國內袋裝口含煙專利技術分析

劉亞麗，李 鵬，洪群業，鄭 路，鄭新章，賈 楠，邱紀青，龔金龍，李 曼，王金棒*

1.中國煙草總公司鄭州煙草研究院，鄭州高新技術產業開發區楓楊街2 號 450001

2.河南新橋煙草科技服務有限公司，鄭州高新技術產業開發區楓楊街2 號 450001

隨著世界范圍內控煙力度的不斷加大，無煙氣煙草制品日益受到科研人員的關注。無煙氣煙草制品是目前唯一可以在任何公眾場合使用的煙草制品（除部分國家禁止使用外），使用時既不燃燒也無需加熱，作為傳統煙草制品有力的替代品，已有文獻對其專利進行了分析［1］。口用型無煙氣煙草制品主要有口含煙、含化煙和膠基煙3 種［2］。口含煙是通過吸吮或敷貼在牙齒和牙齦上等方式，在口腔中消費的無煙氣煙草制品，其以煙草細粉為主要原料，添加水、保潤劑、食用鹽、香精香料、其他食品添加劑等輔料后，經磨粉、熱處理、包裝等制成［1-2］。口含煙產品一般采用小袋包裝（以下簡稱袋裝口含煙），根據袋裝口含煙的產品結構和特征，以及本項目組研究制訂的《新型煙草制品專利技術分類體系》，袋裝口含煙的專利技術主要涉及產品配方技術、制備技術、包裝技術3 大方面。本文中對國家知識產權局公開公告的有關袋裝口含煙的專利進行了檢索統計和分析，旨在使我國煙草行業相關科技人員準確把握袋裝口含煙的研發現狀和發展趨勢，并為該類產品的后續研發提供參考。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

本研究的對象為1985—2018 年國家知識產權局公開公告的154 件袋裝口含煙中國專利。其中，發明專利124 件，實用新型專利21 件，外觀設計專利9 件。

1.2 數據獲取方法

本研究中檢索的數據來自國家知識產權局專利檢索及分析平臺（http：//www.pss-system.gov.cn）和德溫特（Derwent）專利數據庫。數據檢索策略包括IPC 分類法（國際專利分類法）檢索和關鍵詞檢索。袋裝口含煙專利主要分布在IPC 的A24 大類（煙草、雪茄煙、紙煙、吸煙者用品）中，涉及的關鍵詞包括口含煙、口含型、煙粉、袋裝、小袋等。

1.3 分析方法

通過對專利著錄項的統計和專利技術點的剖析，實現對專利申請趨勢、專利申請人分布以及專利技術的深入分析。在進行專利分析對象選取時，采用被引頻次和同族專利數量兩項文獻計量學指標作為主要分析依據［3-8］。

2 結果與分析

2.1 專利申請概況

2.1.1 專利申請趨勢

本研究中所檢索專利涵蓋1985—2018 年全部專利，袋裝口含煙專利申請的年度分布如圖1 所示。由圖1 可以看出，最早的口含煙中國專利申請始于2003 年。

圖1 2003—2018 年袋裝口含煙專利申請數量分布圖Fig.1 Annual numbers of patents related to pouched oral tobacco products applied from 2003 to 2018

由圖1 可知，①2003 年之前我國未有袋裝口含煙的專利申請，2003—2007 年，袋裝口含煙專利申請處于起步階段，申請數量僅5 件。②從2008 年開始，袋裝口含煙的申請進入快速增長期，此后10 年間，袋裝口含煙專利申請總數達到了149 件，占袋裝口含煙專利總數（154 件）的96.8%。在此期間，我國煙草行業專利申請取得了較大進步。③由于發明專利若未申請提前公開則專利從申請到公開需要18 個月左右，2017 和2018 年申請的發明專利在檢索截止日之前尚未完全公開，因此圖1 中2017和2018 年的專利申請數量存在一定程度的滯后，預計專利申請增長趨勢仍將持續。

