烟草衍生的纤维素糖的制作方法

本发明涉及由烟草制成或衍生自烟草或以其它方式并入有烟草或烟草的组分的产品。特别令人感兴趣的是获自或衍生自烟草属物种植物的茎秆或根部的成分或组分。

背景技术：

1、香烟、雪茄和烟袋是流行的吸烟制品，其以不同形式使用烟草。这类吸烟制品是通过加热或燃烧烟草以产生可以被吸烟者吸入的浮质(例如烟雾)来使用。流行的吸烟制品(如香烟)具有大体上圆柱形杆状结构，并且包括可点燃抽吸材料的装料、卷筒或管柱，如由包装纸环绕的切碎的烟草(例如呈去筋烟叶形式)，从而形成所谓的“烟丝杆”。通常，香烟具有以端对端关系与烟丝杆对准的圆柱形过滤器元件。通常，过滤器元件包含由称为“包裹塞”的纸张材料围绕的塑化乙酸纤维素丝束。某些香烟并入有具有多个区段的过滤器元件，并且这些区段中的一个可包含活性炭粒子。通常，使用称为“接装纸”的围绕包裹材料将过滤器元件附接到烟丝杆的一个端部。还变得期望将接装材料和包裹塞打孔，以便用环境空气提供抽吸主流烟雾的稀释。香烟是由吸烟者通过点燃其一个端部并且燃烧烟丝杆来使用。接着，吸烟者通过在香烟的相对端部(例如过滤器端部)抽吸来将主流烟雾接收到他/她的口中。

2、用于香烟制造的烟草通常以掺合形式使用。举例来说，某些流行的烟草掺合物，通常被称为“美国掺合物(american blends)”，包含烟熏烟、白肋烟和东方烟草的混合物，并且在许多情况下，包含某些经处理的烟草，如复原烟草和经处理的烟草梗。用于制造具体香烟品牌的烟草掺合物内的每种类型的烟草的确切量在各品牌之间不同。然而，对于许多烟草掺合物，烟熏烟占掺合物的相对大比例，而东方烟草占掺合物的相对小比例。参见例如《烟草百科全书(tobacco encyclopedia)》,voges(编)第44-45页(1984),browne,《香烟设计(the design of cigarettes)》,第3版,第43页(1990)和《烟草生产、化学方法和技术(tobacco production,chemistry and technology)》,davis等人(编)第346页(1999)。

3、烟草还可以所谓的“无烟”形式享用。特别流行的无烟烟草产品是通过将一些形式的经处理的烟草或含烟草的调配物插入用户的口中来使用。参见例如，以下文献中阐述的无烟烟草调配物的类型、成分和加工方法：schwartz的美国专利第1,376,586号；levi的美国专利第3,696,917号；pittman等人的美国专利第4,513,756号；sensabaugh,jr.等人的美国专利第4,528,993号；story等人的美国专利第4,624,269号；tibbetts的美国专利第4,991,599号；townsend的美国专利第4,987,907号；sprinkle,iii等人的美国专利第5,092,352号；white等人的美国专利第5,387,416号；williams的美国专利第6,668,839号；williams的美国专利第6,834,654号；atchley等人的美国专利第6,953,040号；atchley等人的美国专利第7,032,601号；和atchley等人的美国专利第7,694,686号；williams的美国专利公开案第2004/0020503号；quinter等人的美国专利公开案第2005/0115580号；strickland等人的美国专利公开案第2005/0244521号；strickland等人的美国专利公开案第2006/0191548号；holton,jr.等人的美国专利公开案第2007/0062549号；holton,jr.等人的美国专利公开案第2007/0186941号；strickland等人的美国专利公开案第2007/0186942号；dube等人的美国专利公开案第2008/0029110号；robinson等人的美国专利公开案第2008/0029116号；mua等人的美国专利公开案第2008/0029117号；robinson等人的美国专利公开案第2008/0173317号；engstrom等人的美国专利公开案第2008/0196730号；neilsen等人的美国专利公开案第2008/0209586号；crawford等人的美国专利公开案第2008/0305216号；mua等人的美国专利公开案第2009/0025738号；brinkley等人的美国专利公开案第2009/0025739号；essen等人的美国专利公开案第2009/0065013号；kumar等人的美国专利公开案第2009/0293889号；doolittle等人的美国专利公开案第2010/0018540号；gerardi等人的美国专利公开案第2010/0018541号；gao等人的美国专利公开案第2010/0291245号；mua等人的美国专利公开案第2011/0139164号；coleman,iii等人的美国专利公开案第2011/0174323号；beeson等人的美国专利公开案第2011/0247640号；coleman,iii等人的美国专利公开案第2011/0259353号；cantrell等人的美国专利公开案第2012/0037175号；hunt等人的美国专利公开案第2012/0055494号；sebastian等人的美国专利公开案第2012/0103353号；byrd等人的美国专利公开案第2012/0125354号；cantrell等人的美国专利公开案第2012/0138073号；和cantrell等人的美国专利公开案第2012/0138074号；arnarp等人的pct wo 04/095959；atchley等人的pct wo 05/063060；engstrom的pct wo05/004480；bjorkholm的pct wo 05/016036；quinter等人的pct wo 05/041699和atchley的pct wo 10/132444；所述文献中的每个以引用的方式并入本文中。

