一种电磁感应加热卷烟及其制备方法与流程

1.本发明涉及加热卷烟技术领域，尤其涉及一种电磁感应加热卷烟及其制备方法。


背景技术：

2.传统的烟草是在被点燃之后，维持阴燃状态，并利用阴燃产生的温度加热燃烧区域附近的烟草原料，释放出可供抽吸的烟气。在这一过程中，根据距离燃烧锥的位置差异，不同位置的烟草物料温度各不相同。传统烟草的烟草产品其烟气释放过程是一个温度变化范围较大，加热均匀性不良的体系中发生的。而温度的不稳定导致了烟气成分中的化合物的成分构成变得非常复杂，这也导致了烟气的抽吸质量稳定性受到影响，并且也导致了诸多有害化学成分的释放难以控制。
3.而近年来科学研究表明有效控制降低烟支的燃烧温度，可以显著提升烟气中的有害成分释放量，提高烟草制品的安全性。依托这一理论，开发了加热不燃烧产品。这些加热不燃烧产品是通过加热元件对烟草物料进行加热烘培，并将加热温度控制在300℃左右，使烟草能够释放烟气但仍旧保持在不燃烧的状态下。相对于传统的燃吸卷烟，加热不燃烧烟草在很大程度改善了烟草释放烟气的温度稳定性，并进而减低了产品的危害性。
4.电磁感应加热，是通过高频电流产生交变磁场，对应金属表面切割交变磁力线从而产生交变的电流(即涡流)，涡流使金属原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能，起到加热物品的效果。因为是铁制容器自身发热，所以热转化效率远高于传统的接触型热量传递的加热方式。公开号为cn108835707a的专利文件公开了这样一种电磁感应加热卷烟，包括烟草段和嘴棒段，烟草段由烟草段卷烟纸包裹，烟草段由金属箔片和烟草复合后进行卷曲后形成烟支状结构，其中烟支状结构中的层与层之间具有一定的间隙。
5.该申请中，第一，烟草段由金属箔片和烟草复合后卷曲形成，其中，金属箔片能够被卷曲，必然具有较好的延展性和弹性，这就会导致其在卷曲成型后，被外力一捏，就容易变形，从而导致其层与层之间的供烟气流通的间隙封闭，影响烟气流通的问题。第二，其烟草和金属箔片是压制在一起的，当金属箔片受外力变形时，烟草与金属箔片的形变能力不一致，这就会导致烟草与金属箔片之间产生缝隙，使得烟草容易从金属箔片上脱落。


技术实现要素：

6.本发明要解决上述问题，提供一种电磁感应加热卷烟及其制备方法。
7.本发明解决问题的技术方案是，首先提供一种电磁感应加热卷烟，包括烟草段，所述烟草段包括加热烟草主体、以及包覆于所述加热烟草主体外的卷烟纸，所述加热烟草主体为由加热烟草片卷绕形成的纸卷结构，所述纸卷结构包括若干半径依次增大的片圈，相邻片圈之间形成烟气通道；其特征在于：所述加热烟草片包括多孔金属箔片和植物纤维，所述多孔金属箔片包括相对的正面和背面，所述植物纤维包括位于所述多孔金属箔片正面的黏结段、位于所述多孔金属箔片的孔洞内的连接段、以及位于所述多孔金属箔片背面的支撑段；若干所述植物纤维的黏结段通过胶粘剂黏结；若干所述植物纤维的支撑段、以及所述
多孔金属箔片的背面设有金属氧化物颗粒。