2.1.2 專利申請人分布

袋裝口含煙專利申請人的類型分布情況如表1所示，申請人（專利數量5 件以上）及其申請專利數量如表2 所示。

由表1 和表2 可知：①國內煙草行業在專利布局方面取得了顯著進步，總體專利數量已經超過國外煙草公司，居于領先地位。②從專利申請數量上看，國外煙草公司中雷諾士煙草公司的申請量最多，共有25 件。其次是菲利浦·莫里斯煙草公司，有5 件，其專利類型均為發明專利。③國內申請人中，鄭州煙草研究院和云南中煙工業有限責任公司居前2 名，分別有19 和18 件專利，且大多數為發明專利。

表1 專利申請人類型分布Tab.1 Statistics of applicant types （件）

表2 專利申請人及其專利數量（5 件以上）Tab.2 Statistics of applicants with more than 5 patents （件）

2.2 專利技術點統計

根據袋裝口含煙的產品結構和特征，以及本項目組研究制訂的《新型煙草制品專利技術分類體系》，袋裝口含煙的專利技術主要涉及產品配方技術、制備技術和包裝技術3 個方面。其中制備技術包含制備工藝、熟化技術、產品形態、煙堿緩釋4 個技術點。由于產品配方技術中改良添加劑配方的專利數量較多，包裝技術中改良成型技術的專利數量較多，因此將添加劑和成型技術單獨列出進行統計。袋裝口含煙的專利技術點分布如圖2 所示。

圖2 專利技術點分布Fig.2 Distribution of technology branches of patents

從技術措施角度分析，針對袋裝口含煙的技術改進措施涉及改進產品配方［9-37］、改進添加劑［38-47］、改進制備技術［10-15，18-20，28-30，34-36，48-59］、改進熟化技術［60-62］、改進產品形態、改進煙堿釋放［63-65］、改進包裝方式［66-94］、改進成型技術［72，75，81-82，93-94］8 個方面。數據統計表明，技術改進措施主要集中在制備技術上，其專利數量占袋裝口含煙專利總數（154 件）的50.6%；其次是產品配方，占39.6%；再次是產品形態和添加劑，分別占28.6%和21.4%（注：同一件專利可能涉及多個技術點的改進，故占比會超過100%）。鑒于改進產品配方和改進制備工藝方面的專利較多，因此可以判斷：通過改進產品配方來提高感官質量、產品質量，通過改進制備工藝來提高產品質量和生產效率等，是袋裝口含煙專利技術領域的研發熱點和布局重點。

2.3 專利技術分析

2.3.1 產品配方和添加劑技術

袋裝口含煙的產品配方和添加劑專利技術主要涉及葉組配方技術、輔料配方技術以及口含煙品類開發3 個方面。

2.3.1.1 葉組配方技術

袋裝口含煙的感官沖擊強度主要受煙草原料的影響，國外主要采用明火烤煙為原料，這在很大程度上限制了借鑒國外經驗開發口含煙產品的原料空間。鄭州煙草研究院選擇國產烤煙、晾曬煙中的任意一種或其混合作為煙草原料，其中晾曬煙可以是白肋煙、雪茄煙、香料煙等［14-15］；或者以國產烤煙煙葉為原料，通過不同煙葉之間的配伍，提供了基于烤煙的無煙氣煙草制品煙草原料配方［24］；或者采用國產曬煙為原料并適當加入國內外白肋煙或烤煙，經過合理搭配，形成了具有特殊風味的無煙氣煙草制品的配方［26］。

