一种含有表皮的仿生再造烟叶及其制备方法

1.本发明涉及再造烟叶技术领域，具体涉及一种含有表皮的仿生再造烟叶及其制备方法。


背景技术：

2.再造烟叶(reconstituted tobacco)是加热卷烟所使用的主要烟芯材料，也是加热卷烟的核心原料。加热卷烟是新型烟草制品的重要形式之一，与传统卷烟通过烟草燃烧方式生成香味物质不同，加热卷烟是利用外部热源加热而非点燃再造烟叶组成的烟芯段，生成含有烟碱及特征风味物质的气溶胶，以供吸食。
3.再造烟叶的生产工艺主要有辊压法、稠浆法、造纸法、干法等。辊压法再造烟叶是将烟梗、烟末、烟叶碎片等烟草物质粉碎后与胶黏剂、增强剂、保润剂、水等物料按一定比例混合搅拌均匀后，形成松散的团粒状，然后通过辊压机辊压形成片状进行干燥，最后经切丝机切成再造烟叶丝。稠浆法再造烟叶是将烟草物料粉碎后掺入到带有胶黏剂、增强剂、保润剂和水的水溶液中，搅拌均匀后使之形成浆状物，均匀地铺展在一条不锈钢带上进行烘干，铲剥后即形成再造烟叶。造纸法再造烟叶是将烟梗、碎片、烟末以热水浸泡提取并经固液分离，将得到的提取液真空浓缩后调配为涂布液，剩余固渣则通过制浆并在特定纸机上抄造成型为片基，然后将涂布液均匀涂布于片基表面，再经干燥而成再造烟叶。干法再造烟叶工艺以气流作为纤维载体，通过空气沉降、热轧成型、喷涂烘干等工艺过程生产再造烟叶。
4.吸湿性是再造烟叶的基本物理特性之一。再造烟叶生产过程中需要引入大量的多元醇(甘油/丙二醇)作为发烟剂，含有亲水羟基结构的多元醇导致再造烟叶吸湿性能同传统烟丝明显不同，再造烟叶吸湿性能同生产过程中湿热处理单元工况调控、成形片基物理机械性能、加热卷烟在制品产品质量、特殊环境储运、高温高湿条件下贮存、货架期存放及对消费者的抽吸感受都有直接关系。目前，再造烟叶表面的吸湿/放湿性能不稳定，随环境温湿度的变化易产生吸潮或解吸现象，进而对加热卷烟制丝工艺、卷制工艺加工质量、卷烟贮存过程含水率波动乃至加热卷烟感官质量稳定性等产生不利影响。改善再造烟叶的吸湿性能，解决吸潮引发的上机适应性不佳、感官质量波动等问题是再造烟叶领域亟需解决的重要课题。
5.现有再造烟叶的种类包括辊压法、稠浆法、造纸法、干法以及由这些方法组合或延伸得到的再造烟叶，现有再造烟叶的制造方法或工艺中均未涉及再造烟叶的表皮问题，只是制造出再造烟叶本体，缺乏上表皮和下表皮，因此缺失阻止吸湿和放湿作用的“屏障”，由此引发了再造烟叶吸湿/放湿性能不稳定，在卷烟加工过程中因环境温湿度变化极易造成水分波动，进而引起耐加工性能差，出现吸潮、粘连、发霉以及严重影响卷烟感官质量稳定性等问题。
6.目前，加热卷烟用辊压法、稠浆法、造纸法、干法再造烟叶中均含有质量分数为10％～30％的甘油、丙二醇等发烟剂，甘油和丙二醇等发烟剂具有保润保湿和吸湿作用，保润剂与烟草颗粒混合之后直接暴露在空气中，当环境温湿度条件变化时，例如，湿度大于
60％时，再造烟叶就会从环境中吸收水分，称为吸湿；当湿度小于40％时，再造烟叶就会由内向外释放水分，称为解吸或放湿。
7.现有再造烟叶及其制备方法存在以下问题：(1)再造烟叶本体部分没有表皮层保护内部组织，发烟剂或烟草提取物直接暴露在空气中，引发吸潮，影响再造烟叶切丝、卷制、包装工艺的耐加工性能；(2)随着环境温湿度的变化，再造烟叶产生吸湿或解吸现象，由此引起水分增加或减小，造成加热卷烟或卷烟的感官质量波动，引发严重质量缺陷；(3)再造烟叶水分含量不稳定将影响加热卷烟或卷烟的贮存周期和货架期，引起霉斑、粘连、变质等质量问题。因此亟需一种更完善的再造烟叶制备工艺来解决因吸湿性不佳造成的耐加工性差、感官质量波动及贮存期货架期短的系列问题。


技术实现要素：

8.为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种含有表皮的仿生再造烟叶及其制备方法，通过表皮再造技术，在再造烟叶本体表面制备出上表皮和下表皮，通过上表皮和下表皮的阻隔屏障作用，防止再造烟叶过多地吸收水分或散失水分，改善了再造烟叶的吸湿性能和保持水分的稳定性，解决了上述背景技术中提到的问题。
