CN110786540A - 一种雾颗粒尺寸均匀分布的新型非甘油电子烟烟油基质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型非甘油电子烟烟油基质。在相同雾化条件下，本发明提供的基质能够产生与甘油基质相同或者类似的雾颗粒尺寸，且分布均匀，实现了对甘油的替换，改善消费者体验。同时，本发明提供了这种新型非甘油电子烟烟油基质的制备方法，该方法充分发挥了微反应器的优势，不仅强化了不同组分间的弱键相互作用，有利于成雾的均一性和稳定性，而且实现了电子烟烟油基质高效、绿色、安全、连续的制备，易于规模化生产。

Description

一种雾颗粒尺寸均匀分布的新型非甘油电子烟烟油基质

技术领域

本发明涉及精细化学品技术领域，具体涉及一种雾颗粒尺寸均匀分布的新型非甘油电子烟烟油基质。

背景技术

电子烟是一种新型烟草制品，是通过电子元器件加热电子烟油使其雾化进而形成气溶胶。电子烟由烟弹、雾化器和电池三部分构成，雾化器中的导油绳将烟弹中储存的电子烟烟油引入雾化器的加热丝上。电子烟检测到用户吸烟时，触发信号送至控制电路，连通电池，驱动加热丝加热雾化烟油产生雾气。因电子烟不释放焦油而成为越来越受关注的传统卷烟的替代品。

电子烟烟油由基质溶剂油、烟碱和少量的香精香料等组成。基质主要是1,2-丙二醇(PG)和丙三醇(俗称甘油，VG)。PG和VG相比粘度较低，更容易装入烟弹内。同时，它密度和粘度较低，更易被导线吸收和传递。另外，PG无味、无臭，能够保证电子烟烟油很少或没有味道失真。然而，PG基质气化的雾，饱和度较差，视觉冲击感弱。VG具有较高的粘度和沸点，因此能产生密度较好的雾化效果，显著增强了雾的饱和感。但是，VG由于自身多羟基结构，本身就包含香味和甜味。这意味着，在许多情况下，添加香料后的最终(电子烟烟液)会更甜，让吸食者容易感觉腻、口腔粘、干。简单地调低VG的比例会导致雾气量下降明显，失去了新型卷烟的吸食乐趣。

雾的饱和感与雾颗粒尺寸大小及分布有着密切的科学联系，所以，探索改进烟油的配方，在保证吸食乐趣的同时提升吸食品质是目前电子烟烟油基质开发的难点和热点，其中新型非甘油电子烟烟油基质的研制是重要方向。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题而提供一种雾颗粒尺寸均匀分布的新型非甘油电子烟烟油基质。本发明围绕成雾基本原理，依据开尔文公式，以新相形成及粒径大小的基本影响参数为切入点，在剖析了甘油作为传统电子烟烟油成雾机理的基础上，以安全可食用且广泛易得的非离子型添加剂X替代甘油，获得了新型非甘油电子烟烟油基质，其雾颗粒尺寸分布与含甘油的传统电子烟烟油基质类似，确保了电子烟在吸食过程中的雾的饱和度。同时，非离子型添加剂X替换甘油不仅有效地抑制基质的甜腻感，而且改善了电子烟烟油的粘度，使其易于被导油绳均匀牵引，稳定了雾的饱和度。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种雾颗粒尺寸均匀分布的新型非甘油电子烟烟油基质，电子烟烟油基质由1,2-丙二醇、水和可食用非离子添加剂X构成，可作为基本介质，通过添加口味调节剂、烟碱等制成终端消费的电子烟烟油。

进一步地，所述的电子烟烟油基质中1,2-丙二醇、水和可食用非离子添加剂X的质量比是6:0～4:0.1～3。

所述的可食用非离子添加剂X是聚乙二醇200、聚乙二醇400、失水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯、阿拉伯胶、明胶、琼脂、二乙二醇、柠檬酸脂肪酸甘油酯中的任意一种，优选聚乙二醇400，阿拉伯胶，失水山梨糖醇脂肪酸酯，柠檬酸脂肪酸甘油酯，其中：脂肪酸优选月桂酸、硬脂酸、单油酸。