2.3.1.2 輔料配方技術

煙堿是煙草中一種非常重要的生物堿，也是袋裝口含煙的一種重要成分。煙堿釋放速率和釋放量是袋裝口含煙質量安全的重要指標。現有袋裝口含煙產品煙堿釋放速率過快，使用前期勁頭過大而后期勁頭較小，整個使用過程中煙味快速變淡。為了有效控制袋裝口含煙煙堿的釋放，廣東中煙工業有限責任公司利用微生物發酵降解煙草中的大分子物質，并通過控制煙絲顆粒中煙堿的釋放，制得了口感舒適的口含煙［63］。云南中煙工業有限責任公司以水提處理過的煙草為主要原料，向煙末混合料中添加質量占比為0.1%～5.0%的緩釋劑，制得了更加符合中國消費者消費習慣的產品，該產品不僅保留了企業原品牌卷煙的回味，而且在使用過程中能夠較均勻地釋放煙堿［64］。湖南中煙工業有限責任公司發明了一種用微膠囊包膜原料把煙堿活性成分包封制成緩釋堿性膠囊，保證了袋裝口含煙在使用過程中煙堿以分子形式緩慢釋放，從而使煙堿口感延長［38，42，65］。

2.3.1.3 口含煙品類開發

國外口含煙的產品設計主要立足于當地市場，以當地消費者為受眾，因此產品口味具有濃厚的地域性特征，不易被國內消費者接受。我國煙草行業致力于開發適合中國消費者口味的口含煙，如通過在配方中添加一些對人體有益的藥食兩用植物或植物提取物，即使口含煙的口感得到了改善，又豐富了口含煙品類。鄭州煙草研究院將棗、羅漢果、咖啡等多種藥食兩用制劑加入到煙草原料中制成袋裝口含煙［9，21-23，27］。貴州中煙工業有限責任公司以貴州產區的晾曬煙為主要煙草原料，通過添加一種或幾種中藥制劑，制成了能夠緩解口腔和咽喉刺激感的袋裝口含煙［10］；將從中草藥啤酒花中提取得到浸膏或揮發油按比例加入產品配方中，降低了產品的口腔刺激性［11］；加入蕎麥屬植物顆粒，使產品具有清除自由基、提高人體免疫力等作用，且具有獨特的麥香、焦香等香味風格［12］。湖北中煙工業有限責任公司將由烏梅、生地榆、苦參等組成的復方植物和富硒煙葉混合醇化，制成的袋裝口含煙既能提供人體必需的微量元素硒，又具有清熱生津的功效［20］；將富硒煙葉與具有清熱潤喉藥效的紫羅蘭有機結合，制備了香氣口感協調舒適的富硒口含煙產品［28］；為解決袋裝口含煙使用中對舌部和牙齦刺激性大，容易引起口腔過敏的問題，在口含煙配方中添加了姜根提取物、兩面針提取物、田七提取物等具有防敏感功效的中草藥成分［47］。云南中煙工業有限責任公司將具有清利咽喉、解毒功效的滇橄欖添加到口含煙中，既能使消費者享受吸煙帶來的滿足感，又能減輕煙草中的有害物質對人體造成的風險［29］；在口含煙配方中添加黏膜保護劑，以煙草材料和茉莉花茶為主要原料制成了具有茉莉花茶香味的袋裝口含煙，解決了煙堿刺激掩蓋花茶香味的技術問題［31］；采用清洗、破碎后含水率10%～50%的新鮮煙葉為主要煙草原料加工成袋裝口含煙，所述產品具有新鮮煙葉特有的香味，勁頭適中，且含有較多對人體有益的可溶性蛋白，彌補了傳統制備方法中調制煙葉的相應缺點［32］。