8.基于上述结构，本发明还有一个目的是提供一种电磁感应加热卷烟的制备方法，包括以下步骤：s1.将植物纤维浸渍于烟草液中后取出烘干，所述烟草液包括烟草提取物；s2.于多孔金属箔片的正面上铺设植物纤维，振动后，于植物纤维上喷洒胶粘剂，固化形成烟草层；s3.于烟草层上覆盖遮盖物，得到正面遮盖、背面暴露的多孔金属箔片；将多孔金属箔片加入到金属前驱体和络合剂的混合溶液中，然后向混合溶液中滴加沉淀剂，于100-200℃下反应后取出，得到加热烟草片；s4.将加热烟草片的一端作为固定端固定，另一端以所述固定端为中心不断卷绕，得到加热烟草主体，于加热烟草主体外包覆卷烟纸，得到卷烟的烟草段。
9.本技术用于卷绕成加热烟草主体的加热烟草片中，在正面上，为胶粘剂和植物纤维的黏结段复合形成的烟草层，通过将植物纤维或/和胶粘剂与烟草提取物复合，即可提供烟草抽吸效果。在背面上，在背面本体以及背面延伸出来的植物纤维支撑段上均附着有金属氧化物颗粒，基于此，当将此加热烟草片卷绕后，虽然形成与现有技术相似的纸卷结构，但是本技术中，这种纸卷结构的任一片圈上、附着于植物纤维支撑段的金属氧化物颗粒的端部可以与其相邻片圈的烟草层相对、甚至相抵，从而形成烟气通道的支撑结构，可以避免烟气通道封闭。
10.此外，在多孔金属箔片卷绕形变时，由于孔洞的存在，孔洞的形变可以为实体部分的延展拉伸提供缓冲效用，避免多孔金属箔片在形变过程中开裂等问题。且植物纤维的一端插入多孔金属箔片的孔洞后，烟草层与多孔金属箔片除去在正面连接外，还在与正面垂直的垂直面连接，加热烟草片的卷绕对正面的形变影响大，但是对垂直面的影响小，因此保证了烟草层与多孔金属箔片之间的连接强度，避免了烟草层的脱落。
11.作为本发明的优选，所述多孔金属箔片为铁磁性材料，使得多孔金属箔片可以作为电磁感应加热的媒介。
12.作为本发明的优选，所述多孔金属箔片包括泡沫不锈钢、泡沫铁、泡沫铁合金中的一种或几种。
13.基于泡沫金属的孔径大小，为保证植物纤维穿过孔洞。作为本发明的优选，所述植物纤维的外径不超过1mm。同时在制备过程中，作为本发明的优选，步骤s3中，所述振动包括横向振动和纵向振动，所述纵向振动的振动方向与所述多孔金属箔片垂直，所述横向振动的振动方向与所述多孔金属箔片平行。
14.为了提高支撑效果，颗粒优选为硬度高、耐热性能好、不易形变的颗粒，作为本发明的优选，所述金属氧化物颗粒包括氧化铝颗粒、氧化镁颗粒中的一种或几种。
15.基于此，在制备过程中，作为本发明的优选，所述金属前驱体包括硝酸铝、硝酸镁中的一种或几种。
16.作为本发明的优选，所述络合剂包括乙二胺四乙酸钠、n,n,n',n'-四(2-羟丙基)乙二胺中的一种或两种的混合。
17.作为本发明的优选，所述络合剂的浓度为0.05-0.1mol/l。
18.作为本发明的优选，所述沉淀剂包括氨水、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种。
19.作为本发明的优选，所述沉淀剂的浓度为0.2-0.8mol/l。
20.作为本发明的优选，所述沉淀剂滴加速度为0.04-0.08ml/min。
21.作为本发明的优选，于100-200℃下反应1-3h。
22.本技术中烟气通道的支撑是基于附着在植物纤维上的金属氧化物颗粒，为了进一步提高金属氧化物颗粒在植物纤维上的附着强度，作为本发明的优选，所述烟草液还包括葡萄糖酸内酯。植物纤维中不可避免地会含有钙离子，吸收有葡萄糖酸内酯的植物纤维中，钙离子可以在葡萄糖酸内酯的诱导下释放出来，并在上述反应条件下、与金属前驱体中的金属离子形成钙铝水滑石、钙镁水滑石等，提高了金属氧化物颗粒在植物纤维上的附着强度。