进一步地，所述的电子烟烟油基质经雾化器雾化后，雾颗粒直径于1±0.5μm及4±1μm处成正态分布，且前者与后者的统计学概率比值是0.1～0.8，分布均匀。

所述的雾化是指通过电阻丝加热基质使其气化后自然冷凝而形成的雾滴分散于空气中形成的雾，其中电阻丝加热温度在100～400℃。

所述的雾颗粒的粒径是采用吸烟机直接引入到装配有激光器探头的气动粒度仪内直接测量获得。

所述的一种雾颗粒尺寸均匀分布的新型非甘油电子烟烟油基质，是通过以下制备方法获得，具体步骤为：

(1)在一定温度条件下，按一定比例混合1,2-丙二醇和水，混合均匀，获得溶液A；

(2)在一定温度条件下，按一定比例混合1,2-丙二醇和可食用非离子添加剂X，混合均匀，获得溶液B；

(3)将溶液A和B分别置于连接有智能数控进样器和微反应管道的不锈钢储液罐中；

(4)储液罐的微反应管道通过配有液体混合池的三通阀链接，混合后经反应微管道导入到加热区，而后进入液滴收集区收集得到均匀无气泡的非甘油电子烟烟油基质。

本发明所使用的原料及试剂均为市售食品级或更高级，水是直饮水，优选经纳滤膜的直饮水或双蒸超纯水。

所述的步骤(1)中的1,2-丙二醇和水按质量比3:0～4，优选3:1，温度20～60℃，优选室温，混合均匀，获得溶液A。

所述的步骤(2)中的温度是20～80℃，优选溶解分散获得均一透明溶液B的温度。

所述的步骤(1)和(2)中的混合均匀，可以采用机械搅拌混合、超声混合、摇床混合，优选超声混合。

所述的步骤(3)中的智能数控进样器是能够设定从反应罐中抽取溶液A和溶液B流速的控制器，流速设置为0.1～0.5mL/min，优选0.3～0.5mL/min。

所述的步骤(3)中的微反应管道材质是匹克管、聚四氟乙烯管、不锈钢管，优选不锈钢管，内径Φ＝500～2000μm，优选1000μm。

所述的步骤(4)中的混合器型三通阀的环境温度是室温，混合后流入反应微管道，管道材质及内径与前述相同，环境温度设置为60～120℃。

所述的步骤(4)中的混合液在设置的环境温度条件下，保留时间需满足1～3min，而后混合液流出，作为电子烟研究基质收集。

本发明提供的电子烟油基质及制备方法与现有技术相比的主要优点及效益是：

(1)本发明提供的电子烟烟油基质是一种新型非甘油基质，具体而言，电子烟烟油基质中不含有甘油成分，从而克服了甘油型电子烟对消费者造成的甜腻、口渴等不适感。

(2)本发明提供的电子烟烟油基质是一种雾颗粒尺寸均匀分布的新型非甘油基质，具体而言，该新型非甘油基质经雾化后形成的雾滴颗粒的直径分布均匀，且与甘油型电子烟烟油的雾颗粒尺寸分布一致，在改善了口感的基础上确保了消费者的感官体验。

(3)本发明提供的一种雾颗粒尺寸均匀分布的新型非甘油电子烟烟油基质，其制备方法不同于以往的低效率、高能耗的玻璃瓶间断式制备方式，本发明依据微反应器高效、低能耗、连续生产的特点，利用液体在微反应管道内流体学原理，实现了基质各组分间弱键相互作用，尤其是氢键相互作用的强化，提升了基质作为整体的稳定性和均一性，同时，实现了电子烟烟油基质的安全、绿色、连续的生产，具有明显的普适性和经济性，易于规模推广应用。

附图说明

图1为本发明实施例制备的新型非甘油电子烟烟油基质(1,2-丙二醇:聚乙二醇400:水＝6:3:1)于350℃雾化的粒径分布图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

