一种酸改性可视化香味缓释颗粒及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于香烟制造领域，具体涉及一种酸改性可视化香味缓释颗粒及其制备方法和应用，尤其涉及一种外观效果好的酸改性可视化香味缓释颗粒及其制备方法和应用。


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的迅猛发展，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。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。
3.但现有的香气缓释颗粒制造技术存在一些缺陷：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；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。因此，如何提供一种外观效果好，制备工艺简单快速，香精吸附能力好的滤嘴增香补香产品，成为了亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种酸改性可视化香味缓释颗粒及其制备方法和应用，尤其涉及一种外观效果好的酸改性可视化香味缓释颗粒及其制备方法和应用。本发明提供的酸改性可视化香味缓释颗粒外观效果好，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。
5.为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
6.第一方面，本发明提供了一种酸改性可视化香味缓释颗粒的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
7.(1)将无机材料与酸溶液混合搅拌，之后水洗、与增稠剂、助剂混合，得到悬浊液；
8.(2)将步骤(1)得到的悬浊液滴加至钙盐溶液中，放置得到第一材料，之后将第一材料水洗、煅烧，得到可视化颗粒；
9.(3)将步骤(2)得到的可视化颗粒与粘结剂、香料、添加剂混合造粒，得到所述酸改性可视化香味缓释颗粒。
10.步骤(1)所述无机材料包括膨润土、硅藻土、高岭土、沸石或伊利石中任意一种或
至少两种的组合，例如膨润土和硅藻土的组合、硅藻土和高岭土的组合或沸石和伊利石的组合等，但不限于以上所列举的组合，上述组合范围内其他未列举的组合同样适用。
11.优选地，所述膨润土包括蒙脱土、白土或改性膨润土中任意一种。
12.上述方法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助剂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；该方法能够通过酸溶液改性能够使颗粒具有较好的香味缓释能力和色素吸附能力；最终产品外观效果好，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。
13.优选地，步骤(1)所述酸包括盐酸、硫酸或醋酸中任意一种。
14.优选地，步骤(1)所述酸溶液中氢离子浓度为0.1-1mol/l。
15.优选地，步骤(1)所述混合搅拌的时间为1-5h。
16.其中，酸溶液中氢离子浓度可以是0.1mol/l、0.2mol/l、0.3mol/l、0.4mol/l、0.5mol/l、0.6mol/l、0.7mol/l、0.8mol/l、0.9mol/l或1mol/l等，混合搅拌的时间可以是1h、2h、3h、4h或5h等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
17.优选地，步骤(1)所述助剂包括碳酸钠、淀粉或纤维素中任意一种或至少两种的组合，例如碳酸钠和淀粉的组合、淀粉和纤维素的组合或纤维素和碳酸钠的组合等，但不限于以上所列举的组合，上述组合范围内其他未列举的组合同样适用。
18.优选地，步骤(1)所述增稠剂包括海藻酸钠、阿拉伯胶、环糊精或卡拉胶中任意一种或至少两种的组合，例如海藻酸钠和阿拉伯胶的组合、阿拉伯胶和环糊精的组合或环糊精和卡拉胶的组合等，但不限于以上所列举的组合，上述组合范围内其他未列举的组合同样适用。
19.优选地，步骤(1)所述无机材料和酸溶液的料液比为1:(10-50)g/ml。
20.优选地，步骤(1)所述无机材料与增稠剂的质量比为(8-18):1。
21.优选地，步骤(1)所述无机材料与助剂的质量比为(2-20):1。
22.优选地，步骤(2)所述滴加的速率为10-150滴/分钟，每滴悬浊液的体积为0.04-0.1ml。
23.优选地，步骤(2)所述钙盐溶液的质量分数为0.5-15％。
24.优选地，步骤(2)所述放置的时间至少为30min。
25.优选地，步骤(2)所述煅烧的温度为900-1500℃，时间为1-3h。
26.其中，无机材料和酸溶液的料液比为1:10g/ml、1:15g/ml、1:20g/ml、1:25g/ml、1:30g/ml、1:35g/ml、1:40g/ml、1:45g/ml或1:50g/ml等，无机材料与增稠剂的质量比可以是8:1、9:1、10:1、11:1、12:1、13:1、14:1、15:1、16:1、17:1或18:1等，无机材料与助剂的质量比可以是2:1、4:1、6:1、8:1、10:1、12:1、14:1、16:1、18:1或20:1等，滴加的速率可以是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、130滴/分钟、140滴/分钟或150滴/分钟等，每滴悬浊液的体积可以是0.04ml、0.05ml、0.06ml、0.07ml、0.08ml、0.09ml或0.1ml