4、一种类型的无烟烟草产品被称为“鼻烟”。在欧洲，特别是瑞典，已经由或通过如瑞典火柴公司(swedish match ab)、费德勒和伦格恩公司(fiedler&lundgren ab)、古斯塔瓦斯公司(gustavus ab)、斯坎迪那维思科托巴思科帕格尼公司(skandinavisktobakskompagni a/s)以及洛克生产公司(rocker production ab)的公司制造出代表性类型的湿鼻烟产品(通常被称为“小鼻烟(snus)”)。在美国可购得的小鼻烟产品是以r.j.雷诺兹烟草公司(r.j.reynolds tobacco company)的骆驼小鼻烟冰味(camel snus frost)、骆驼小鼻烟原味(camel snus original)以及骆驼小鼻烟香味(camel snus spice)为商标名出售。还参见例如bryzgalov等人,1n1800生命周期评估、常见松散和部分小鼻烟的比较性生命周期评估(1n1800 life cycle assessment,comparative life cycle assessmentof general loose and portion snus)(2005)。另外，与小鼻烟制造相关联的某些质量标准已被汇编成所谓的gothiatek标准。代表性无烟烟草产品还按以下商标名出售：奥利弗韦斯特a/s(oliver twist a/s)家族的奥利弗韦斯特(oliver twist)、美国无烟烟草公司(smokeless tobacco co.)的哥本哈根(copenhagen)湿烟草、哥本哈根袋装烟草、斯扣班低(skoal bandits)、斯扣袋装烟草(skoal pouches)、斯扣干(skoaldry)、公鸡(rooster)、红海豹(red seal)长烟、爱斯基摩人(husky)和狂欢(revel)薄荷烟草封装；美国飞利浦莫里斯公司(philip morris)的万宝路小鼻烟(marlboro snus)和“塔博卡(taboka)”；以及美国鼻烟公司(american snuff company,llc)的利瓦伊加勒特(levi garrett)、山峰(peachy)、泰勒的骄傲(taylor's pride)、科迪亚克(kodiak)、霍肯冬青(hawkenwintergreen)、灰熊(grizzly)、牙齿(dental)、肯塔基王(kentucky king)和猛犸象穴(mammoth cave)；r.j.雷诺烟草公司(r.j.reynolds tobacco company)的骆驼小鼻烟(camel snus)、骆驼球(camel orbs)、骆驼棒(camel sticks)和骆驼带(camel strips)。出售的其它示例性无烟烟草产品包括以下名称的产品：斯维什国际公司(swisherinternational,inc.)的卡亚克湿鼻烟(kayak moist snuff)和查塔努加咀嚼烟草(chattanooga chew chewing tobacco)；和平克顿烟草公司(pinkerton tobacco co.lp)的雷德曼咀嚼烟草(redman chewing tobacco)。

5、将期望的是，为通常被视为废料的烟草植物的部分提供附加用途。具体地说，将有利的是，开发衍生自烟草生物质的产品，具体地衍生自烟草属物种植物的茎秆或根部的产品。

技术实现思路

1、本发明提供由烟草属物种植物的茎秆或根部形成纤维素糖的方法，包含i)接收烟草材料，所述烟草材料包含收获的烟草属物种植物的茎秆材料和根部材料中的至少一种；ii)使烟草材料脱木质素以形成烟草衍生的浆粕；和iii)使烟草衍生的浆粕水解以形成包含残余固体和液体的经水解烟草产物，所述液体包含至少一种烟草衍生的纤维素糖。在各种实施例中，烟草材料可包含至少约90干重％的收获的烟草属物种植物的茎秆材料和根部材料中的至少一种。

