CN111758999A - 一种化学镀封装爆珠及其制备方法和应用 - Google Patents

一种化学镀封装爆珠及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种化学镀封装的爆珠及其制备方法和应用，其中爆珠包括芯材、包覆芯材的第一囊壁层、防水层以及外层的化学镀层。所述的芯材为卷烟领域常规的液体包封材料，如水、香味添加剂等。第一囊壁层为常规爆珠使用的天然高分子材料，如海藻酸盐、明胶、阿拉伯胶等；防水层为氰基丙烯酸酯类物质，其可以增加爆珠的力性能以及防水性能；化学镀层为化学镀镍层，通过化学镀镍层可以提高爆珠的防渗漏性，同时由于是一种金属化学镀，镀层的厚度很小，不会增加爆珠皮层的厚度。本发明制备的化学镀封装爆珠具有良好的防渗透性能，能够提高爆珠的保存稳定性，当爆珠应用于卷烟时，可以提高吸食体验感。

Description

一种化学镀封装爆珠及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于卷烟技术领域，具体涉及一种化学镀封装爆珠及其制备方法和应用。
背景技术
卷烟爆珠以天然高分子材料或合成高分子材料为壁材，将各种烟用香精以固体、液体或气体的形态包裹在一个微小密闭的圆球形胶囊中，在过滤嘴的生产过程中植入一粒或者多粒易捏破的香味胶囊，实现在卷烟吸食过程中人为可控的特色香味释放，减少外界环境对吸味的影响和造成的香精损失，以达到增加烟气湿度、提高滤棒截留香气效果的作用。同时，胶囊内香气成分挥发，可以实现卷烟增香、丰富口感层次的功用。由于胶囊破裂时发出轻微声响，故俗称“爆珠。卷烟爆珠用以实现在卷烟吸食过程中人为可控的特色香味释放，减少外界环境对吸味的影响和造成的香精损失，起到丰富卷烟吸食口味，实现吸食过程的增香保润等作用。
现有技术中常规使用的爆珠用壁材为天然高分子材料，如明胶、阿拉伯胶、海藻酸钠等，如现有技术CN104886554A披露了一种爆珠软胶囊及其制备方法，胶囊皮由以下重量份数的成分组成：明胶20-60份、增塑剂15-60份、增湿剂1-25份、水5-40份，并披露了这种爆珠软胶囊，其配比合理，软硬度适中，密封性好，且不粘连、不变形，储存稳定，轻轻用力可挤压破，使内容物均匀地分散到所用物品表面；另外CN107616546A披露了一种卷烟爆珠包裹材料的制备方法，胶囊皮由海藻酸钠、阿拉伯胶、卡拉胶、普鲁兰多糖、甘油等组成。通过多种原料的配合使用可以改善现有技术中爆珠胶皮厚度增加，产品渗油、粘连，破碎压力提高等技术问题。
可见现有技术中常规使用的天然高分子材料形成的壁材存在容易渗漏芯体材料，进而造成爆珠之间容易粘连、保存稳定性差的技术问题，此外，芯材渗漏还会降低爆珠改善卷烟吸食感。为改善爆珠胶囊的防渗漏性，现有技术CN103815541A公开了一种三层结构的烟用水胶囊，其中内层是水、明胶、防腐剂和香精，中间层是海藻酸钠、水、防腐剂，外层是蜂蜡、石蜡和巴西蜡制成。该发明在原有海藻酸钙胶囊外层包裹混合蜡，对阻止胶囊内的水分溢出有一定的效果，但亲水的海藻酸钙囊壁层与亲油的混合蜡层的界面结合力较差，包裹不均匀，易破损，并且混合蜡熔融温度在50℃左右，易受到外界温度的影响，状态不稳定。这些都导致该发明胶囊无法长时间储存，易渗漏。针对多层结构载水胶囊的不足，现有技术CN108783554A进一步作出了改进，其在多层结构载水胶囊中增加了一层阻水囊壁层，具体的胶囊至少有三层结构，由内向外依次为芯层、囊壁层、第一阻水层，所述第一阻水层包覆在囊壁层外，为一种或多种氰基丙烯酸酯类化合物的聚合产物，通过增加阻水层，进一步提高了胶囊的防渗透性。
