一種捲菸濾嘴的製作方法
2023-04-27 22:17:16
本發明涉及捲菸技術領域，具體地說是一種捲菸濾嘴。
背景技術：
自1930年用棉花作過濾材料的第一個捲菸濾嘴問世以來，過濾嘴便成為捲菸設計中的一個重要部分。隨著菸草科技的進步和消費者需求的不斷變化，捲菸濾嘴在煙支中扮演著越來越重要角色。捲菸濾嘴的作用已經從單純過濾煙氣作用過渡到了承載品牌文化，傳遞產品個性的作用上來。尤其是在高檔捲菸中，它既體現了產品形象、個性，又充實了品牌內涵、提升了產品的價格檔次。
隨著各國政府對捲菸的限制越來越嚴格，以及消費者對捲菸品質的要求逐漸增強，僅憑一種單功能添加劑的特殊濾嘴已經難以滿足捲菸市場的發展需求，特殊濾嘴已由一種添加劑單種功能向多種添加劑多功能的方向發展。在開發特殊濾嘴時，一定要加大科研投入，加強對各種濾嘴添加劑性能的基礎性研究，了解和掌握各種濾嘴添加劑的降焦減害性能、用量、添加方法和生產成本等，這樣，才能根據市場和捲菸設計的要求，有目的有選擇性地將各種添加劑較佳地組合起來，開發出多功能的特殊濾嘴。
國內2014年公布了一種含導流管的捲菸濾嘴及其應用（201410428593.1），用於改變煙氣在濾嘴中的流路，從而有效地保留煙氣原有香吃味，增大勁頭和香氣量。隨著研究的不斷深入，我們發現，這種完全空腔的結構雖然能夠造成感官上的滿足，但依然存在傳統濾嘴的一些缺陷，如濾嘴吸阻在抽吸過程中逐步上升，無法調控煙氣中的各種成分（正面或負面成分），流體添加劑（尤其是水性添加劑）無法穩定保持等。
國外菸草公司也有類似空腔結構的濾嘴報導（200880127777.7），但其結構複雜，並且主要是用於解決由於煙條部分逐漸縮短而造成的焦油量前後不一致的問題，對降低煙氣中有害成分釋放量和穩定流體添加劑並沒有針對性的功能。
國內外對於濾嘴中添加流體添加劑一般採用的是滴丸技術（如200910273417.4等），但該方法無法使流體分次緩釋，也無法實現水性添加劑的添加，更無法穩定濾嘴的動態吸阻變化。
因此，如何在原有成果的基礎上進一步優化其結構，同時解決濾嘴吸阻上升過大，調控煙氣成分釋放量，增強濾嘴中流體添加劑的穩定性成為了我們研究的下一個焦點。本發明即是在原有含導流管的濾嘴的基礎上，進行結構升級，賦予其均衡動態吸阻，調控煙氣成分釋放量，以及增強濾嘴中流體添加劑的穩定性的特殊效果。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種捲菸濾嘴，能夠均衡抽吸過程中的動態吸阻，調控煙氣成分釋放量（正面或負面），並能夠使流體添加劑穩定存在於濾嘴之中。
本發明的主要原理是：在濾嘴中加入一段空腔通道，其中填充了具有一定流動性的物質（下文稱之為「流體添加劑」），整個濾嘴呈二元或三元複合結構，
抽吸捲菸時，會在近唇端形成一定的負壓，造成空腔中的流體添加劑分次進入後部濾嘴的絲束中，並瞬間快速擴散，從而增大流體中的成分與煙氣的接觸面積。當空腔中的流體添加劑全部釋放，進入後端濾嘴絲束中後，則空腔通道會完全空出，形成一段空腔，後續的煙氣流會直接通過空腔，濾嘴的吸阻顯著降低，從而均衡了由於抽吸後期後端濾嘴吸阻逐漸升高帶來的吸阻增大效應。
此外，由於流體添加劑在濾嘴中的添加一直以來都是一個難點問題，而本發明中的空腔通道外部具有一定的隔離性，能夠將流體有效地與外圍絲束隔開，保證其在放置狀態下的穩定性，而在抽吸時則又會起到添加劑緩釋的作用。
隨著流體添加劑進入後端絲束中，流體成分會瞬間快速擴散到濾嘴的橫截面上，與煙氣充分接觸，這為調控煙氣成分提供了條件。當流體添加劑中加入減害材料時，則可以有效降低煙氣中的有害成分；加入增香材料時，則可以增加煙氣的香氣量；加入水則會增加煙氣潤感等。
本發明解決技術問題的技術方案是：
在捲菸濾嘴中加入一段空腔通道，在空腔通道中填充了流體添加劑，整個濾嘴呈二元或三元複合結構。
所述的三元複合濾嘴的前段、空腔段與近唇段的長度比為1：1：1。
所述的在二元複合濾嘴的空腔段與近唇段的長度比為1：1。
所述的空腔通道可以是採用矽膠或軟質塑料等材質做成的中空管道，也可以是直接採用三醋酸甘油酯等能夠溶解醋酸纖維的溶劑在濾嘴中直接溶出的中空管道。管道橫截面可以是圓形，方形，五角星形等多種形狀。
