CN105536656A - 用于烟草制品中的脆性胶囊及其制造方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于烟草制品中的脆性胶囊的制造方法，通过在第二次水洗的过程中，严格控制用水量、水洗次数以及电导率，从而定量控制多余离子的去除，最终实现胶囊脆性且不需包衣即可在高温高湿的环境下保持脆性。本发明还包括按照所述方法制得的用于烟草制品中的脆性胶囊及其应用。

Description

用于烟草制品中的脆性胶囊及其制造方法和应用

技术领域

本发明涉及烟草制品技术利用，尤其涉及一种用于烟草制品中的脆性胶囊及其制造方法和应用。

背景技术

在卷烟中添加香精香料，其作用在于赋予卷烟的特征香气；减轻烟气的刺激性，掩盖杂气，使烟气柔和圆润，并改善余味。现有的香精加入方法主要为直接往烟丝中加入香精，或者在滤嘴中加入粘附有香精的香线，这两种方法的缺点是：香精滞留时间较短，香精释放不均匀。据国内外文献报道，把香精包入胶囊内，放入过滤嘴中，抽吸之前利用外力挤压胶囊使其释放出被包裹的香精，能显著增强卷烟香味特征，改善烟气品质，提升烟草制品的感官品质。随着新技术的不断发展，目前各种新型添加剂不断涌现：如软胶囊、分子囊、微胶囊、滴丸剂等，这些新型添加剂可以加到卷烟纸、过滤嘴等烟用辅料中。其中往滤嘴中加入胶囊是新型的卷烟加香方法，因为密封的胶囊，可避免香料直接与光、热或空气接触，抑制其挥发、氧化。胶囊化不仅可以掩饰某些化合物令人不愉快的味道，保持香精稳定以及良好的视觉效果；胶囊化还可以避免卷烟因高温燃烧而使香精变质等优点，故深受消费者的青睐。

目前胶囊制备方法通常根据其性质、囊壁形成的机制和成囊条件分三大类：即物理法、物理化学法、化学法。其中物理化学法的特点是改变条件使溶解状态的成膜材料从溶液中聚沉出来，并将囊心包覆形成胶囊。制作胶囊可用的壁材很多，一般为天然高分子材料或有机合成材料，可以是亲水性的或疏水性的高分子材料，也可以是无机化合物。这些材料的最大特点是具有一定的成膜性，且在常温下比较稳定。天然高分子材料是最常用的囊材与载体材料，因其稳定、无毒、成膜性或成球性较好，得到广泛的应用。目前应用较多的有明胶、海藻酸盐、虫胶等。

海藻酸是从海藻类植物中提取的一种线形天然高分子多糖，它易与金属阳离子形成海藻酸盐。海藻酸盐以凝胶的形式存在于褐藻的细胞之间，细胞间的海藻酸盐凝胶提供了植物机械强度和柔韧性。海藻酸盐所具有的离子结合能力是其分子链中聚古罗糖醛酸链段特有的性质，海藻酸盐这种特有的性质可以通过“蛋-壳”模型来解释。海藻酸盐作为凝胶剂、成膜剂、稳定剂、粘合剂等已广泛应用于食品、医药、纺织、日用化等产品。

利用海藻酸盐为囊壳材料，利用锐孔成型法制得雏形胶囊，然后雏形胶囊在多价金属盐溶液中固化成海藻酸盐为囊壳的胶囊。因高价阳离子海藻酸盐(除Mg²⁺)不溶于水，可用此特征制备胶囊，如张文辉，中国专利公开号CN101564667A；宋旭艳，中国专利公开号CN102485777A；繆明明，中国专利公开号CN102824887A等相关报道。但是在这种海藻酸盐制备胶囊的过程中，由于存在海藻酸一价盐和高价金属离子发生不可逆的凝胶反应，且表面附着有多余的多价金属离子，故需要去除胶囊表面多余的离子。而对多余离子的如何量化去除却鲜有报道。中国专利公开号CN101564667A提到的胶囊在晾干72小时后，还需经无水乙醇脱水2小时，才得到海藻酸钙软胶囊；中国专利公开号CN102824887A提到的胶囊在晾干后，还需经包衣防潮处理。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于烟草制品中的脆性胶囊及其制造方法和应用，通过在第二次水洗的过程中，严格控制用水量、水洗次数以及电导率，从而定量控制多余离子的去除，所制的胶囊具有足够的机械强度、脆性良好，且不需要无水乙醇脱水和防潮包衣即可保证胶囊的脆性。

