本发明属于新型烟草制品,具体涉及一种加热不燃烧气溶胶生成制品。
背景技术:
1、随着全球控烟局势及对烟草安全替代产品的需求,新型烟草制品呈加速发展的态势。截止2021年,全球新型烟草制品总零售额突破650亿美元,其中加热不燃烧气溶胶生成制品零售额288亿美元,占新型烟草制品总零售额的比例连续五年增长,从2016年的5.7%持续攀升至39%。加热不燃烧气溶胶生成制品成为最具有潜力的风险改良烟草产品。
2、加热不燃烧气溶胶生成制品抽吸时的感官质量与烟气成分的稳定性有密切关系,烟气的稳定性控制水平常常作为加热不燃烧气溶胶生成制品加工质量的一个重要考核指标,决定整个加热不燃烧气溶胶生成制品的质量。在加热不燃烧气溶胶生成制品烟气中,气溶胶捕集物(acm)是表征烟气雾化量的重要指标之一,烟碱主要与抽吸时的生理满足感有关,acm和烟碱是评价加热不燃烧气溶胶生成制品感官质量最重要的两个参数。上述两个参数在抽吸过程中的稳定性,会影响加热不燃烧气溶胶生成制品产品整体品质的稳定性。烟气中的acm和烟碱的量通常的释放趋势是先增加后减少,这样就带来了口感的变化,但是这种变化越小的话,稳定性越好,口感越好。
3、为了增加抽吸时的感受丰富性,一些加热不燃烧气溶胶生成制品会添加调味剂,如可可、甘草、有机酸、薄荷醇或香精等。如果加热不燃烧气溶胶生成制品使用的调味剂为沸点较低挥发性强的挥发性化合物,特征香味就会随抽吸口数的增加而减弱,到了烟支末端,特征香味十分淡薄,就不能获得特征香味均匀释放的抽吸感觉,体验不佳。
技术实现思路
1、本发明针对现有加热不燃烧气溶胶生成制品抽吸时烟气成分释放不稳定,导致感官体验较差的问题,提供一种具有较好的烟气成分释放稳定性,抽吸感受良好的加热不燃烧气溶胶生成制品。
2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种加热不燃烧气溶胶生成制品,其特征在于,包括用于产生气溶胶的气溶胶生成基质,所述气溶胶生成基质含有10wt%~30wt%的气溶胶形成剂,其中,所述气溶胶生成制品中成分释放量的因子极差模fmn≤0.75,所述因子极差模fmn通过以下方式获得:
3、将所述气溶胶生成制品进行加热,加热温度范围为200~450℃,捕集气溶胶生成制品逐口抽吸产生的烟气,测定逐口释放的烟气成分含量参数,代入到下述式(1)中计算所述气溶胶生成制品中成分释放量的因子极差模fmn
4、
5、式(1)中,为所述气溶胶生成制品抽吸n口成分释放量的均值,n为总抽吸口数,xi为所述气溶胶生成制品第i口烟气中成分释放量,xi+1为所述气溶胶生成制品第i+1口烟气中成分释放量。
6、采用上述技术方案,满足气溶胶形成剂的含量为10~30%的质量分数,和成分释放量的因子极差模fmn≤0.75,能够得到本发明烟气综合性能较好、感官体验度高的气溶胶生成制品。本发明的气溶胶生成制品在加热后,包括逐口释放量的差异、释放曲线的整体稳定性和逐口波动的综合效果较好。其中,气溶胶形成剂太多的话,会使成分释放较快且不均一,太少的话,则释放不充分且影响释放量,本发明采用10wt%~30wt%的气溶胶形成剂能同时保证释放量和释放均一性。因子极差模fmn的算法考虑了“整体一致性”和“逐口释放一致性”两个维度,是对烟气组分逐口释放量、逐口释放曲线的整体一致性和逐口之间变化的一致性的综合评价,用来定量限定气溶胶生成制品的释放稳定性非常适用。因子极差模越小,说明释放曲线整体和逐口波动越小,组分释放曲线的稳定性越好。经多次测定、比较发现,如果气溶胶生成制品能够达到fmn≤0.75,用户在加热气溶胶生成制品进行抽吸时,会感受到烟气成分的稳定,从而获得舒适的口感。