2.3.2 制備技術

袋裝口含煙的制備技術專利主要涉及制備工藝、熟化技術、產品形態、煙堿緩釋等4 個方面。

為降低煙草的刺激性、苦澀感，在磨粉工藝之前，需要先對煙草原料進行預處理。貴州中煙工業有限責任公司采用陳化、水洗、浸漬、熟化等工藝降低了煙草的刺激性、苦澀感［37］。云南中煙工業有限責任公司通過對包裝好的袋裝口含煙表面進行加濕/加香處理，或通過促唾液分泌劑進行處理，在改善袋裝口含煙外觀特性的同時，提高了其口感舒適性［18］。袋裝口含煙的核心加工工藝是煙粉的處理，特別是制備過程中煙粉的熟化環節，鄭州煙草研究院根據現有制備工藝需求，提供了一種可用于袋裝口含煙實驗室制備和工業生產的電加熱煙粉處理設備——電加熱煙粉熟化處理罐［62］。熱處理可賦予煙草材料所需的外觀特性、感官特性以及物理特性。雷諾士煙草公司在約60 ℃下加熱包括煙草材料、水和添加劑的煙草混合物，發現添加劑有助于改變煙草材料的性質和特性［60-61］。為解決現有煙粉生產技術自動化程度不高而導致難以滿足口含煙產量需求的問題，鄭州煙草研究院提供了一種袋裝口含煙粉末制備生產線。該生產線包括翻箱喂料裝置、煙葉開松裝置、緩動送料裝置、磨粉機、直線篩分裝置，只需將煙葉原料放入翻箱喂料裝置中，便可在主控制器的控制下自動完成喂料、開松打散、傳送、磨粉、篩分煙葉粉末，最終得到顆粒尺寸合格的煙葉粉末，該生產線自動化程度高、生產效率高，既能滿足工藝試驗的需求，又具備了規模化生產能力［59］。

上海新型煙草制品研究院有限公司著重對袋裝口含煙生產的工藝流程和設備進行技術改進：為解決煙草原料開松需要人工搬運且借助投料工具，難以滿足自動化高速生產需求的問題，設計了一種翻箱喂料機構和物料開松機構，有效提高了生產效率并降低了生產成本［52-53］；為解決現有平行刀片磨粉機中單次切割煙葉的刀門寬度大，需配備大功率驅動電機，以及難以得到質量穩定的煙粉的問題，設計了一種新的磨粉機，顯著降低了能耗與成本［54］；針對煙葉碎片中摻雜有金屬異物，且難以將金屬異物準確剔出問題，設計了金屬異物自動剔除裝置，實現了自動精準檢測金屬異物和異物的精準排出，提高了金屬異物檢出精度和工作效率［55］；針對現有技術中篩分機構體積大的問題，設計了一種直線篩分機構，利用兩層不同目數的篩網同時分級篩分物料，最終得到了尺寸合格的產品，不僅提高了篩分效率，而且降低了生產成本［56］；針對煙粉半成品或成品因濕度大，在加料過程中會發生粘連，嚴重影響煙粉半成品或成品質量等的定量喂料問題，提出了一種對容納的物料具有一定開松效果，可實現定量稱量的定量喂料機構［57］。

為了解決現有袋裝口含煙產品內含成分不易溶出和轉化的問題，中國農業科學院茶葉研究所將普洱茶長時間渥堆發酵的特殊加工工藝與現有的袋裝口含煙加工技術相結合，得到了具有濃郁天然普洱茶和煙草混合風味的產品，提升了現有袋裝口含煙產品的口感舒適性、滿足感［35］；將紅茶的萎凋、揉捻、發酵等工藝與煙草的發酵、酸堿調節、熱處理等工藝進行有機融合，得到的袋裝紅茶口含煙不僅具有濃郁的發酵紅茶的風味，而且顯著改善了煙草的苦澀味和辛辣味，采用該技術不僅能提高袋裝口含煙的口感舒適性，還能有效減少香精香料、矯味劑、抗氧化劑等的使用量［36］。

2.3.3 包裝技術

袋裝口含煙的包裝技術專利主要涉及內包裝（小袋包裝）、外包裝（小盒包裝）及相關設備、工藝。目前，國外廠家主要采用類似于無紡布的透水性材料作為袋裝口含煙產品的內包裝，塑料或鋁箔作為外包裝。