基于中国专利公开号CN102824887A记载的烟用控释软胶囊的制备方法，本发明对其进行了进一步地改进，具体为：按其方法制备的胶囊经固化后采用去离子水进行第二次水洗，当第二次水洗最终清洗液的电导率低于200μs/cm时为水洗终点，再经定型干燥、晾丸，得到脆性胶囊成品；不需要无水乙醇脱水和防潮包衣处理。

本发明研究发现，当第二次水洗时合理控制最终清洗液的电导率，尤其是结合控制用水量、水洗次数，得到的胶囊不需要无水乙醇脱水和防潮包衣处理，即可保证晾丸后胶囊的脆性且所得胶囊抗高温高湿环境；从而大大简化了生产工艺、提高了生产效率，且获得的胶囊抗高温高湿性能优异。

本发明所述胶囊的第二次水洗，使用去离子水清洗胶囊表面多余的离子，明确了湿胶囊第二次水洗时的用水量、水洗次数和电导率。第二次水洗的程度最终会影响胶囊的脆性及胶囊的抗高温高湿性。

本发明所述胶囊的第二次水洗，当第二次水洗最终清洗液的电导率低于200μs/cm，方能保证晾丸后胶囊的脆性且所得胶囊抗高温高湿环境。

具体地，本发明所述胶囊制造方法采用锐孔成型的方式。包括将含有多价金属离子的乳化液滴入一定粘度的海藻酸一价盐体系中，进行凝胶化反应，得到雏形胶囊；即乳化液中的多价金属离子与海藻酸盐的一价离子进行化学作用交联在乳滴外围形成一层致密的海藻酸多价金属盐凝胶包裹层，成为海藻酸多价金属盐雏形胶囊。雏形胶囊再经过第一次水洗、固化、第二次水洗、定型干燥、晾丸，得到脆性胶囊。得到的脆性胶囊不需无水乙醇脱水处理和防潮包衣处理，即可保持脆性，且耐一定的环境温湿度。

本发明的技术方案如下：

一种用于烟草制品中的脆性胶囊的制造方法，采用锐孔成型的方法制备胶囊，将所制备的胶囊经固化后进行第二次水洗，当第二次水洗最终清洗液的电导率低于200μs/cm时为水洗终点，再经定型干燥、晾丸，得到脆性胶囊成品。

具体地，上述用于烟草制品中的脆性胶囊的制造方法，采用锐孔成型的方法，包括将含有多价金属离子的乳化液滴入海藻酸一价盐溶液中，进行凝胶化反应，得到雏形胶囊；所得雏形胶囊再经过第一次水洗、固化、第二次水洗、定型干燥、晾丸，得到脆性胶囊。

更具体地，上述用于烟草制品中的脆性胶囊的制造方法，该方法包括以下步骤：

1)制备乳化液：将油溶性液体与含有多价金属离子的水溶液在均质搅拌下发生乳化作用，得到水包油型乳化液；

2)滴制、成膜：将步骤1)所得乳化液滴入海藻酸一价盐溶液中，进行凝胶化反应，得到雏形胶囊；

优选地，将所得雏形胶囊在所述海藻酸一价盐中浸泡一定时间进行凝胶化反应，以增加胶囊的壳厚；

进一步优选地，所述凝胶化反应时间为20-40min

3)第一次水洗：将步骤2)所得雏形胶囊，进行第一次水洗，洗去上述雏形胶囊表面多余的海藻酸一价盐；

4)固化：经第一次水洗的雏形胶囊在多价金属离子固化液中进行固化，得到胶囊粗产品；

5)第二次水洗：将步骤4)所得胶囊粗产品进行第二次水洗，洗去所述胶囊粗产品表面多余的多价金属离子，再经定型干燥、晾丸，即得到脆性胶囊成品；其中以电导率来控制第二次水洗程度，确定水洗终点。