7、本发明中的气溶胶生成基质可以由气溶胶生成基材构成或包含气溶胶生成基材,气溶胶生成基材在加热时能够释放挥发性化合物以生成气溶胶。气溶胶生成基质可以是固态气溶胶生成基质或者固态气溶胶生成基质和液态气溶胶生成基质的混合。其中固态气溶胶生成基质的形态可以为粉末、颗粒、小球、碎片、通心管、条带或薄片中的一种或两种以上的混合。气溶胶生成基质中含有草本植物叶、烟叶、复原烟草、均质化烟草、挤压烟草和膨胀烟草中的一种或多种。其中的均质烟草材料可通过使颗粒状烟草聚结而形成,颗粒状烟草可通过研磨或以其它方式粉碎烟草叶片和/或烟草叶茎干获得。
8、本发明中的气溶胶生成制品可以为烟支、烟弹等形式,例如可以由卷烟纸包裹发烟段、支撑段、滤嘴段形成,或者是由烟草基质混合塑形而成,并装填于加热烟具的容烟仓中。
9、本技术进行成分释放量的因子极差模的计算,测试采用的加热温度范围在200~450℃,经实验发现,在上述加热温度范围内检测的气溶胶生成制品若能达到fmn≤0.75的要求,应用在匹配的加热烟具中或者通常使用的加热烟具中进行加热使用,能够让用户获得口味释放稳定的口感。
10、关于测试中检测的总抽吸口数n,可结合通常加热不燃烧烟支抽吸时间,确定合适的口数进行检测,例如可采用整个抽吸过程检测所有口数作为总抽吸口数n。或者,可对整个抽吸过程的前80~90%的时间内每次抽吸口数进行成分捕集,在前80-90%的时间内检测到的fmn达到要求,基本上就能够让用户获得满足感。具体地,可检测用户抽吸6~18口,优选8~15口作为检测的总抽吸口数n。
11、进一步地,气溶胶生成基质还可以包含一种或多种调味剂以丰富口感,如可可、甘草、有机酸或薄荷醇等。
12、本发明中气溶胶生成基质中检测的成分,是对烟碱的检测,获得烟碱的fmn值,也可以是对气溶胶生成制品中的气溶胶捕集物acm进行检测和计算,还可以是对气溶胶生成制品中的香料物质成分进行检测和计算。
13、本发明进一步设置为,满足所述fmn范围的所述气溶胶生成制品中成分为烟碱和/或气溶胶捕集物acm。acm是指全部成分的总量即烟气中所有能被捕集的液态或固态颗粒,包含烟碱、甘油、水等成分,其中水的占比大概达到50%,烟碱占比大概2%~3%,acm能体现释放过程烟雾量的大小。当气溶胶生成基质中包含香料时,acm也包含香料成分。而人体对烟碱的感受比较敏锐,烟碱体现了气溶胶生成制品的口腔激喉感,单纯用acm无法准确体现烟碱量的大小。因此气溶胶生成制品的烟气成分适合用烟碱或气溶胶捕集物acm来表征,而综合体验用acm和烟碱同时表征更完善。即,当检测烟气中烟碱的fmn值满足≤0.75,同时烟气中acm的fmn值满足≤0.75,获得的气溶胶生成制品在劲头稳定性和烟雾整体口感稳定性上都较佳。
14、本发明进一步设置为,所述气溶胶生成制品中成分释放量的因子极差模满足fmn≤0.5,则气溶胶生成制品中成分释放量的稳定性更好,口感更柔和。特别地,当烟气中烟碱的fmn值和烟气中acm的fmn值同时满足≤0.5,抽吸时会获得充分的满足感,而不会察觉出抽吸刚开始的不足感或者快结束时的削弱感。更进一步地,当因子极差模满足fmn≤0.3时,则气溶胶生成制品中成分释放量的稳定性非常好,口感十分适宜。
15、本发明进一步设置为,所述气溶胶生成基质的密度为500~1300mg/cm3,优选900~1100mg/cm3。