9.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种含有表皮的仿生再造烟叶，所述仿生再造烟叶的结构由上表皮、下表皮及位于上表皮和下表皮之间的再造烟叶本体三部分构成，所述仿生再造烟叶成品的静态接触角为40
°
～120
°
，成品的定量为90g/m2～200g/m2，成品中水分含量为9.0％～13.0％，成品中发烟剂的质量分数为0％～30％，成品的抗张强度为300n/m～600n/m，成品的感官质量得分为75～90分，成品的吸湿率为7.0％～16.0％，成品的放湿率为6.0％～12.0％。
10.进一步的，所述上表皮和下表皮的定量为1g/m2～10g/m2，占再造烟叶成品的质量分数为0.5％～12％，再造烟叶本体占成品的质量分数为88％～99.5％。
11.另外，为实现上述目的，本发明还提供了如下技术方案：一种含有表皮的仿生再造烟叶的制备方法，包括如下步骤：
12.s1、制备表面膜材料涂布液；
13.s2、制备再造烟叶本体；
14.s3、对再造烟叶本体进行表面整饰；
15.s4、制备含有再造表皮的仿生再造烟叶。
16.进一步的，在步骤s1中，表面膜材料涂布液的固含量为2％～15％，粘度为200～1000mpa
·
s；所述的表面膜材料涂布液组分，以重量份数计，由以下组成：疏水剂3～15份、胶粘剂1～5份、分散剂1～3份、烟草提取物0～10份、乳化剂1～5份、烟用香精0～3份和水85～95份。
17.进一步的，所述的再造烟叶本体是采用辊压法、稠浆法、造纸法、干法工艺中的一种或几种的组合工艺制造而成。
18.进一步的，在步骤s3中，所述表面整饰是通过软压光热压技术实现的，压区线压力为20～150kn/m，压辊表面温度为80～140℃，表面修饰后再造烟叶本体的厚度为0.10～0.24mm，透气度为1cu～3000cu。
19.进一步的，在步骤s4中，具体包括：将制备好的表面膜材料涂布液通过涂布加工工
艺转移至再造烟叶本体上表面和下表面，形成再造上表皮和下表皮，经过干燥工艺调整水分含量至目标要求，上表皮和下表皮与再造烟叶本体紧密结合为一体，形成仿生再造烟叶成品。
20.进一步的，所述涂布加工工艺的涂布率为0.5％～12％，涂布量为1g/m2～10g/m2。
21.进一步的，所述涂布加工工艺为辊式涂布、施胶压榨、计量棒式膜转移涂布、浸渍涂布、喷雾涂布、落帘涂布、多层坡流涂布、狭缝涂布、挤压涂布中的一种或几种的组合。
22.进一步的，所述干燥工艺是每次涂布后进行一次干燥，干燥温度为80～120℃。
23.本发明的有益效果是：
24.(1)本发明制备的含有表皮的仿生再造烟叶，通过上表皮和下表皮的阻隔屏障疏水作用，其吸湿性能得到较大改善，仿生再造烟叶在制丝切丝、加料加香、卷制成型、包装贮存等工艺过程中表现出较好的耐加工性能。
25.(2)本发明制备的含有表皮的仿生再造烟叶，在感官质量稳定性上得到较大改善，烟气浓度、饱满度、丰满度、厚实感明显增强，烟草本香浓厚、醇正自然，烟气刺激性和干燥感减轻。与现有再造烟叶相比，有效抽吸口数由7～8口提高至10～12口，抽吸持久性、香气质感的稳定性显著增强。
26.(3)本发明制备的含有表皮的仿生再造烟叶，应用于卷烟或加热卷烟后贮存周期和货架期大大延长，保证了产品质量稳定性，消费者体验感得到保障。
27.(4)本发明提供的具有再生表皮的仿生再造烟叶，其表面强度和抗张强度进一步提高，掉毛掉粉率降低，上机适应性得到进一步增强。
附图说明
28.图1为本发明仿生再造烟叶的结构示意图；
29.图2为实施例1工艺流程示意图；
30.图3为实施例2工艺流程示意图；
31.图4为实施例3工艺流程示意图；