上述用于烟草制品中的脆性胶囊的制造方法，其中：

所述第二次水洗最终清洗液的电导率低于200μs/cm；优选地，电导率控制在100-200μs/cm，例如100μs/cm、116μs/cm、150μs/cm、152μs/cm、153.8μs/cm、172μs/cm、200μs/cm。

优选地，所述第二次水洗步骤中的用水为蒸馏水或去离子水，进一步优选地，为去离子水，更进一步优选地，为c类去离子水，所述c类去离子水电导率控制在0.1-0.9μs/cm。

有关c类去离子水(或三级水)的相关标准见GB/T6682-2008。

优选地，步骤1)中所述均质搅拌为高速均质搅拌，具体速度为0-4000转/min

优选地，步骤1)中所述含有多价金属离子的水溶液的质量浓度为1.0％-3.0％；所述多价金属离子包括Cu²⁺、Ca²⁺、Zn²⁺、Fe³⁺、Ba²⁺等中的一种或几种；从离子结合程度和离子毒性两方面考虑，更优选为Ca²⁺。

所述乳化液同现有技术常规乳化液，例如中国专利公开号CN102824887A记载的乳化液。

优选地，所述乳化液配方如下：

步骤2)所述海藻酸一价盐溶液也称为成膜液，其同现有技术常规成膜液，例如中国专利公开号CN102824887A记载的成膜液。

优选地，所述海藻酸一价盐包括海藻酸钾、海藻酸钠、海藻酸铵等中的一种或几种；更优选为海藻酸钠。

优选地，所述海藻酸一价盐为高粘度(＞400mpas)、中粘度(150-400mpas)或低粘度(＜150mpas)海藻酸一价盐；更优选为中粘度海藻酸一价盐，所述中粘度海藻酸一价盐溶液的质量浓度为0.4％-0.6％。

所述海藻酸一价盐的高粘度、中粘度、低粘度三种类型的分类标准见GB1976-2008。

优选地，所述成膜液配方如下：

步骤4)所述多价金属离子固化液，为其同现有技术常规固化液，例如中国专利公开号CN102824887A记载的二价或多价金属离子溶液。

优选地，步骤4)所述多价金属离子固化液的多价金属离子包括Cu²⁺、Ca²⁺、Zn²⁺、Fe^{3 +}、Ba²⁺等中的一种或几种；从离子结合程度和离子毒性两方面考虑，更优选为Ca²⁺。

优选地，所述固化液配方如下：

成分质量分数(％)

蒸馏水95-97

氯化钙或硫酸锌3-5

优选地，步骤4)所述固化反应时间为1小时-6小时。

优选地，步骤5)所述第二次水洗过程中，所述胶囊粗产品(指湿丸)与水(优选c类去离子水，电导率控制在0.1-0.9μs/cm)的重量比例为1∶1-1∶4，例如1∶1，1∶2，1∶3或1∶4。