所述的流體添加劑，可以是降低煙氣有害成分的減害型材料，也可以是增加煙氣香吃味的提質型材料。流體添加劑為各種粘性較大的膠與水、甘油、乙醇等液體混合而成，一般以凝膠態為宜，如魔芋膠與聚乙二醇水溶液形成的膠體，食用明膠與功能性物質的溶液形成膠體，海藻酸鈉與甘油水溶液形成的膠體，以及乙基纖維素與乙醇形成的膠體等。
所述的流體添加劑具有一定的流動性，但流動性又不能太強，防止未抽吸就產生擴散遷移。
該流體添加劑在製備過程中聚乙二醇、甘油、香精香料等功能性物質的水/乙醇溶液（或乳濁液/懸濁液）初始質量濃度為1%-5%；該混合物與膠的混合比例因膠本身的粘度大小不同而異，但要求最後形成的流體添加劑粘度控制在6000-10000mpa·s範圍內。(由於粘性較大的膠溶於功能性物質的溶液或乳濁液/懸濁液中，使其溶脹形成凝膠，而膠在溶脹過程中體積是會變化的，從製備流程的角度上來說，一般只能控制沒有與膠混合前的功能性物質溶液的濃度，所以稱之為初始濃度。）
該濾嘴結構設計為二元或三元複合濾嘴，其中具有空腔通道的濾嘴段設置在前端和中間段，用以防止流體添加劑大量遷移進入口腔，帶來感官上的負面影響。
當抽吸捲菸時，普通濾嘴會隨著抽吸口數的增加而動態吸阻逐漸變大（見圖3中曲線7），造成抽吸後期的吸阻過大，抽吸輕鬆感下降的問題。而本發明的濾嘴由於由至少兩段構成，而這兩段濾嘴在抽吸過程中的動態吸阻變化趨勢是不一樣的（見圖4），這兩種趨勢疊加的結果即出現了圖3中曲線8的變化趨勢，其抽吸後期的動態吸阻基本趨於穩定，不會造成吸阻過大，抽吸輕鬆感降低的問題。
此外，該結構濾嘴還解決了流體添加劑不容易在濾嘴中穩定保留的問題，也對流體添加劑起到了緩釋的作用；並同時為降低煙氣負面影響成分或增加正面影響成分提供了一條新的途徑。
本發明所述的一種捲菸濾嘴，可以穩定濾嘴在抽吸過程中的動態吸阻；能夠添加流體濾嘴添加劑，並使其分次緩釋；還可以通過調整流體添加劑的組成起到調控煙氣成分的作用。相對於現有的各種單項技術，本發明具有顯著的多功能優勢。而且本發明的濾嘴結構簡單，成本低廉，不需要額外增加或改裝設備，方便快捷，易於成型，能夠較好地適應現有的機械設備與工藝流程。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發明的捲菸濾嘴中段（含空腔通道段）的結構示意圖。
圖2是本發明的捲菸濾嘴的整體(三元複合）示意圖。
圖3是本發明的捲菸濾嘴的整體(二元複合）示意圖。
圖4是本發明的捲菸濾嘴（二元複合）與常規醋纖濾嘴的吸阻隨抽吸口數變化曲線圖。
圖5是本發明的捲菸濾嘴（二元）中空腔段濾嘴與後端濾嘴的吸阻隨抽吸口數變化曲線圖。
圖中，1-濾嘴絲束，2-空腔通道，3-多孔結構的填充物，4-三元複合濾嘴中的前段濾嘴（近菸絲段），5-含空腔通道中段濾嘴，6-近唇端濾嘴,7-普通濾嘴吸阻隨抽吸口數變化曲線，8-本發明濾嘴（二元複合）吸阻隨抽吸口數變化曲線，9-本發明濾嘴（二元複合）中空腔段濾嘴吸阻隨抽吸口數變化曲線，10-本發明濾嘴（二元複合）中後端濾嘴吸阻隨抽吸口數變化曲線。
具體實施方式
本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用於說明本發明，而不應視為限定本發明的範圍。實施例中未註明具體技術或條件者，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件或者按照產品說明書進行。所用試劑或儀器未註明生產廠商者，均為可以通過購買獲得的常規產品。
實施例1：在圖3所示的二元複合濾嘴的前段加入一段由矽膠做成的，橫截面為圓形的空腔通道，其中空腔段與近唇段的長度比為1：1。通道中填充滿魔芋膠與聚乙二醇水溶液形成的流體添加劑。流體添加劑製備過程中，聚乙二醇水溶液的初始質量濃度為1%（將魔芋膠溶於聚乙二醇水溶液中，使其溶脹形成凝膠，但魔芋膠在溶脹過程中體積是會變化的，從製備流程的角度上來說，一般只能控制沒有與魔芋膠混合前的純聚乙二醇水溶液的濃度。因此稱為初始濃度，以下同理），製成流體添加劑的粘度為10000mpa·s。
