一种中心加热气溶胶发生装置及使用方法与流程

1.本发明属于加热不燃烧卷烟技术领域，特别涉及一种可提升加热不燃烧卷烟烟气品质的中心加热气溶胶发生装置及其使用方法。


背景技术：

2.随着生活水平的提高，人们对自身的健康问题越来越重视，近年来关于吸烟健康问题的关注度很高。国内外各大企业为了满足变化的消费需求，纷纷开发了各种替代传统卷烟的完全中空型烟草产品。在这些不断增长的完全中空型烟草产品中，电子烟和加热不燃烧卷烟是其中的佼佼者。
3.电子烟作为电子产品的在烟草行业的拓展应用，其优势在于吸味可变性强，可以通过调节烟油的组分实现对烟气吸味的任意调控。但由于其烟气主要通过电子雾化器产生，其口感、尤其是热感与加热产生烟气的传统卷烟仍然存在一定的差异，老烟民的接受度较差。
4.加热不燃烧卷烟是加热烟支的发烟段产生烟气，其产生烟气口感的接受度较好，目前市场化的加热不燃烧卷烟烟支的发烟段为有序或无序填充的再造烟叶薄片，产生的烟雾主要来自于甘油/丙二醇的雾化烟气和香精香料，导致其感官品质存在以下一些缺陷：1、香气来自于香精香料，无烟草的裂解香成分，导致与传统卷烟的感官差异较大，很多老烟民不接受；2、雾状烟气的感官形态较“散”，成团性差；3、在环境风较大的区域，几乎感觉不到呼出的烟雾，体验感差。
5.产生以上不良效果的原因主要是因为加热不燃烧卷烟在抽吸过程中几乎不经历裂解过程导致的，上述缺陷是因为无裂解产生的香气物质，且因为加热不燃烧卷烟烟气主要为雾状，气溶胶颗粒为小液滴，没有凝结核，而非传统的烟状，导致气溶胶分布较散，不是传统的正态分布。
6.为了解决以上问题，需要设计一种能够利于烟草裂解香且有烟气凝结核的加热不燃烧卷烟，同时又能够去除裂解过程产生的一些负面影响物。但这种加热不燃烧卷烟的烟支由于结构差异，普通的周向加热烟具无法满足其需求。
7.为了解决该问题，提出本发明。


技术实现要素：

8.本发明公开了一种中心加热气溶胶发生装置，该装置与其配套的加热不燃烧卷烟的烟支使用，能够产生烟草裂解香特征的香气物质，弥补了普通加热不燃烧卷烟在香气方面的不足；烟雾量显著增大，并且气溶胶分布更加集中，烟气成团性显著改善；且避免了由于裂解反应带来的负面影响；体验性要好于其它市售加热卷烟。
9.本发明的技术方案如下：
10.本发明第一方面公开了一种中心加热气溶胶发生装置，其包括烟支容纳腔6和固定在所述烟支容纳腔6底部的加热元件9；所述加热元件9面向所述烟支容纳腔6口部具有尖
端，所述加热元件9分为三段、顺序为高温加热段91、过渡段92和低温加热段93，所述高温加热段91和低温加热段93能够发热，所述过渡段92不发热。
11.优选地，所述高温加热段91的温度为450-550℃，所述低温加热段93的温度为310-370℃。
12.优选地，所述加热元件9针状或剑状或有尖端的棒状。
13.优选地，所述装置与其配套的加热不燃烧卷烟烟支10一起使用，所述加热不燃烧卷烟烟支10包括裂解段1、除杂段2、发烟段3和滤嘴段4；其中裂解段1与高温加热段91的长度相同，除杂段2过渡段92的长度相同，发烟段3与低温加热段93的长度相同。
14.优选地，所述裂解段1为传统烟丝段；所述除杂段2为负载了发烟剂的填充物；所述发烟段3为负载了发烟剂的填充物；所述裂解段1、除杂段2和发烟段3的长度比例为(2-4)∶1∶(2-5)。
15.优选地，所述滤嘴段4顺序包括中空支撑段41、降温段42和过滤段43。
16.优选地，所述装置还包括电源7和控制器8；所述电源7通过控制器8与所述加热元件9电连接。
17.本发明第二方面公开了所述中心加热气溶胶发生装置的使用方法，包括如下步骤：
