申请/专利权人：云南中烟工业有限责任公司

申请日：2019-04-29

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN109998159B

主分类号：A24D1/20

分类号：A24D1/20;A24D3/17

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2019.08.06#实质审查的生效;2019.07.12#公开

摘要：本发明公开一种包含气凝胶的加热不燃烧卷烟烟支，其依次包括：发烟芯材段1、降温元件2和过滤段4；降温元件2和过滤段4通过成型纸包裹形成滤棒单元；滤棒单元和发烟芯材段1通过接装纸接装；降温元件2的长度为滤棒单元总长度的13‑23。降温元件2包括管壁21和内填充部件22；内填充部件22为具有骨架结构的气凝胶。本发明气凝胶内部的骨架结构可快速与烟气产生吸热反应，达到降低烟气温度的目的，同时气凝胶内部孔隙结构可以增大降温材料气凝胶与烟气的接触面积，实现迅速响应降低烟气温度，在保障烟气流通性能的同时有效截留烟气中的各种有害物质。

主权项：1.一种包含气凝胶的加热不燃烧卷烟烟支，其特征在于，其依次包括：发烟芯材段1、降温元件2和过滤段4；所述降温元件2和所述过滤段4通过成型纸包裹形成滤棒单元；所述滤棒单元和所述发烟芯材段1通过接装纸接装；所述降温元件2的长度为所述滤棒单元总长度的13-23；所述降温元件2包括管壁21和内填充部件22；所述内填充部件22为具有骨架结构的气凝胶；所述气凝胶的骨架结构为淀粉、壳聚糖和功能基团改性的纤维素的混合物；所述功能基团选自羧基或羟基；其中，所述的降温元件2的制备方法包括以下步骤：1采用羧基或羟基功能基团对纤维素改性，得到功能基团改性的纤维素溶液，将所述功能基团改性的纤维素溶液分别与淀粉和壳聚糖混合，得到淀粉、壳聚糖和功能基团改性的纤维素的混合溶液；2制备所述管壁21；3在所述管壁21形成的圆筒内部填充步骤1中所述的淀粉、壳聚糖和功能基团改性的纤维素的混合溶液和溶剂水，冷冻干燥得到所述降温元件2；其中步骤1中淀粉的质量为所述功能基团改性的纤维素溶液质量的2-10％，壳聚糖的质量为所述功能基团改性的纤维素溶液质量的2-15％。

