叉的中空管，交叉点的上管为烟草进入管道31、其顶部为喂料气锁2；所述喂料装置1布置在喂料气锁2上方；交叉点的下管为废料排出管道34，其底部为出料气锁35；交叉点的左管为高温气体进入管道32，其管口连接高温气体提供装置6；交叉点的右管为出烟气管道33，其管口连接抽烟装置4；所述抽烟装置4的外壁有夹层为冷却系统5。
14.优选地，所述出料气锁35为螺旋片状。
15.使用蒸馏装置对烟草进行蒸馏的步骤如下：将烟丝通过喂料装置1从喂料气锁2进入到蒸馏室3中，同时喂料气锁2锁口封闭隔绝空气；烟丝通过进入管道31下降到交叉点，与通过高温气体进入管道32过来的400-900℃的高温气体接触，高温气体通过烟丝过程中，烟丝受热炭化，蒸馏出烟气物质；烟气物质经过出烟气管道33进入抽烟装置4的管道，首先经过冷却系统5中进行冷却，通过抽烟装置4抽出；抽出的烟气进行溶剂吸收、冷却收集或加压冷却收集中的一种或几种，再经过分离和真空冻干燥到含水率在2wt％以下，得到深棕色的粘稠状物质，即为捕集到的烟气中的物质。
16.经过蒸馏后的炭烟丝废料，在重力作用下，落到螺旋片状的出料气锁35上，出料气锁35经过旋转排出炭化后的烟草废料；出料气锁35转速可调，根据蒸馏速度确定最佳转速，从而决定炭化烟草废料及烟丝下落速度；一方面保证烟草中需要蒸馏出的物质全部蒸馏出，另一方面也确保蒸馏气体不产生不必要的消耗。
17.本发明第二方面公开了所述的方法得到的物质用于电子烟烟油或加热不燃烧卷烟的添加剂的用途。
18.本发明的有益效果：
19.1、本发明的方法首次采用400-900℃的高温气体蒸馏出烟丝中物质，然后捕集。将捕集得到的物质作为添加剂用于电子烟烟油或加热不燃烧卷烟中，能够基本达到传统卷烟的抽吸口感。
20.2、本发明设计蒸馏装置用于烟草高温蒸馏，蒸馏室3为十字交叉的中空管，交叉点的上管为烟草进入管道31，下管为废料排出管道34，左管为高温气体进入管道32，右管为出烟气管道33，其管口连接抽烟装置4。使用本发明设计的蒸馏装置，烟草蒸馏完全，释放出的烟气中的物质捕集完全。
21.3、本发明的蒸馏装置的下部废料排出管道3内有螺旋片状的出料气锁35。经过蒸馏后的炭化烟草废料，在重力作用下，落到螺旋片的出料气锁35上，出料气锁35经过旋转排出炭化后的烟草废料。出料气锁35的转速可调，可以根据蒸馏速度确定最佳转速，从而决定炭化烟草废料及烟丝下落速度；一方面保证烟草中需要蒸馏出的物质全部蒸馏出，另一方面也确保蒸馏气体产生不必要的消耗。
22.4、本发明的方法为改善传统卷烟对人的健康影响提供了新的思路。本发明使用的烟草对烟丝长度没有限制，可以为正常烟丝，也可以为碎烟丝；使用这些碎烟丝可以降低后续处理成本。所产生的烟丝的炭化废料，可以作为肥料或燃料使用。
附图说明
23.图1为本发明的烟草进行蒸馏的蒸馏装置示意图。
24.图2为本发明的烟草进行蒸馏的蒸馏装置的爆炸图。
25.附图标记为：1、喂料装置；2、喂料气锁；3、蒸馏室；31、进入管道；32、高温气体进入通道；33、出烟气管道；34、废料排出通道；35、出料气锁；4、抽烟装置；5、冷却系统；6、高温气体提供装置。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