16、通过上述技术方案,合适的气溶胶生成基质密度有益于在加热抽吸时的受热均匀性更好、释放量均一,在该密度范围的气溶胶生成基质具有适宜的导热性。特别当气溶胶生成基质为片状或丝状时,或者片状和丝状的混合物时,所述片状或所述丝状以及片状和丝状的混合物的厚度为0.12~0.25mm,能够实现导热快且热量分布均匀的效果。
17、本发明进一步设置为,所述气溶胶形成剂为山梨糖醇、甘油、丙二醇、三乙二醇、薄荷醇、乳酸、二乙酸甘油酯、三乙酸甘油酯、柠檬酸三乙酯或十四烷酸异丙酯中的一种或两种以上混合。优选甘油和/或丙二醇。更优选地,所述气溶胶形成剂为10wt%~30wt%的甘油,或者,所述气溶胶形成剂为15wt%~21wt%的甘油和1wt%~3wt%的丙二醇组合的混合物。更优选地,所述气溶胶形成剂为18wt%~20wt%的甘油和2wt%~3wt%的丙二醇组合的混合物。
18、通过上述优选技术方案,该特定比例的气溶胶形成剂使本发明的烟气成分释放更充分,且更均一稳定。
19、本发明进一步设置为,所述气溶胶生成制品中成分释放量的逐口释放一致性满足相对平均移动极差mr≤0.5,mr为式(2):
20、
21、所述气溶胶生成制品中成分释放量的整体释放一致性满足变异系数cv≤0.5,cv为式(3):
22、
23、式(2)和式(3)中,为所述气溶胶生成制品抽吸n口成分释放量的均值,n为总抽吸口数,xi为所述气溶胶生成制品第i口烟气中成分释放量,xi+1为所述气溶胶生成制品第i+1口烟气中成分释放量。
24、上述技术方案,可以是针对气溶胶生成制品中烟碱进行检测和计算,获得烟碱的mr和cv值,也可以是对气溶胶生成制品中的acm进行检测和计算,获得acm的mr和cv值,还可以是对气溶胶生成制品中的香料物质成分进行检测和计算,获得香料成分的mr和cv值。
25、通过上述技术方案,相对平均移动极差mr≤0.5时,烟气释放具有很好的逐口释放一致性;变异系数cv≤0.5时,烟气释放具有很好的整体释放一致性。当同时限定mr和cv的数值范围,即对应地限定了逐口释放一致性和整体一致性的更佳范围,最终获得很好的烟气释放稳定性。其中的mr和cv越小,综合作用的因子极差模fmn也会越小,气溶胶生成制品的释放稳定性越好。
26、优选地,当气溶胶生成制品释放的烟气中烟碱的fmn值和烟气中acm的fmn值同时满足≤0.5,并且烟碱和acm均满足mr≤0.36,cv≤0.36时,气溶胶生成制品加热抽吸的口感稳定性更高。
27、本发明进一步设置为,所述气溶胶生成基质为再造烟叶,所述再造烟叶为通过辊压法制得的辊压法薄片,或者所述再造烟叶为通过造纸法制得的造纸法薄片,或者所述再造烟叶由造纸法薄片和辊压法薄片组成,其中辊压法薄片为再造烟叶的30wt%~90wt%,优选50wt%~80wt%,或者所述再造烟叶为通过稠浆法制得的薄片。
28、其中,再造烟叶的体积=再造烟叶的重量/再造烟叶的密度,密度的测量可使用多种方法,例如采用直接测量法,选择一个规则形状,例如长方形状烟丝,长宽可用卡尺量,厚度可用千分尺量,得烟丝密度=一根烟丝重量/一根烟丝体积。还可以采用ct扫描法,先扫描,生成若干图像,然后导入到软件中,通过软件计算烟丝体积。
29、本发明进一步设置为,所述气溶胶生成制品包括发烟部,所述发烟部包括烟管和装填于所述烟管中的所述再造烟叶;当所述再造烟叶为辊压法薄片时,填充率为40%~60%;当所述再造烟叶为造纸法薄片时,填充率为30%~50%;当所述再造烟叶为由造纸法薄片和辊压法薄片组成,且辊压法薄片为再造烟叶的30wt%~90wt%,填充率为35%~55%时,烟雾丰盈性更好,烟雾释放量波动小,释放稳定性高;所述填充率=再造烟叶的体积/烟管内容积。
