国内袋装口含烟专利技术分析

刘亚丽，李 鹏，洪群业，郑 路，郑新章，贾 楠，邱纪青，龚金龙，李 曼，王金棒*

1.中国烟草总公司郑州烟草研究院，郑州高新技术产业开发区枫杨街2 号 450001

2.河南新桥烟草科技服务有限公司，郑州高新技术产业开发区枫杨街2 号 450001

随着世界范围内控烟力度的不断加大，无烟气烟草制品日益受到科研人员的关注。无烟气烟草制品是目前唯一可以在任何公众场合使用的烟草制品（除部分国家禁止使用外），使用时既不燃烧也无需加热，作为传统烟草制品有力的替代品，已有文献对其专利进行了分析［1］。口用型无烟气烟草制品主要有口含烟、含化烟和胶基烟3 种［2］。口含烟是通过吸吮或敷贴在牙齿和牙龈上等方式，在口腔中消费的无烟气烟草制品，其以烟草细粉为主要原料，添加水、保润剂、食用盐、香精香料、其他食品添加剂等辅料后，经磨粉、热处理、包装等制成［1-2］。口含烟产品一般采用小袋包装（以下简称袋装口含烟），根据袋装口含烟的产品结构和特征，以及本项目组研究制订的《新型烟草制品专利技术分类体系》，袋装口含烟的专利技术主要涉及产品配方技术、制备技术、包装技术3 大方面。本文中对国家知识产权局公开公告的有关袋装口含烟的专利进行了检索统计和分析，旨在使我国烟草行业相关科技人员准确把握袋装口含烟的研发现状和发展趋势，并为该类产品的后续研发提供参考。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

本研究的对象为1985—2018 年国家知识产权局公开公告的154 件袋装口含烟中国专利。其中，发明专利124 件，实用新型专利21 件，外观设计专利9 件。

1.2 数据获取方法

本研究中检索的数据来自国家知识产权局专利检索及分析平台（http：//www.pss-system.gov.cn）和德温特（Derwent）专利数据库。数据检索策略包括IPC 分类法（国际专利分类法）检索和关键词检索。袋装口含烟专利主要分布在IPC 的A24 大类（烟草、雪茄烟、纸烟、吸烟者用品）中，涉及的关键词包括口含烟、口含型、烟粉、袋装、小袋等。

1.3 分析方法

通过对专利著录项的统计和专利技术点的剖析，实现对专利申请趋势、专利申请人分布以及专利技术的深入分析。在进行专利分析对象选取时，采用被引频次和同族专利数量两项文献计量学指标作为主要分析依据［3-8］。

2 结果与分析

2.1 专利申请概况

2.1.1 专利申请趋势

本研究中所检索专利涵盖1985—2018 年全部专利，袋装口含烟专利申请的年度分布如图1 所示。由图1 可以看出，最早的口含烟中国专利申请始于2003 年。

图1 2003—2018 年袋装口含烟专利申请数量分布图Fig.1 Annual numbers of patents related to pouched oral tobacco products applied from 2003 to 2018

由图1 可知，①2003 年之前我国未有袋装口含烟的专利申请，2003—2007 年，袋装口含烟专利申请处于起步阶段，申请数量仅5 件。②从2008 年开始，袋装口含烟的申请进入快速增长期，此后10 年间，袋装口含烟专利申请总数达到了149 件，占袋装口含烟专利总数（154 件）的96.8%。在此期间，我国烟草行业专利申请取得了较大进步。③由于发明专利若未申请提前公开则专利从申请到公开需要18 个月左右，2017 和2018 年申请的发明专利在检索截止日之前尚未完全公开，因此图1 中2017和2018 年的专利申请数量存在一定程度的滞后，预计专利申请增长趋势仍将持续。

2.1.2 专利申请人分布

袋装口含烟专利申请人的类型分布情况如表1所示，申请人（专利数量5 件以上）及其申请专利数量如表2 所示。

由表1 和表2 可知：①国内烟草行业在专利布局方面取得了显著进步，总体专利数量已经超过国外烟草公司，居于领先地位。②从专利申请数量上看，国外烟草公司中雷诺士烟草公司的申请量最多，共有25 件。其次是菲利浦·莫里斯烟草公司，有5 件，其专利类型均为发明专利。③国内申请人中，郑州烟草研究院和云南中烟工业有限责任公司居前2 名，分别有19 和18 件专利，且大多数为发明专利。