等，钙盐溶液的质量分数可以是0.5％、1％、3％、5％、7％、9％、11％、13％或15％等，放置的时间可以是30min、40min、50min、60min、70min、80min或90min等，煅烧的温度可以是900℃、1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃或1500℃等，时间可以是1h、1.5h、2h、2.5h或3h等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
27.优选地，步骤(3)所述粘结剂包括pva(聚乙烯醇)、淀粉胶或羟甲基纤维素中任意一种或至少两种的组合，例如pva与淀粉胶的组合、淀粉胶和羟甲基纤维素的组合或羟甲基纤维素和pva的组合等，但不限于以上所列举的组合，上述组合范围内其他未列举的组合同样适用。
28.优选地，步骤(3)所述香料包括甜菊糖苷、枸杞粉或烟末中任意一种或至少两种的组合，例如甜菊糖苷和枸杞粉的组合、枸杞粉和烟末的组合或烟末和甜菊糖苷的组合等，但不限于以上所列举的组合，上述组合范围内其他未列举的组合同样适用。
29.优选地，步骤(3)所述添加剂包括淀粉和或/多孔材料粉末，所述多孔材料粉末包括软质高岭土、活性白土或有机改性蒙脱土中任意一种或至少两种的组合，例如软质高岭土和活性白土的组合、活性白土和有机改性蒙脱土的组合或有机改性蒙脱土和软质高岭土的组合等，但不限于以上所列举的组合，上述组合范围内其他未列举的组合同样适用。
30.优选地，所述添加剂还包括色素粉末。
31.优选地，步骤(3)所述粘结剂以溶液形式混合，所述粘结剂溶液的浓度为5-20g/l。
32.优选地，步骤(3)所述可视化颗粒与粘结剂溶液的料液比为(1-25):1g/ml。
33.优选地，步骤(3)所述可视化颗粒与香料的质量比为(0.5-10):1。
34.优选地，步骤(3)所述可视化颗粒与添加剂的质量比为(5-100):1。
35.其中，粘结剂溶液的浓度可以是5g/l、7g/l、9g/l、11g/l、13g/l、15g/l、17g/l或20g/l等，可视化颗粒与粘结剂溶液的料液比可以是1:1g/ml、1:5g/ml、1:10g/ml、1:15g/ml、1:20g/ml或1:25g/ml等，可视化颗粒与香料的质量比可以是0.5:1、1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1或10:1等，可视化颗粒与添加剂的质量比可以是5:1、10:1、20:1、30:1、40:1、50:1、60:1、70:1、80:1、90:1或100:1等，但不限于以上所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
36.第二方面，本发明提供了如上所述的制备方法制备得到的酸改性可视化香味缓释颗粒。
37.第三方面，本发明还提供了如上所述的酸改性可视化香味缓释颗粒在制备香烟中的应用。
38.相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
39.本发明提供了一种酸改性可视化香味缓释颗粒，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助剂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；该方法能够通过酸溶液改性使颗粒具有较好的香味缓释能力，并结合煅烧处理，降低后续粘结香料处理带来的香味缓释能力下降问题；最终产品外观效果好，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。
附图说明
40.图1是实施例1提供的酸改性可视化香味缓释颗粒的外观图；
41.图2是对比例1提供的酸改性可视化香味缓释颗粒的外观图；
42.图3是感官评价中制得的可视化滤嘴卷烟的结构示意图；
43.图4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
44.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。
45.以下实施例中，pva购自于阿拉丁。
46.实施例1
47.本实施例提供了一种酸改性可视化香味缓释颗粒，制备方法如下：
48.将膨润土打成粉末，与氢离子浓度0.5mol/l的盐酸溶液混合(料液比1:30g/ml)搅拌3h，接着过滤水洗至中性，之后与海藻酸钠水溶液混合(膨润土与海藻酸钠质量比为15:1)，之后加入碳酸钠(膨润土与碳酸钠质量比为10:1)搅拌得到悬浊液，将悬浊液滴入(120滴/分钟，每滴体积为0.07ml)5％质量分数的氯化钙水溶液中，放置30min后过滤，水洗，1200℃下煅烧2h，得到可视化颗粒，之后与浓度为10g/l的羟甲基纤维素溶液(固液比5:1g/ml)、枸杞粉(质量比3:1)、软质高岭土(质量比20:1)充分混合、并不断搅拌，干燥后振荡过筛，得到所述酸改性可视化香味缓释颗粒。外观如图1所示。
49.实施例2
50.本实施例提供了一种酸改性可视化香味缓释颗粒，制备方法如下：
51.将硅藻土打成粉末，与氢离子浓度0.1mol/l的硫酸溶液混合(料液比1:50g/ml)搅拌5h，接着过滤水洗至中性，之后与阿拉伯胶水溶液混合(硅藻土与阿拉伯胶质量比为8:1)，之后加入碳酸钠(硅藻土与碳酸钠质量比为2:1)搅拌得到悬浊液，将悬浊液滴入(150滴/分钟，每滴体积为0.04ml)0.5％质量分数的氯化钙水溶液中，放置40min后过滤，水洗，900℃下煅烧3h，得到可视化颗粒，之后与浓度为15g/l的淀粉胶溶液(固液比10:1g/ml)、甜菊糖苷(质量比10:1)、活性白土(质量比30:1)充分混合、并不断搅拌，干燥后振荡过筛，得到所述酸改性可视化香味缓释颗粒。
52.实施例3
53.本实施例提供了一种酸改性可视化香味缓释颗粒，制备方法如下：