27.实施例1：以红河品牌某规格a为原料，使用500℃高温水蒸气进行蒸馏。使用如图1所示的蒸馏装置；图2所示的蒸馏装置爆炸图。本发明的蒸馏装置包括以下部件：蒸馏室3、高温气体提供装置6、抽烟装置4和喂料装置1；其中蒸馏室3为十字交叉的中空管，交叉点的上管为烟草进入管道31、其顶部为喂料气锁2，所述喂料装置1布置在喂料气锁2上方；交叉点的下管为废料排出管道34，其底部为出料气锁35，为螺旋片状；交叉点的左管为高温气体进入管道32，其管口连接高温气体提供装置6；交叉点的右管为出烟气管道33，其管口连接抽烟装置4；所述抽烟装置4的外壁有夹层为冷却系统5。
28.使用如图1所示的蒸馏装置高温蒸馏步骤如下：
29.将红河品牌某规格a烟丝通过喂料装置1从喂料气锁2进入管道31，然后输送到蒸馏室3中；烟丝下降到交叉点后，与通过高温气体进入管道32过来的500℃高温水蒸气接触，高温水蒸气通过烟丝过程中，烟丝受热炭化，蒸馏出烟气物质，经过出烟气管道33进入抽烟装置4管道，首先经过冷却系统5中的水冷到20℃左右，通过抽烟装置4抽出；抽出的烟气依次经过冷却和溶剂吸收，再经过分离和真空冻干到含水率在2wt％的深棕色的粘稠状物质。
30.经过蒸馏后的炭化烟草废料，在重力作用下，落到螺旋片状的出料气锁35上，出料气锁35经过旋转排出炭化后的烟草废料；根据蒸馏速度确定出料气锁35最佳转速，控制炭化烟草废料及烟丝下落速度；一方面保证烟草中需要蒸馏出的物质全部蒸馏出，另一方面也确保蒸馏气体产生不必要的消耗。
31.将得到的物质溶于丙二醇中得到电子烟油，并进行分析测试，得到的电子烟油如结果下表1所示。将表1的液体用于电子烟雾化器抽吸，并与传统的红河品牌某规格a烟支以及某品牌电子烟、及某品牌加热不燃烧卷烟进行抽吸评吸，并将评吸结果进行对比，结果如表2所示。
32.表1红河品牌某规格a烟丝高温蒸馏得到的物质
33.颜色深棕色丙二醇溶液中粒相物的总浓度10.5wt％丙二醇溶液中烟碱浓度2.58wt％
34.表2评吸结果比较
[0035][0036]
由表1和表2的结果可知，本发明得到的电子烟油，抽吸口感优于市场上的某品牌电子烟和某品牌加热不燃烧卷烟。本发明得到的电子烟油口感与传统卷烟基本相同，非常接近；其安全性优于传统卷烟，综合了加热不燃烧卷烟、电子烟和卷烟的优点。
[0037]
将本发明的电子烟油抽吸产生的烟气，与红河品牌某规格a卷烟烟支抽吸产生的烟气进行测试比较，相似度超过90％，两者基本接近。测试方法如下：通过7694e顶空/7890b气相色谱/5977a质谱联用仪、气相色谱/5977a质谱联用仪(美国agilent科技有限公司)，色谱柱为hp-5ms(30m
×
0.25mm
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0.25um)条件下，检测两种烟气总粒相物gc/ms的总离子流图，将得到总离子流图采用imaji进行比较，相似度在90％以上。
[0038]
实施例2：
[0039]
同实施例1。不同之处为原料使用的是红河品牌某规格b加香前碎烟丝。得到的物质的状态同实施例1，用于电子烟油，抽吸口感与传统卷烟基本相同，非常接近，但成本明显较低。
[0040]
将实施例1和实施例2得到物质用于加热不燃烧卷烟，抽吸口感与传统卷烟也是基本相同、非常接近。
[0041]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。