但是以上现有技术中如设置多层结构、增加阻水层等，均是通过天然或者合成高分子材料作为爆珠壁材，这种设置存在以下缺陷，增加壁材层数会增加爆珠的厚度、改变爆珠的力学性能，不利于其使用；此外，天然高分子材料或者合成高分子材料一般不耐高温，如蜡类材料50-70℃就会融化，这导致爆珠的使用稳定性差，高分子材料由于其本身的结构缺陷相较于金属材料，本身的防渗透性能就相对较差。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明旨在提供一种具有优异防渗漏和防止爆珠表层增厚的化学镀封装的爆珠及其制备方法和应用。
为了实现上述目的，本发明提供了一种化学镀封装的爆珠，所述爆珠包括芯材、包覆芯材的第一囊壁层、防水层以及外层的化学镀层。
所述芯材为液体材料，进一步包括水、香味添加物质等。
所述第一囊壁层为天然高分子材料、海藻酸盐、羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、羟丙基纤维素、阿拉伯胶、明胶等一种或多种物质组成。
所述防水层为氰基丙烯酸酯类物质。例如可以选择为氰基丙烯酸甲酯、氰基丙烯酸乙酯、氰基丙烯酸丁酯、氰基丙烯酸辛酯等中的至少一种。本发明使用的氰基丙烯酸酯可以是单纯试剂，也可以是含有氰基丙烯酸酯的试剂，只要能达到氰基丙烯酸酯在囊壁层外形成第一阻水层的要求即可，本发明可以选择市售的含有氰基丙烯酸酯的产品，如快干胶502、快干胶508或快干胶470等中的一种或多种。
所述的化学镀层为化学金属镀层，优选为化学镀镍。
本申请的化学镀封装爆珠在10000min以上仍可达到50％的保水率。
本发明还提供了一种化学镀封装的爆珠的制备方法，具体包括如下步骤：
a、制备空白胶囊利用滴制法制备空白胶囊，胶囊芯材为水，壁材为浓度为0.5wt％的海藻酸钠溶液，凝固浴为1.0wt％氯化钙溶液。
b、涂布防水层
配制防水涂布液，将步骤a中空白胶囊浸渍在防水涂布液中一定时间，取出浸渍有防水涂布液的胶囊，将该胶囊放入装有去离子水的容器中，常温搅拌一段时间，取出胶囊，吸干胶囊表面水分，得到包含防水层的胶囊；进一步的可以重复上述步骤2-3次。
c、化学镀封装
c-1配置氯化钯溶液将氯化钯加入去离子中，加入浓盐酸，加水稀释得到氯化钯溶液。
c-2配置化学镀溶液将氯化铵、柠檬酸三钠、硫酸镍、次亚磷酸钠、硫脲加入到去离子水中混合，得到硫酸镍溶液。
c-3将步骤b所得的胶囊浸泡在c-1步骤配置的氯化钯溶液中，搅拌一段时间，取出，擦干胶囊表面。
c-4将步骤c-2配置的硫酸镍溶液置于反应容器中，加入氨水调节溶液pH＝9，对反应容器进行加热回流，将步骤c-3中胶囊加入到反应容器中，静置反应，搅拌反应一段时间取出，干燥，即得化学镀封装的爆珠。
所述的防水涂布液为氰基丙烯酸酯类物质。例如可以选择为氰基丙烯酸甲酯、氰基丙烯酸乙酯、氰基丙烯酸丁酯、氰基丙烯酸辛酯等中的至少一种。也可以是市售的含有氰基丙烯酸酯的产品，如快干胶502、快干胶508或快干胶470等。
进一步的，步骤c-1中的氯化钯溶液浓度为0.05-0.5g/L，进一步优选为0.1g/L。
进一步的，步骤c-1硫酸镍混合溶液中硫酸镍浓度为10-50g/L，进一步优选为30g/L；氯化铵浓度为15-35g/L，进一步优选为25g/L；柠檬酸三钠浓度为10-30g/L，进一步优选为20g/L；次亚磷酸钠浓度为15-35g/L，进一步优选为28g/L。进一步的硫酸镍混合溶液中还可以包含4ppm硫脲，以促进混合液的稳定。
进一步的，步骤c-3中搅拌时间为10-50min，优选为30min。
进一步的，步骤c-4中回流反应温度为50-70℃，优选为60℃。搅拌反应时间为1-3h。
本发明还提供了一种化学镀封装的爆珠的应用，将其应用在卷烟中。由于化学镀能够增加爆珠的防渗漏性，因此可以提高爆珠的品质稳定性和添加分散性，进一步可以提高卷烟的吸食体验感。
