一种颗粒聚集体、其应用及包含该颗粒聚集体的嘴棒的制作方法

本发明属于卷烟
技术领域：
，涉及嘴棒结构，尤其是一种颗粒聚集体和包含颗粒聚集体的复合嘴棒。
背景技术：
：加热卷烟采用加热而非燃烧的方式释放烟雾，烟气温度高，一般在嘴棒中设置一个冷却元件降低入口烟气温度。其发烟用烟草材料及加热片之间存在一定的推挤作用，伴随不同烟支中发烟段材料的排列差异、加热片推挤程度差异，导致不同的烟支发生烟草材料下游移动量有多有少情况，因而在卷烟吸阻、烟气温度、烟雾量等方面带给消费者抽吸体验不一致问题。公开号为cn104203015b的专利采用聚乳酸褶皱薄膜作为冷却元件，在高温时会发生热缩现象，并且纵向贯通的规则烟气通道也无法改善抽吸不一致体验。公开号为cn207202028u的专利采用高分子固件加颗粒的结构作为冷却元件，固件及颗粒灌装工艺复杂、成本高，同时固件在与卷烟其他结构进行搓接时，硬度大、难切割、设备损耗及生产效率下降问题。公开号为cn111263592a的专利采用一种包含颗粒物质的多孔结构，采用一步挤出成型工艺制备，加工温度在约200℃需要保持40多分钟，加工工艺参数对颗粒的热稳定性要求较高，不利于不耐热和包含低挥发组分的香味颗粒添加。常规燃烧型卷烟在抽吸最后2-3口烟气温度高，需要一定的降温，改善抽吸感受。传统的三元空腔式含颗粒的嘴棒，为防止颗粒掉落，空腔两端必须为实心嘴棒，在加热卷烟中使用会增加烟气截留，减少入口烟雾量。同时颗粒添加存在填充率低、粉尘、斑点等问题。技术实现要素：本发明目的是提供一种颗粒聚集体，为卷烟嘴棒提供一种新的颗粒应用技术，通过颗粒聚集体的产品形式，降低不同颗粒的加工及使用难度，可以满足增香、降温、高过滤、低过滤、选择性吸附等个性化需求。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种颗粒聚集体，包括颗粒材料、在颗粒材料外围的包裹材料，所述包裹材料将颗粒材料包裹并在包裹形成的定型通道两端封口。进一步，所述颗粒材料之间、所述包裹材料具有孔隙可供烟气通过。可选地，所述颗粒材料，可以是规则或无规则的形状，可以是任意组分材料，包括食用谷物、植物材料、高分子材料、凝胶材料、相变储能材料、有机颗粒、无机颗粒，及上述改性颗粒材料，及包含挥发性组分的材料。可选地，所述颗粒材料的颗粒粒径为5-40目，优选10-25目。优选地，所述颗粒材料的颗粒包含低挥发性组分，可以随烟气温度升高挥发、溢出，如薄荷、陈皮、甘草等香味组分。可选地，所述颗粒水分含量低于20％，显著低于口含烟类产品的颗粒。低的含水量有利于加热卷烟的存储，减少水分渗透导致烟支外观不良现象。有利于发烟段组分保持稳定，降低烟支各段结构之间发生水分迁移的概率，有利于抽吸时发烟量的稳定性。可选地，所述包裹材料包括但不限于中空管或中空网状结构，其中的网孔可致密或疏松，目的是可以包裹住适配大小的颗粒，保障颗粒不掉落漏出即可。可选地，所述外围包裹材料具有规则的外形结构，例如圆柱状的中空结构。可选地，所述包裹材料克重≥20g/m2，进一步优选45-80g/m2；孔隙率75-99％；透气性＞1800lm2/s，优选＞2000lm2/s；孔径为40-1000μm，进一步平均流量孔径为80-120μm。可选地，所述包裹材料包括至少一种热塑性纤维，在加工温度区间，所述包裹材料中所包含的不同的纤维具有不同的热变形性能，具有高温耐热缩性，不会随高温烟气通过发生热缩，堵塞孔道、降低透气性，能够保持整个外围包裹材料的物理结构基本不变。如果是两种热塑性纤维的混合物，具有不同的加工温度，那么也可以保证在一个低的加工温度区间，一种热塑性纤维作为粘结纤维，一种纤维作为骨架纤维，保持整个外围包裹材料的物理结构不变。可以是热塑性纤维与其他纤维混合而成的纺织品，纺织品可以通过编织、针织、无纺等方式制备。热塑性纤维和其他纤维的质量比为(10-50％)︰(50-90％)。