30、在本发明中,采用辊压法薄片和造纸法薄片混合的气溶胶生成制品比单纯采用造纸法薄片或者单纯采用辊压法薄片的气溶胶生成制品的烟气释放稳定性更好。
31、本发明进一步设置为,所述气溶胶生成基质为再造烟叶和烟丝,其中烟丝为气溶胶生成基质的30wt%~90wt%。再造烟叶可通过现有辊压法、造纸法或稠浆法制得。烟丝区别于再造烟叶,再造烟叶是对烟草制粉后进行重组,烟丝是直接对烟草原料进行传统工艺处理得到,处理过程包括脱水、萎黄、发酵、干燥和制丝等步骤。
32、通过上述技术方案,采用传统工艺处理的烟丝和造纸法再造烟叶混合的气溶胶生成制品比单纯采用造纸法再造烟叶的气溶胶生成制品的烟气释放稳定性更好,烟味口感更好。
33、本发明进一步设置为,所述气溶胶生成基质为再造烟叶和烟丝,所述气溶胶生成制品包括发烟部,所述发烟部包括烟管和装填于所述烟管中的所述气溶胶生成基质,所述气溶胶生成基质的填充率为25%~50%,所述填充率=气溶胶生成基质的体积/烟管内容积。
34、本发明的所述气溶胶生成制品包括依次连接的烟嘴、冷却元件和发烟部。所述气溶胶生成制品的结构进一步优选为,所述冷却元件包括与所述烟嘴连接的降温段和与所述发烟部连接的支撑段,所述发烟部包括烟管和装填于所述烟管内的所述气溶胶生成基质。
35、本发明进一步设置为,所述气溶胶生成制品的直径为5.4~8.0mm,所述烟嘴的长度为7~13mm,所述降温段的长度为6~40mm,所述支撑段的长度为0~11mm,所述发烟部的长度为11~45mm。优选地,所述烟嘴的长度为8~12mm,所述降温段的长度为8~35mm,所述支撑段的长度为8~10mm,所述发烟部的长度为12~42mm。
36、通过上述技术方案,气溶胶生成制品的直径如果太大,则在加热抽吸时受热不均匀,导致烟气成分释放不均匀;直径如果太小,则在加热抽吸时释放量较少,抽吸口感不佳,不能满足足够的口腔刺激。发烟部的长度如果太短,烟气释放量会不足;如果太长,可能导致释放不均一。另外,降温段和支撑段的长度如果太短,会降温不充分,到达烟嘴的温度太高;如果太长,外观不好看且增加成本。上述技术方案同时限定较佳的气溶胶生成制品的直径、烟嘴的长度、降温段的长度、支撑段的长度和发烟部的长度,使得整支气溶胶生成制品的结构有利于加热抽吸时烟气的稳定释放,使得抽吸者具有较好的抽吸体验。
37、本发明中的烟嘴包括能够去除颗粒组分和/或气体组分的过滤材料的滤嘴。过滤材料为纤维过滤材料和/或吸附剂。纤维过滤材料可以为醋酸纤维素丝束、粘胶纤维、聚羟基脂肪酸酯(pha)纤维、聚乳酸(pla)纤维和纸;吸附剂可以为活性氧化铝、沸石、分子筛或硅胶。
38、本发明进一步设置为,所述降温段为空管,所述空管上开有孔;或者,所述降温段为包含多条纵向延伸通道的元件。
39、上述的空管可以为纸管、醋酸纤维管或者由挤制形成的塑料管。纸管可以为由多个重叠纸层卷绕形成的管,重叠纸层可以是多个平行卷绕纸层或多个螺旋卷绕纸层。
40、上述的多条纵向延伸通道可以由单一薄片限定或者由多个薄片限定,该单一薄片或者多个薄片可以是皱褶、打褶、聚集和折叠的中的一种或多种,以形成多条通道。
41、上述的降温段可以为材料的聚集薄片,该材料为金属箔、聚合物材料、以及大体无孔的纸或纸板。作为部分实施例,降温段的材料为聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚氯乙烯(pvc)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚乳酸(pla)、纤维素乙酸酯(ca)或铝箔。
