无机硅酸铝纤维-烟草提取物复合材料及其制备和

本发明涉及传统燃烧性卷烟领域，具体涉及传统燃烧卷烟圆棒。背景技术：1、烟草薄片又名重组烟草、再生烟草，是以复烤和卷烟生产过程中的烟草废弃料如烟梗、烟末、烟签、烟叶碎片和部分低次烟叶等为原料，经过重新组合加工而成的再生烟叶用以掺兑制作卷烟。2、烟草薄片按生产工艺的不同，包括造纸法，稠浆法和辊压法。烟草行业用量最大的为造纸法薄片，工艺流程是将烟草物料用水浸泡萃取，经压榨将不溶物与水溶物进行固液分离，固体经抄纸制成纤维薄片基片，液体浓缩成烟草提取液，最后将提取液浸涂或喷涂到基片上，经干燥、分切制得烟草薄片。3、薄片在烟草制品中的使用主要有两个大方向。一是燃吸型卷烟，通过往烟丝梗丝中掺兑薄片，可减少烟叶单耗，还可以提高烟草物质的利用率，创造更多的经济效益。另外，掺兑薄片还能够降低或调整卷烟的焦油和尼古丁含量，从而提高吸烟的安全性。二是加热型卷烟，由于抽加热卷烟时是使用电子器具等外部热源，烟草物质不发生燃烧，烟雾气溶胶需要靠丙三醇等雾化剂在外部加热条件下产生。薄片作为再造烟叶在生产过程中能够加入足量的雾化剂，所以在加热卷烟里得到广泛应用。4、生产薄片所用的普通的制造工艺在很大程度上只是一个原材料的物理重组过程，在化学组成上，用这种方法所得到的烟草薄片与作为原料的烟末、烟梗的化学组成差别不大，影响吸味的化学成分还是进入到了薄片中，例如烟草细胞壁物质及蛋白质，就是对烟叶内在质量显著不利的主要化学成分。烟草细胞壁物质在普通的烟叶、烟梗以及烟草薄片中起到了骨架作用，以结构稳定的不溶性物质为主，包括纤维素、半纤维素、木质素和果胶等有机物，在烤烟烟叶内占干物质约30％，在烟梗中约40％。这些构成骨架的大分子有机物质对烟草内在品质和风味会有负面影响，比如热解产生的低级醛类形成的喉部刺激性。蛋白质含量过高的卷烟烟气往往会产生苦味的问题,这是因为部分蛋白质被水解成具有苦味的肽或氨基酸。蛋白质与多酚类化合物的疏水结合以及交联反应都可能导致涩味感[1]。杂气的产生原因很复杂,但一般认为与叶绿素的分解程度和蛋白质的性质等因素有关[2]。5、为了改善烟草薄片的卷烟产品的吸味，有很多关于生物降解法降低薄片中生物大分子含量的报道。cn1600183a公开了一种造纸法烟草薄片的制备工艺，其中在烟草水溶物浓缩液中加入酶制剂或微生物制剂，以降解生物大分子。但烟草中蛋白质含量90％以上为水不溶性蛋白，加上木质素基本不溶，因而浸提物中蛋白质和木质素含量很少，导致该方法对这两种物质的去除作用很小，故对烟草薄片改善吸味效果不大。cn1836589a公开了一种造纸法再造烟叶浸提、浓缩工艺，其中涉及在浸提之前的烟草原料中加入酶制剂。然而，cn1836589a对浸取液进行生物酶降解，酶制剂为蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、淀粉酶或糖化酶，根据原料特点和产品目标值确定单独使用一种或多种复合使用，香气质及香气量明显增加，杂气量明显减少。这些方法虽然取得了感官质量提升的效果，但提升的程度有限，因为都是围绕降低提取液中能够影响内在品质的化学成分含量，而烟草薄片中的这些成分很大一部分存在于基片之中，它们并没有得到有效去除，这从其他一些文献报道便能看出。郑勤安往提取液中接种入一定数量的微生物增质剂(活性干酵母gta1,活性增香菌aqb2,蛋白酶dbc3)进行发酵，经过实验设计的最长发酵时间8h后，烟草薄片中的蛋白质仅从0h的4.59％降低为4.23％，降低率7.8％[3]，其研究结果佐证了烟草薄片中的蛋白质主要存在于基片而非提取液中。另有文献报道了烟草提取液中蛋白质和果胶含量都很低，分别只有0.275％和0.744％[4]。