18.将配套的加热不燃烧卷烟烟支10插入所述烟支容纳腔6中，加热元件9刺入所述加热不燃烧卷烟烟支10，其中裂解段1插入到高温加热段91中，发烟段3插入低温加热段93中，除杂段2位于过渡段92中；滤嘴段4在所述烟具之外；开启控制器8，电源7向加热元件9供电加热，高温加热段91的温度加热到450-550℃，低温加热段93温度加热到310-370℃；产生的气溶胶通过滤嘴段4进入抽吸者口中，进行抽吸。
19.如图5所示，抽吸时，气流11首先到达裂解段1，在高温加热段91的450-550℃高温作用下，其中的裂解段1中的烟丝会发生裂解反应，产生裂解烟气，该烟气中含有大量的裂解产物和烟气小粒子12；当裂解烟气到达除杂段2时，由于加热元件的过渡段92不加热，负载甘油或丙二醇的薄片或烟丝等丝状填充物会对烟气产生有效的过滤，其中的有害成分和极性物质以及颗粒较大的粒子会被甘油/丙二醇大量截留，有效地去除了裂解过程带来的烟气负面影响，而一些非极性香气成分和颗粒较小的粒子则会通过该除杂段进入发烟段3；发烟段3在低温加热段93的310-370℃低温加热下，使得发烟段3中的发烟剂被雾化，而且由于烟气中的小粒子12存在，为雾化过程提供了凝结核，大大促进了雾化过程的发生，提升了烟雾产生量，生成了大量带有凝结核的烟雾粒子13；产生的烟雾经由滤嘴段4，最终形成到达消费者口中的消费烟气14。
20.本发明的有益效果如下：
21.1、本发明的中心加热气溶胶发生装置的加热元件9采用三段式设计，与配套的加热不燃烧卷烟烟支一起使用，其中第一段为高温加热段91采用450-550℃的高温加热的方式，用于对烟支裂解段产生裂解香特征的香气物质，弥补了普通加热不燃烧卷烟在香气方面的不足。第三段采用普通的雾化腔设计与烟支发烟段配套使用，与第一段的裂解过程联合使用时，能够显著增大烟雾量，并且气溶胶分布更加集中，烟气成团性显著改善。
22.2、本发明的加热元件9在高温加热段91和低温加热段93之间设置了过渡段92，能够最大限度地去除裂解烟气中的有害成分和裂解反应副产物，避免了由于裂解反应带来的
负面影响；
23.4、采用本发明所述气溶胶发生装置抽吸配套的烟支时，在环境风较大的区域也能够明显感受到呼出的烟雾，其体验性要好于其它市售加热不燃烧卷烟。
附图说明
24.图1为本发明中心加热气溶胶发生装置的加热元件结构示意图。
25.图2为本发明中心加热气溶胶发生装置配套使用的加热不燃烧卷烟烟支的结构示意图。
26.图3为本发明中心加热气溶胶发生装置一种方案示意图。
27.图4为本发明中心加热气溶胶发生装置另一种方案示意图。
28.图5为本发明中心加热气溶胶发生装置采用直流式气流进入时的气流路线图；箭头方向为气流方向。
29.图6为本发明中心加热气溶胶发生装置采用侧壁式气流进入时的气流路线图；箭头方向为气流方向。
30.图7为采用本发明中心加热气溶胶发生装置和普通市售气溶胶产生装置产生烟气的气溶胶粒径分布对比图。
31.附图标记：1、裂解段；2、除杂段；3、发烟段；4、滤嘴段；41、中空支撑段；411、中空腔体；42、降温段；43、过滤段；6、烟支容纳腔；7、电池；8、控制器；9、加热元件；10、加热不燃烧卷烟烟支；11、气流；12、小颗粒；13、气溶胶粒子；14、消费烟气。
具体实施方式
32.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。
