CN112273712A - 一种烟用水溶性物质爆珠及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种烟用水溶性物质爆珠及其制备方法，它是由复合树脂胶皮与被其胶皮包裹的水溶性物质芯液按照重量比1：10～15组成的。本发明解决了目前还没有解决的包裹水溶性物质芯液的问题，且制备得到的爆珠外观质量好，无毒害，易储藏，制备方法简单，同时可以保证爆珠中水分稳定性。
Description
【技术领域】
本发明属于卷烟材料生产技术领域。更具体地，本发明涉及一种烟用水溶性物质爆珠，还涉及所述烟用水溶性物质爆珠的制备方法。
【背景技术】
近年来，爆珠在卷烟中的应用越来越广泛，烟用爆珠作为一种卷烟新材料添加到过滤嘴中，消费者在抽吸卷烟时，挤压爆珠使其破碎，释放出香气，突出卷烟风格，满足消费者的心里需求。目前市售的爆珠主要是以油性香料为主的一类致香物质，有许多香料是水溶性，不能应用于此体系，缩窄了香料的应用范围，油性爆珠功能单一，通常作为加香手段的使用，不能增加烟气水分和润感，存在一定的制约性。
以水或是水性香料添加到滤棒中，一方面可增加烟用爆珠香精的应用范围，另一方面可改善抽吸体验，提升润感，增加烟气水分，降低干燥和刺激感，而且在一定程度上，能降低烟气中有害成分的释放。目前市场上尚未有类似烟用油性爆珠的水性爆珠面世。爆珠用途广泛，其中爆珠囊壳具有屏障功能，可以防止芯内含物接触胶囊外部环境，保持爆珠的稳定性，对于水性爆珠，囊壳的阻水性尤为重要，可保证水分在爆珠中的稳定性。CN104780793公开了一种封入液体的胶囊，把水封入到预制好的塑料小杯子中，通过封口从而到达在抽吸时挤破小杯子释放水分的目的，此方法工艺复杂，滤棒成型成本偏高，很难进行工业化生产。CN 108783554公开了一种高效防渗漏载水胶囊及其制备方法，胶皮至少为三层结构，滴制设备复杂，而且不利于长期保存，爆珠中水分蒸发速率高，易出现空壳现象，现目前市面在售的光引发剂都是以有机小分子，存在与树脂的相容性较差，易发生迁移引起毒性和变黄，气味比较重。
因此，针对现有技术的诸多技术缺陷，本发明人通过大量的试验与分析，终于完成了本发明。
【发明内容】
[要解决的技术问题]
本发明的目的是提供一种烟用水溶性物质爆珠。
本发明的另一个目的是提供所述烟用水溶性物质爆珠的制备方法。
[技术方案]
本发明是通过下述技术方案实现的。
本发明涉及一种烟用水溶性物质爆珠。
所述的烟用水溶性物质爆珠是由复合树脂胶皮与被其胶皮包裹的水溶性物质芯液组成的。
根据本发明的一种优选实施方式，所述的复合树脂胶皮组成如下：
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的水溶性物质是花香、果香或酒香香味物质与低挥发性电解质。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的香味物质是桂花花香香精、玫瑰花香香精、木瓜果香香精、芒果香精或酱香型酒香香精，它们在水溶性物质芯液中的含量是以重量计0.1～90.0％。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的低挥发性电解质是蔗糖、氯化钠或碳酸钠，它们在水溶性物质芯液中的含量是以重量计2～10％。
根据本发明的另一种优选实施方式，复合树脂胶皮与水溶性物质芯液的重量比是1：10～15。
本发明还涉及所述水溶性物质爆珠的制备方法。
该制备方法的步骤如下：
A、制备胶液
将5～15重量份巴西棕榈蜡、20～40重量份环氧丙烯酸酯、30～50重量份聚氨酯丙烯酸酯、35～50重量份聚酯丙烯酸酯与0.1～1.0重量份大分子α-羟基酮光引发剂Irgacure127混合均匀，接着在温度60-80℃的条件下加热均质，直至巴西棕榈蜡完全溶解，得到一种胶液；
B、制备水溶性物质芯液
按照低挥发性电解质的含量为以重量计2～10％与香味物质的含量为以重量计0.1～90％，把低挥发性电解质与香味物质加到水中，搅拌溶解，得到所述的芯液；
C制备水溶性物质爆珠