表1 专利申请人类型分布Tab.1 Statistics of applicant types （件）

表2 专利申请人及其专利数量（5 件以上）Tab.2 Statistics of applicants with more than 5 patents （件）

2.2 专利技术点统计

根据袋装口含烟的产品结构和特征，以及本项目组研究制订的《新型烟草制品专利技术分类体系》，袋装口含烟的专利技术主要涉及产品配方技术、制备技术和包装技术3 个方面。其中制备技术包含制备工艺、熟化技术、产品形态、烟碱缓释4 个技术点。由于产品配方技术中改良添加剂配方的专利数量较多，包装技术中改良成型技术的专利数量较多，因此将添加剂和成型技术单独列出进行统计。袋装口含烟的专利技术点分布如图2 所示。

图2 专利技术点分布Fig.2 Distribution of technology branches of patents

从技术措施角度分析，针对袋装口含烟的技术改进措施涉及改进产品配方［9-37］、改进添加剂［38-47］、改进制备技术［10-15，18-20，28-30，34-36，48-59］、改进熟化技术［60-62］、改进产品形态、改进烟碱释放［63-65］、改进包装方式［66-94］、改进成型技术［72，75，81-82，93-94］8 个方面。数据统计表明，技术改进措施主要集中在制备技术上，其专利数量占袋装口含烟专利总数（154 件）的50.6%；其次是产品配方，占39.6%；再次是产品形态和添加剂，分别占28.6%和21.4%（注：同一件专利可能涉及多个技术点的改进，故占比会超过100%）。鉴于改进产品配方和改进制备工艺方面的专利较多，因此可以判断：通过改进产品配方来提高感官质量、产品质量，通过改进制备工艺来提高产品质量和生产效率等，是袋装口含烟专利技术领域的研发热点和布局重点。

2.3 专利技术分析

2.3.1 产品配方和添加剂技术

袋装口含烟的产品配方和添加剂专利技术主要涉及叶组配方技术、辅料配方技术以及口含烟品类开发3 个方面。

2.3.1.1 叶组配方技术

袋装口含烟的感官冲击强度主要受烟草原料的影响，国外主要采用明火烤烟为原料，这在很大程度上限制了借鉴国外经验开发口含烟产品的原料空间。郑州烟草研究院选择国产烤烟、晾晒烟中的任意一种或其混合作为烟草原料，其中晾晒烟可以是白肋烟、雪茄烟、香料烟等［14-15］；或者以国产烤烟烟叶为原料，通过不同烟叶之间的配伍，提供了基于烤烟的无烟气烟草制品烟草原料配方［24］；或者采用国产晒烟为原料并适当加入国内外白肋烟或烤烟，经过合理搭配，形成了具有特殊风味的无烟气烟草制品的配方［26］。

2.3.1.2 辅料配方技术

烟碱是烟草中一种非常重要的生物碱，也是袋装口含烟的一种重要成分。烟碱释放速率和释放量是袋装口含烟质量安全的重要指标。现有袋装口含烟产品烟碱释放速率过快，使用前期劲头过大而后期劲头较小，整个使用过程中烟味快速变淡。为了有效控制袋装口含烟烟碱的释放，广东中烟工业有限责任公司利用微生物发酵降解烟草中的大分子物质，并通过控制烟丝颗粒中烟碱的释放，制得了口感舒适的口含烟［63］。云南中烟工业有限责任公司以水提处理过的烟草为主要原料，向烟末混合料中添加质量占比为0.1%～5.0%的缓释剂，制得了更加符合中国消费者消费习惯的产品，该产品不仅保留了企业原品牌卷烟的回味，而且在使用过程中能够较均匀地释放烟碱［64］。湖南中烟工业有限责任公司发明了一种用微胶囊包膜原料把烟碱活性成分包封制成缓释碱性胶囊，保证了袋装口含烟在使用过程中烟碱以分子形式缓慢释放，从而使烟碱口感延长［38，42，65］。

