植物薄片以及制备方法和卷烟替代品与流程

本发明涉及烟草替代品技术领域，特别涉及一种植物薄片及其制备方法和卷烟替代品。

背景技术：

据相关统计，烟草烟雾中目前已知约有4000种化学物质，这里面至少250种是有害的，已有研究发现其中50多种与癌症相关。其中最主要的有害物质有：焦油、烟碱(尼古丁)、一氧化碳等。世界卫生组织的《烟草控制框架公约》的第8条中明确，接触烟草烟雾会造成死亡、疾病和功能丧失。在封闭场所的烟草烟雾被每一个人吸入，使吸烟者和非吸烟者都暴露在了有害影响之下。抽吸烟草制品对于人体存在较大危害，但直接戒烟对于大多数烟民仍较为困难。

针对上述情况，很多烟草公司也相继开发出很多新型烟草制品，包括电子雾化烟、加热不燃烧烟、口含烟、鼻烟。加热不燃烧新型烟草制品，采用加热不燃烧的工作方式，通过烘烤加热固体烟草生成气溶胶供消费者抽吸。这种不需要燃烧的方式既能够在一定程度上满足消费者的生理需要，又能减少焦油等有害物质的产生，因此受到了越来越多的关注。但是这种加热不燃烧新型烟草制品仍然无法从根本上杜绝烟草中的有害物质。因此，寻找一些可以替代烟草的烟草替代品成为目前新的关注点。而现有的烟草替代品，气溶胶生成不稳定，其抽吸起来的口感仍不能满足消费者的需求，市场接受度比较低。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种植物薄片及其制备方法和卷烟替代品。

本发明提供一种植物薄片的制备方法，包括以下步骤：

提供60目～800目的植物粉末；

将至少一种亲水气溶胶生成剂和至少一种亲油气溶胶生成剂进行乳化形成气溶胶生成剂乳液，所用乳化剂为阿拉伯胶、西黄蓍胶、明胶中的一种或多种；

将所述植物粉末、所述气溶胶生成剂乳液、纤维、胶黏剂添加到水介质中，均匀混合得到浆料；

所述浆料通过流延铺展到承接物上，干燥后得到植物薄片。

在其中一个实施例中，所述多元醇类亲水气溶胶生成剂为丙二醇和/或丙三醇。

在其中一个实施例中，所述天然脂肪族酯类亲油气溶胶生成剂为小烛树蜡、天然蜂蜡、可可脂、巴西棕榈蜡中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述多元醇类亲水气溶胶、天然脂肪族酯类亲油气溶胶和乳化剂的质量比为(1～5)：1：(0.2～0.5)。

在其中一个实施例中，所述植物粉末为葛根、坚果壳、百合、陈皮、咖啡、茶叶、沉香、薄荷、山楂，甘草、可可、木耳、莲子、荷叶、丁香、凉姜中的一种或者多种。

在其中一个实施例中，所述纤维包括针叶木浆纤维、阔叶木浆纤维、竹纤维、棉纤维、麻纤维、碳纤维中的一种或者多种。

在其中一个实施例中，所述胶黏剂为瓜尔胶、淀粉、淀粉衍生物、海藻酸钠、壳聚糖、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠中的一种或者多种。

在其中一个实施例中，所述浆料中还加入有导热剂，所述导热剂为氧化铝、氮化硼、石墨、二氧化硅、云母片中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述浆料中进一步加入填料、ph调节剂、香精香料中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述植物粉末的重量份数为40份～85份，所述纤维的重量份数为1份～10份，所述气溶胶生成剂的重量份数为5份～25份，所述胶黏剂的重量份数为1.5份～6份。

本发明还提供一种由所述的植物薄片的制备方法制备得到的植物薄片。

在其中一个实施例中，所述植物薄片的厚度为0.1～0.4mm，克重为80～400g/m²，质量与比表面积比为0.06～0.2mg/mm²，密度为800～1200mg/cm³。

本发明进一步提供一种卷烟替代品，包括气溶胶生成单元、导流单元和过滤单元，所述气溶胶生成单元包括储存腔和加热元件，所述储存腔用于储存所述的植物薄片，所述加热元件用于加热所述植物薄片产生气溶胶，所述导流单元用于对气溶胶导流和降温，所述过滤单元用于对气溶胶过滤。

本发明提供的植物薄片的制备方法，采用阿拉伯胶、西黄蓍胶、明胶中的至少一种作为乳化剂，乳化多元醇亲水气溶胶生成剂和天然脂肪族酯类化合物亲油气溶胶生成剂，生成更均质稳定的乳液作为气溶胶生成剂，不仅扩宽了气溶胶的生成温度区间，而且形成的气溶胶更持久稳定，使植物薄片在加热的各温度段均能稳定生成气溶胶，极大改善了植物薄片的抽吸体验。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