按照复合树脂胶皮与水溶性物质芯液的重量比为1：10～15，使用同轴双喷嘴，将步骤A制备的胶液与步骤B得到的芯液同时滴加到保护液中，使胶液均匀包裹芯液，收集的爆珠在滴制设备的转笼中在光源发生器发出紫外光的照射下进行固化，得到所述的水溶性物质爆珠。
根据本发明的一种优选实施方式，所述紫外光的波长是265～400nm。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的保护液是丙二醇、甘油或氯化钠水溶液；保护液的温度是50～70℃。
根据本发明的另一种优选实施方式，收集的爆珠在紫外灯光照射下进行固化1～2h。
下面将更详细地描述本发明。
本发明涉及一种烟用水溶性物质爆珠。
所述的烟用水溶性物质爆珠是由复合树脂胶皮与被其胶皮包裹的水溶性物质芯液组成的。
在本发明中，所述的复合树脂胶皮应该理解是一种由疏水材料与光固化树脂复合的树脂包裹层，它在烟用水溶性物质爆珠中的基本作用是包裹水性芯液，防止水分逸出。凡是具有这种基本作用，并且对烟用水溶性物质爆珠性能没有任何负面影响的其它树脂复合物都可以用于本发明中，也都在本发明的保护范围之内。
所述的水溶性物质芯液应该理解是一种由含有多种对烟支抽吸品质有影响的水溶性物质的溶液所构成的爆珠芯，它在烟用水溶性物质爆珠中的基本作用是当消费者抽吸卷烟时能够湿润烟气和增加香味。凡是具有这种基本作用，并且对烟用水溶性物质爆珠性能没有任何负面影响的其它水溶性物质都可以用于本发明中，也都在本发明的保护范围之内。
根据本发明，复合树脂胶皮与水溶性物质芯液的重量比是1:10～15。如果复合树脂胶皮与水溶性物质芯液的重量比大于1:10，则胶皮过厚，压力值变大，水爆珠难以捏爆；如果复合树脂胶皮与水溶性物质芯液的重量比小于1:15，则胶皮较薄在后续加工过程中，破损率高；因此，复合树脂胶皮与水溶性物质芯液的重量比为1:10～15是合理的，优选地是1:12～14。
根据本发明，所述的复合树脂胶皮组成如下：
在本发明中，巴西棕榈蜡在复合树脂胶皮中的主要作用是增加复合树脂胶皮致密性，提高胶皮硬度，减少水分散失，从而有利于上机生产。
本发明使用的巴西棕榈蜡是目前市场上销售的产品，例如由广州市安誉贸易有限公司以商品名棕榈蜡销售的产品。
在本发明中，环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯与聚酯丙烯酸酯在复合树脂胶皮中的主要作用是它们相互配合构成所述复合树脂胶皮骨架，包裹水溶性物质芯液。
本发明使用的环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯与聚酯丙烯酸酯都是目前市场上销售的产品，例如由深圳启弘科技有限公司以商品名改性双酚A环氧丙烯酸酯销售的环氧丙烯酸酯、由深圳启弘科技有限公司以商品名脂肪族聚氨酯丙烯酸酯销售的聚氨酯丙烯酸酯、由深圳启弘科技有限公司以商品名丙烯酸酯U-400销售的聚酯丙烯酸酯。
在本发明中，大分子α-羟基酮光引发剂Irgacure 127在复合树脂胶皮中的主要作用是光引发剂，它在光照射下引发这些丙烯酸酯交联、固化成型。大分子α-羟基酮光引发剂Irgacure 127在胶液中主要是作用是作为光引发剂，使复合树脂固化及成型，其本身分子量大，挥发性低，自身气味及光解产物无气味，迁移性较低，在紫外线照射后，从而引发单体聚合交联固化的化合物，变成无毒无味的物质。本发明使用的大分子α-羟基酮光引发剂Irgacure 127是目前市场上销售的产品，例如由德国巴斯夫以商品名Irgacure127销售的产品。
在本发明中，环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯与大分子α-羟基酮光引发剂Irgacure 127的含量在所述范围内时，如果巴西棕榈蜡的含量低于5重量份，则水性爆珠的保水较差，水分容易逸出；如果巴西棕榈蜡的含量高于15重量份，则在树脂固化过程中，树脂含量低，胶皮强度降低；因此，巴西棕榈蜡的含量为5～15重量份是合理的。