可选地，所述其他纤维可以包括碳纤维、金属纤维、淀粉基聚合物、壳聚糖等生物基纤维。可选地，所述热塑性纤维包括：聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯基、纤维素；进一步，可选醋酸纤维素、聚乳酸、聚乙烯、聚丙烯纤维。聚烯烃包括但不限于聚乙烯，聚丙烯，聚丁烯，聚甲基戊烯，其共聚物，其混合物等。聚酯包括聚丙交酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸酯等。聚丙烯酸酯包括但不限于聚甲基丙烯酸甲酯，其共聚物，其变体等。聚苯乙烯包括但不限于苯乙烯，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，苯乙烯-丙烯腈，苯乙烯-丁二烯，苯乙烯-马来酸酐，其共聚物，其混合物等。聚乙烯包括但不限于乙烯乙酸乙烯酯，乙烯乙烯醇，聚氯乙烯，其共聚物，其混合物等。纤维素包括但不限于醋酸纤维素，乙酸丁酸纤维素，丙酸纤维素，乙基纤维素，其共聚物，其混合物等。可选地，所述包裹材料为醋酸纤维素纤维和聚乳酸纤维混纺的无纺布，比例为(70％-50％)︰(30％-50％)。在130-160℃的温度区间，聚乳酸纤维发挥热塑性粘结作用，使醋酸纤维素和聚乳酸无纺材料的侧面和两端发生粘合，通过调控两种纤维的组成和加工温度，使包裹材料的透气性、孔隙率或孔径基本保持，保障了烟气通畅的流通路径。可选地，所述包裹材料具有热粘合性，在热风、微波等作用下，可以制作成管状定型结构；或者包裹材料将由纸、塑料、薄膜等材料包裹颗粒后再行二次包裹。可选地，所述颗粒材料被包裹材料包裹后，形成的通道两端封口可以通过加热完成，包括热刀切、热风、微波、热压等方式；也可以通过缝制、金属环类机械力的方法封口。可选地，所述颗粒聚集体可以通过填充40-95％颗粒材料，形成固定的类圆柱体。即包裹材料形成一个固定的类圆柱体，在该类圆柱体内部的空间填充颗粒材料，颗粒材料占据40-95％的空间。进一步，可选地，所述颗粒聚集体具有可供烟气通过的、无规则的孔隙通道，可用于改变烟气流通路径，提高烟气停留时间，可以降低主流烟气温度，改善烟气温度差异性。进一步，颗粒聚集体可以作为加热卷烟嘴棒的冷却元件使用，冷却元件为圆柱体，圆周16-25mm、长度5-25mm。所述圆柱体内的空间容纳一个及一个以上所述颗粒聚集体。一种包含颗粒聚集体的嘴棒，可以包括中空段、冷却段和衔嘴段，所述中空段、冷却段和衔嘴段的至少之一包含上述颗粒聚集体，沿着所述嘴棒轴线方向，所述中空段、冷却段、衔嘴段依次相连，由成形纸包裹形成。可选地，所述嘴棒的中空段、冷却段和衔嘴段的长度比例为：(1-3)︰(1-5)︰(1-3)。一种加热卷烟，包括发烟段以及上述包含颗粒聚集体的嘴棒。由于采用了上述技术方案，本发明获得的有益效果包括：本发明制备的颗粒聚集体，可以充分利用颗粒间的孔隙，包括无规则孔隙，外围织物材料的高透气性达到低吸阻、低烟气吸附，同时为烟气提供非贯通的无规则流通路径，提高烟气停留时间，降低烟气温度。并且随颗粒聚集体堆积密度的改变，空气流道和吸阻可以非常方便地调整，有利于产品设计。本发明制备的颗粒聚集体，利用织物类外围材料包裹颗粒功能，可以实现不同粒径大小颗粒、不同颗粒填充率的灌装，通过织物挺度、颗粒填充量可以提供特定形状的元件结构，如圆柱体类结构，加工难度低、成本低。本发明颗粒聚集体在加热卷烟中应用时，可以与衔嘴过滤段衔接，可以直接与具有轴向大孔径的中空段结构衔接，不会发生颗粒掉落现象，解决颗粒型材料与中空结构的复合加工难题。在加热卷烟中应用时，可以达到烟气降温、低过滤效果。与cn104203015b中具有纵向孔道的聚乳酸褶皱冷却元件相比，所述聚集体颗粒具有耐高温性能，不会发生热缩现象；可以提供无规则的流通孔道，改善烟支(烟草被加热片推挤程度不一致，导致烟气温度变化差异大)的抽吸不一致体验，降低烟气温度，提升消费者的抽吸体验。