一种着色缓释香珠的制备方法及其产品和应用与流程

1.本发明属于香烟制造领域，具体涉及一种着色缓释香珠的制备方法及其产品和应用。


背景技术：

2.随着降焦减害工作的推进，卷烟烟气焦油含量不断降低，对卷烟增香补香技术的要求也越来越高，这导致了滤嘴增香补香方法的研究开发迅猛发展，包括丝束加香、香线、爆珠、滴丸、微胶囊、纳米颗粒等加香技术得到了开发应用。但这些技术存在一定的弊端，如丝束和香线加香的长期存放香气稳定性较差，爆珠和滴丸成本较高且会引入其它不良气味，微胶囊和纳米颗粒存在吸入肺部的安全隐患。
3.为此行业内近来开发出了香味缓释颗粒的新技术，如卷烟滤嘴用香味缓释剂颗粒(201510300776.x、201610488221.7)，卷烟用多孔固态香珠(201910888311.9)，大颗粒固态香珠卷烟滤棒(201810886849.1、2018000887493.3、201810887483.x、2019000314422.9、201910314412.5、201810885888.x、201811016014.7)等。
4.但现有的香气缓释颗粒制造技术存在一些缺陷：(1)采用普通的挤压法、喷雾干燥法、成球机造粒法等进行造粒，所得颗粒的粒度较小、圆度较低、硬度稍差；若要提高颗粒度或圆度则生产周期大幅延长，若要保证颗粒硬度则密度增加、香精吸附能力下降；(2)采用改进后的大颗粒造粒法，虽然所得颗粒的粒度和圆度都明显提高，但生产周期长达2-4天，批量制备能力较弱。此外，现有技术所制备的颗粒，色泽暗淡、或无色/浅色、或色泽均匀性差，因此外观性状不佳，不适合制作可视化滤嘴。
5.而另一方面，随着人们生活水平的不断提高，现在的消费者在追求烟气味觉和生理满足感的同时，也越来越注意产品的视觉享受。因此，如何更好凸显产品香气个性和外观个性、吸引消费者目光，成为新上市产品的重要考量指标。
6.因此，如何提供一种能够更好凸显产品香气个性和外观个性，且制备工艺简单快速的滤嘴增香补香产品，成为目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

7.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种着色缓释香珠的制备方法及其产品和应用，本发明提供的着色缓释香珠均匀、粒度直观可视、圆度饱满、色泽明亮，通过可视化颗粒赋予产品鲜明特征，并与香味特征匹配以强化消费者对产品香气的认知；并且香气释放均匀平缓，不会引入不良气味及增加烟气危害性。
8.为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
9.第一方面，本发明提供一种着色缓释香珠的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
10.(1)将无机材料、离子型表面活化剂和水混合，搅拌，滤干，得到第一材料；
11.(2)将步骤(1)得到的第一材料、增稠剂、色素、助剂和水混合，得到悬浊液；
可以是30、50、70、90、110、130、150、180、200、220、250、270、290、300等)，优选为(30-250):1，进一步优选为(50-200):1。
32.优选地，步骤(2)中，所述第一材料和助剂的质量比为(2-20):1(其中，“2-20”可以是2、4、6、8、10、12、14、16、18、20等)。
33.在本发明中，步骤(3)中，所述钙盐溶液的质量浓度为0.5-15％(例如可以是0.5％、1％、3％、5％、7％、9％、11％、13％、15％等)。
34.优选地，所述钙盐包括氯化钙。
35.优选地，步骤(3)中，所述滴加的速率为10-120滴/分钟(例如可以是10滴/分钟、20滴/分钟、30滴/分钟、40滴/分钟、50滴/分钟、60滴/分钟、70滴/分钟、80滴/分钟、90滴/分钟、100滴/分钟、110滴/分钟、120滴/分钟等)，每滴悬浊液的体积为0.04-0.1ml(例如可以是0.04ml、0.05ml、0.06ml、0.07ml、0.08ml、0.09ml、0.1ml等)。优选地，步骤(3)中，所述放置的时间至少为30min(例如可以是30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min等)。