同样地，巴西棕榈蜡、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯与大分子α-羟基酮光引发剂Irgacure 127的含量在所述范围内时，如果环氧丙烯酸酯的含量低于20重量份，则胶皮的韧性不足，容易坍陷；如果环氧丙烯酸酯的含量高于40重量份，则胶皮过于软，后续加工过程难以使用；因此，环氧丙烯酸酯的含量为20～40重量份是合适的。
巴西棕榈蜡、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯与大分子α-羟基酮光引发剂Irgacure127的含量在所述范围内时，如果聚氨酯丙烯酸酯的含量低于30重量份，则胶皮刚性变差，难以支撑胶皮；如果聚氨酯丙烯酸酯的含量高于50重量份，则胶皮刚性增强，难以捏爆；因此，聚氨酯丙烯酸酯的含量为30～50重量份是恰当的。
巴西棕榈蜡、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯与大分子α-羟基酮光引发剂Irgacure 127的含量在所述范围内时，如果聚酯丙烯酸酯的含量低于35重量份，则胶皮厚度变薄，加工过程中水性爆珠容易破裂；如果聚酯丙烯酸酯的含量高于50重量份，则胶皮厚度增加，芯液体积变小，润感释放不完全；因此，聚酯丙烯酸酯的含量为35～50重量份是合适的。
巴西棕榈蜡、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯与聚酯丙烯酸酯的含量在所述范围内时，如果大分子α-羟基酮光引发剂Irgacure 127的含量低于0.1重量份，则树脂在固化过程中固化不完全，胶皮易破损；如果大分子α-羟基酮光引发剂Irgacure 127的含量高于1.0重量份，则光引发剂残留量高；因此，大分子α-羟基酮光引发剂Irgacure 127的含量为0.1～1.0重量份是可取的。
优选地，复合树脂胶皮组成如下：
根据本发明，所述的水溶性物质是花香、果香或酒香香味物质与低挥发性电解质。所述的香味物质在水溶性芯液中的主要作用是在消费者在抽吸时提供香气。
在本发明中，所述的香味物质是桂花花香香精、玫瑰花香香精、木瓜果香香精、芒果香精或酱香型酒香香精，它们在水溶性物质芯液中的含量是以重量计0.1～90.0％。本发明使用的香味物质都是由云南巴菰生物科技有限公司销售的产品。
根据本发明，所述的低挥发性电解质在水溶性芯液中的主要作用是降低芯液的蒸气压，减少水分的散失；所述的低挥发性电解质是蔗糖、氯化钠或碳酸钠，它们在水溶性物质芯液中的含量是以重量计2～10％。所述低挥发性电解质的含量超过所述的含量范围是不可取的，因为过高过低都会影响芯液的密度，对于滴制过程中容易出现偏心爆珠。
根据本发明，复合树脂胶皮与水溶性物质芯液的重量比是1：10～15。
本发明还涉及所述水溶性物质爆珠的制备方法。
该制备方法的步骤如下：
A、制备胶液
将5～15重量份巴西棕榈蜡、20～40重量份环氧丙烯酸酯、30～50重量份聚氨酯丙烯酸酯、35～50重量份聚酯丙烯酸酯与0.1～1.0重量份大分子α-羟基酮光引发剂Irgacure127混合均匀，接着在温度60～80℃的条件下加热均质，直至巴西棕榈蜡完全溶解，得到一种胶液；
有关巴西棕榈蜡、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯与大分子α-羟基酮光引发剂Irgacure 127的情况在前面已经描述，在此不再赘述。
B、制备水溶性物质芯液
按照低挥发性电解质的含量为以重量计2～10％与香味物质的含量为以重量计0.1～90％，把低挥发性电解质与香味物质加到水中，搅拌溶解，得到所述的芯液；
有关低挥发性电解质与香味物质的情况在前面已经描述，在此不再赘述。
C制备水溶性物质爆珠
按照复合树脂胶皮与水溶性物质芯液的重量比为1：10～15，使用同轴双喷嘴，将步骤A制备的胶液与步骤B得到的芯液同时滴加到保护液中，使胶液均匀包裹芯液，收集的爆珠在滴制设备的转笼中在光源发生器发出紫外光的照射下进行固化，得到所述的水溶性物质爆珠。