优选地，步骤5)所述第二次水洗过程中，进行多次水洗；进一步优选为2-4次。

优选地，步骤5)所述第二次水洗过程中，进行搅拌；进一步优选地，搅拌时间为1-2min。

本发明还包括按上述方法制的用于烟草制品中的脆性胶囊。

优选地，所述脆性胶囊的内容物充分去乳化，囊壳充分硬化，使得胶囊在压碎时听得见“啪”的脆响声。

优选地，所述脆性胶囊的抗碎强度约为600-2,000克，优选约为800-1600克，更优选约为1000-1,200克。

优选地，所述脆性胶囊在接触相对湿度约为75％的气氛至少2小时后能保持至少1000克的抗碎强度和较小的形变量。

一般地，所述脆性胶囊具有大致球形，直径约为2.0-4.0毫米。

优选地，所述脆性胶囊含有矫味剂；所述矫味剂包括本领域可用矫味剂中的一种或几种。

每个所述脆性胶囊的尺寸和重量可根据赋予烟草制品的所需性质而改变。优选的胶囊一般为球形，也可为其他类型的形状，例如一般的直线形、长方形、椭圆形或卵形。

通过施加压力有目的地将所述脆性胶囊压碎，以释放矫味剂。矫味剂这样释放可能改变或增强了产品的气味，以及延长使用者享用该产品的时间。

本发明还包括按上述脆性胶囊用于烟草制品中的应用。

本发明还提供一种烟草制品，含有按上述方法制的用于烟草制品中的脆性胶囊。

本发明所述烟草制品包括吸烟用品和无烟烟草制品。

本发明所述脆性胶囊制造方法采用锐孔成型法：将乳滴靠自身重力滴制到一定浓度的海藻酸盐体系中，控制海藻酸盐的浓度以及成膜时间来得到具有一定胶壳厚度的软胶囊，后续再经过第一次水洗、固化、第二次水洗、转笼定型、晾丸，得到成品胶囊。通过在第二次水洗中控制用水量、水洗次数以及电导率，最终得到的胶囊具有足够的机械强度、耐一定的环境温湿度且不需包衣，即可保持胶囊良好的脆性。此控制技术很好的解决了烟用胶囊变软、不耐环境温湿度且需要包衣的问题。

本发明在胶囊第二次水洗环节，利用电导率控制多余离子的去除程度。其原理是由于水中含有各种溶解盐类，并以离子的形态存在，当水中插入一对电极通电之后，在电场的作用下，水中的阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，使水溶液起导电作用。水越纯净，含盐量越少，电导率越低。根据电导率这个性质，以此来控制离子的水洗程度。经不断验证，当电导率控制在一定范围内，就可得到的脆性较好的胶囊且胶囊不经包衣即可耐高温高湿环境。

本发明的有益效果

1)在第二次水洗中通过控制湿胶囊水洗量、水洗次数及电导率，最终得到的胶囊具有良好的脆性。

2)胶囊捏破时发出“啪”的脆响声，很好的解决了烟用胶囊变软、捏不爆的情况。

3)胶囊不需包衣就可抗高温高湿环境且一直保持脆性。

4)减少了包衣工序，精简了工艺流程，降低了生产成本，提高了生产效率。

附图说明

图1为实验例2第二次水洗电导率随水洗次数的变化图。

图2为实验例3第二次水洗电导率随水洗次数的变化图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

一种用于烟草制品中的脆性胶囊的制造方法，该方法包括以下步骤：

1)制备乳化液：将油溶性液体与含有多价金属离子的水溶液在高速均质搅拌下发生乳化作用，得到高油水比的水包油型乳化液；

乳化液配方如下：

2)滴制：通过锐孔成型滴制法将步骤1)所得乳化液滴入海藻酸一价盐溶液(即成膜液)中，滴丸在不断搅拌的成膜液中进行凝胶化反应30min，得到具有一定囊壳厚度的雏形胶囊；

成膜液配方如下：

3)第一次水洗：将步骤2)所得雏形胶囊，进行第一次水洗，洗去上述雏形胶囊表面多余的海藻酸一价盐(即多余的成膜液)；

4)固化：经第一次水洗的雏形胶囊在多价金属盐水溶液(即固化液)中进行固化5h，得到胶囊粗产品；

固化液配方如下：

5)第二次水洗：将步骤4)所得胶囊粗产品进行第二次水洗，洗去所述胶囊粗产品表面多余的多价金属离子，再经定型干燥、晾丸，得到脆性胶囊成品。

第二次水洗控制如下：

当第二次水洗最终清洗液的电导率为172μs/cm，沥水后的胶囊放入转笼中进行初步定型2h。定型好的胶囊晾干，最终得到的成品胶囊硬度和脆性良好，且不需要经无水乙醇脱水和防潮处理，即可耐一定的环境温湿度。