2.3.3.1 小袋包裝

袋裝口含煙的包裝小袋優選纖維材料，也可以選用布或者紙（諸如濾紙、用來制作茶袋、咖啡袋的紙等），包裝材料為可熱封的多孔材料，在消費者使用時香味和唾液可從袋中透出［70］。鄭州煙草研究院采用袋泡茶材料，包裝小袋為紙質、棉質或無紡布、無毒的化學纖維材料等［67］。雷諾士煙草公司為解決袋裝口含煙會造成消費者口腔、臉頰或牙齦不舒適的問題，將可透濕小袋的材料改為“羊毛織物”，以便在制備、包裝、儲存和輸送期間調節煙草成分的外部環境［66］。由于袋裝口含煙的煙草材料含水率通常較高，煙草和煙草添加劑易使包裝小袋污染或褪色，為此菲利浦·莫里斯煙草公司在煙草材料和包裝小袋之間增加了一層襯袋，襯袋包含可溶于水的襯里，該襯里貼近煙草材料，用于吸濕和保護小袋［68］。云南中煙工業有限責任公司將口含煙的小袋包裝紙用天然植物提取物溶液浸泡或噴涂處理，使該包裝袋上附著的物質能抑制或殺滅口腔中的致齲菌，從而在改善口腔衛生的同時使袋裝口含煙在存儲過程中不易變質［92］。

2.3.3.2 小盒包裝

目前袋裝口含煙的小盒包裝一般帶有可拆開的金屬或塑料蓋的圓形金屬、塑料或紙質容器，金屬或塑料蓋可鉸接在包裝盒上。菲利浦·莫里斯煙草公司發明了一種包括裝載站、盒成型站和卸載站的散裝制品的包裝設備，可以實現袋裝口含煙的自動入盒，且使用時方便取出［71］。為解決袋裝口含煙濕度大、易受外部環境影響而變質這一問題，雷諾士煙草公司在小盒包裝里設置了不同功能的分隔室用來容納煙草材料和環境改造材料，以保護產品免受外部環境影響［76］；還設計了具有組合式調節閥的包裝容器，在正常情況下閥門閉合，當需要釋放內部空間壓力時可以打開，使容器通風，同時減少內部煙草材料的水分損失［78］。為了解決現有袋裝口含煙保質期較短的問題，河南中煙工業有限責任公司提供了一種能延長袋裝口含煙保質期的新型外包裝，該包裝內設有PVC 膜制成的小水袋，小水袋內裝有水或水與香料、保潤劑的混合物（內含物），使用時，擠破小水袋，使內含物進入無紡布包裹的口含煙中，在密封條件下平衡2 min 后打開外包裝使用［77］。針對目前袋裝口含煙的包裝取用困難、在取用時需要用手取、用后殘留物需要丟棄的問題，頤中（青島）煙草機械有限公司提供了一種取用方便、衛生，可以臨時存放口含煙殘留物，且帶有手動升降裝置的袋裝式口含煙盒，該煙盒有利于人體健康和環境衛生［79-80］。