2.3.1.3 口含烟品类开发

国外口含烟的产品设计主要立足于当地市场，以当地消费者为受众，因此产品口味具有浓厚的地域性特征，不易被国内消费者接受。我国烟草行业致力于开发适合中国消费者口味的口含烟，如通过在配方中添加一些对人体有益的药食两用植物或植物提取物，即使口含烟的口感得到了改善，又丰富了口含烟品类。郑州烟草研究院将枣、罗汉果、咖啡等多种药食两用制剂加入到烟草原料中制成袋装口含烟［9，21-23，27］。贵州中烟工业有限责任公司以贵州产区的晾晒烟为主要烟草原料，通过添加一种或几种中药制剂，制成了能够缓解口腔和咽喉刺激感的袋装口含烟［10］；将从中草药啤酒花中提取得到浸膏或挥发油按比例加入产品配方中，降低了产品的口腔刺激性［11］；加入荞麦属植物颗粒，使产品具有清除自由基、提高人体免疫力等作用，且具有独特的麦香、焦香等香味风格［12］。湖北中烟工业有限责任公司将由乌梅、生地榆、苦参等组成的复方植物和富硒烟叶混合醇化，制成的袋装口含烟既能提供人体必需的微量元素硒，又具有清热生津的功效［20］；将富硒烟叶与具有清热润喉药效的紫罗兰有机结合，制备了香气口感协调舒适的富硒口含烟产品［28］；为解决袋装口含烟使用中对舌部和牙龈刺激性大，容易引起口腔过敏的问题，在口含烟配方中添加了姜根提取物、两面针提取物、田七提取物等具有防敏感功效的中草药成分［47］。云南中烟工业有限责任公司将具有清利咽喉、解毒功效的滇橄榄添加到口含烟中，既能使消费者享受吸烟带来的满足感，又能减轻烟草中的有害物质对人体造成的风险［29］；在口含烟配方中添加黏膜保护剂，以烟草材料和茉莉花茶为主要原料制成了具有茉莉花茶香味的袋装口含烟，解决了烟碱刺激掩盖花茶香味的技术问题［31］；采用清洗、破碎后含水率10%～50%的新鲜烟叶为主要烟草原料加工成袋装口含烟，所述产品具有新鲜烟叶特有的香味，劲头适中，且含有较多对人体有益的可溶性蛋白，弥补了传统制备方法中调制烟叶的相应缺点［32］。

2.3.2 制备技术

袋装口含烟的制备技术专利主要涉及制备工艺、熟化技术、产品形态、烟碱缓释等4 个方面。

为降低烟草的刺激性、苦涩感，在磨粉工艺之前，需要先对烟草原料进行预处理。贵州中烟工业有限责任公司采用陈化、水洗、浸渍、熟化等工艺降低了烟草的刺激性、苦涩感［37］。云南中烟工业有限责任公司通过对包装好的袋装口含烟表面进行加湿/加香处理，或通过促唾液分泌剂进行处理，在改善袋装口含烟外观特性的同时，提高了其口感舒适性［18］。袋装口含烟的核心加工工艺是烟粉的处理，特别是制备过程中烟粉的熟化环节，郑州烟草研究院根据现有制备工艺需求，提供了一种可用于袋装口含烟实验室制备和工业生产的电加热烟粉处理设备——电加热烟粉熟化处理罐［62］。热处理可赋予烟草材料所需的外观特性、感官特性以及物理特性。雷诺士烟草公司在约60 ℃下加热包括烟草材料、水和添加剂的烟草混合物，发现添加剂有助于改变烟草材料的性质和特性［60-61］。为解决现有烟粉生产技术自动化程度不高而导致难以满足口含烟产量需求的问题，郑州烟草研究院提供了一种袋装口含烟粉末制备生产线。该生产线包括翻箱喂料装置、烟叶开松装置、缓动送料装置、磨粉机、直线筛分装置，只需将烟叶原料放入翻箱喂料装置中，便可在主控制器的控制下自动完成喂料、开松打散、传送、磨粉、筛分烟叶粉末，最终得到颗粒尺寸合格的烟叶粉末，该生产线自动化程度高、生产效率高，既能满足工艺试验的需求，又具备了规模化生产能力［59］。

上海新型烟草制品研究院有限公司着重对袋装口含烟生产的工艺流程和设备进行技术改进：为解决烟草原料开松需要人工搬运且借助投料工具，难以满足自动化高速生产需求的问题，设计了一种翻箱喂料机构和物料开松机构，有效提高了生产效率并降低了生产成本［52-53］；为解决现有平行刀片磨粉机中单次切割烟叶的刀门宽度大，需配备大功率驱动电机，以及难以得到质量稳定的烟粉的问题，设计了一种新的磨粉机，显著降低了能耗与成本［54］；针对烟叶碎片中掺杂有金属异物，且难以将金属异物准确剔出问题，设计了金属异物自动剔除装置，实现了自动精准检测金属异物和异物的精准排出，提高了金属异物检出精度和工作效率［55］；针对现有技术中筛分机构体积大的问题，设计了一种直线筛分机构，利用两层不同目数的筛网同时分级筛分物料，最终得到了尺寸合格的产品，不仅提高了筛分效率，而且降低了生产成本［56］；针对烟粉半成品或成品因湿度大，在加料过程中会发生粘连，严重影响烟粉半成品或成品质量等的定量喂料问题，提出了一种对容纳的物料具有一定开松效果，可实现定量称量的定量喂料机构［57］。