除了在操作实施例中所示以外或另外表明之外，所有在说明书和权利要求中表示成分的量、物化性质等所使用的数字理解为在所有情况下通过术语“约”来调整。例如，因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，本领域的技术人员能够利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，适当改变这些近似值。用端点表示的数值范围的使用包括该范围内的所有数字以及该范围内的任何范围，例如，1至5包括1、1.1、1.3、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5等等。

本发明实施例提供一种植物薄片的制备方法，包括以下步骤：

s10，提供60目～800目的植物粉末；

s20，将至少一种多元醇类亲水气溶胶生成剂和至少一种天然脂肪族酯类亲油气溶胶生成剂进行乳化形成气溶胶生成剂乳液，所用乳化剂为阿拉伯胶、西黄蓍胶、明胶中的一种或多种；

s30，将所述植物粉末、所述气溶胶生成剂乳液、纤维、胶黏剂添加到水介质中，均匀混合得到浆料；

s40，所述浆料通过流延铺展到承接物上，干燥后得到植物薄片。

本发明实施例提供的植物薄片的制备方法，采用阿拉伯胶、西黄蓍胶、明胶中的至少一种作为乳化剂，乳化多元醇亲水气溶胶生成剂和天然脂肪族酯类化合物亲油气溶胶生成剂，生成更均质稳定的乳液作为气溶胶生成剂，不仅扩宽了气溶胶的生成温度区间，而且形成的气溶胶更持久稳定，使植物薄片在加热的各温度段均能稳定生成气溶胶，极大改善了植物薄片的抽吸体验。

所述植物粉末为葛根、坚果壳、百合、陈皮、咖啡、茶叶、沉香、薄荷、山楂，甘草、可可、木耳、莲子、荷叶、丁香、凉姜中的一种或者多种。所述植物粉末替代烟草用作低温加热不燃烧的芯材，进一步降低燃烧产生的有害物质，还可以利用植物中的有益成分，具有一定保健效果。

所述植物粉末的重量份数可以为40份～85份。

所述植物粉末可以通过本领域技术人员习知的方法制备。例如，可以将植物原料通过粉碎设备进行粉粹，优选的，使用低温粉碎设备进行粉碎，粉碎后通过筛分分类，得到60目～800目的植物粉末。

优选的，所述植物粉末为葛根和陈皮。这两种植物原料对人体有较多益处。葛根是一种特别养生的植物，经常吃它对身体有很多的好处，一般它主要的功效，是解热除烦、生津止咳，主要治疗像烦渴、口渴、烦热、醉酒，还可以治疗喉痹(喉部由于炎症，或其他原因导致的麻痹)，还有一些疥疮、疖肿等均可以通过葛根进行治疗。葛根粉当中主要的成分是葛根素，葛根素它具有很好的扩张冠状动脉和脑动脉的作用。陈皮能吸收挥发油，对胃肠道有温和刺激作用，促进消化液分泌，排出体内积气，对健胃、下气非常有效。葛根中的蛋白质和多糖在加热或燃烧发生美拉德反应而产生独特香气。陈皮中含有较多挥发性的柠檬烯、松油烯，产生独特令人愉悦的柑橘香气，两种香气结合给予抽吸者类似卷烟的口感，极大提升了植物薄片的抽吸体验。

所述多元醇亲水气溶胶生成剂可以为包含但不限于：丙二醇、三乙二醇、1,3-丁二醇和丙三醇；多元醇的酯，例如甘油单、二或三乙酸酯；和单、二或多元羧酸的脂族酯，例如十二烷二酸二甲酯和十四烷二酸二甲酯丙二醇和/或丙三醇。优选为丙二醇和/或丙三醇。

所述天然脂肪族酯类亲油气溶胶生成剂可以为小烛树蜡、天然蜂蜡、可可脂、巴西棕榈蜡中的一种或多种。

在一优选实施例中，所述多元醇亲水气溶胶生成剂为丙三醇，所述天然脂肪族酯类亲油气溶胶生成剂为可可脂。

所述多元醇类亲水气溶胶、天然脂肪族酯类亲油气溶胶和乳化剂的质量比可以为(1～5)：1：(0.2～0.5)之间的任意值，例如还可以包括1:1:0.25，1:1:0.3，1:1:0.4，2:1:0.2，2:1:0.25，2:1:0.3，2:1:0.4，2:1:0.5，3:1:0.2，3:1:0.25，3:1:0.3，3:1:0.4，3:1:0.5，4:1:0.2，4:1:0.25，4:1:0.3，4:1:0.4，4:1:0.5，5:1:0.25，5:1:0.3，5:1:0.4。