全文数据：一种包含气凝胶的加热不燃烧卷烟烟支技术领域本发明属于加热不燃烧卷烟领域，具体涉及一种包含气凝胶的加热不燃烧卷烟烟支。背景技术加热不燃烧卷烟利用外部热源对烟草薄片进行加热，烟草只加热不燃烧就可得到烟气和烟碱的释放，烟草温度远远低于传统卷烟，可以减少烟草高温燃烧裂解产生的有害成分，烟气有害化学成分和毒性大幅降低；同时侧流烟气大幅降低，降低二手烟对非吸烟人群的危害。加热不燃烧卷烟对烟草加热的温度一般控制在400℃以下，在250℃～350℃的条件下达到雾化温度，高温雾化烟气通过滤嘴段进入到口腔中的温度会高于传统卷烟烟气的温度。研制可以为消费者提供合适烟气温度、充足烟气量、有效截留烟气中的有害物质的烟支结构是电加热加热不燃烧卷烟的关键。目前，现有技术中加热不燃烧卷烟烟支都采用了多段式的滤棒对发烟芯材产生的烟气进行处理，其滤棒单元包括支撑段，降温元件，滤嘴段，其中降温元件的目的在于降低发烟芯材产生的烟气的温度，使其更加容易入口。现有技术滤棒单元中的降温元件为聚乳酸丝束或者聚拢的聚乳酸膜，通过聚乳酸材料相变吸热，从而在发烟芯材产生的烟气穿过降温元件时降低烟气温度。而这种结构的降温元件在使用过程中存在以下问题：1、降温能力有限，如果要提高降温元件的降温效率，则需要多填充聚乳酸膜或者聚乳酸丝束，但是由于吸烟制品自身长度的限制，所以降温元件的降温效率也受到限制；2、降温速度慢，无论在降温元件中使用聚乳酸丝束，还是聚拢的具有网状结构或褶皱的聚乳酸膜，降温元件内部的聚乳酸材料与烟气的接触面积均是有限的，所以存在降温速度慢的问题；3、降温效率不易调节，仅能通过改变降温元件的长度或者降温元件内部降温材料的形式调节降温效率，加工难度大，降温效率调节过程复杂。发明内容本发明提供一种包含气凝胶的加热不燃烧卷烟烟支，其依次包括：发烟芯材段1、降温元件2和过滤段4；所述降温元件2和所述过滤段4通过成型纸包裹形成滤棒单元；所述滤棒单元和所述发烟芯材段1通过接装纸接装；所述降温元件2的长度为所述滤棒单元总长度的13-23；所述降温元件2包括管壁21和内填充部件22；所述内填充部件22为具有骨架结构的气凝胶。优选地，所述气凝胶的骨架结构为功能基团改性的纤维素；所述功能基团选自羧基或羟基。优选地，所述气凝胶的骨架结构为淀粉、壳聚糖和功能基团改性的纤维素的混合物；所述功能基团选自羧基或羟基。其中，所述的降温元件2的制备方法包括以下步骤：1采用羧基或羟基功能基团对纤维素改性，得到功能基团改性的纤维素溶液；2制备所述管壁21；3在所述管壁21形成的圆筒内部填充步骤1中所述的功能基团改性的纤维素溶液和溶剂水，冷冻干燥得到所述降温元件。采用羧基或羟基这类亲水性的功能基团对纤维素改性，而纤维素上羧基、羟基这类亲水基团越多，其和周围水的结合能力越好，在冷冻干燥过程中水的结晶生长点就越多，越容易结晶，干燥后结晶的区域形成孔，得到具有孔隙结构和骨架结构的功能基团改性的纤维素气凝胶，将冷冻干燥后得到的功能基团改性的纤维素气凝胶用作降温元件的降温材料，其骨架结构功能基团改性的纤维素可快速与烟气产生吸热反应，达到降低烟气温度的目的，同时功能基团改性的纤维素气凝胶具有孔隙结构，该孔隙结构不仅可以增大降温材料气凝胶与烟气的接触面积，实现迅速响应降低烟气温度，还可以在保障烟气流通性能的同时有效截留烟气中的各种有害物质。其中，所述的降温元件2的制备方法还可以包括以下步骤：1采用羧基或羟基功能基团对纤维素改性，得到功能基团改性的纤维素溶液，将所述功能基团改性的纤维素溶液分别与淀粉和壳聚糖混合，得到淀粉、壳聚糖和功能基团改性的纤维素的混合溶液；2制备所述管壁21；3在所述管壁21形成的圆筒内部填充步骤1中所述的淀粉、壳聚糖和功能基团改性的纤维素的混合溶液和溶剂水，冷冻干燥得到所述降温元件。其中步骤1中淀粉的质量为所述功能基团改性的纤维素溶液质量的2-10％，壳聚糖的质量为所述功能基团改性的纤维素溶液质量的2-15％。通过调节淀粉、壳聚糖和功能基团改性的纤维素的配比，可以调控冷冻干燥过程中结晶生长点的量，从而控制降温材料气凝胶内部形成的孔的数量，其中淀粉和壳聚糖的量在三者混合物中占的比例越大，得到的降温材料气凝胶中孔就越少，降温材料降低烟气温度的效果越差，避免了由于大量骨架结构功能基团改性的纤维素快速吸收烟气热量造成的烟气温度过低其中，上述两种所述的降温元件2的制备方法中，步骤1中采用羧基功能基团对纤维素改性的方法为：在纤维素中加入醋酸缓冲液，然后加入由高碘酸钠、次氯酸钠和亚氯酸钠组成的多元氧化剂，其中高碘酸钠、次氯酸钠和亚氯酸钠的质量比为1:10:12，且纤维素与多元氧化剂的质量比为12-13，在25-35℃避光搅拌反应5-24h，抽滤，洗涤，将产物分配为质量分数为0.1-2％的分散液，采用微射流高压均质机处理2-6次，得到经羧基功能基团改性的纤维素。优选地，所述的降温元件2和过滤段4之间还具有加香段3；所述降温元件2、加香段3和所述过滤段4通过成型纸包裹形成滤棒单元；所述滤棒单元和所述发烟芯材段1通过接装纸接装；所述降温元件2的长度为所述滤棒单元总长度的13-23。其中，所述降温元件2的所述管壁21由醋酸纤维丝束、纸材或高分子材料无纺布制成，所述高分子材料无纺布选自醋酸纤维无纺布、聚乳酸无纺布、聚乙烯无纺布、聚丙烯无纺布或聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布。其中，所述加香段3为包裹有加香凝胶的聚拢的聚乳酸网状膜、聚乳酸丝束或着醋酸纤维丝束。其中，所述过滤段4为醋酸纤维丝束或者醋酸纤维和聚乳酸混制的丝束。其中，所述发烟芯材段1为含有发烟剂的烟丝或包含香味物质的再造烟叶无序填充而成的棒状发烟烟芯。相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：1、本发明采用冷冻干燥后得到的功能基团改性的纤维素气凝胶作为烟支降温元件的降温材料，采用亲水性功能基团对纤维素进行改性，可以在冷冻干燥过程中增加气凝胶内部孔的数量，气凝胶内部的孔隙结构不仅可以增大降温材料气凝胶与烟气的接触面积，实现迅速响应降低烟气温度，还可以在保障烟气流通性能的同时有效截留烟气中的各种有害物质。