为了解决现有袋装口含烟产品内含成分不易溶出和转化的问题，中国农业科学院茶叶研究所将普洱茶长时间渥堆发酵的特殊加工工艺与现有的袋装口含烟加工技术相结合，得到了具有浓郁天然普洱茶和烟草混合风味的产品，提升了现有袋装口含烟产品的口感舒适性、满足感［35］；将红茶的萎凋、揉捻、发酵等工艺与烟草的发酵、酸碱调节、热处理等工艺进行有机融合，得到的袋装红茶口含烟不仅具有浓郁的发酵红茶的风味，而且显著改善了烟草的苦涩味和辛辣味，采用该技术不仅能提高袋装口含烟的口感舒适性，还能有效减少香精香料、矫味剂、抗氧化剂等的使用量［36］。

2.3.3 包装技术

袋装口含烟的包装技术专利主要涉及内包装（小袋包装）、外包装（小盒包装）及相关设备、工艺。目前，国外厂家主要采用类似于无纺布的透水性材料作为袋装口含烟产品的内包装，塑料或铝箔作为外包装。

2.3.3.1 小袋包装

袋装口含烟的包装小袋优选纤维材料，也可以选用布或者纸（诸如滤纸、用来制作茶袋、咖啡袋的纸等），包装材料为可热封的多孔材料，在消费者使用时香味和唾液可从袋中透出［70］。郑州烟草研究院采用袋泡茶材料，包装小袋为纸质、棉质或无纺布、无毒的化学纤维材料等［67］。雷诺士烟草公司为解决袋装口含烟会造成消费者口腔、脸颊或牙龈不舒适的问题，将可透湿小袋的材料改为“羊毛织物”，以便在制备、包装、储存和输送期间调节烟草成分的外部环境［66］。由于袋装口含烟的烟草材料含水率通常较高，烟草和烟草添加剂易使包装小袋污染或褪色，为此菲利浦·莫里斯烟草公司在烟草材料和包装小袋之间增加了一层衬袋，衬袋包含可溶于水的衬里，该衬里贴近烟草材料，用于吸湿和保护小袋［68］。云南中烟工业有限责任公司将口含烟的小袋包装纸用天然植物提取物溶液浸泡或喷涂处理，使该包装袋上附着的物质能抑制或杀灭口腔中的致龋菌，从而在改善口腔卫生的同时使袋装口含烟在存储过程中不易变质［92］。

2.3.3.2 小盒包装

目前袋装口含烟的小盒包装一般带有可拆开的金属或塑料盖的圆形金属、塑料或纸质容器，金属或塑料盖可铰接在包装盒上。菲利浦·莫里斯烟草公司发明了一种包括装载站、盒成型站和卸载站的散装制品的包装设备，可以实现袋装口含烟的自动入盒，且使用时方便取出［71］。为解决袋装口含烟湿度大、易受外部环境影响而变质这一问题，雷诺士烟草公司在小盒包装里设置了不同功能的分隔室用来容纳烟草材料和环境改造材料，以保护产品免受外部环境影响［76］；还设计了具有组合式调节阀的包装容器，在正常情况下阀门闭合，当需要释放内部空间压力时可以打开，使容器通风，同时减少内部烟草材料的水分损失［78］。为了解决现有袋装口含烟保质期较短的问题，河南中烟工业有限责任公司提供了一种能延长袋装口含烟保质期的新型外包装，该包装内设有PVC 膜制成的小水袋，小水袋内装有水或水与香料、保润剂的混合物（内含物），使用时，挤破小水袋，使内含物进入无纺布包裹的口含烟中，在密封条件下平衡2 min 后打开外包装使用［77］。针对目前袋装口含烟的包装取用困难、在取用时需要用手取、用后残留物需要丢弃的问题，颐中（青岛）烟草机械有限公司提供了一种取用方便、卫生，可以临时存放口含烟残留物，且带有手动升降装置的袋装式口含烟盒，该烟盒有利于人体健康和环境卫生［79-80］。