优选的，为了促进所述多元醇类亲水气溶胶和天然脂肪族酯类亲油气溶胶的乳化。步骤s20中，所述多元醇类亲水气溶胶、所述天然脂肪族酯类亲油气溶胶和所述乳化剂混合后，所述多元醇类亲水气溶胶和所述天然脂肪族酯类亲油气溶胶可以进一步通过高速剪切进行快速分散从而得到气溶胶生成剂乳液。

所述气溶胶生成剂(含至少一种多元醇类亲水气溶胶生成剂和至少一种天然脂肪族酯类亲油气溶胶生成剂)的重量份数可以为5份～25份。

所述乳化剂为阿拉伯胶、西黄蓍胶、明胶中的一种或多种。所述乳化剂既可以乳化不同相的气溶胶生成剂形成乳液，还可以作为稳定剂避免乳液在后续加工过程中出现破乳等现象。本领域技术人员首次发现，采用仅具有乳化作用的乳化剂进行不同相的气溶胶生成剂的乳化，后续加工过程中往往会出现破乳等破坏乳液稳定性的状况，虽然加入稳定剂也可以实现乳液的稳定，但是稳定剂的加入会破环气溶胶生成剂生成气溶胶的效果，影响气溶胶的生成温度区间，植物薄片在较低温度区间内无法生成的持久稳定的气溶胶，从而影响植物薄片的抽吸体验。

所述乳化剂的重量份数可以为1份～5份。

所述植物薄片中的纤维用于负载所述植物粉末。所述纤维可以为本领域常规纤维材料，本发明不做特别限定，可以包括但不限于针叶木浆纤维、阔叶木浆纤维、竹纤维、棉纤维、麻纤维、碳纤维中的一种或者多种。

所述纤维的重量份数可以为1份～10份。

所述植物薄片中的胶黏剂作为连接其他各组分的粘合剂将其他各成分粘合起来。所述胶黏剂可以包括瓜尔胶、淀粉、淀粉衍生物、海藻酸钠、壳聚糖、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠中的一种或者多种。

所述胶黏剂的重量份数可以为1.5份～6份。

所述浆料中还可以加入导热剂。所述导热剂可以提高所述植物薄片的导热性能，保障所形成加热不燃烧烟草替代品的高效发烟和烟气的有效挥发。所述导热剂可以为氧化铝、氮化硼、石墨、二氧化硅、云母片中的一种或多种。优选为氮化硼、二氧化硅和石墨，更优选为氮化硼。所述导热剂的粒径不限，以适于植物薄片的制作为目的。

进一步地，所述浆料中还可以加入填料、ph调节剂、香精香料中的一种或多种。

所述填料可以为烟草制品种常用的填料，例如碳酸钙、滑石粉、二氧化硅的一种或者多种。

所述填料的重量份数可以为0.1份-15份。

所述ph调节剂可以为烟草制品种常用的ph调节剂，包括但不限于，碳酸氢钠、柠檬酸钠、磷酸、柠檬酸、酒石酸中的一种或几种。所述ph调节剂用于平衡所述植物薄片中的酸碱度。

所述ph调节剂的重量份数可以为0.1份～1份。

所述香精香料可以包括但不限于，烟草香精、烟草提取物、水果香精、花类香精、中药草本香精、茶叶香精、薄荷香精、咖啡香精、巧克力香精、槟榔香精、槟榔提取物、沉香香精、陈皮香精、焦糖香精中的一张或者多种。

所述香精香料的重量份数可以为0.1份～15份。

所述水介质的添加量没有特殊限制，以能够均匀混合所述植物薄片的各成分得到所述浆料为目的。

步骤s30中，上述各组分可以通过本领域技术人员习知的方法进行混合，从而得到均一的所述浆料。例如可以通过搅拌，优选的，搅拌速度为600r/min～800r/min，搅拌时间可以为30min～60min。

所述浆料的粘度可以为2000map.s～4000map.s。

所述承接物可以是本领域技术人员习知的常规工具，例如可以是不锈钢钢带。

本发明还提供一种由上所述的植物薄片的制备方法制备得到的植物薄片。

在一实施例中，所述植物薄片的厚度为0.1～0.4mm，克重为80～400g/m²，质量与比表面积比为0.06～0.2mg/mm²，密度为800～1200mg/cm³。