2、本发明通过调节淀粉、壳聚糖和功能基团改性的纤维素的配比，可以调控冷冻干燥过程中结晶生长点的量，从而控制降温材料气凝胶内部形成的孔的数量，其中淀粉和壳聚糖的量在三者混合物中占的比例越大，得到的降温材料气凝胶中孔就越少，降温材料降低烟气温度的效果越差，避免了由于大量骨架结构功能基团改性的纤维素快速吸收烟气热量造成的烟气温度过低。3、本发明的烟支仅包括发烟芯材段1、降温元件和过滤段4，其将现有技术中的中空支撑段和降温段合并，简化了烟支滤棒单元的结构并降低加工难度，制作过程简单，可降低成本。4、本发明所述的具有功能基团改性的纤维素气凝胶材料易降解，将其用于烟支的降温材料更环保。附图说明图1为本发明实施例1加热不燃烧卷烟烟支的结构示意图；图2为本发明实施例2加热不燃烧卷烟烟支的结构示意图；图3为本发明降温元件横截面图；附图标记在附图说明中的名称：1-发烟芯材段，2-降温元件，3-加香段，4-过滤段，21-管壁，22-内填充部件。具体实施方式以下结合实施例和附图对本发明做进一步详细说明，实施例仅限于说明本发明，而非对本发明的限定。实施例1如图1所示，本实施例为加热不燃烧卷烟烟支，其依次包括：发烟芯材段1、降温元件2、过滤段4；所述降温元件2和所述过滤段4通过成型纸包裹形成滤棒单元；所述滤棒单元和所述发烟芯材段1通过接装纸接装；所述降温元件2的长度为所述滤棒单元总长度的12。所述降温元件2包括管壁21和内填充部件22；所述内填充部件22为具有骨架结构的气凝胶。所述气凝胶的骨架结构为功能基团改性的纤维素；所述功能基团选自羧基。其中，所述的降温元件2的制备方法包括以下步骤：1采用羧基功能基团对纤维素改性，得到功能基团改性的纤维素溶液；2制备所述管壁21；3在所述管壁21形成的圆筒内部填充步骤1中所述的功能基团改性的纤维素溶液和溶剂水，冷冻干燥得到所述降温元件2。采用羧基这类亲水性的功能基团对纤维素改性，而纤维素上羧基这类亲水基团越多，其和周围水的结合能力越好，在冷冻干燥过程中水的结晶生长点就越多，越容易结晶，干燥后结晶的区域形成孔，得到具有孔隙结构和骨架结构的功能基团改性的纤维素气凝胶，将冷冻干燥后得到的功能基团改性的纤维素气凝胶用作降温元件的降温材料，其骨架结构功能基团改性的纤维素可快速与烟气产生吸热反应，达到降低烟气温度的目的，同时功能基团改性的纤维素气凝胶具有孔隙结构，该孔隙结构不仅可以增大降温材料气凝胶与烟气的接触面积，实现迅速响应降低烟气温度，还可以在保障烟气流通性能的同时有效截留烟气中的各种有害物质。其中，步骤1中采用羧基功能基团对纤维素改性的方法为：在纤维素中加入醋酸缓冲液，然后加入由高碘酸钠、次氯酸钠和亚氯酸钠组成的多元氧化剂，其中高碘酸钠、次氯酸钠和亚氯酸钠的质量比为1:10:12，且纤维素与多元氧化剂的质量比为12，在30℃避光搅拌反应20h，抽滤，洗涤，将产物分配为质量分数为0.2％的分散液，采用微射流高压均质机处理4次，得到经羧基功能基团改性的纤维素。其中，所述降温元件的所述管壁21由醋酸纤维丝束制成。其中，所述过滤段4为醋酸纤维和聚乳酸混制的丝束。其中，所述发烟芯材段1为含有发烟剂的烟丝无序填充而成的棒状发烟烟芯。将不添加本实施例内填充部件22的降温元件在同样的条件下卷制形成烟支对比样，烟支对比样的其他结构与本实施例烟支结构相同，仅是降温元件中不添加内填充部件，即降温元件中不添加功能基团改性的纤维素气凝胶。将两者分别用于加热不燃烧卷烟烟具进行抽吸，发现烟支对比样进入吸烟者口腔的烟气温度为50℃，吸烟者感觉较烫，吸烟感受差。而本实施例烟支进入吸烟者口腔的烟气温度为37℃，吸烟者感觉温度刚好适合抽吸。实施例2本实施例为加热不燃烧卷烟烟支，其依次包括：发烟芯材段1、降温元件2、加香段3和过滤段4；所述降温元件2、加香段3和所述过滤段4通过成型纸包裹形成滤棒单元；所述滤棒单元和所述发烟芯材段1通过接装纸接装；所述降温元件2的长度为所述滤棒单元总长度的25。所述降温元件2包括管壁21和内填充部件22；所述内填充部件22为具有骨架结构的气凝胶。所述气凝胶的骨架结构为淀粉、壳聚糖和功能基团改性的纤维素的混合物；所述功能基团选自羧基。其中，所述的降温元件2的制备方法包括以下步骤：1采用羧基功能基团对纤维素改性，得到功能基团改性的纤维素溶液，将所述功能基团改性的纤维素溶液分别与淀粉和壳聚糖混合，得到淀粉、壳聚糖和功能基团改性的纤维素的混合溶液；2制备所述管壁21；3在所述管壁21形成的圆筒内部填充步骤1中所述的淀粉、壳聚糖和功能基团改性的纤维素的混合溶液和溶剂水，冷冻干燥得到所述降温元件。其中步骤1中淀粉的质量为所述功能基团改性的纤维素溶液质量的8％，壳聚糖的质量为所述功能基团改性的纤维素溶液质量的8％。采用羧基这类亲水性的功能基团对纤维素改性，而纤维素上羧基、羧基这类亲水基团越多，其和周围水的结合能力越好，在冷冻干燥过程中水的结晶生长点就越多，越容易结晶，干燥后结晶的区域形成孔，得到具有孔隙结构和骨架结构的功能基团改性的纤维素气凝胶，将冷冻干燥后得到的功能基团改性的纤维素气凝胶用作降温元件的降温材料，其骨架结构功能基团改性的纤维素可快速与烟气产生吸热反应，达到降低烟气温度的目的，同时功能基团改性的纤维素气凝胶具有孔隙结构，该孔隙结构不仅可以增大降温材料气凝胶与烟气的接触面积，实现迅速响应降低烟气温度，还可以在保障烟气流通性能的同时有效截留烟气中的各种有害物质。通过调节淀粉、壳聚糖和功能基团改性的纤维素的配比，可以调控冷冻干燥过程中结晶生长点的量，从而控制降温材料气凝胶内部形成的孔的数量，其中淀粉和壳聚糖的量在三者混合物中占的比例越大，得到的降温材料气凝胶中孔就越少，降温材料降低烟气温度的效果越差，避免了由于大量骨架结构功能基团改性的纤维素快速吸收烟气热量造成的烟气温度过低。其中，步骤1中采用羧基功能基团对纤维素改性的方法为：在纤维素中加入醋酸缓冲液，然后加入由高碘酸钠、次氯酸钠和亚氯酸钠组成的多元氧化剂，其中高碘酸钠、次氯酸钠和亚氯酸钠的质量比为1:10:12，且纤维素与多元氧化剂的质量比为12，在30℃避光搅拌反应20h，抽滤，洗涤，将产物分配为质量分数为0.2％的分散液，采用微射流高压均质机处理4次，得到经羧基功能基团改性的纤维素。其中，所述降温元件的所述管壁21由醋酸纤维丝束制成。其中，所述加香段3为包裹有加香凝胶的聚拢的聚乳酸网状膜。其中，所述过滤段4为醋酸纤维丝束。其中，所述发烟芯材段1为包含香味物质的再造烟叶无序填充而成的棒状发烟烟芯。