32.图5为传统再造烟叶的静态接触角示意图；
33.图6为实施例1仿生再造烟叶的静态接触角示意图；
34.图7为实施例2仿生再造烟叶的静态接触角示意图；
35.图8为实施例3仿生再造烟叶的静态接触角示意图；
36.其中，1-上表皮；2-再造烟叶本体；3-下表皮。
具体实施方式
37.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做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。
38.植物叶片生物结构由表皮、叶肉和叶脉三部分组成。表皮是叶的终身保护组织，覆盖在叶的表面，分为上表皮和下表皮。表皮细胞由沉寂角质层和蜡质层组成，蜡质层的主要作用是保水，阻止植物组织内水分的非气孔性散失。本发明提出了含有表皮的仿生再造烟
叶，通过表皮再造技术，赋予再造烟叶本体上表皮和下表皮，有效解决了现有再造烟叶吸湿吸潮带来的系列问题。本发明提供一种技术方案：一种含有表皮的仿生再造烟叶，所述仿生再造烟叶的结构由上表皮1、下表皮3及位于上表皮和下表皮之间的再造烟叶本体2三部分构成，如图1所述，所述仿生再造烟叶成品的静态接触角为40
°
～120
°
，成品的定量为90g/m2～200g/m2，成品中水分含量为9.0％～13.0％，成品中发烟剂质量分数为0％～30％，成品的抗张强度为300n/m～600n/m，成品的感官质量得分为75～90分，成品的吸湿率为7.0％～16.0％，成品的放湿率为6.0％～12.0％。
39.上表皮和下表皮的定量为1g/m2～10g/m2，占再造烟叶成品的质量分数为0.5％～12％，再造烟叶本体占成品的质量分数为88％～99.5％。
40.一种含有表皮的仿生再造烟叶的制备方法，包括如下步骤：
41.s1、制备表面膜材料涂布液；
42.s2、制备再造烟叶本体；
43.s3、对再造烟叶本体表面整饰；
44.s4、制备含有再造表皮的仿生再造烟叶：将制备好的表面膜材料涂布液通过涂布加工工艺转移至再造烟叶本体表面，经过干燥工艺，形成再造上表皮和下表皮，再将上表皮和下表皮与再造烟叶本体紧密结合为一体，形成符合加热卷烟或卷烟吸湿/放湿性能及感官质量要求的仿生再造烟叶。
45.实施例1
46.根据再造烟叶产品设计要求和膜材料配方需求配制表面膜材料涂布液，涂布液配方为：以重量份计，石蜡乳液5份、卡拉胶2份、单甘脂1份、云南烟草提取物4份、吐温2份、烟用香精1份和水85份，涂布液的固含量为3％，粘度为450mpa
·
s。采用干法生产工艺制备再造烟叶本体，制得干法再造烟叶本体的定量为85g/m2，再造烟叶本体中发烟剂的质量分数为15％。利用软压光热压技术对干法再造烟叶本体进行表面整饰，调整厚度为0.143mm，透气度为2340cu。按照附图2所示的工艺流程，采用喷雾涂布的方式，将配制好的表面膜材料涂布液经过两次喷涂(每次喷涂量为2.5g/m2)，分别转移至再造烟叶基材的正面和反面，涂布工艺的总涂布率为5.5％，总涂布量为5g/m2，每次涂布后进行一次干燥(烘箱热风温度为90℃)，得到具有上表皮和下表皮的仿生再造烟叶烟叶成品，控制再造烟叶成品的水分含量为10％，其静态接触角如图6所示。将制得的仿生再造烟叶进行物理性能、疏水性能和吸湿性能测试，测试结果见表1。
47.实施例2
48.根据再造烟叶产品设计要求和膜材料配方需求配制表面膜材料涂布液，涂布液配方为：以重量份计，石蜡乳液10份、瓜尔胶1份、吐温1份、津巴布韦烟草提取物1份、烷基苯磺酸钠1份、烟用香精1份和水85份，涂布液的固含量为5％，粘度为238mpa
·