33.本发明的一种中心加热气溶胶发生装置，其包括烟支容纳腔6和固定在所述烟支容纳腔6中的加热元件9，如图3和图4所示，加热元件9布置在烟支容纳腔6的中心轴上，所述加热元件9面向所述烟支容纳腔6口部具有尖端；所述加热元件9分为三段、顺序为高温加热段91、过渡段92和低温加热段93，所述高温加热段91和低温加热段93能够发热，所述过渡段92不发热，如图1所示。所述高温加热段91的温度为450-550℃，所述低温加热段93的温度为310-370℃。所述加热元件9针状、剑状或有尖端的棒状。所述装置还包括电源7和控制器8；所述电源7通过控制器8与所述加热元件9电连接。
34.如图2所示，与本发明中心加热气溶胶发生装置配套使用的加热不燃烧卷烟烟支10，所述加热不燃烧卷烟烟支10包括裂解段1、除杂段2、发烟段3和滤嘴段4；其中裂解段1与高温加热段91的长度相同，除杂段2过渡段92的长度相同，发烟段3与低温加热段93的长度相同；其中，所述裂解段1为传统烟丝段；所述除杂段2为负载了发烟剂的填充物；所述发烟段3为负载了发烟剂的填充物；所述裂解段1、除杂段2和发烟段3的长度比例为(2-4)∶1∶(2-5)；所述滤嘴段4顺序包括中空支撑段41、降温段42和过滤段43。
35.本发明的中心加热气溶胶发生装置的使用方法，包括如下步骤：
36.将配套的加热不燃烧卷烟烟支10插入所述烟支容纳腔6中，加热元件9刺入所述加热不燃烧卷烟烟支10，其中裂解段1插入到高温加热段91中，发烟段3插入低温加热段93中，除杂段2位于过渡段92中；滤嘴段4在所述烟具之外；开启控制器8电源7向加热元件9供电加热，高温加热段91的温度加热到450-550℃，低温加热段93温度加热到310-370℃；产生的气溶胶通过滤嘴段4进入抽吸者口中，进行抽吸。
37.抽吸时，气流11首先到达裂解段1，在高温加热段91的450-550℃高温作用下，其中的裂解段1中的烟丝会发生裂解反应，产生裂解烟气，该烟气中含有大量的裂解产物和烟气小粒子12；当裂解烟气到达除杂段2时，由于加热元件的过渡段92不加热，负载甘油或丙二醇的薄片或烟丝等丝状填充物会对烟气产生有效的过滤，其中的有害成分和极性物质以及颗粒较大的粒子会被甘油/丙二醇大量截留，有效地去除了裂解过程带来的负面影响，而一些非极性香气成分和颗粒较小的粒子则会通过该除杂段进入发烟段3；发烟段3在低温加热段93的310-370℃低温加热下，使得发烟段3中的发烟剂被雾化，而且由于烟气中的小粒子12存在，为雾化过程提供了凝结核，大大促进了雾化过程的发生，提升了烟雾产生量，生成了大量带有凝结核的烟雾粒子13；产生的烟雾经由滤嘴段4，最终形成到达消费者口中的消费烟气14。
38.如图5所示，气流11的进入可以采用直流式，气流11从与烟支上游段的正前方开孔直接进入。本发明优选的实施方案中，气流11也可以采用侧壁式，即气流11从烟支容纳腔的外壁、再经由烟支容纳腔底部的开孔进入烟支容纳腔6中，如附图6所示。其中如附图6所示的气流11从烟支容纳腔的外壁、再经由烟支容纳腔底部的开孔进入烟支容纳腔6中的热利用率更高。
39.图7为采用本发明气溶胶产生装置和普通市售气溶胶产生装置产生烟气的气溶胶粒径分布对比图；从图7可以看出，本发明的中心加热气溶胶发生装置与配套的加热不燃烧卷烟烟支一起使用，烟雾量明显大于普通市售气溶胶产生装置产生烟气的烟雾量，并且气溶胶分布更加集中，接近传统卷烟的正态分布状态，烟气的成团性显著改善。
40.如图3所示的中心加热气溶胶发生装置的一种方案，包括烟支容纳腔6和固定在所述烟支容纳腔6中的加热元件9、电源7和控制器8；加热元件9布置在烟支容纳腔6的中心轴上且底部固定。图3所示的中心加热气溶胶发生装置为体积较小，电池容量较小，当插入卷烟10后，其整体外形与传统卷烟较为相似，可以通过两只手指夹持，从而增强体验感。同时，这一结构可以通过外接便携式充电器进行充电。