流體添加劑製備方法：將魔芋膠與聚乙二醇水溶液進行混合後，攪拌，使其充分溶脹，即得到流體添加劑。以下均同。
按現有捲菸製造工藝卷製成捲菸。與採用普通濾嘴製造的相同規格捲菸相比，採用該濾嘴製成的捲菸能夠增加煙氣中水分含量100%，提升煙氣潤感；有效降低煙氣中苯酚釋放量36%，巴豆醛釋放量24%和氨釋放量13%；並在抽吸後期顯著降低濾嘴吸阻，抽吸過程中動態吸阻變化在300pa以內，消費者基本感覺不到吸阻變化。
實施例2：
在圖2所示的三元複合濾嘴的中段加入一段由軟質塑料做成的，橫截面為正方形的空腔通道，其中前段、空腔段與近唇段的長度比為1：1：1。通道中填充滿食用明膠與丙三醇水溶液形成的流體添加劑。流體添加劑製備過程中，丙三醇水溶液的初始質量濃度為5%，製成流體添加劑的粘度為6000mpa·s。
按現有捲菸製造工藝卷製成捲菸。與採用普通濾嘴製造的相同規格捲菸相比，採用該濾嘴製成的捲菸能夠增加煙氣中水分含量75%，提升煙氣潤感；有效降低煙氣中苯酚釋放量23%，巴豆醛釋放量13%和氨釋放量10%；並在抽吸後期顯著降低濾嘴吸阻，抽吸過程中動態吸阻變化在200pa以內，消費者基本感覺不到吸阻變化。
實施例3：
在二元複合濾嘴的前段加入一段由三醋酸甘油酯溶出的，橫截面為五角星形的空腔通道，其中空腔段與近唇段的長度比為1：1。通道中填充滿瓊脂糖、棕櫚酸與水形成的流體添加劑。流體添加劑製備過程中，棕櫚酸與水形成的懸濁液的初始質量濃度為2%，製成流體添加劑的粘度為8000mpa·s。
按現有捲菸製造工藝卷製成捲菸。與採用普通濾嘴製造的相同規格捲菸相比，採用該濾嘴製成的捲菸能夠增加煙氣中水分含量90%，提升煙氣潤感；有效降低煙氣中苯酚釋放量31%，巴豆醛釋放量15%和氨釋放量7%，並在抽吸後期顯著降低濾嘴吸阻，抽吸過程中動態吸阻變化在300pa以內，消費者基本感覺不到吸阻變化。
實施例4：
在三元複合濾嘴的中段加入一段由軟質明膠製成的，橫截面為三角形的空腔通道，其中前段、空腔段與近唇段的長度比為1：1：1。通道中填充滿水溶性殼聚糖、白砂糖與水形成的流體添加劑。流體添加劑製備過程中，水溶性殼聚糖在混合水溶液中的初始質量濃度為1%，白砂糖在混合水溶液中的初始濃度為1.5%，製成流體添加劑的粘度為9000mpa·s。
按現有捲菸製造工藝卷製成捲菸。與採用普通濾嘴製造的相同規格捲菸相比，採用該濾嘴製成的捲菸能夠增加煙氣中水分含量50%，提升煙氣潤感；有效降低煙氣中苯酚釋放量18%；煙氣甜感顯著上升，並在抽吸後期顯著降低濾嘴吸阻，抽吸過程中動態吸阻變化在200pa以內，消費者基本感覺不到吸阻變化。
實施例5：
在二元複合濾嘴的前段加入一段由聚乳酸製成的，橫截面為菱形的空腔通道，其中空腔段與近唇段的長度比為1：1。通道中填充滿海藻酸鈉、薄荷醇與水形成的流體添加劑。流體添加劑製備過程中，薄荷醇與水乳濁液的初始質量濃度為4%，製成流體添加劑的粘度為7000mpa·s。
按現有捲菸製造工藝卷製成捲菸。與採用普通濾嘴製造的相同規格捲菸相比，採用該濾嘴製成的捲菸能夠增加煙氣中水分含量70%，並增加清涼感，煙氣潤感上升顯著；有效降低煙氣中苯酚釋放量17%，並在抽吸後期顯著降低濾嘴吸阻，抽吸過程中動態吸阻變化在250pa以內，消費者基本感覺不到吸阻變化。
實施例6：
在三元複合濾嘴的前段加入一段由軟質塑料製成的，橫截面為正六邊形的空腔通道，其中前段、空腔段與近唇段的長度比為1：1：1。通道中填充滿乙基纖維素、玫瑰精油與乙醇形成的流體添加劑。流體添加劑製備過程中，玫瑰精油與乙醇形成的乳濁液的初始質量濃度為1%，製成流體添加劑的粘度為8000mpa·s。
按現有的捲菸製造工藝卷製成捲菸。與採用普通濾嘴製造的相同規格捲菸相比，採用該濾嘴製成的捲菸煙氣中玫瑰花香顯著，香氣優雅，感官品質提升明顯；在抽吸後期顯著降低濾嘴吸阻，抽吸過程中動態吸阻變化在200pa以內，消費者基本感覺不到吸阻變化。
以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。