本发明通过利用化学金属镀对爆珠进行封装，相较于聚合物涂布层，大大减小了爆珠外表面涂布层的厚度，同时金属本身晶格的致密性相较于聚合物更优，由此，形成的包封层的防渗漏性能更好。本发明制备的化学镀封装爆珠，封装胶皮层厚度小，同时提高，显著提高了爆珠的防渗漏性，可以达到10000min以上50％的保水率，比常规的聚合物包封爆珠的防渗漏性和稳定性能更好。
附图说明
图1：实施例1的化学镀封装爆珠数码显微图
图2：实施例和对比例的保水率对比图
具体实施方式
对比例1
制备空白胶囊称取2.01g SA固体粉末加入到400mL去离子水中，室温溶胀4h，转移至55℃水浴锅中，机械搅拌6h，静置消泡24h，得到0.5wt.％的浅黄色透明SA溶液。称取6.091g CMC固体粉末加入到400mL去离子水中，室温溶胀4h，转移至90℃水浴锅中，机械搅拌6h，静置消泡24h，得到1.5wt.％的澄清透明CMC溶液。称取4.04g CaCl2固体加入到已消泡的1.5wt.％CMC溶液中，搅拌至固体完全溶解，静置消泡24h，得到澄清透明的1.5wt.％CMC/1.0wt.％CaCl2的混合溶液。
采用单通道注射推泵，以0.5mL/min的推进速度和10cm的滴加高度，将1.5wt.％CMC/1.0wt.％CaCl2溶液通过内外径为0.41/0.71mm的针头垂直滴加到不断搅拌的SA溶液中，15min后停止滴加，继续搅拌15min，筛网过滤，用去离子水洗涤胶囊三次以除去其表面的残留的未交联的SA溶液，最后将胶囊转移至100mL 2.0wt.％CaCl2溶液中固化15min，用去离子水水洗三次，即得空白胶囊。
对比例2
制备包含防水层的胶囊在50mL塑料样品瓶中加入8g 502胶水和8g 470胶水，混合均匀，配置成502和470混合胶水。取约30颗空白胶囊(通过对比例1制备得到)，迅速用滤纸吸干表面水份，并加入混合胶水中，当胶水完全浸渍胶囊后大约5s后，取出胶囊、将所得胶囊放入装有250mL去离子水的烧杯中，放在磁力搅拌器上，常温搅拌5min，取出胶囊，用滤纸吸干表面水份。重复浸渍混合胶水、浸入去离子水、吸干水分步骤两次；将所得胶囊用滤纸吸干表面水份后放在聚四氟乙烯板上，放入烘箱中60℃烘十分钟，可得到表面包覆有防水涂布层的胶囊。
实施例1
称取1g氯化钯加入95mL去离子水中，并加入5mL浓盐酸得到10g/L的氯化钯溶液，再稀释100倍得到0.1g/L氯化钯溶液。
取50颗对比例2制备得到的胶囊，用滤纸吸干表面水分，加入稀释过的氯化钯溶液中，磁力搅拌30min后取出用滤纸吸干表面水分后装瓶，得到预处理胶囊。
称取氯化铵12.5g，柠檬酸三钠10g，硫酸镍15g，次亚磷酸钠14g，硫脲0.002g，加入到500mL去离子水中，配置成硫酸镍30g/L，氯化铵25g/L，柠檬酸三钠20g/L，硫脲4ppm，次亚磷酸钠28g/L的混合溶液，移入锥形瓶中，得到化学镀液。
取100mL化学镀液于烧杯中，加6mL氨水调至pH＝9，之后将调好pH的化学镀液转入三颈烧瓶加热至60℃，冷凝回流；将预处理胶囊加入三颈烧瓶中，静置反应5min后开始搅拌，转速150r/min，反应3h，即得化学镀封装爆珠。
本申请的测试
粒径
随机取20颗胶囊，用游标卡尺测量胶囊的粒径，每颗测三次，取平均值。
保水率
取20颗胶囊置于表面皿中，上部覆盖保鲜膜，常温下每隔一段时间测试其重量。记起始时刻胶囊质量为m0，称量不同时间点胶囊的质量为mn，完全干燥后的胶囊壳层重量为m壳，胶囊的保水率公式可由下面公式计算得到：
Figure BDA0002550014710000061
将实施例和对比例所得的产品测量重量和粒径，检测结果如下表1
检测内容 对比例1 对比例2 实施例1
平均重量/g 0.459 0.617 0.71
平均粒径/mm 3.714±0.021 4.398±0.045 3.835±0.071