36.在本发明中，步骤(4)中，所述煅烧的温度为900-1500℃(例如可以是900℃、1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃、1500℃等)，时间为1-3h(例如可以是1h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h、2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h、3h等)。
37.在本发明中，步骤(5)中，所述香精包括甜橙油、枸杞油或己酸烯丙酯中的任意一种或至少两种的组合。
38.优选地，步骤(5)中，所述香料包括合成香料和/或植物提取物。
39.优选地，所述合成香料包括三氯蔗糖和/或香兰素。
40.优选地，所述植物提取物包括迭迭香粉末。
41.优选地，所述植物提取液为无色、浅色或与所述色素的颜色相同或相近。
42.优选地，步骤(5)中，所述混合的具体步骤包括将香精喷洒至可视化颗粒表面或将可视化颗粒浸入香料溶液中。
43.第二方面，本发明提供一种根据第一方面所述的制备方法制备得到的着色缓释香珠。
44.第三方面，本发明提供一种根据第二方面所述的着色缓释香珠在制备香烟中的应用。
45.相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
46.(1)通过采用将悬浊液滴加至钙盐溶液的方法，使得悬浊液滴膨胀并固化为颗粒，固化后的颗粒不仅具有相较于搅拌造粒吸附材料更高的孔隙率，有利于香味组分的储存和缓释；而且膨胀固化操作也为其他材料的添加留下了可操作的空间，其他不具有吸附孔隙的材料也在颗粒膨胀过程中可构建出颗粒孔隙，从而降低了添加其他物质对颗粒香味缓释效果的影响；最终所制备得到的产品外观效果好，颗粒度、均匀性高，造碎率低，产品质量高，生物安全性高，加香效果好；同时，制备方法操作简便易行，且制造球形颗粒的时间周期远小于现有的方法。
47.(2)本发明采用离子型表面活化剂对无机材料进行改性，改性后得到的可视化缓释颗粒的颗粒度、均匀性、造碎率符合要求，色泽更丰富且稳定不易退色，生物安全性较高，对香气质没有太大负面影响。
48.(3)在本发明中，通过添加苏打粉、淀粉或纤维素等助剂，可以调节悬浊液的粘度，
从而可以调节颗粒外观和硬度；并结合后续的煅烧处理，可以使得颗粒的吸附性能提高，加香强度和缓释能力改善。
49.(4)本发明提供的着色缓释香珠均匀、粒度直观可视、圆度饱满、色泽明亮，通过可视化颗粒赋予产品鲜明特征，并与香味特征匹配以强化消费者对产品香气的认知；并且香气释放均匀平缓，不会引入不良气味及增加烟气危害性。从而通过良好的香气缓释能力和突出的香气强度，以及色彩与香气特征关联、用视觉强化味道的记忆，来强化新产品的香味特性和个性化特征，不仅达成克服市场产品同质化日趋严重问题的目标，而且可以赋予消费者更良好的产品体验，增加产品的附加价值。
附图说明
50.图1是实施例1提供的着色缓释香珠的外观图。
51.图2是实施例2提供的着色缓释香珠的外观图。
52.图3是实施例3提供的着色缓释香珠的外观图。
53.图4是对比例1提供的着色缓释香珠对比样的外观图。
54.图5是对比例2提供的着色缓释香珠对比样的外观图。
55.图6是对比例3提供的着色缓释香珠对比样的外观图。
56.图7是感官评价中制得的可视化滤嘴卷烟的结构示意图。
57.图8是感官评价中制得的可视化滤嘴卷烟的外观图。
具体实施方式
58.下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
59.在以下实施例中，橙色色素购买自江苏忆禾源生物科技有限公司，亮蓝色色素购买自江苏忆禾源生物科技有限公司，红色色素购买自惠尔通wilton，ctab购买自上海伯奥生物科技有限公司，香精和精油购买自深圳波顿香料有限公司。