54.将沸石打成粉末，与氢离子浓度1mol/l的盐酸溶液混合(料液比1:10g/ml)搅拌1h，接着过滤水洗至中性，之后与环糊精水溶液混合(沸石与环糊精质量比为18:1)，之后加入玉米淀粉(沸石与玉米淀粉质量比为20:1)搅拌得到悬浊液，将悬浊液滴入(10滴/分钟，每滴体积为0.1ml)15％质量分数的氯化钙水溶液中，放置30min后过滤，水洗，1500℃下煅烧1h，得到可视化颗粒，之后与浓度为5g/l的pva溶液(固液比3:1g/ml)、烟末(质量比1:1)、有机改性蒙脱土(质量比5:1)充分混合、并不断搅拌，干燥后振荡过筛，得到所述酸改性可视化香味缓释颗粒。
55.实施例4
56.本实施例提供了一种酸改性可视化香味缓释颗粒，制备方法中除170滴/分钟，每
滴体积为0.12ml外，其余与实施例1一致。
57.对比例1
58.本对比例提供了一种酸改性可视化香味缓释颗粒，采用普通造粒法制备，制备方法如下：
59.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；所得颗粒与薄荷醇混合，得到所述可视化香味缓释颗粒，外观如图2所示。
60.对比例2
61.本对比例提供了一种酸改性可视化香味缓释颗粒，采用普通造粒法制备，制备方法如下：
62.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；所得颗粒与薄荷醇混合，得到所述酸改性可视化香味缓释颗粒。
63.对比例3
64.本对比例提供了一种可视化香味缓释颗粒，制备方法中除不添加盐酸外，其余与实施例1一致。
65.从图1和图2可以明显发现本发明提供的产品外观效果更好，颗粒圆润且差别小，而采用普通造粒法制备得到的产品之间的形态差别较大，且不圆润，外观较差；采用球状模具压模法，虽然解决了颗粒圆度的问题，但整个生产周期长达3天，且批量生产能力受模具数量的限制。
66.外观评价：
67.对实施例1-4和对比例1提供的产品进行外观性状评价，评价方法如下：
68.(1)颗粒粒度和圆度的检测方法：将酸改性可视化香味缓释颗粒与钢尺放于平板上(对于深色颗粒采用白色平板，对于浅色颗粒采用蓝色平板)。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”)。
69.(2)颗粒造碎率检测方法：将酸改性可视化香味缓释颗粒放入带盖的盒子里，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/t 151.2-2001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。
70.结果如下：
[0071][0072]
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，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，实施例4的颗粒，在粒度增加的同时，颗粒均匀性和圆度有一定幅度下降。
[0073]
安全性评价：
[0074]
将实施例1和对比例1-2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，酸改性可视化香味缓释颗粒完全填充至空腔段中)，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：
[0075]
(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”)。
[0076]
(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。
[0077]
结果如下：
[0078][0079]
从以上数据可以发现，本发明提供的酸改性可视化香味缓释颗粒不会对卷烟样品带来负面影响，提高了卷烟样品的吸食安全性，能够选择性降低co、氨和b[a]p的效果，对
nnk和巴豆醛也有一定的降低作用，还能够使单位烟碱h值有较明显降幅，降低烟气危害性，且烟气24h细胞ic50更高，说明产品在一定程度上可降低烟气的生物毒性，相比常规制备方法具有显著的优势。
[0080]
感官评价：
[0081]
将实施例1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，酸改性可视化香味缓释颗粒完全填充至空腔段中，其结构示意图如图3所示，外观图如图4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。结果如下：
[0082][0083]
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。
[0084]
香气缓释能力评价：
[0085]
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yct 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：
[0086][0087]
根据以上数据可以发现，本发明提供的酸改性可视化香味缓释颗粒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0.79-1.23的范围内，其香气缓释能力基本符合香精缓释材料的要求。
[0088]
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的酸改性可视化香味缓释颗粒及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各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。
[0089]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0090]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。