23.作为本发明的优选，所述烟草液还包括氯化钙，以提高植物纤维中的钙离子含量。
24.此外，本技术在制备过程中，由于不需要在烟草层上生长金属氧化物颗粒，因此在多孔金属箔片烟草层上覆盖了遮盖物。
25.作为本发明遮盖物一种方式的优选，所述遮盖物为塑料膜，步骤s4中，卷绕之前，剥离所述遮盖物。而在卷设之前，对加热烟草片进行存储时，可以先不剥离遮盖物，以避免烟草层香味的挥发散失。
26.作为本发明遮盖物另一种方式的优选，所述遮盖物为壳聚糖膜。壳聚糖膜不仅提供了良好的遮盖保护效果，而且在卷设时，也不需要剥离壳聚糖膜，可以进一步减少卷烟烟气危害。
27.本发明的有益效果：本技术中，通过对加热烟草片的结构设计，使其卷绕形成的纸卷结构的任一片圈上、附着于植物纤维支撑段的金属氧化物颗粒的端部可以与其相邻片圈的烟草层相对、甚至相抵，从而形成烟气通道的支撑结构，可以避免烟气通道封闭，保障了抽吸体验。
附图说明
28.图1是一种电磁感应加热卷烟烟草段的结构示意图；图中：片圈10，烟气通道101，孔金属箔片11，植物纤维12，金属氧化物颗粒13。
具体实施方式
29.以下是本发明的具体实施方式，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
30.实施例1一种电磁感应加热卷烟，通过以下步骤制备：s1.准备烟草液：按照质量份，将10份烟草提取液、5份烟用香精香料、15份作为雾化剂的甘油混合均匀。
31.植物纤维选用外径为1mm的烟草纤维，将5份烟草纤维浸渍在上述烟草液中，于45℃下浸渍3h后取出，于50℃的热风下烘干并打散，备用。
32.s2.多孔金属箔片选用泡沫铁镍片，取其任意一面为正面、与之相对的一面为背面。在振动装置上设置一平行的框架，将多孔金属箔片的边缘固定在框架上，使得多孔金属箔片中间的本体部分悬空，且正面朝上，背面朝下。于正面上铺设步骤s1中处理后得到植物
纤维。启动振动装置，使得多孔金属箔片和植物纤维一起交替进行上下振动和左右振动，振动频率为50hz，振动至观测到多孔金属箔片的背面有延伸出来的植物纤维。
33.基于此步骤，可以得到加热烟草片的初步结构：如图1所示，图1中虽然已经将加热烟草片卷绕处理了，但是依旧可以看出，加热烟草片包括多孔金属箔片11和植物纤维12，多孔金属箔片11包括相对的正面和背面，植物纤维12包括位于多孔金属箔片11正面的黏结段、位于多孔金属箔片11的孔洞内的连接段、以及位于多孔金属箔片11背面的支撑段。
34.然后直接于多孔金属箔片11的正面喷洒20份胶粘剂，如图1所示，胶粘剂将植物纤维12的黏结段黏结在一起、并且黏结固定在多孔金属箔片11的正面上，固化后形成烟草层。
35.s3.于烟草层上覆盖一层塑料膜，得到正面遮盖、背面暴露的多孔金属箔片，备用。
36.按照质量份，将20份浓度为0.1 mol/l的硝酸铝和20份浓度为0.08 mol/l的乙二胺四乙酸钠混合均匀得到混合溶液，将上述多孔金属箔片加入到混合溶液中，在搅拌状态下，将5份浓度为0.5mol/l的氨水以0.05ml/min的速度滴加到混合溶液中，然后在搅拌状态下，在150℃下反应2h后取出，剥离掉塑料膜，得到加热烟草片。
