关于加热不燃烧烘烤技术的综述,你可能不知道的是:
根据权威报告显示,2017年加热不燃烧电子烟(HNB)的出口数据为1.8亿美元,而到2018年,这一数据已经突破15亿美元,预计在2019年将达到30亿美元。国外烟草巨头竞争激烈,国内中烟企业也加入了竞争。因此,加热不燃烧电子烟的核心技术——加热烘烤技术备受关注。
判断一款优质的加热不燃烧电子烟,发热片技术尤为重要。目前,加热不燃烧产品的发热专利主要集中在三类技术:电加热型技术、燃料加热型技术、理化反应加热技术。
电加热技术是目前应用最广、专利申请数量最多的主流技术,截至2017年,电加热发明专利数量已经达到400件。市面上已经出现了多种电加热技术,包括电阻丝加热、电磁感应加热、磁粒均热等。根据发热体形态的不同,发热体可以分为发热片(类似IQOS、MC、功夫)、发热针(类似LiL、博迪、QOQ)、发热杯、发热桶、发热锅(类似GLO、IUOC)等,其中厚膜发热片和针式发热是比较突出的两种形式。根据加热烘烤的形式,可以分为内部加热、外部加热、内外独立加热等。
一、厚膜加热片
加热片直接插入烟弹中由内向外加热,热辐射路径均由内向外,这种内部加热方式是最早采用的加热方式。IQOS就是采用陶瓷厚膜片状加热方式,也是行业标杆性产品。
二、针式发热
针式发热采用中心的发热针进行加热,博迪科技的不燃烧产品是全球首创的针式加热技术。目前,韩国烟草KT&G的lil是最知名的针式加热产品。针式加热可以分为两线加热针和四线加热针,其中四线加热针是两线加热针的升级版,性能更稳定且更安全。韩国lil和烟蛙科技QOQ采用了四线发热针。
三、周围发热
周围发热是一种典型的加热方式,包括发热杯、发热管和发热锅。这种方式通过环装分段加热来精确控制温度。然而,这种方式的热量利用率较低,一部分热量被烟草吸收,另一部分以热量的形式散发出去,如果隔热做得不好,烟具可能会变得过烫。英美烟草的Glo烟具是一种典型的周围发热产品。
四、内外独立加热
内外独立加热采用两个独立的热源,结构复杂且控制难度较大,但可以实现更充分的烘烤效果,内外导热贴合度较高。深圳市绿新丰科技有限公司推出了全球首款内外独立加热的不燃烧电子烟MOX-IOH,采用了针式内加热和360度环形外加热的结合。
五、MIX 3D垂直式全包围加热
MIX 3D垂直式全包围加热采用相对低温的方式对烟支进行加热,利用智能芯片温控,对烟支进行全方位的温度控制。MIX 3D垂直式全包围加热从烟支的底部一直加热到顶部,类似于真实烟草的点燃方式,使每一缕烟丝都能被充分榨干,碳化均匀,烟支的利用率高达100%。
上述的几种加热方式都是通过调节电压或电流来使电阻丝发热产生热量。

六、磁粒均热技术
磁粒均热技术采用非接触式磁感能量传递,实现低温均质加热。利用磁感交流变频原理,解决了烟草制品发烟受热不均匀的问题。
七、电磁加热
电磁加热是利用电磁感应原理对烟支进行加热,加热管外部缠绕有用于提供交变磁场的磁感应线圈。在感应线圈上通电流,产生高频磁场,使加热管受磁场感应发热。这种方式避免了电磁加热管与烟具外壳层的接触,提高了隔热效果,解决了烟具外壁温度过高的问题。
目前已有多家申请电磁加热的专利,2018年,国家知识产权局公开了一项发明专利:电磁感应低温加热烟具。此外,硅谷创业公司Loto Labs是全球首家利用电磁感应供电的雾化器公司,其旗舰产品"Evoke"牌雾化器采用电磁感应式加热系统的专利技术。
目前市场上采用电阻加热的产品较多,而电磁感应和红外加热的较少,仍处于初级发展阶段,技术空白点较多,创新空间广阔,有望成为未来加热不燃烧技术的发展方向。
除了以上的电加热典型案例,还有其他几种应用较少的技术,主要包括:
燃料加热型技术,可分为气态、液态、固态燃料。截至2017年,燃烧加热型发明专利约有300件,但目前市面上应用较少。
理化反应加热技术,包括物理结晶和化学反应等,截至2017年,理化反应加热技术发明专利约有54件。
超声雾化技术,正在突破传统加热雾化技术电子烟的专利限制,研发全新一代使用超声雾化的电子烟。