60.实施例1
61.本实施例提供了一种着色缓释香珠，制备方法如下：
62.(1)按质量比为10:1的比例将蒙脱土与ctab粉末混合均匀，得到固体混合物；再以固液比为1:10(g:ml)的比例将该固体混合物与水混合，搅拌4h，使用水多次洗涤，滤干得到第一材料。
63.(2)将海藻酸钠(第一材料和海藻酸钠的质量比为10:1)溶解于水中，得到海藻酸钠水溶液；另用水分散第一材料形成含第一材料的悬浊液，再将该含第一材料的悬浊液与海藻酸钠水溶液混匀；而后加入橙色色素(第一材料和橙色色素的质量比为150:1)及助剂苏打粉(第一材料和苏打粉的质量比为20:1)并搅拌均匀，得到悬浊液。
64.(3)将悬浊液滴入含有8％(m/v)cacl2的水溶液中(60滴/分钟，每滴体积为0.08ml)，放置40min后取出得到第二材料；
65.(4)将第二材料用水冲洗数次，将冲洗后的第二材料1000℃煅烧2h，得到可视化颗粒；
66.(5)可视化颗粒喷洒甜橙油，阴干后得到着色缓释香珠。其外观如图1所示。
67.实施例2
68.本实施例提供了一种着色缓释香珠，制备方法如下：
69.(1)按质量比为5:1的比例将高岭土与十六烷基二甲基乙基溴化铵混合均匀，得到固体混合物；再以固液比为1:20(g:ml)的比例将该固体混合物与水混合，搅拌2h，使用水多次洗涤，滤干得到第一材料。
70.(2)将阿拉伯胶(第一材料和阿拉伯胶的质量比为5:1)溶解于水中，得到阿拉伯胶水溶液；另用水分散第一材料形成含第一材料的悬浊液，再将该含第一材料的悬浊液与阿拉伯胶水溶液混匀；而后加入亮蓝色色素(第一材料和亮蓝色色素的质量比为30:1)及助剂淀粉(第一材料和淀粉的质量比为10:1)并搅拌均匀，得到悬浊液。
71.(3)将悬浊液滴入含有0.5％(m/v)cacl2的水溶液中(10滴/分钟，每滴体积为0.1ml)，放置50min后取出得到第二材料；
72.(4)将第二材料用水冲洗数次，将冲洗后的第二材料900℃煅烧3h，得到可视化颗粒；
73.(5)将可视化颗粒喷洒枸杞油，阴干后得到着色缓释香珠。其外观如图2所示。
74.实施例3
75.本实施例提供了一种着色缓释香珠，制备方法如下：
76.(1)按质量比为20:1的比例将伊利石与双八烷基二甲基溴化铵混合均匀，得到固体混合物；再以固液比为1:5(g:ml)的比例将该固体混合物与水混合，搅拌6h，使用水多次洗涤，滤干得到第一材料。
77.(2)将环糊精(第一材料和环糊精的质量比为20:1)溶解于水中，得到环糊精水溶液；另用水分散第一材料形成含第一材料的悬浊液，再将该含第一材料的悬浊液与环糊精水溶液混匀；而后加入红色色素(第一材料和红色色素的质量比为200:1)及助剂纤维素(第一材料和纤维素的质量比为2:1)并搅拌均匀，得到悬浊液。
78.(3)将悬浊液滴入含有15％(m/v)cacl2的水溶液中(120滴/分钟，每滴体积为0.04ml)，放置60min后取出得到第二材料；
79.(4)将第二材料用水冲洗数次，将冲洗后的第二材料1500℃煅烧1h，得到可视化颗粒；
80.(5)可视化颗粒浸泡在三氯蔗糖溶液中，阴干后得到着色缓释香珠。其外观如图3所示。
81.实施例4
82.本实施例提供了一种着色缓释香珠，与实施例1的区别仅在于，步骤(3)中，除滴加参数为160滴/分钟，每滴体积为0.14ml外，其余与实施例1一致。
83.对比例1
84.本对比例提供了一种着色缓释香珠对比样，采用普通造粒法制备，制备方法如下：
85.将蒙脱土与海藻酸钠、碳酸钠、水混合(各物料配比与实施例1一致，水加入量为使浆料成糊状)，得到浆料；采用搅拌造粒法，将混合物搅拌2h，而后在摇摆造粒机上进行造粒；所得颗粒用橙色色素溶液浸泡后烘干，再与薄荷醇混合，得到所述着色缓释香珠对比样。其外观如图4所示。
86.对比例2
87.本对比例提供了一种着色缓释香珠对比样，采用球状模具压模成型法制备，制备方法如下：