2.3.3.3 包装设备和工艺

在袋装口含烟生产过程中，当前制备方法不能实现成型、制袋同时进行，并且在密封口处会残留烟粉。针对上述问题上海新型烟草制品研究院有限公司设计了一种口含烟小袋包装机，其结构简单、加工方便、密封效果好且密封处纯净、不会夹杂烟粉［85］；雷诺士烟草公司发明了一种改进的烟草装袋机，利用该装置可以高效地将烟草馈送到小袋内，从而解决了馈送料斗有死区，造成流入料斗的产品损失问题［66］；颐中（青岛）烟草机械有限公司设计了一种袋装口含烟成型包装机纸张成型及制袋装置，该装置可同时进行成型和制袋，减少了工艺流程和能耗［82］。针对现有口含烟小袋成型包装机供料装置不能在线调节，需更换储料磨具才能实现供料容量调整这一问题，颐中（青岛）烟草机械有限公司提供了一种口含烟小袋成型包装机定量可调节供料装置，该装置可实现定量供应原料，且供料量可在线调节，无需更换零部件［81］。当前对袋装口含烟的包装都是采用常规的纵封、横封的热封包装设备，要想获得平整、规则的方形包装袋，需要对成型器的位置进行反复调整，造成设备调试过程费时费力，针对该问题，云南中烟工业有限责任公司研发出一种适宜小型热封包装的多自由度、多方位的调节机构，该装置可应用于小型半自动化的热封包装设备中，其结构简单、调整方便，能够满足多数设备的位置精度要求［72，94］。针对口含烟小袋装入盒包装的自动化程度低这一问题，颐中（青岛）烟草机械有限公司提出了一种便于将口含烟小袋装入盒包装的规则入盒装置，实现了口含烟的规则入盒［83］。针对袋装口含烟小盒包装工艺中设备自动化程度以及精准度不高、包装效率低等问题，颐中（青岛）烟草机械有限公司提出了一种口含烟小袋自动入盒扣盖、自动检测剔除缓存的包装系统，实现了口含烟小袋精准入盒、扣盖检测和筛选［86］。针对目前袋装口含烟小盒包装中传统套标机多盒叠层套标难度大、人工辅助条封成本高的问题，颐中（青岛）烟草机械有限公司开发了一种新的袋装口含烟小盒条封装置，通过采用直角坐标机械手配合视觉检测平台，实现了小盒自动码垛和标签朝向的一致性，通过中转模具和循环输送线运送叠放好的口含烟条盒，并进行自动套标和热收缩条封，最终实现了自动化包装生产［87］。针对目前口含烟小袋包装机计数不准确、输送过程中小盒规格不便于监测的问题，颐中（青岛）烟草机械有限公司提出了一种袋装口含烟包装入盒的前序计数及输送装置，该装置在输送过程中实现小盒规格监测，同时实现袋装口含烟准确计数及除尘称重缓存及输送［88］。

3 结论与展望

在袋装口含烟技术领域，近年来专利数量增长迅速，2008 年至今，袋装口含烟中国专利申请进入快速增长期。在此期间，以中国烟草总公司郑州烟草研究院为代表的我国烟草行业单位给予了足够的重视，布局了一批专利。国外烟草公司所申请袋装口含烟中国专利以雷诺士烟草公司和菲利浦·莫里斯烟草公司数量领先，且大多数为发明专利。

在专利技术方面，袋装口含烟的技术申请主要集中在产品配方和添加剂、制备工艺以及包装上。其中，产品配方和添加剂技术主要立足于国内烟草原料，将一些药食两用的植物应用于配方中，开发成多种风味的口含烟，其中烟碱的均匀释放是核心技术点，但涉及缓释技术的专利申请相对较少。制备技术专利涉及预处理、开松、除杂、磨粉、筛分、热处理等，核心工艺是烟粉的处理，特别是热处理环节，但涉及熟化技术的专利申请也不多。袋装口含烟的包装涉及内包装（小袋包装）和外包装（小盒包装）两部分，注重包装材料的安全性、使产品免受外部环境影响以及使用方便与环保是未来包装技术的发展方向。

我国烟草行业单位应通过开发适合国内消费者口味的口含烟产品来培养国内消费群体；通过实现口含烟产品烟碱的均匀释放提升消费者的使用体验；通过对制备技术核心工艺——烟粉热处理的改进提高产品的质量和竞争力；此外，还应围绕袋装口含烟产品的包装和外观等较为薄弱的技术环节进行攻关和专利布局，为我国未来袋装口含烟技术与产品开发以及市场拓展提供技术保障。