实施例2

一种用于烟草制品中的脆性胶囊的制造方法，与实施例1的区别仅在于成膜液配方和第二次水洗方法不同；本实施例成膜液配方如下：

第二次水洗控制如下：

当第二次水洗最终清洗液的电导率为116μs/cm，沥水后的胶囊放入转笼中进行初步定型2h。定型好的胶囊除晾干，最终得到的成品胶囊硬度和脆性良好，且不需要经无水乙醇脱水和防潮处理，即可耐一定的环境温湿度。

实施例3

一种用于烟草制品中的脆性胶囊的制造方法，与实施例1的区别仅在于乳化液配方、成膜液配方、固化时间及第二次水洗方法不同；本实施例乳化配方如下：

成膜液配方如下：

固化时间为6小时；

第二次水洗控制如下：

当第二次水洗最终清洗液的电导率为153.8μs/cm，沥水后的胶囊放入转笼中进行初步定型2h。定型好的胶囊在一定的环境温湿度(20℃、30％)晾干18小时，即可得到硬度和脆性良好的目标胶囊。

实施例4

一种用于烟草制品中的脆性胶囊的制造方法，与实施例1的区别仅在于乳化液配方、成膜液配方、固化时间及第二次水洗方法不同；本实施例乳化配方同实施例3；成膜液配方实施例3；

固化液配方如下：

固化时间为4小时；

第二次水洗控制如下：

当第二次水洗最终清洗液的电导率为152μs/cm，沥水后的胶囊放入转笼中进行初步定型2h。在一定的环境温湿度(20℃、30％)晾干18小时，即可得到脆性良好的胶囊，且胶囊不需要经无水乙醇脱水和防潮处理，即可耐一定的环境温湿度。

对比例1

按现有技术方法制得明胶体系胶囊，具体方法如下：

配制胶液，胶液物料配比如下表：

物料名称	质量分数(％)
		明胶	30.58 -->
甘油	6.0
		去离子水	63.5

按质量百分比计，分别取明胶、甘油和去离子水，加入化胶罐中，搅拌并加热至80℃，待明胶完全溶化、分散均匀，停止搅拌，保温静置3～4小时除去气泡，过80目网筛，得到目标胶液。将上述胶液加入滴制设备，胶液温度及滴头升温至80℃，设备冷凝介质降温至10℃。将胶液和烟用香料通过同轴双层滴头滴入冷凝介质，制得胶囊粗品。取出冷凝介质中的胶囊，擦去表面油渍。将擦油后的胶囊放入转笼定型干燥设备干燥2h。将胶囊放入一定的环境温湿度(20℃、30％)干燥24h，得到成品胶囊。

实验例1

分别将实施例1和对比例1制得的胶囊进行耐环境温湿度的稳定性测试，实验条件及结果见表1。

表1本发明胶囊耐环境温湿度的稳定性测试

表1结果表明：在低温低湿环境条件下(22℃±2℃/47％±3％)对比例1和实施例1两种胶囊的强度指标都最好。其中对比例1胶囊在其余两个环境条件下都不适宜，胶囊要么变软，要么强度增加(韧性)，要么压碎时候响脆声很小。说明实施例1中的胶囊抗温湿度的范围要大些，即耐高温高湿环境要好些。

实验例2

实施例1-4水洗结果见图1。图1结果表明，通过在二次水洗严格控制用水量、水洗次数以及电导率，从而定量控制多余离子的去除，其中，实施例1的电导率控制在172μs/cm、实施例2的电导率控制在116μs/cm、实施例3的电导率控制在153.8μs/cm、实施例4的电导率控制在152μs/cm，即经二次水洗时电导率控制在200μs/cm以下，最终均能实现胶囊的脆性。