2、在各种实施例中，使烟草材料脱木质素的步骤可包含磨碎收获的烟草属物种植物的茎秆材料和根部材料中的至少一种，以形成烟草衍生的浆粕。使烟草材料脱木质素的步骤可进一步包含例如对烟草衍生的浆粕进行冲洗和脱水。在某些实施例中，使烟草材料脱木质素的步骤可进一步包含将烟草衍生的浆粕的ph调节到在约4.5到约5.5的范围内的值。本发明的方法可进一步包含将烟草衍生的浆粕干燥到至少10％的水分含量或更小。

3、在各种实施例中，使烟草衍生的浆粕水解的步骤可包含在至少一种酶存在下烟草衍生的浆粕的酶促糖化。在某些实施例中，方法可包括两步糖化过程，所述过程包括将至少一种酶添加到经历酶促水解的烟草衍生的浆粕，以减少经水解烟草产物中木糖的量。

4、在各种实施例中，方法可进一步包含使包含至少一种烟草衍生的纤维素糖的液体蒸发以形成稠合糖浆。稠合糖浆可包含例如至少约80重量％的葡萄糖。在一些实施例中，稠合糖浆可包含例如约15重量％的木糖或更少。

5、在各种实施例中，方法可进一步包含使用镍催化剂，通过氢化将衍生自原始烟草材料的葡萄糖转化为山梨醇。在一些实施例中，方法可进一步包含通过水解将衍生自原始烟草材料的葡萄糖转化成乙酰丙酸。

6、在各种实施例中，方法可进一步包含将酵母添加到经水解烟草产物，和允许经水解烟草产物和酵母发酵并形成包含甘油的经发酵浆粕浆料。产生的甘油的平均产率例如可为经脱木质素的烟草衍生的浆粕的总重量的至少约10重量％。

7、在一些实施例中，方法可进一步包含分离残余固体和液体；将酵母添加到液体；和允许液体和酵母发酵并形成包含乙醇的经发酵产物。在某些实施例中，方法可进一步包含分离残余固体和液体；将高蛋白质培养基添加到液体；和允许液体和高蛋白质培养基发酵并形成包含乳酸的经发酵产物。

8、在各种实施例中，方法可进一步包含将烟草衍生的纤维素糖并入到烟草产品中。烟草产品可为例如吸烟制品。

9、本发明还提供衍生自经水解烟草材料的纤维素糖，所述烟草材料包含收获的烟草属物种植物的烟草茎秆材料和烟草根部材料中的至少一种。在水解之前，烟草材料可包含至少约90干重％的收获的烟草属物种植物的茎秆材料和根部材料中的至少一种。

10、在若干实施例中，可提供烟草产品，所述烟草产品并入有衍生自经水解烟草材料的纤维素糖或衍生自纤维素糖的下游产品。纤维素糖的下游产品可选自由以下组成的群组：高果糖烟草糖浆、甘油、乙酰丙酸、乳酸和其组合。

11、本发明包括(但不限于)以下实施例：

12、实施例1：一种由烟草属物种植物的茎秆或根部形成纤维素糖的方法，包含：

13、i)接收烟草材料，所述烟草材料包含收获的烟草属物种植物的茎秆材料和根部材料中的至少一种；

14、ii)使烟草材料脱木质素以形成烟草衍生的浆粕；和

15、iii)使烟草衍生的浆粕水解以形成包含残余固体和液体的经水解烟草产物，所述液体包含至少一种烟草衍生的纤维素糖。

16、实施例2：根据任一前述或后述实施例的由烟草属物种植物的茎秆或根部形成纤维素糖的方法，其中烟草材料包含至少约90干重％的收获的烟草属物种植物的茎秆材料和根部材料中的至少一种。

17、实施例3：根据任一前述或后述实施例的由烟草属物种植物的茎秆或根部形成纤维素糖的方法，其中使烟草材料脱木质素的步骤包含磨碎收获的烟草属物种植物的茎秆材料和根部材料中的至少一种，以形成烟草衍生的浆粕。

18、实施例4：根据任一前述或后述实施例的由烟草属物种植物的茎秆或根部形成纤维素糖的方法，其中使烟草材料脱木质素的步骤进一步包含对烟草衍生的浆粕进行冲洗和脱水。

19、实施例5：根据任一前述或后述实施例的由烟草属物种植物的茎秆或根部形成纤维素糖的方法，其中使烟草材料脱木质素的步骤进一步包含将烟草衍生的浆粕的ph调节到在约4.5到约5.5的范围内的值。