优选地，所述植物薄片，包括如下重量份数的组分：植物粉末40份～85份；纤维1份～10份；气溶胶生成剂5份～25份；乳化剂1份～5份；导热剂0.1份～15份；胶黏剂1.5份～6份；ph调节剂0.1份～1份；香精香料0.1份～15份；填料0.1份-15份；所述气溶胶生成剂如上所述包括至少一种亲水气溶胶生成剂和至少一种亲油气溶胶生成剂，所用乳化剂为阿拉伯胶、西黄蓍胶、明胶中的一种或多种。此时，所述植物薄片中各组分具有较好地协同作用。

本发明进一步提供一种卷烟替代品，包括气溶胶生成单元、导流单元和过滤单元，所述气溶胶生成单元包括储存腔和加热元件，所述储存腔用于储存上述的植物薄片，所述加热元件用于加热所述植物薄片产生气溶胶，所述导流单元用于对气溶胶导流和降温，所述过滤单元用于对气溶胶过滤，减少其中有害物质。

所述加热元件可包括一个或多个外部加热元件、一个或多个内部加热元件，或一个或多个外部加热元件和一个或多个内部加热元件。所述外部加热元件是指在使用时定位在制品外部的加热元件。所述内部加热元件是指在使用时至少部分地定位在制品内的加热元件。

加热元件可为电阻加热元件。

以下为具体实施例，旨在对本发明做进一步的详细说明，以帮助本领域技术及研究人员进一步理解本发明，有关技术条件等并不构成对本发明的任何限制。在本发明权利要求范围内所做的任何形式的修改，均在本发明权利要求的保护范围之内。以下实施例中各组分的份数均为重量份数。

实施例1

(1)将20份葛根和20份陈皮分别在低温粉碎机进行粉碎处理，粉碎温度在20～50℃间，将得到的粉末进行混合搅拌均匀后过160目筛网，不能达到细度要求的重新进行粉粹处理直至完全过160目筛即得到植物粉末。

(2)将10份的丙三醇与2份的可可脂加入到20份的水中，再添加0.5份的乳化剂阿拉伯胶，在2000r/min的条件下高速剪切分散5min得到气溶胶生成剂乳液。

(3)将5份针叶木浆纤维，1份瓜尔胶与1份壳聚糖，0.1份柠檬酸钠，3份陈皮香精，1份焦糖香精，1份400目碳酸钙粉末，400份水与步骤(1)、步骤(2)得到的植物粉末、气溶胶生成剂乳液均一混合，在600r/min的条件下匀速搅拌30min得到均质化浆料备用，浆料粘度3200map.s。

(4)将步骤(3)得到的浆料通过高精度计量泵和夹缝流延装置均匀铺展在钢带上，钢带底部过蒸汽加热干燥得到成型均质化植物薄片。

实施例2

(1)将20份葛根和20份陈皮分别在低温粉碎机进行粉碎处理，粉碎温度在20～50℃间，将得到的粉末进行混合搅拌均匀后过160目筛网，不能达到细度要求的重新进行粉粹处理直至完全过160目筛即得到植物粉末。

(2)将10份的丙三醇与2份的可可脂加入到20份的水中，再添加0.5份的乳化剂西黄蓍胶，在2000r/min的条件下高速剪切分散5min得到气溶胶生成剂乳液。

(3)将5份针叶木浆纤维，1份瓜尔胶与1份壳聚糖，0.1份柠檬酸钠，3份陈皮香精，1份焦糖香精，1份400目碳酸钙粉末，400份水与步骤(1)、步骤(2)得到的植物粉末、气溶胶生成剂乳液均一混合，在600r/min的条件下匀速搅拌30min得到均质化浆料备用，浆料粘度3200map.s。

(4)将步骤(3)得到的浆料通过高精度计量泵和夹缝流延装置均匀铺展在钢带上，钢带底部过蒸汽加热干燥得到成型均质化植物薄片。

实施例3

(1)将20份葛根和20份陈皮分别在低温粉碎机进行粉碎处理，粉碎温度在20～50℃间，将得到的粉末进行混合搅拌均匀后过160目筛网，不能达到细度要求的重新进行粉粹处理直至完全过160目筛即得到植物粉末。

(2)将10份的丙三醇与2份的小烛树蜡加入到20份的水中，再添加0.5份的乳化剂明胶，在2000r/min的条件下高速剪切分散5min得到气溶胶生成剂乳液。

(3)将5份针叶木浆纤维，1份瓜尔胶与与1份壳聚糖，0.1份柠檬酸钠，3份陈皮香精，1份焦糖香精，1份400目碳酸钙粉末，400份水与步骤(1)、步骤(2)得到的植物粉末、气溶胶生成剂乳液均一混合，在600r/min的条件下匀速搅拌30min得到均质化浆料备用，浆料粘度3200map.s。