权利要求：1.一种包含气凝胶的加热不燃烧卷烟烟支，其特征在于，其依次包括：发烟芯材段1、降温元件2和过滤段4；所述降温元件2和所述过滤段4通过成型纸包裹形成滤棒单元；所述滤棒单元和所述发烟芯材段1通过接装纸接装；所述降温元件2的长度为所述滤棒单元总长度的13-23；所述降温元件2包括管壁21和内填充部件22；所述内填充部件22为具有骨架结构的气凝胶。2.根据权利要求1所述的包含气凝胶的加热不燃烧卷烟烟支，其特征在于，所述气凝胶的骨架结构为功能基团改性的纤维素；所述功能基团选自羧基或羟基。3.根据权利要求1所述的包含气凝胶的加热不燃烧卷烟烟支，其特征在于，所述气凝胶的骨架结构为淀粉、壳聚糖和功能基团改性的纤维素的混合物；所述功能基团选自羧基或羟基。4.根据权利要求1所述的包含气凝胶的加热不燃烧卷烟烟支，其特征在于，所述降温元件2和过滤段4之间还具有加香段3；所述降温元件2、所述加香段3和所述过滤段4通过成型纸包裹形成滤棒单元；所述滤棒单元和所述发烟芯材段1通过接装纸接装；所述降温元件2的长度为所述滤棒单元总长度的13-23。

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