42、本发明的气溶胶生成制品的总长度可以在10~100毫米,优选为至少40毫米,优选为小于90毫米,进一步优选为小于60毫米,更进一步优选为小于50毫米。在部分优选实施例中,气溶胶生成制品的总长度为40~90毫米。在更优实施例中,气溶胶生成制品的总长度为45~84毫米。气溶胶生成制品的长度是综合了各部分结构的长度后的较优长度,利于烟气的稳定释放,以得到本发明的烟气成分释放稳定,感官体验好的加热不燃烧气溶胶生成制品。
43、本发明优选适用于内芯加热的气溶胶生成制品,采用内芯加热方式的气溶胶生成制品的稳定性普遍高于采用外周加热。外周加热卷烟是指在抽吸时,将该烟支的成型烟棒端插入外周加热装置中进行加热以释放烟气。内芯加热卷烟是指在抽吸时,将加热装置插入该烟支的成型烟棒内进行加热以释放烟气。
44、另外,将气溶胶生成制品中上述各参数同时满足在优选设置的范围内,会获得更优的稳定性口感以及口味舒适度。例如,包括气溶胶生成制品中成分释放量的因子极差模满足fmn≤0.3,气溶胶形成剂为20wt%的甘油和2wt%的丙二醇的混合物,再造烟叶由造纸法薄片和辊压法薄片组成,其中辊压法薄片为再造烟叶的50wt%~80wt%,会获得稳定性口感提升以及口味舒适度的提升。进一步地,当上述组合结合8-12mm的烟嘴长度、8~35mm降温段长度,8~10mm支撑段长度以及12~42mm发烟部长度,会获得最佳稳定性口感和最佳口味舒适度。
45、本发明的有益效果:
46、(1)本发明通过限定气溶胶生成基质含有10wt%~30wt%的气溶胶形成剂,以及气溶胶生成制品中成分释放量的稳定性指数:因子极差模fmn≤0.75,确定了具有良好释放稳定性的气溶胶生成制品,释放稳定性良好的直接结果是烟气释放稳定,抽吸者在抽吸过程中有较好的抽吸体验,对烟支满意度高。其中采用因子极差模fmn评价该气溶胶生成制品的复合一致性,在烟气组分释放量的基础上,考虑了“整体一致性”和“逐口释放一致性”两个维度,对烟气组分逐口释放量、逐口释放曲线的整体一致性和逐口之间变化的一致性进行了综合评价,是一个全面且准确的定量评价参数。
47、(2)本发明可通过限定平均移动极差mr的大小限定气溶胶生成制品中成分释放量的逐口释放一致性,通过限定变异系数cv的大小限定气溶胶生成制品中成分释放量的整体释放一致性。当同时满足cv≤0.5且mr≤0.5时,该气溶胶生成制品具有很好的释放稳定性,在抽吸整个过程中,基本感受不到成分变化的波动。
48、(3)本发明的气溶胶生成制品适用于外周加热和内芯加热方式,其中内芯加热的气溶胶生成制品的释放稳定性更好。外周加热一般适用于细长条烟支,细长条烟支相比于内芯加热的烟支直径较小且长度较大。本发明通过各部分的长度和直径的研究,确定较为可靠的长度和直径,可以获得一个具有良好释放稳定性的气溶胶生成制品。
49、(4)此外,本发明可通过调整上述关于气溶胶生成制品的参数,例如上述的气溶胶生成基质的组成、密度、厚度、气溶胶形成剂配比、填充率、气溶胶生成制品的尺寸,进一步在上述参数限定范围内进行调整,有利于较快且准确地获得因子极差模满足fmn≤0.75,进一步地满足mr≤0.5和cv≤0.5。进一步地,同时满足fmn≤0.5,并且mr≤0.36,cv≤0.36。更进一步地满足fmn≤0.3,从而获得口感稳定性逐渐更好的现有气溶胶生成制品。
1.一种加热不燃烧气溶胶生成制品,其特征在于,包括用于产生气溶胶的气溶胶生成基质,所述气溶胶生成基质含有10wt%~30wt%的气溶胶形成剂,其中,所述气溶胶生成制品中成分释放量的因子极差模fmn≤0.75,所述因子极差模fmn通过以下方式获得:
2.根据权利要求1所述的气溶胶生成制品,其特征在于,满足所述fmn范围的所述气溶胶生成制品中成分为烟碱和/或气溶胶捕集物acm。
3.根据权利要求1所述的气溶胶生成制品,其特征在于,所述气溶胶生成制品中成分释放量的因子极差模满足fmn≤0.5。
4.根据权利要求1任一项所述的气溶胶生成制品,其特征在于,所述气溶胶生成基质的密度为500~1300mg/cm3。
5.根据权利要求4所述的气溶胶生成制品,其特征在于,所述气溶胶生成基质为片状或丝状,或者是片状和丝状的混合物,所述气溶胶生成基质的厚度为0.12~0.25mm。
6.根据权利要求1所述的气溶胶生成制品,其特征在于,所述气溶胶形成剂为甘油和/或丙二醇。
7.根据权利要求6所述的气溶胶生成制品,其特征在于,所述气溶胶形成剂为10wt%~30wt%的甘油,或者,所述气溶胶形成剂为15wt%~21wt%的甘油和1wt%~3wt%的丙二醇组合的混合物。
8.根据权利要求1所述的气溶胶生成制品,其特征在于,所述气溶胶生成制品中成分释放量的逐口释放一致性满足相对平均移动极差mr≤0.5,mr为式(2):
9.根据权利要求1-8任一项所述的气溶胶生成制品,其特征在于,所述气溶胶生成基质为再造烟叶,所述再造烟叶为通过辊压法制得的辊压法薄片,或者所述再造烟叶为通过造纸法制得的造纸法薄片,或者所述再造烟叶由造纸法薄片和辊压法薄片组成,其中辊压法薄片为再造烟叶的30wt%~90wt%,或者所述再造烟叶为通过稠浆法制得的薄片。
10.根据权利要求9所述的气溶胶生成制品,其特征在于,所述气溶胶生成制品包括发烟部,所述发烟部包括烟管和装填于所述烟管中的所述再造烟叶;当所述再造烟叶为辊压法薄片时,填充率为40%~60%;当所述再造烟叶为造纸法薄片时,填充率为30%~50%;当所述再造烟叶为由造纸法薄片和辊压法薄片组成时,填充率为35%~55%;所述填充率=再造烟叶的体积/烟管内容积。
11.根据权利要求1-8任一项所述的气溶胶生成制品,其特征在于,所述气溶胶生成基质为再造烟叶和烟丝,其中烟丝为气溶胶生成基质的30wt%~90wt%。
12.根据权利要求11所述的气溶胶生成制品,其特征在于,所述气溶胶生成制品包括发烟部,所述发烟部包括烟管和装填于所述烟管中的所述气溶胶生成基质,所述气溶胶生成基质的填充率为25%~50%,所述填充率=气溶胶生成基质的体积/烟管内容积。
13.根据权利要求1-8任一项所述的气溶胶生成制品,其特征在于,所述气溶胶生成制品包括依次连接的烟嘴、冷却元件和发烟部。
14.根据权利要求13所述的气溶胶生成制品,其特征在于,所述冷却元件包括与所述烟嘴连接的降温段和与所述发烟部连接的支撑段,所述发烟部包括烟管和装填于所述烟管内的所述气溶胶生成基质。
15.根据权利要求14所述的气溶胶生成制品,其特征在于,所述气溶胶生成制品的直径为5.4~8.0mm,所述烟嘴的长度为7~13mm,所述降温段的长度为6~40mm,所述支撑段的长度为0~11mm,所述发烟部的长度为11~45mm。
16.根据权利要求15所述的气溶胶生成制品,其特征在于,所述烟嘴的长度为8~12mm,所述降温段的长度为8~35mm,所述支撑段的长度为8~10mm,所述发烟部的长度为12~42mm。
17.根据权利要求14-16任一项所述的气溶胶生成制品,其特征在于,所述降温段为空管,所述空管上开有孔;或者,所述降温段为包含多条纵向延伸通道的元件。