宁敏对造纸法薄片的基片进行了电镜、微燃烧量热等实验，结果显示基片主要组成成分为纤维素、半纤维素、果胶、淀粉[5]。这些成分容易导致烟草薄片存在杂气重、刺激性大和木质气强等吸味缺陷，影响了薄片在卷烟产品中的使用效果和添加量。付祺从造纸法再造烟叶基片的热解产物种类和含量来看,认为在改善再造烟叶品质或降低其有害物质释放量方面,需要重点考虑基片对其产生的影响[6]。6、1.戴亚,et al.,引起卷烟不良吸味的几类化学成分.烟草科技,1999(05):p.27-28％@1002-0861％l 41-1137/ts％w cnki.7、2.张立昌,宝.陕.号.,烟叶酶处理的作用效果.烟草科技,2001(04):p.7-9％@1002-0861％l 41-1137/ts％w cnki.8、3.郑勤安％+杭州利群环保纸业有限公司,浙.,造纸法再造烟叶生产过程中微生物增质剂的应用研究.浙江工业大学学报,2004(04):p.82-86+98％@1006-4303％l 33-1193/t％w cnki.9、4.程昌合,et al.,浓缩液醇化处理对烟草薄片致香成分及感官质量的影响.安徽农学通报(上半月刊),2011.17(01):p.142-144％@1007-7731％l 34-1148/s.10、5.宁敏,et al.,物理参数对造纸法再造烟叶纸基热降解和燃烧特性的影响.中国烟草学报,2013.19(01):p.15-20％@1004-5708％l 11-2985/ts％w cnki.11、6.付祺,et al.,不同气氛和温度区间造纸法再造烟叶基片热裂解产物研究.轻工学报,2019.34(02):p.16-23％@2096-1553％l 41-1437/ts％uhttps://kns.cnki.net/kcms/detail/41.1437.ts.20190515.1557.002.html％w cnki.技术实现思路1、针对现有燃吸型烟草薄片容易出现杂气、抽吸风味不理想等问题，本发明第一目的在于，提供一种无机硅酸铝纤维-烟草提取物复合材料，旨在提供一种无烟丝以及无粘结剂的纯无机基片型燃吸型卷烟燃烧材料。2、本发明第二目的在于，提供所述的无机硅酸铝纤维-烟草提取物复合材料的制备方法。3、本发明第三目的在于，提供所述的无机硅酸铝纤维-烟草提取物复合材料在制备燃吸型卷烟中的应用。4、本发明第四目的在于，提供添加有所述无机硅酸铝纤维-烟草提取物复合材料的燃吸型卷烟及其燃烧棒。5、现有的燃吸型卷烟的燃烧棒主要以烟草纤维为骨架，其存在较多的细胞壁、有机纤维和蛋白等成分，在燃烧时容易产生杂气。为此，本发明尝试提供一种无机骨架为基片的燃烧棒的思路，然而，研究发现，为实现所述的全新思路，需要克服无机骨架燃烧性不理想，容易熄灭、此外，还存在难于兼顾抽吸口感等技术问题，针对所述的技术问题，本发明提供以下解决方案：6、一种无机硅酸铝纤维-烟草提取物复合材料，为由无机硅酸铝纤维基片及其负载的烟草提取物组成；7、所述的无机硅酸铝纤维基片中，无机硅酸铝纤维的单丝直径2μm～10μm，无机硅酸铝纤维密度50～140kg/m3；8、烟草提取物的负载量为50～180wt.％。9、本发明首次提供了一种纯无机纤维骨架燃烧棒的思路，并进一步发现，创新地采用无机硅酸铝纤维作为基片骨架，配合纤维的直径、基片的纤维密度以及烟草提取物的负载量参数的联合控制，如此能够解决无机基片存在的难于燃烧，容易熄灭，且主流烟气总粒相物难于兼顾的问题，能够协同改善燃烧性能，此外，还能够降低燃烧杂气，改善抽吸品位。10、本发明中，无机硅酸铝纤维基片为由无机硅酸铝纤维交错形成的无有机粘结成分的无机纤维纸。11、本发明中，所述的无机硅酸铝纤维以及纤维直径、编织密度以及烟草提取物负载量的联合控制是协同解决无机基片难于燃烧，难于兼顾燃烧和抽吸口感的关键。