(4)将步骤(3)得到的浆料通过高精度计量泵和夹缝流延装置均匀铺展在钢带上，钢带底部过蒸汽加热干燥得到成型均质化植物薄片。

实施例4

与实施例1的制备方法基本相同，不同之处仅在于，步骤(3)浆料中还添加有3份导热剂氮化硼。

实施例5

与实施例1的制备方法基本相同，不同之处仅在于，步骤(3)浆料中还添加有3份导热剂二氧化硅。

实施例6

与实施例1的制备方法基本相同，不同之处仅在于，与实施例1的制备方法基本相同，不同之处仅在于，步骤(3)浆料中还添加有3份导热剂石墨。

对比例1

与实施例1的制备方法基本相同，不同之处仅在于，所述乳化剂为l-a-磷脂酰胆碱。

对比例2

与实施例1的制备方法基本相同，不同之处仅在于，所述乳化剂为山梨糖醇单油酸酯。

对比例3

与实施例1的制备方法基本相同，不同之处仅在于，气溶胶生成剂乳液中还添加有稳定剂瓜尔胶，所述乳化剂为山梨糖醇单油酸酯。

性能测试

1、气溶胶生成剂乳液稳定性测试

将实施例1～3和对比例1～2制备的气溶胶生成剂乳液进行测试。乳液稳定性试验为将生成乳液加入稠浆的水体系中(纯介质水代替来进行试验观察)，乳液与水的比例为1:40。观察乳化效果及生成乳液的稳定性。测试结构如表1所示：

表1

2、通过气溶胶浓度测试分析试验对在植物薄片抽吸时产生的气溶胶浓度进行检测分析。

检测方法为：将植物薄片产生的气溶胶与纯净空气相拼接进行稀释，形成连续稳定样品气流，然后，对该样品气流中的气溶胶浓度进行测试，重复进行多次测试，计算其平均值，以确保试验结果的准确性。

将实施例1～6以及对比例1～3制备的植物薄片产生的气溶胶浓度进行分析，其浓度的平均值如下表2所示：

表2

表2中变异系数为表征数据稳定的指标，具体指的是标准偏差与平均值的比值。

由表2可知，实施例1～6所制得的植物薄片，与乳化剂为l-a-磷脂酰胆碱、山梨糖醇单油酸酯以及添加了稳定剂的山梨糖醇单油酸酯对比例1～3相比，其气溶胶中粒子数浓度的平均值均有所提升，并且至少提升了22％，最高提升了94.5％(实施例1～6与对比例1相比)，显著改善了气溶胶的生成效果，使得发烟更加稳定，发烟效果更好。从实施例1以及实施例4～5可以看出，导热剂的添加可以进一步提高气溶胶中粒子数浓度的平均值，降低植物薄片气溶胶颗粒的变异系数，提高气溶胶生成的稳定性。

3、植物薄片的导热系数测定

测试方法：将上述实施例中的均质化植物薄片在25℃，30％湿度条件下进行平衡48小时。

采用瞬态平面热源法(tps)导热仪对上述实施例中的植物薄片在相同测试条件下进行导热性能测试，每组样品进行三次平行测试，尽可能保证结果的精准。在测定植物薄片试样的导热系数时，导热仪上的hotdisk探头被夹在两片试样的中间，探头与试样形成夹层结构，且应使试样光滑的面与探头接触，并将两者夹紧以减少接触热阻。在测试过程中，hotdisk探头既是加热试样的热源，又是记录试样温度变化的温度传感器。测试时在探头上通以恒定输出的直流电，由于温度升高，探头的电阻值发生变化，从而使探头两端的电压发生变化；通过记录在测试时间内电压的变化，就可以得探头的电阻值随时间的变化关系，进而可以求出试样的导热系数。测试结果如表3所示：

表3

由表3可以看出，与不添加导热剂的实施例1相比，实施例4～6植物薄片的导热系数明显要高的多，其中添加氮化硼作为导热剂的植物薄片的导热系数最佳。

4、感官品吸测试

采用相同的加热不燃烧用烟具，烟具使用菲莫国际出品的iqos3.0系列烟具，对不同植物薄片制成的烟支进行抽吸感官评价。感官评价项目分为5个，分别为烟雾量25分，香味25分，抽吸口数25分，杂气15分，余味15分，共计105分。对上述实施例中的薄片进行抽吸感官评价测试，具体测试结果见表4。

表4

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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