2.3.3.3 包裝設備和工藝

在袋裝口含煙生產過程中，當前制備方法不能實現成型、制袋同時進行，并且在密封口處會殘留煙粉。針對上述問題上海新型煙草制品研究院有限公司設計了一種口含煙小袋包裝機，其結構簡單、加工方便、密封效果好且密封處純凈、不會夾雜煙粉［85］；雷諾士煙草公司發明了一種改進的煙草裝袋機，利用該裝置可以高效地將煙草饋送到小袋內，從而解決了饋送料斗有死區，造成流入料斗的產品損失問題［66］；頤中（青島）煙草機械有限公司設計了一種袋裝口含煙成型包裝機紙張成型及制袋裝置，該裝置可同時進行成型和制袋，減少了工藝流程和能耗［82］。針對現有口含煙小袋成型包裝機供料裝置不能在線調節，需更換儲料磨具才能實現供料容量調整這一問題，頤中（青島）煙草機械有限公司提供了一種口含煙小袋成型包裝機定量可調節供料裝置，該裝置可實現定量供應原料，且供料量可在線調節，無需更換零部件［81］。當前對袋裝口含煙的包裝都是采用常規的縱封、橫封的熱封包裝設備，要想獲得平整、規則的方形包裝袋，需要對成型器的位置進行反復調整，造成設備調試過程費時費力，針對該問題，云南中煙工業有限責任公司研發出一種適宜小型熱封包裝的多自由度、多方位的調節機構，該裝置可應用于小型半自動化的熱封包裝設備中，其結構簡單、調整方便，能夠滿足多數設備的位置精度要求［72，94］。針對口含煙小袋裝入盒包裝的自動化程度低這一問題，頤中（青島）煙草機械有限公司提出了一種便于將口含煙小袋裝入盒包裝的規則入盒裝置，實現了口含煙的規則入盒［83］。針對袋裝口含煙小盒包裝工藝中設備自動化程度以及精準度不高、包裝效率低等問題，頤中（青島）煙草機械有限公司提出了一種口含煙小袋自動入盒扣蓋、自動檢測剔除緩存的包裝系統，實現了口含煙小袋精準入盒、扣蓋檢測和篩選［86］。針對目前袋裝口含煙小盒包裝中傳統套標機多盒疊層套標難度大、人工輔助條封成本高的問題，頤中（青島）煙草機械有限公司開發了一種新的袋裝口含煙小盒條封裝置，通過采用直角坐標機械手配合視覺檢測平臺，實現了小盒自動碼垛和標簽朝向的一致性，通過中轉模具和循環輸送線運送疊放好的口含煙條盒，并進行自動套標和熱收縮條封，最終實現了自動化包裝生產［87］。針對目前口含煙小袋包裝機計數不準確、輸送過程中小盒規格不便于監測的問題，頤中（青島）煙草機械有限公司提出了一種袋裝口含煙包裝入盒的前序計數及輸送裝置，該裝置在輸送過程中實現小盒規格監測，同時實現袋裝口含煙準確計數及除塵稱重緩存及輸送［88］。

3 結論與展望

在袋裝口含煙技術領域，近年來專利數量增長迅速，2008 年至今，袋裝口含煙中國專利申請進入快速增長期。在此期間，以中國煙草總公司鄭州煙草研究院為代表的我國煙草行業單位給予了足夠的重視，布局了一批專利。國外煙草公司所申請袋裝口含煙中國專利以雷諾士煙草公司和菲利浦·莫里斯煙草公司數量領先，且大多數為發明專利。

在專利技術方面，袋裝口含煙的技術申請主要集中在產品配方和添加劑、制備工藝以及包裝上。其中，產品配方和添加劑技術主要立足于國內煙草原料，將一些藥食兩用的植物應用于配方中，開發成多種風味的口含煙，其中煙堿的均勻釋放是核心技術點，但涉及緩釋技術的專利申請相對較少。制備技術專利涉及預處理、開松、除雜、磨粉、篩分、熱處理等，核心工藝是煙粉的處理，特別是熱處理環節，但涉及熟化技術的專利申請也不多。袋裝口含煙的包裝涉及內包裝（小袋包裝）和外包裝（小盒包裝）兩部分，注重包裝材料的安全性、使產品免受外部環境影響以及使用方便與環保是未來包裝技術的發展方向。

我國煙草行業單位應通過開發適合國內消費者口味的口含煙產品來培養國內消費群體；通過實現口含煙產品煙堿的均勻釋放提升消費者的使用體驗；通過對制備技術核心工藝——煙粉熱處理的改進提高產品的質量和競爭力；此外，還應圍繞袋裝口含煙產品的包裝和外觀等較為薄弱的技術環節進行攻關和專利布局，為我國未來袋裝口含煙技術與產品開發以及市場拓展提供技術保障。