88.将蒙脱土与海藻酸钠、碳酸钠、水混合研磨(各物料配比与实施例1一致，水加入量为使浆料成糊状)，得到浆料；将浆料过筛，而后将浆料倒入球状模具中压模，先在25℃以下干燥24h，而后在45℃下烘干3小时，得到球状胚体；将球状胚体在1300℃下煅烧4小时，得到缓释颗粒；所得颗粒用橙色色素溶液浸泡后烘干，再与薄荷醇混合，得到所述着色缓释香珠对比样。其外观如图5所示。
89.对比例3
90.本实施例提供了一种着色缓释香珠对比样，与实施例1的区别仅在于，缺少步骤(1)，直接将蒙脱土作为第一材料；步骤(4)也不同，步骤(4)的具体步骤为：将第二材料用水冲洗数次，将冲洗后的第二材料用2％(m/v)的乙酸水溶液浸泡30min，再用水冲洗数次，而后烘干，得到可视化颗粒；其余与实施例1一致。其外观如图6所示。
91.实施例1-3产品中，实施例1(如图1所示)颗粒呈浅橙色，实施例2(如图2所示)颗粒呈绿色，实施例3(如图3所示)颗粒呈浅红色。而对比例1的外观如图4所示，产品之间的形态差别较大，且不圆润，外观较差。对比例2的外观如图5所示，其颗粒虽然圆度和均匀度较佳，但颗粒间颜色不均匀，大多呈现白色，部分呈现淡黄色至黄色，染色效果差；且制造周期长达3天，批量生产能力受模具数量限制。对比例3的外观如图6所示，其颗粒虽然圆度和均匀度尚可，但颗粒颜色暗淡且不太均匀，绝大部分颗粒呈现素色，少部分呈现淡黄色，染色效果差。可以发现本发明的产品颗粒外观效果更好，颗粒圆润且差别小，能够赋予产品较好色泽，提高美观，并且能够与香精的种类感受匹配，提升使用体验。
92.测试例1
93.外观评价：颗粒粒度和圆度、颗粒造碎率、颗粒色泽
94.对实施例1-4和对比例1-3提供的产品进行外观性状评价，评价方法如下：
95.(1)颗粒粒度和圆度的检测方法：将着色缓释香珠与钢尺放于蓝色平板上。用高像素成像设备进行图片采集，而后采用image j软件解析图片，从而得到颗粒“颗粒投影面积”(mm2)、颗粒投影的长直径和短直径，进而求得颗粒的粒度和圆度——颗粒粒度大小用“颗粒投影面积”表示，颗粒圆度则使用“圆面积占比”表示(“圆面积占比＝投影面积/最大圆面积”)。
96.(2)颗粒造碎率检测方法：将着色缓释香珠放入带盖的盒子里，颗粒体积占盒子体积小于10％。盖好盒盖后将盒子放入旋转箱中，然后按照yc/t151.2-2001标准采用旋转箱法模拟储运过程中颗粒可能遇到的碰撞情况。旋转后将盒子内颗粒取出过筛，称量并计算旋转前后颗粒的重量差，从而求得旋转过程中的颗粒造碎率。以颗粒造碎率评价颗粒的硬度及其在生产、储运过程中的适用性。
97.(3)颜色判定：对照24色标准色卡，判定颗粒色泽。
98.结果如下表1所示：
99.表1
[0100][0101]
以上数据表明，本发明提供的产品相比普通造粒方法，能够显著提高产品的粒度、颗粒均匀性、圆度和着色均匀度，降低造碎率，显著提高产品质量；同时通过控制滴加参数能够显著提高产品的圆度，提高外观效果。对比例2中虽然产品外观和质量也比较优秀，但是其颗粒间颜色不均匀；且采用的球状模具压模成型法生产周期较长，批量制备能力较弱。
[0102]
通过实施例1和实施例4的对比可知，滴加参数会影响颗粒的外观，颗粒均匀性和圆度都会受到影响。
[0103]
通过实施例1和对比例3的对比可知，同时不进行离子表面活性剂和煅烧处理，会影响颗粒的着色效果，同样色素用量和工艺条件下颗粒颜色明显变浅。
[0104]
测试例2
[0105]
安全性评价：烟气成分检测和生物安全性评价
[0106]
将实施例1-3和对比例1-3提供的产品(加入颗粒重量为0.135～0.145g之间)分别放入空腔滤嘴卷烟中制得可视化滤嘴卷烟(卷烟滤嘴结构是：从滤嘴末端开始、15mm丝束段 5mm空腔段 10mm丝束段，着色缓释香珠完全填充至空腔段中，其结构示意图如图7所示，外观图如图8所示)，并对其和空白样(不加入任何颗粒，滤嘴为30mm醋纤滤嘴)燃吸时释放的烟气成分进行检测，从而对照分析可视化颗粒的安全性，检测方法如下：
[0107]
(1)依照gb/t 19609-2004、gb/t 23203.1-2008、gb/t 23355-2009，测定卷烟的焦油、烟碱和水分。再依照gb/t 23356-2009、gb/t 21130-2007、yc/t 253-2019、crm n