20、实施例6：根据任一前述或后述实施例的由烟草属物种植物的茎秆或根部形成纤维素糖的方法，进一步包含将烟草衍生的浆粕干燥到至少10％的水分含量或更小。

21、实施例7：根据任一前述或后述实施例的由烟草属物种植物的茎秆或根部形成纤维素糖的方法，其中使烟草衍生的浆粕水解的步骤包含在至少一种酶存在下烟草衍生的浆粕的酶促糖化。

22、实施例8：根据任一前述或后述实施例的由烟草属物种植物的茎秆或根部形成纤维素糖的方法，进一步包含将至少一种酶添加到水解步骤(iii)，以减少经水解烟草产物中木糖的量。

23、实施例9：根据任一前述或后述实施例的由烟草属物种植物的茎秆或根部形成纤维素糖的方法，进一步包含使包含至少一种烟草衍生的纤维素糖的液体蒸发以形成稠合糖浆。

24、实施例10：根据任一前述或后述实施例的由烟草属物种植物的茎秆或根部形成纤维素糖的方法，其中稠合糖浆包含至少约80重量％的葡萄糖。

25、实施例11：根据任一前述或后述实施例的由烟草属物种植物的茎秆或根部形成纤维素糖的方法，进一步包含使用镍催化剂，通过氢化将葡萄糖转化为山梨醇。

26、实施例12：根据任一前述或后述实施例的由烟草属物种植物的茎秆或根部形成纤维素糖的方法，进一步包含通过水解将葡萄糖转化为乙酰丙酸。

27、实施例13：根据任一前述或后述实施例的由烟草属物种植物的茎秆或根部形成纤维素糖的方法，其中稠合糖浆包含约15重量％的木糖或更少。

28、实施例14：根据任一前述或后述实施例的由烟草属物种植物的茎秆或根部形成纤维素糖的方法，进一步包含将酵母添加到经水解烟草产物，和允许经水解烟草产物和酵母发酵并形成包含甘油的经发酵浆粕浆料。

29、实施例15：根据任一前述或后述实施例的由烟草属物种植物的茎秆或根部形成纤维素糖的方法，其中产生的甘油的平均产率为烟草衍生的浆粕的至少约10重量％。

30、实施例16：根据任一前述或后述实施例的由烟草属物种植物的茎秆或根部形成纤维素糖的方法，进一步包含分离残余固体和液体；将酵母添加到液体；和允许液体和酵母发酵并形成包含乙醇的经发酵产物。

31、实施例17：根据任一前述或后述实施例的由烟草属物种植物的茎秆或根部形成纤维素糖的方法，进一步包含分离残余固体和液体；将高蛋白质培养基添加到液体；和允许液体和高蛋白质培养基发酵并形成包含乳酸的经发酵产物。

32、实施例18：根据任一前述或后述实施例的由烟草属物种植物的茎秆或根部形成纤维素糖的方法，进一步包含将烟草衍生的纤维素糖并入到烟草产品中。

33、实施例19：根据任一前述或后述实施例的由烟草属物种植物的茎秆或根部形成纤维素糖的方法，其中烟草产品为吸烟制品。

34、实施例20：一种衍生自经水解烟草材料的纤维素糖，所述烟草材料包含收获的烟草属物种植物的烟草茎秆材料和烟草根部材料中的至少一种。

35、实施例21：根据任一前述或后述实施例的纤维素糖，其中烟草材料包含至少约90干重％的收获的烟草属物种植物的茎秆材料和根部材料中的至少一种。

36、实施例22：一种并入有根据任一前述或后述实施例的纤维素糖或根据任一前述或后述实施例的纤维素糖的下游产品的烟草产品，所述纤维素糖的下游产品选自由以下组成的群组：高果糖烟草糖浆、甘油、乙酰丙酸、乳酸和其组合。

37、通过阅读下文详细描述连同下文简要描述的附图，本公开的这些和其它特征、方面和优点将显而易见。本发明包括以上指出的实施例中的两个、三个、四个或更多个的任何组合以及本公开中阐述的任何两个、三个、四个或更多个特征或要素的组合，不管这类特征或要素是否在本文中的一个特定实施例描述中明确地组合。本公开旨在整体阅读，使得在其各种方面和实施例中的任一个中所公开的本发明的任何可分离特征或要素应视为旨在是可组合的，除非上下文另外明确规定。