37.基于此步骤，可以得到加热烟草片的最终结构：如图1所示，在多孔金属箔片11暴露的背面上、以及位于背面的植物纤维12支撑段上原位生成了氧化铝颗粒，植物纤维12较长的支撑段给予了氧化铝大量生长的基底，使得多孔金属箔片11背面形成若干大凸起结构（图1中仅画出少量示意）。
38.s4.将加热烟草片的一端作为固定端固定，另一端以所述固定端为中心不断卷绕，得到加热烟草主体。
39.基于此步骤，可以得到加热烟草主体的结构：如图1所示，加热烟草主体为由加热烟草片卷绕形成的纸卷结构，纸卷结构包括若干半径依次增大的片圈10，相邻片圈10之间形成烟气通道101。由于加热烟草片的背面具有若干大凸起结构，完成卷绕后，这些大凸起结构正好位于相邻两片圈10之间，形成支撑结构，避免了烟气通道101受外力而塌陷封闭。
40.最后于加热烟草主体外包覆卷烟纸，得到卷烟的烟草段。
41.实施例2本实施例中电磁感应加热卷烟的结构与实施例1基本一致，仅在制备方法上有部分不同。
42.本实施例中：s1.准备烟草液，按照质量份，将10份烟草提取液、5份烟用香精香料、12份作为雾化剂的甘油、3份葡萄糖酸内酯混合均匀。
43.实施例3本实施例中电磁感应加热卷烟的结构与实施例1基本一致，仅在制备方法上有部分不同。
44.本实施例中：s1.准备烟草液，按照质量份，将10份烟草提取液、5份烟用香精香料、12份作为雾化剂的甘油、3份浓度为0.1mol/l的氯化钙溶液混合均匀。
45.实施例4本实施例中电磁感应加热卷烟的结构与实施例1基本一致，仅在制备方法上有部分不同。
46.本实施例中：s1.准备烟草液，按照质量份，将10份烟草提取液、5份烟用香精香料、12份作为雾化剂的甘油、1份葡萄糖酸内酯、2份浓度为0.1mol/l的氯化钙溶液混合均匀。
47.实施例5本实施例中电磁感应加热卷烟的结构与实施例1基本一致，仅在制备方法上有部分不同。
48.本实施例中：s3.于烟草层上覆盖一层壳聚糖膜，得到正面遮盖、背面暴露的多孔金属箔片，备用。
49.按照质量份，将20份浓度为0.1 mol/l的硝酸铝和20份浓度为0.08 mol/l的乙二胺四乙酸钠混合均匀得到混合溶液，将上述多孔金属箔片加入到混合溶液中，在搅拌状态下，将5份浓度为0.5mol/l的氨水以0.05ml/min的速度滴加到混合溶液中，然后在搅拌状态下，在150℃下反应2h后取出，得到加热烟草片。
50.实施例6本实施例中电磁感应加热卷烟的结构与实施例1基本一致，仅在制备方法上有部分不同。
51.本实施例中：s1.准备烟草液，按照质量份，将10份烟草提取液、10份烟用香精香料、7份作为雾化剂的柠檬酸、1份葡萄糖酸内酯、2份浓度为0.1mol/l的氯化钙溶液混合均匀。
52.植物纤维选用外径为0.5mm的芹菜纤维，将5份芹菜纤维浸渍在上述烟草液中，于50℃下浸渍1h后取出，于60℃的热风下烘干并打散，备用。
53.s2.多孔金属箔片选用泡沫不锈钢片，取其任意一面为正面、与之相对的一面为背面。将其置于振动装置上，于正面上铺设步骤s1中处理后得到植物纤维。启动振动装置，使得多孔金属箔片和植物纤维一起交替进行上下振动和左右振动，振动频率为100hz，振动至观测到多孔金属箔片的背面有延伸出来的植物纤维。然后直接于多孔金属箔片的正面喷洒10份胶粘剂，固化得到烟草层。
54.s3.于烟草层上覆盖一层塑料膜，得到正面遮盖、背面暴露的多孔金属箔片，备用。