将1,2-丙二醇和水按质量比3:1投料，于室温条件下机械搅拌30分钟，混匀，获得溶液A；将1,2-丙二醇和可食用非离子添加剂聚乙二醇400按照质量比3:3于室温条件下机械搅拌30分钟，混匀，获得溶液B；将溶液A和溶液B分别转移到不锈钢的储备罐中，采用内径500μm的匹克管作为微反应管，一端接到储备罐一端接到三通阀上，然后，三通阀出口端接上反应管，设置环境温度60℃，流速0.1mL/min，保留时间1min，启动装置，在微反应管道流出端接收电子烟烟油基质。

实施例2

将1,2-丙二醇和水按质量比3:2投料，于室温条件下超声混合10分钟，混匀，获得溶液A；将1,2-丙二醇和可食用非离子添加剂聚乙二醇200按照质量比3:2于超声条件下混合20分钟，混匀，获得溶液B；将溶液A和溶液B分别转移到不锈钢的储备罐中，采用内径1000μm的聚四氟乙烯作为微反应管，一端接到储备罐一端接到三通阀上，然后，三通阀出口端接上反应管，设置反应管环境温度60℃，流速0.2mL/min，保留时间3min，启动装置，在微反应管道流出端接收电子烟烟油基质。

实施例3

将1,2-丙二醇和水按质量比3:4投料，于室温条件下摇床混合20分钟，混匀，获得溶液A；将1,2-丙二醇和可食用非离子添加剂阿拉伯胶按照质量比3:0.1于摇床混合20分钟，混匀，获得溶液B；将溶液A和溶液B分别转移到不锈钢的储备罐中，采用内径1000μm的不锈钢管作为微反应管，一端接到储备罐一端接到三通阀上，然后，三通阀出口端接上反应管，设置反应管环境温度80℃，流速0.5mL/min，保留时间3min，启动装置，在微反应管道流出端接收电子烟烟油基质。

实施例4

将1,2-丙二醇和水按质量比3:4投料，于室温条件下超声混合20分钟，混匀，获得溶液A；将1,2-丙二醇和可食用非离子添加剂失水山梨糖醇月桂酸酯按照质量比3:0.5于摇床混合20分钟，混匀，获得溶液B；将溶液A和溶液B分别转移到不锈钢的储备罐中，采用内径2000μm的不锈钢管作为微反应管，一端接到储备罐一端接到三通阀上，然后，三通阀出口端接上反应管，设置反应管环境温度80℃，流速0.1mL/min，保留时间2min，启动装置，在微反应管道流出端接收电子烟烟油基质。

实施例5

将1,2-丙二醇和水按质量比3:1投料，于50℃条件下超声混合20分钟，混匀，获得溶液A；将1,2-丙二醇和可食用非离子添加剂聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯按照质量比3:0.25于60℃条件超声混合20分钟，混匀，获得溶液B；将溶液A和溶液B分别转移到不锈钢的储备罐中，采用内径1000μm的不锈钢管作为微反应管，一端接到储备罐一端接到三通阀上，然后，三通阀出口端接上反应管，设置反应管环境温度60℃，流速0.2mL/min，保留时间3min，启动装置，在微反应管道流出端接收电子烟烟油基质。

实施例6

将1,2-丙二醇和水按质量比3:1投料，于30℃条件下超声混合10分钟，混匀，获得溶液A；将1,2-丙二醇和可食用非离子添加剂聚柠檬酸脂肪酸甘油酯按照质量比3:0.1于50℃条件超声混合20分钟，混匀，获得溶液B；将溶液A和溶液B分别转移到不锈钢的储备罐中，采用内径1000μm的不锈钢管作为微反应管，一端接到储备罐一端接到三通阀上，然后，三通阀出口端接上反应管，设置反应管环境温度80℃，流速0.5mL/min，保留时间3min，启动装置，在微反应管道流出端接收电子烟烟油基质。