41.如图4所示的中心加热气溶胶发生装置另一种方案，包括烟支容纳腔6和固定在所述烟支容纳腔6底部的加热元件9、电源7和控制器8；加热元件9布置在烟支容纳腔6的中心轴上且底部固定。图4所示的中心加热气溶胶发生装置体积较大，电池容量较大，插入卷烟10后的外形与传统卷烟相差较大。但图4所示的中心加热气溶胶发生装置的优点在于备用电池7较大，为装置的加热提供更长的加热时间和更强的加热效果。
42.实施例1
43.本实施例采用直流式空气流进入设计，烟支容纳腔长度为20mm；加热元件为有尖端的棒状，长度为20mm，其中高温加热区长度为5mm，过渡区长度为5mm；低温加热区长度为10；使用时，高温区的温度在450-470℃，雾化腔的温度为310-330℃。
44.插入与之匹配的加热不燃烧卷烟烟支后，通过控制控制器8进行加热，当加热温度
达到预定值后，可以开始抽吸。该实施例的样品编号设为样品1。
45.实施例2
46.本实施例的采用侧壁式空气流进入设计。烟支容纳腔长度为30mm；加热元件为针状，长度为30mm，其中高温加热区长度为10mm，过渡区长度为8mm；低温加热区长度为12；使用时，高温区的温度在530-550℃，雾化腔的温度为350-370℃。
47.插入与之匹配的加热不燃烧卷烟烟支10后，通过控制控制器8进行加热，当加热温度达到预定值后，即可开始抽吸。该实施例的样品编号设置为样品2。
48.实施例3
49.本实施例采用直流式空气流进入设计，烟支容纳腔长度为25mm；加热元件为棒状，长度为30mm，其中高温加热区长度为5mm，过渡区长度为5mm；低温加热区长度为15；使用时，高温区的温度在490-510℃，雾化腔的温度为320-340℃。
50.插入与之匹配的加热不燃烧卷烟烟支10后，通过控制控制器8进行加热，当加热温度达到预定值后，即可开始抽吸。该实施例的样品编号设置为样品3。
51.实施例4
52.本实施例的采用侧壁式空气流进入设计。烟支容纳腔长度为30mm；加热元件为片状，长度为30mm，其中高温加热区长度为7mm，过渡区长度为7mm；低温加热区长度为16；使用时，高温区的温度在460-480℃，雾化腔的温度为320-340℃。
53.插入与之匹配的加热卷烟不燃烧烟支10后，通过控制控制器8进行加热，当加热温度达到预定值后，即可可以开始抽吸。该实施例的样品编号为样品4。
54.以上样品1、样品2、样品3、样品4除明确写明的差异外，其它条件和参数均相同。选取市售常规加热不燃烧卷烟烟支以及与之匹配的烟具作为对照，编号设置为对照样。将对照样、样品1、样品2、样品3和样品4按照《感官技术要求》(gb5606.4-2005)国家标准进行感官对比评价，主要考察卷烟烟支香气量、烟气成团性、烟雾量和固定环境风下的呼出烟雾量；以上四个指标采用打分的方式进行，均为0-10分，其中得分越高代表抽吸过程中该评价指标的感觉越良好，四个不同烟支样品的对比评价见表1。
55.表1不同样品的对比评价结果
[0056][0057]
从表1可以看出，对比于市售的对照样，本发明所有实施例中的样品的香气量都有显著提升；烟气成团性显著改善，烟雾量和环境风下的呼出烟雾量都显著提升。
[0058]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何
熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。