°
75、yc/t 377-2019、yc/t 255-2008和yc/t 254-2008测定方法，分别测定卷烟样品主流烟气co、苯并[α]芘(b[a]p)、hcn、nnk、氨、苯酚和巴豆醛等7种有害成分的释放量，并根据《烟草与烟气化学成分》所述方法、采用谢氏公式计算求得卷烟样品的危害性指数h值。由于不同卷烟样品的生理满足感不同，因此根据who的评价方式，采用单位烟碱值来进行不同样品的横向比较(“单位烟碱的某成分值＝该成分检测值/烟碱值”)。
[0108]
(2)依据yq/t 42-2013、yq 3-2011和yq/t 43-2013进行烟气安全性生物学评价。
[0109]
颗粒对烟气危害性的影响分析结果如下表2所示：
[0110]
表2
[0111][0112][0113]
从以上数据可以发现，本发明提供的着色缓释香珠不会对卷烟样品带来负面影响，而是一定程度上提高了卷烟样品的吸食安全性，虽然苯酚的相对释放量提高了，但nnk、氨、b[a]p和巴豆醛的相对释放量明显降低，且对co也有一定的选择性降低作用，从而使单位烟碱h值有较明显降幅，降低烟气危害性；且烟气24h细胞ic50明显更高，说明产品在一定程度上可降低烟气的生物毒性。
[0114]
测试例3
[0115]
感官评价
[0116]
将实施例1-3和对比例1-3提供的产品分别放入空腔滤嘴卷烟中制得可视化滤嘴卷烟(卷烟滤嘴结构是：从滤嘴末端开始、15mm丝束段 5mm空腔段 10mm丝束段，着色缓释香珠完全填充至空腔段中，其结构示意图如图7所示，外观图如图8所示；空白样不加入任何颗粒，滤嘴为30mm醋纤滤嘴)。采用香味轮廓分析法，由具有专业卷烟感官评吸资格的人员对上述卷烟和空白样品评吸，并记录结果。针对烟气特性的13个指标进行评分(依据yc/t 497-2014制定的评分标准)，并对加香强度和适配性进行评价。评分以0.5分为单位增量，采用10分制打分，最后结果取平均值，保留1位小数。
[0117]
其中：烟气评分的各项指标，以烟气品质作为衡量标准，如：“杂气”浓度越低，分值越高；“劲头”大但舒适性差，分值则低。
[0118]“加香强度”项，外加香越明显分值越高；其中1～3分为可感知，4～6分为外加香明显，7～9分为外加香强烈。
[0119]“协调性”指标，外加香引入后卷烟烟气协调性越好得分越高，反之得分减少。
[0120]
结果如下表3所示：
[0121]
表3
[0122][0123]
以上数据显示，本发明提供的产品能够有效改善烟气的品质，赋予卷烟较明显的外加香香气，且对烟气的协调性没有太大负面影响。另外，由于颗粒的对香气组分吸附存储量大，造成抽吸时加香强度过大而影响了香气协调性和评吸质量。这可以通过加少滤嘴中的香珠装填量，很容易予以解决。
[0124]
测试例4
[0125]
香气缓释能力评价：
[0126]
以上述感官评价制成的卷烟样品为对象(空白样采用丝束喷洒的方式进行了滤嘴加香)，采用转盘吸烟机(borgwaldt kc instrument公司产，型号rm20h，配置逐口抽吸检测模块)，参照gb/t 19609-2004、gb/t 23203.1-2008、gb/t 23355-2009，测定卷烟逐口烟气捕集滤片上的焦油、烟碱和水分。再参照yc/t 286-2009，以外加薄荷醇制样方式(所有颗粒中的香精香料均用等量薄荷醇替换)测定卷烟逐口烟气捕集滤片上的香味组分含量。采用逐口香味组分占比(单口香味组分含量/总香味组分含量)与逐口焦油占比(单口焦油含量/总焦油含量)的比值，分析可视化颗粒香味缓释能力与烟气的匹配性，测试结果如下表4所示：
[0127]
表4
[0128][0129]
根据以上数据可以发现，本发明提供的着色缓释香珠香味组分缓释能力与逐口烟气浓度的匹配性良好，除第一口(点火抽吸口)外，香味组分浓度与焦油浓度的比值稳定在0.95-1.06的范围内，表明香气缓释能力良好，符合香精缓释材料的要求。
[0130]
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。