从实施例和对比例的重量以及粒径来看，通过对胶囊包封防水层会进一步增加胶囊的粒径以及重量，但是进一步对胶囊进行化学镀时，胶囊的粒径不会增大，反而会缩小，此外从胶囊的保水率情况来看(图2)，不做任何处理的空白胶囊，在大约1380min时，保水率就降到接近零，而包覆有防水层的胶囊在7200min后，保水率降至零，而当包含有防水层的胶囊进一步经过化学镀后，形成的化学镀封装爆珠，当时间为10080min时，保水率仍可达到50％，直至20000min，保水率降至接近0。可见通过增加化学镀层，增加了爆珠的防渗漏性能，可以延长爆珠的保水时间。另外，实验中发现，通过在胶囊表面增加化学金属镀层，不但不会增加胶囊的厚度，还会进一步降低胶囊的厚度，从实施例和对比例中可以看出，通过在防水层表面继续化学镀金属层时，胶囊的平均粒径并未增大，反而稍有降低。从对胶囊的粒径、保水率的检测情况来看，通过化学镀对胶囊进行处理，可以提高胶囊的封渗漏性能，且该工艺不会进一步增加胶囊的厚度。

Claims (12)

1.一种化学镀封装的爆珠，其特征在于：包括芯材、包覆芯材的第一囊壁层、防水层以及外层的化学镀层。
2.一种如权利要求1所述的化学镀封装的爆珠，其特征在于，所述化学镀层为化学金属镀，优选为化学镀镍层。
3.一种如权利要求2所述的化学镀封装的爆珠，其特征在于：所述的芯材为液体材料。
4.一种如权利要求3所述的化学镀封装的爆珠，其特征在于所述液体材料包含水；所述第一囊壁层包含有海藻酸盐、羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、羟丙基纤维素、阿拉伯胶、明胶等一种或多种物质。
5.一种如权利要求1所述的化学镀封装的爆珠，其特征在于，所述防水层为含有氰基丙烯酸酯类物质，如氰基丙烯酸甲酯、氰基丙烯酸乙酯、氰基丙烯酸丁酯、氰基丙烯酸辛酯等中的至少一种。
6.一种如权利要求5所述的化学镀封装的爆珠，其特征在于，所述含氰基丙烯酸酯类物质为快干胶502、快干胶508或快干胶470等中的一种或多种。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的化学镀封装的爆珠的制备方法，其特征在于：步骤a，制备空白胶囊；步骤b，在空白胶囊表面涂布防水层；步骤c，对步骤b所得胶囊进行化学镀，即得。
8.一种如权利要求8所述的化学镀封装的爆珠的制备方法，其特征在于，步骤c中化学镀为化学镀镍。
9.一种如权利要求9所述的化学封装的爆珠的制备方法，其特征在于：步骤b中防水层为氰基丙烯酸酯类物质，如氰基丙烯酸甲酯、氰基丙烯酸乙酯、氰基丙烯酸丁酯、氰基丙烯酸辛酯等中的至少一种。
10.一种如权利要求9所述的化学封装的爆珠的制备方法，其特征在于：步骤a，制备空白胶囊利用滴制法备空白胶囊；步骤b，在空白胶囊表面涂布防水层将空白胶囊浸渍在防水涂布液中一段时间，取出，将所得胶囊浸入去离子水中搅拌一段时间，取出，去除胶囊表面水分，重复步骤b三次；步骤c-1配制氯化钯溶液；步骤c-2配制硫酸镍溶液；步骤c-3将步骤b中获得的胶囊浸入氯化钯溶液中一段时间，取出、去除胶囊表面水分；步骤c-4将步骤c-2中配制的硫酸镍溶液置于反应容器中，加热回流，将步骤c-3中胶囊加入反应容器中，静置，搅拌反应一定时间，即得。
11.一种如权利要求11所述的爆珠的制备方法；其特征在于：步骤a中囊芯为水，囊壁为海藻酸钠；步骤c-1中氯化钯溶液浓度为0.05-0.5g/L；步骤c-2中硫酸镍溶液为混合溶液，混合溶液中硫酸镍的浓度为10-50g/L。
12.权利要求1-6任一项所述的爆珠或权利要求7-11任一项方法制备所得的爆珠的应用，其特征在于，应用于卷烟中。
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