55.按照质量份，将25份浓度为0.1 mol/l的硝酸镁和15份浓度为0.1 mol/l的乙二胺四乙酸钠混合均匀得到混合溶液，将上述多孔金属箔片加入到混合溶液中，在搅拌状态下，将5份浓度为0.8mol/l的氨水以0.08ml/min的速度滴加到混合溶液中，然后在搅拌状态下，在200℃下反应1h后取出，剥离掉塑料膜，得到加热烟草片。
56.实施例7本实施例中电磁感应加热卷烟的结构与实施例1基本一致，仅在制备方法上有部分不同。
57.本实施例中：s1.准备烟草液，按照质量份，将15份烟草提取液、5份烟用香精香料、7份作为雾化剂的柠檬酸、2份葡萄糖酸内酯、1份浓度为0.1mol/l的氯化钙溶液混合均匀。
58.植物纤维选用外径为0.1mm的烟草纤维和芹菜纤维，将5份纤维浸渍在上述烟草液中，于40℃下浸渍5h后取出，于50℃的热风下烘干并打散，备用。
59.s2.多孔金属箔片选用泡沫铁片，取其任意一面为正面、与之相对的一面为背面，将其置于振动装置上，于正面上铺设步骤s1中处理后得到植物纤维。启动振动装置，使得多孔金属箔片和植物纤维一起交替进行上下振动和左右振动，振动频率为20hz，振动至观测到多孔金属箔片的背面有延伸出来的植物纤维。然后直接于多孔金属箔片的正面喷洒30份胶粘剂，固化得到烟草层。
60.s3.于烟草层上覆盖一层壳聚糖膜，得到正面遮盖、背面暴露的多孔金属箔片，备用。
61.按照质量份，将25份浓度为0.1 mol/l的硝酸铝和15份浓度为0.05 mol/l的n,n,n',n'-四(2-羟丙基)乙二胺混合均匀得到混合溶液，将上述多孔金属箔片加入到混合溶液中，在搅拌状态下，将5份浓度为0.2mol/l的氢氧化钠以0.04ml/min的速度滴加到混合溶液中，然后在搅拌状态下，在100℃下反应3h后取出，得到加热烟草片。
62.对比例1一种电磁感应加热卷烟，通过以下步骤制备：s1.准备烟草液，按照质量份，将5份外径为1mm的烟草纤维、10份烟草提取液、5份烟用香精香料、15份作为雾化剂的甘油、20份胶粘剂混合均匀，备用。
63.s2.选用实心铁镍片，取其任意一面为正面、与之相对的一面为背面。将烟草液涂覆于正面上，固化后形成烟草层。
64.s3.于烟草层上覆盖一层塑料膜，得到正面遮盖、背面暴露的实心铁镍片，备用。
65.按照质量份，将20份浓度为0.1 mol/l的硝酸铝和20份浓度为0.08 mol/l的乙二胺四乙酸钠混合均匀得到混合溶液，将上述多孔金属箔片加入到混合溶液中，在搅拌状态下，将5份浓度为0.5mol/l的氨水以0.05ml/min的速度滴加到混合溶液中，然后在搅拌状态下，在150℃下反应2h后取出，剥离掉塑料膜，得到加热烟草片。
66.s4.将加热烟草片的一端作为固定端固定，另一端以所述固定端为中心不断卷绕，得到加热烟草主体。
67.【加热烟草主体的抗压强度检测】取实施例和对比例制得的加热烟草主体，采用型号为de50a-2的压力试验机进行抗压强度检测。检测时，加热烟草主体轴向与压力试验机的压力方向垂直，检测结果如下表1。
68.表1.
通过表1中实施例1和对比例1的对比可知，通过金属氧化物的支撑，加热烟草主体的抗压强度明显增加，能够有效避免烟气通道的封闭。
69.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。