s。采用干法生产工艺制备再造烟叶本体，制得干法再造烟叶本体的定量为135g/m2，再造烟叶本体中发烟剂的质量分数为18％。利用软压光热压技术对干法再造烟叶本体进行表面整饰，调整厚度为0.165mm，透气度为1975cu。按照附图3所示的工艺流程，采用狭缝涂布的方式，将配制好的表面膜材料涂布液经过两次狭缝涂布(每次涂布量为4g/m2)，分别转移至再造烟叶基材的正面和反面，涂布工艺的总涂布率为5.6％，总涂布量为8g/m2，每次涂布后进行一次干燥(烘箱热风温度为95℃)，得到具有上表皮和下表皮的仿生再造烟叶烟叶成品，控制再造烟
叶成品的水分含量为10％，其静态接触角如图7所示。将制得的仿生再造烟叶进行物理性能、疏水性能和吸湿性能测试，测试结果见表1。
49.实施例3
50.根据再造烟叶产品设计要求和膜材料配方需求配制表面膜材料涂布液，涂布液配方为：以重量份计，石蜡乳液15份、黄原胶1份、单甘脂1份、四川烟草提取物1份、阿拉伯胶1份、烟用香精1份和水80份，涂布液的固含量为10％，粘度为856mpa
·
s。采用造纸法生产工艺制备再造烟叶本体，制得造纸法再造烟叶本体的定量为97g/m2，再造烟叶本体中发烟剂的质量分数为16％。利用软压光热压技术对干法再造烟叶本体进行表面整饰，调整厚度为0.126mm，透气度为1170cu。按照附图4所示的工艺流程，采用计量棒式膜转移涂布的方式，将配制好的表面膜材料涂布液经过两次膜转移涂布(每次喷涂量为5g/m2)，分别转移至再造烟叶基材的正面和反面，涂布工艺的总涂布率为9.3％，总涂布量为10g/m2，每次涂布后进行一次干燥(烘箱热风温度为90℃)，得到具有上表皮和下表皮的仿生再造烟叶烟叶成品，控制再造烟叶成品的水分含量为10％，其静态接触角如图8所示。将制得的仿生再造烟叶进行物理性能、疏水性能和吸湿性能测试，测试结果见表1。
51.实施例效果测定：
52.表1中记载的各种理化性能的测试方法与标准是：
53.gb/t 451.2-2002纸和纸板定量的测定；
54.gb/t12914-2008纸和纸板抗张强度和伸长率的测定；
55.yc/t 243-2008烟草及烟草制品1,2-丙二醇、丙三醇的测定、气相色谱法；
56.yc/t 31-1996烟草及烟草制品试样的制备和水分测定、烘箱法；
57.实验测定了上述实施例制备得到的三种仿生再造烟叶的理化性能指标，按照《yc/t 498-2014再造烟叶(造纸法)感官评价方法》，参照《gb 5606.4-2005卷烟第4部分感官技术要求》进行感官质量评价，与现有传统再造烟叶进行比较，传统再造烟叶的静态接触角如图5所示，本发明与传统再造烟叶的比较结果见表1所示。
58.表1：含有表皮的仿生再造烟叶与传统再造烟叶理化性能表面性能及感官质量的对比
[0059][0060]
从表1可以看出，与传统再造烟叶相比，3个实施例的仿生再造烟叶其物理性能、疏水性能、吸湿性能及感官质量均得到了明显的改善。在仿生再造烟叶的发烟剂含量高于对照样的前提下，经过表皮再造技术制备得到的实施例1仿生再造烟叶、实施例2仿生再造烟叶、实施例3仿生再造烟叶的静态接触角由45
°
分别升高至80
°
、90
°
、109
°
，如图6-图8所示，表明仿生再造烟叶的上表皮和下表皮具备了一定的疏水性能，吸湿实验进一步证明，仿生再造烟叶的吸湿率和放湿率均低于对照样，表明仿生再造烟叶的吸湿性能已经得到改善。从感官质量得分来看，由于仿生再造烟叶的上下表皮中添加了一定量的烟草提取物，引入了新的致香成分，故其感官质量得分略有提高。此外，由于涂布液中添加有一定的胶粘剂，仿生再造烟叶的抗张强度也有所增加，这有利于提高其在制丝切丝、加料加香、卷制卷包等过程中的耐加工性。综上，相对于传统再造烟叶，仿生再造烟叶的物理性能、疏水性能、吸湿性能及感官质量均得到了显著的改善，较好地解决了现有再造烟叶吸湿吸潮的共性问题。
[0061]
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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。