12、作为优选，无机硅酸铝纤维的单丝直径4μm～8μm，进一步优选为5～7μm。研究发现，优选的硅酸铝纤维单丝直径下，有助于进一步协同改善所述无机基片复合材料的燃烧性能，此外，还利于主流烟气的总粒相物释放，使其实现燃烧和抽吸口感的兼顾。13、作为优选，无机硅酸铝纤维基片中，无机硅酸铝纤维密度60～100kg/m3；进一步优选为85～95kg/m3。研究发现，优选的无机硅酸铝纤维密度下，有助于进一步协同改善所述无机基片复合材料的燃烧性能，此外，还利于主流烟气的总粒相物释放，使其实现燃烧和抽吸口感的兼顾。14、本发明中，所述的烟草提取物可以基于行业常规工艺提取得到。例如，所述的烟草提取物为烟草原料经溶剂提取的提取物；所述的烟草原料为烟叶、烟梗、烟末中的至少一种；所述的溶剂为水、醇中的至少一种。15、优选地，烟草提取物的负载量为100～180wt.％。16、本发明还提供了一种所述的无机硅酸铝纤维-烟草提取物复合材料的制备方法，获得无机硅酸铝纤维基片，再将其和溶解有烟草提取物的溶液复合，随后经干燥处理，即得。17、本发明中，烟草提取物的溶液的固形物含量没有特别要求，例如为30wt％～60wt％。18、本发明中，所述的复合方式例如为浸渍、喷雾涂布、刮刀涂布等方式。19、本发明所述的制备方法，复合过程在负压条件下进行；20、优选地，所述的负压的压力小于或等于0.5atm。在该优选的工艺下，进一步将烟草提取物的负载量控制在150～180wt.％。如此有助于进一步实现协同，可使所述的全无机骨架材料进一步兼顾燃烧性能以及抽吸口感。21、本发明研究发现，在负压下进行复合制备，有助于和纤维及其参数联合协同，有助于进一步利于所述的无机骨架的复合材料的燃烧性能，此外，还有助于改善主流烟气中的总粒相物，使其兼顾良好的燃烧和抽吸口感。22、本发明还提供了一种所述的无机硅酸铝纤维-烟草提取物复合材料的应用，将其用于制备燃吸型卷烟。23、本发明优选的应用，将其用于制备燃吸型卷烟的燃烧棒。本发明提出了一种无烟丝、无有机粘结成分的无机骨架复合材料，其得益于无机纤维、纤维特征以及条件的联合控制，能实现协同，能够利于无机骨架材料燃烧，此外，还能够改善总粒相物，使其兼顾燃烧和抽吸口感。24、本发明还提供了一种燃吸型卷烟的燃烧棒，包括燃烧芯材以及包覆所述燃烧芯材的卷烟纸，所述的燃烧芯材由本发明所述的无机硅酸铝纤维-烟草提取物复合材料构成。25、本发明所述的燃吸型卷烟的燃烧棒，燃烧芯材中的无机硅酸铝纤维-烟草提取物复合材呈薄毡状、片状、细绳状、丝状中的至少一种形状。26、本发明还提供了一种燃吸型卷烟，包括过滤嘴、燃烧棒，以及将过滤嘴和燃烧棒拼接的接装纸，所述的燃烧棒为所述的燃吸型卷烟的燃烧棒。27、有益效果28、本发明首次提供了一种纯无机纤维骨架燃烧棒的思路，并进一步发现，创新地采用无机硅酸铝纤维作为基片骨架，配合纤维的直径、基片的纤维密度以及烟草提取物的负载量参数的联合控制，如此能够解决无机基片存在的难于燃烧，容易熄灭，且主流烟气总粒相物难于兼顾的问题，能够协同改善燃烧性能，此外，还能够降低燃烧杂气，改善抽吸品位。29、本发明所述的材料，无需采用以有机物为主的植物材料作为骨架，如此可以大大降低烟叶细胞壁以及蛋白的引入，例如，可降低20％～60％的蛋白引入，此外，还省略有机粘结成分。本发明所述的方案，其基于成分和参数的联合，能够实现无机骨架复合材料的燃烧，避免无机骨架燃烧熄灭问题，此外，还能够利于主流烟气中的总粒相物释放，使其兼顾优异的抽吸口感。30、所述的制备方面，采用负压进行复合，能够进一步改善所述无机骨架复合材料的燃烧性能，不仅如此，还能够进一步改善总粒相物，改善燃烧和抽吸口感的兼顾效果。