实施例7

将1,2-丙二醇和水按质量比3:4投料，于室温条件下机械搅拌混合10分钟，混匀，获得溶液A；将1,2-丙二醇和可食用非离子添加剂明胶按照质量比3:0.1于80℃条件机械搅拌混合20分钟，混匀，获得溶液B；将溶液A和溶液B分别转移到不锈钢的储备罐中，采用内径500μm的不锈钢管作为微反应管，一端接到储备罐一端接到三通阀上，然后，三通阀出口端接上反应管，设置反应管环境温度80℃，流速0.5mL/min，保留时间2min，启动装置，在微反应管道流出端接收电子烟烟油基质。

实施例8

将1,2-丙二醇和水按质量比3:1投料，于室温条件下超声混合10分钟，混匀，获得溶液A；将1,2-丙二醇和可食用非离子添加剂二乙二醇按照质量比3:3于80℃条件机械搅拌混合20分钟，混匀，获得溶液B；将溶液A和溶液B分别转移到不锈钢的储备罐中，采用内径1000μm的不锈钢管作为微反应管，一端接到储备罐一端接到三通阀上，然后，三通阀出口端接上反应管，设置反应管环境温度80℃，流速0.1mL/min，保留时间3min，启动装置，在微反应管道流出端接收电子烟烟油基质。

以上述任意实施例制备的新型非甘油电子烟烟油基质为对象，350℃进行雾化，用电子烟吸烟机将烟气收集入TSI-3321气动粒度仪，依据原理：对气溶胶粒子而言，测定其空气动力学直径具有重要意义。空气动力学测试能够测定每一个粒子通过两束近距离激光束的飞行时间，以此换算粒子动力学粒径。具体操作测试方案：粒径测定范围为100nm–20μm，每次采样时间为20s，连续采样5次，求统计平均获得具有统计学意义的雾颗粒分布。经雾化器雾化后雾颗粒的直径于1±0.5μm及4±1μm处成正态分布。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种雾颗粒尺寸均匀分布的新型非甘油电子烟烟油基质，其特征在于，所述的电子烟烟油基质的组成成分是1,2-丙二醇、水、可食用非离子添加剂X，呈现无色或淡黄色透明状，经雾化器雾化后雾颗粒的直径于1±0.5μm及4±1μm处成正态分布，且前者与后者的统计学概率比值是0.1～0.8。

2.根据权利要求1所述的一种雾颗粒尺寸均匀分布的新型非甘油电子烟烟油基质，其特征在于，所述的可食用非离子添加剂X是聚乙二醇200、聚乙二醇400、失水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯、阿拉伯胶、明胶、琼脂、二乙二醇、柠檬酸脂肪酸甘油酯中的任意一种。

3.根据权利要求2所述的一种雾颗粒尺寸均匀分布的新型非甘油电子烟烟油基质，其特征在于，所述的脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯的脂肪酸是月桂酸、硬脂酸、单油酸中的任意一种。

4.根据权利要求1至3任一所述的一种雾颗粒尺寸均匀分布的新型非甘油电子烟烟油基质，其特征在于，所述的1,2-丙二醇、水、可食用非离子添加剂X的质量比是6:0～4:0.1～3。

5.根据权利要求1所述的一种雾颗粒尺寸均匀分布的新型非甘油电子烟烟油基质，其特征在于，所述的雾化器雾化的方式是电阻丝加热雾化方式，温度是100～400℃。

6.根据权利要求1所述的一种雾颗粒尺寸均匀分布的新型非甘油电子烟烟油基质，其特征在于，所述的雾化后雾颗粒的直径是采用电子烟吸烟机将烟气收集直接引入到粒度测量仪器内测量。

7.根据权利要求1所述的一种雾颗粒尺寸均匀分布的新型非甘油电子烟烟油基质，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：

(1)在20～60℃条件下，按一定比例混合1,2-丙二醇和水，机械搅拌均一，获得溶液A；

(2)在20～90℃条件下，按一定比例混合1,2-丙二醇和可食用非离子添加剂X，机械搅拌均一，获得溶液B；

(3)将溶液A和B分别置于连接有智能数控进样器和微反应管道的不锈钢储液罐中；

(4)储液罐的微反应管道通过配有液体混合池的三通阀链接，混合后经反应微管道导入到加热区，而后进入液滴收集区收集得到均匀无气泡的非甘油电子烟烟油基质。

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