实验例3

按实施例1方法制备烟草制品中的脆性胶囊，区别仅在于二次水洗条件不同。对二次水洗条件进行控制，结果见见表2和图2。表2中1#-6#表示6个批次，“1#二次水洗-1”表示第1批次样品二次水洗的第一次，其余类似。

表2

实验例4

按实施例1方法制备烟草制品中的脆性胶囊，区别仅在于二次水洗条件不同。对二次水洗条件进行控制，结果见表3。

表3

实验例5

按实施例1方法制备烟草制品中的脆性胶囊，结果见见表4。

表4

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于烟草制品中的脆性胶囊的制造方法，其特征在于，采用锐孔成型的方法制备胶囊，将所制备的胶囊经固化后进行第二次水洗，当第二次水洗最终清洗液的电导率低于200μs/cm时为水洗终点，再经定型干燥、晾丸，得到脆性胶囊成品。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，包括将含有多价金属离子的乳化液滴入海藻酸一价盐溶液中，进行凝胶化反应，得到雏形胶囊；所得雏形胶囊再经过第一次水洗、固化、第二次水洗、定型干燥、晾丸，得到脆性胶囊。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)制备乳化液：将油溶性液体与含有多价金属离子的水溶液在均质搅拌下发生乳化作用，得到水包油型乳化液；

2)滴制、成膜：将步骤1)所得乳化液滴入海藻酸一价盐溶液中，进行凝胶化反应，得到雏形胶囊；

3)第一次水洗：将步骤2)所得雏形胶囊，进行第一次水洗，洗去上述雏形胶囊表面多余的海藻酸一价盐；

4)固化：经第一次水洗的雏形胶囊在多价金属离子固化液中进行固化，得到胶囊粗产品；

5)第二次水洗：将步骤4)所得胶囊粗产品进行第二次水洗，再经定型干燥、晾丸，即得到脆性胶囊成品。

4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，步骤1)中所述含有多价金属离子的水溶液的质量浓度为1.0-3.0％；所述多价金属离子包括Cu²⁺、Ca²⁺、Zn²⁺、Fe³⁺、Ba²⁺中的一种或几种；

优选地，所述乳化液配方如下：

5.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，步骤2)所述海藻酸一价盐包括海藻酸钾、海藻酸钠、海藻酸铵中的一种或几种；

优选地，所述海藻酸一价盐为中粘度海藻酸一价盐；所述中粘度海藻酸一价盐溶液的质量浓度为0.4％-0.6％；

更优选地，所述海藻酸一价盐溶液配方如下：

6.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，步骤4)所述多价金属离子固化液的多价金属离子包括Cu²⁺、Ca²⁺、Zn²⁺、Fe³⁺、Ba²⁺中的一种或几种；

优选地，所述固化液配方如下：

成分质量分数％

蒸馏水95-97

氯化钙或硫酸锌3-5

优选地，步骤4)所述固化反应时间为1小时-6小时。

7.根据权利要求1-6任一项所述的制造方法，其特征在于，第二次水洗最终清洗液的电导率控制在100-200μs/cm；和/或

所述第二次水洗步骤中的用水为蒸馏水或去离子水，优选地，为c类去离子水，进一步优选地，所述c类去离子水电导率控制在0.1-0.9μs/cm；和/或

所述第二次水洗过程中，胶囊粗产品与去离子水的重量比例为1∶1-1∶4；和/或

所述第二次水洗过程中，进行多次水洗；优选为2-4次。

8.权利要求1-7任一项所述制造方法制得的用于烟草制品中的脆性胶囊。

9.权利要求8所述脆性胶囊用于烟草制品中的应用。

10.一种烟草制品，含有权利要求8所述的用于烟草制品中的脆性胶囊；优选地，所述烟草制品包括吸烟用品和无烟烟草制品。