本发明颗粒聚集体采用织物类结构作为外包裹材料，加工简易、易切割，易于后续与其他滤棒结构进行搓接复合，提高了生产效率。本发明颗粒聚集体无需高温粘接可以实现常温颗粒载香，能够在低于200℃、较短时间的加工条件下，对含低温挥发性组分的颗粒型材料进行有效包裹，可以减少香味组分的损耗，可以降低对加工环境的处理影响。在滤棒成型时无需高温粘接及冷却定型过程，可以提高成棒效率和节约制造成本，应用过程不需切割，避免出现颗粒碎屑、硬度、应力平衡等工艺控制难点。附图说明图1为本发明颗粒聚集体10的结构示意图，其中：10-1为颗粒，10-2为包裹材料。图2为一种包含本发明颗粒聚集体的三段式复合滤棒实施例轴线示意图，其中：11为衔嘴、12为颗粒聚集体冷却元件；13为中空元件；14为成形纸。图3为本发明一种实施例中使用的陈皮颗粒的恒温tga曲线示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本发明进一步加以说明。请参阅图1，本发明颗粒聚集体10，包括颗粒材料10-1、在颗粒材料10-1外围的包裹材料10-2，包裹材料10-2包裹颗粒材料10-1后，在包裹形成的定型通道两端封口从而形成颗粒聚集体10。请参阅图2，一种包含本发明颗粒聚集体的复合滤棒，整体上包括中空段、冷却段和衔嘴段，沿着所述嘴棒轴线方向，中空元件13、颗粒聚集体冷却元件12、衔嘴11依次相连，其外由成形纸14包裹形成。所述颗粒聚集体冷却元件12，由一个或大于一个的颗粒聚集体10经成形纸14包裹得到，颗粒聚集体10在成形纸14包裹而成的腔体内可自由堆积。例如在直径7.5mm、长18mm的圆柱空腔内，采用一个或大于一个的颗粒聚集体10在其中自由排布，此不赘述。进一步，将所述复合滤棒的中空元件13的前端与烟草段结合能够得到加热卷烟产品。所述复合嘴棒的直径为7.5mm；所述颗粒聚集体冷却元件12长度18mm，所述中空元件13为醋酸纤维素空管，内径为3.3mm，长为8mm；所述衔嘴11为单旦20/总旦27000的醋酸纤维素丝束嘴棒，吸阻6.0pa/mm，长为7mm。实施例1颗粒聚集体10的制备实施步骤如下：选用质量百分比为50％︰50％的醋酸纤维素纤维和聚乳酸纤维为主原料的无纺布为外层包裹材料，无纺布重量45g/m2，均流量孔径99μm，厚度0.40mm，孔隙率93％；透气性2200lm2/s。通过150℃热封3min工艺制备圆周22mm的中空腔体，内径为6mm，填充醋酸纤维素微球颗粒，随后对两端进行热压粘合封闭处理(150℃/2min)，得到实施例1颗粒聚集体(长度约(15±1)mm)，实施例中采用的是一种类似空腔添加颗粒的工艺，因此空腔与颗粒聚集体确实存在一定的空间余量。醋酸纤维素颗粒重量240mg(粒径1.0mm，堆积密度0.63g/ml，水分含量2.3％)，颗粒填充率91％。本实施例中所述醋酸纤维素微球颗粒与公开号为cn109700070a的专利所公开的相同。所述颗粒聚集体的颗粒填充率：通过颗粒重量与堆积密度计算颗粒所占空间体积[240mg/(0.63g/ml)]，通过颗粒聚集体外层包裹材料的内径(6mm)和长度(15mm)得到空腔体积(0.42ml)，将二者的比例视为颗粒填充率(91％)。将实施例1制备的颗粒聚集体作为冷却元件12，分别与醋酸纤维素丝束衔嘴11、中空醋酸纤维素空管13衔接并由成形纸包裹形成三元复合嘴棒，进一步经与烟草段卷接得到加热卷烟，最后得到的烟支的吸阻为0.38kpa。实施例2本实施与实施例1不同之处在于，所述填充颗粒为250mg的小米颗粒(粒径1.5mm，堆积密度0.87g/ml，水分含量8.7％)，颗粒填充率69％，最后得到的烟支的吸阻为0.36kpa。实施例3本实施与实施例2不同之处在于，将实施例2填充的小米颗粒添加量降至150mg，颗粒填充率42％，最后得到的烟支的吸阻为0.34kpa。实施例4本实施与实施例1不同之处在于，将实施例1颗粒替换为200mg陈皮颗粒(粒径1.0mm-1.6mm，堆积密度0.64g/ml，水分含量8.2％)，颗粒填充率75％，最后得到的烟支的吸阻为0.44kpa。其中陈皮颗粒是低耐热材料，含低温挥发组分。经tga(200℃恒温30min，n220ml/min)检测发现陈皮颗粒失重近40％。因此，针对该类型的颗粒不适于高温长时间的加工过程。采用本发明所述颗粒聚集体加工方式可以在低温条件下短时间(150℃/2min)封装或金属材质机械封装，完成对含挥发性颗粒的包裹，保留颗粒的可挥发性有效成分。实施例5本实施与实施例1不同之处在于，所述外层包裹材料替换为质量百分比为70％醋酸纤维素纤维和30％的聚乳酸纤维经水刺工艺得到的无纺布，重量75g/m2，平均流量孔径120μm，厚度0.45mm，孔隙率88％，透气率1800lm2/s。所述填充颗粒为100mg醋酸纤维素微球颗粒，颗粒填充率40％，最后得到的烟支的吸阻为0.47kpa。实施例6本实施与实施例1不同之处在于，将实施例1中所述颗粒聚集体元件12替换为聚乳酸薄膜折叠材料，所述聚乳酸薄膜折叠材料与专利号为cn104203015b的中国专利示例1中的聚乳酸性能相同，所述聚乳酸薄膜折叠材料的长度为18mm，厚为50μm，孔隙率为72％，表面积约9000mm2，所述聚乳酸薄膜折叠材料在所述复合嘴棒的添加量为250mg，得到的加热卷烟产品，最后得到的烟支的吸阻为0.47kpa。对实施例1-6各自最后得到的烟支进行抽吸，按照国家标准gb/t19609-2004规定的卷烟抽吸模型进行模拟吸烟，采用加拿大深度抽吸模式(hci)，其抽吸参数为：抽吸容量55ml，抽吸间隔30s，抽吸持续时间2s。使用热电偶温度检测器检测抽吸12口卷烟烟气温度数值，其中烟滤棒中心距离嘴端0mm处的温度，测试如下表1。表1：实施例卷烟主流烟气温度(单位：℃)从表1可以发现，本发明颗粒聚集体的使用可以显著降低消费者的第一口抽吸温度，提高消费者的抽吸舒适。采用本发明颗粒聚集体，无论是使用未经处理的小米颗粒，还是经过改性处理的醋酸纤维素微球，或具有低温挥发组分的陈皮颗粒皆可以实现降温，颗粒选择范围广、环境友好性强。并且在低的填充量，即40％的填充量下最高烟气温度基本保持一致，降低了填充加工工艺难度。参照yc/t156-2001测试颗粒聚集体冷却元件12对主流烟气中烟碱的吸附截留效果，结果如表2所示，采用本发明的颗粒聚集体，未对烟气烟碱的截留量产生高吸附，满足加热卷烟较低的烟雾含量能更多地释放的技术需求。表2烟气烟碱截留量样品编号实施例2实施例5实施例6烟碱mg/cig0.710.630.72综上所述，本发明一种颗粒聚集体，是一种包裹颗粒后并在包裹形成的定型通道两端封口的颗粒聚集体，所述颗粒聚集体可以由颗粒材料和外围包裹材料形成无规则的烟气流通孔道。所述颗粒聚集体可以在低温(＜200℃)的条件下实现对香型低挥发性颗粒的包裹，减少香味组分的损失。一种包含所述颗粒聚集体的可用于加热卷烟的嘴棒，应用于加热卷烟中，可以降低嘴棒加工难度、降低加工成本，具有工艺简单、嘴棒设备无需更改、生产效率高等优点，能够实现降低卷烟烟气温度、低吸阻、低烟气吸附的技术效果，能够增加香气香韵，改善烟气感官舒适性，提升消费者抽吸体验。上述相关说明以及对实施例的描述是为便于该
技术领域：
的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些内容做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述相关说明以及对实施例的描述，本领域的技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3 

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