本发明使用的同轴双喷嘴与滴制设备都是目前市场上销售的产品，它们都是按照其产品说明书中描述的操作条件操作的，其中所述的保护液是丙二醇、甘油或氯化钠水溶液；保护液的温度是50～70℃。
根据本发明，所述光源发生器发出紫外光的波长是265～400nm，收集的爆珠在紫外灯光照射下进行固化1～2h。
根据GB/T16447-2004烟草及烟草制品调节和测试的大气环境温度(22±1)℃、相对湿度(60±3)％恒温恒湿环境下，以不使爆珠重叠的方式分别将水爆珠放入开放的容器中，静置，每7天测试水爆珠水分散失速率；根据YC/T 500-2014烟草及烟草制品挥发性有机酸的测定气相色谱-质谱联用法测定光引发剂的残留量，其结果见下表1。
[有益效果]
本发明的有益效果是：
本发明解决了行业内无法包裹水性溶液的问题，且制备得到的水爆珠外观质量好，无毒害，包覆均匀，易储藏，储藏时间长，制备方法简单，有利于工业化生产推广，同时可以保证爆珠中水分稳定性。
【具体实施方式】
通过下述实施例将能够更好地理解本发明。
实施例1：本发明烟用水溶性物质爆珠滴制
该实施例的实施方式如下：
A、制备胶液
将5重量份巴西棕榈蜡、26重量份环氧丙烯酸酯、36重量份聚氨酯丙烯酸酯、50重量份聚酯丙烯酸酯与0.3重量份大分子α-羟基酮光引发剂Irgacure 127混合均匀，接着在温度60℃的条件下加热均质，直至巴西棕榈蜡完全溶解，得到一种胶液；
B、制备水溶性物质芯液
按照低挥发性电解质的含量为以重量计10％与香味物质的含量为以重量计0.1％，把蔗糖低挥发性电解质与桂花花香香精香味物质加到水中，搅拌溶解，得到所述的芯液；
C制备水溶性物质爆珠
按照复合树脂胶皮与水溶性物质芯液的重量比为1：14，使用同轴双喷嘴，将步骤A制备的胶液与步骤B得到的芯液同时滴到温度为65℃的乙二醇保护液中，使胶液均匀包裹芯液，收集的爆珠在滴制设备的转笼中在光源发生器发出波长为365nm的紫外光的照射下进行固化1.0h，得到所述的水溶性物质爆珠。
根据本说明书描述的方法测定了本实施例滴制烟用水溶性物质爆珠在不同储存时间的水含量和光引发剂残留量，其检测结果列于表1中。
实施例2：本发明烟用水溶性物质爆珠滴制
该实施例的实施方式如下：
A、制备胶液
将15重量份巴西棕榈蜡、20重量份环氧丙烯酸酯、30重量份聚氨酯丙烯酸酯、35重量份聚酯丙烯酸酯与0.1重量份大分子α-羟基酮光引发剂Irgacure 127混合均匀，接着在温度70℃的条件下加热均质，直至巴西棕榈蜡完全溶解，得到一种胶液；
B、制备水溶性物质芯液
按照低挥发性电解质的含量为以重量计2％与香味物质的含量为以重量计90％，把氯化钠低挥发性电解质与玫瑰花香香精香味物质加到水中，搅拌溶解，得到所述的芯液；
C制备水溶性物质爆珠
按照复合树脂胶皮与水溶性物质芯液的重量比为1：10，使用同轴双喷嘴，将步骤A制备的胶液与步骤B得到的芯液同时滴到温度为65℃甘油保护液中,使胶液均匀包裹芯液，收集的爆珠在滴制设备的转笼中在光源发生器发出波长为295nm的紫外光的照射下进行固化2.0h，得到所述的水溶性物质爆珠。
根据本说明书描述的方法测定了本实施例滴制烟用水溶性物质爆珠在不同储存时间的水含量和光引发剂残留量，其检测结果列于表1中。
实施例3：本发明烟用水溶性物质爆珠滴制
该实施例的实施方式如下：
A、制备胶液
将8重量份巴西棕榈蜡、34重量份环氧丙烯酸酯、50重量份聚氨酯丙烯酸酯、40重量份聚酯丙烯酸酯与0.6重量份大分子α-羟基酮光引发剂Irgacure 127混合均匀，接着在温度80℃的条件下加热均质，直至巴西棕榈蜡完全溶解，得到一种胶液；
B、制备水溶性物质芯液
按照低挥发性电解质的含量为以重量计8％与香味物质的含量为以重量计30％，把碳酸钠低挥发性电解质与芒果香精香味物质加到水中，搅拌溶解，得到所述的芯液；
C制备水溶性物质爆珠
按照复合树脂胶皮与水溶性物质芯液的重量比为1：12，使用同轴双喷嘴，将步骤A制备的胶液与步骤B得到的芯液同时滴到温度为58℃氯化钠水溶液保护液中，使胶液均匀包裹芯液，收集的爆珠在滴制设备的转笼中在光源发生器发出波长为315nm的紫外光的照射下进行固化1.4h，得到所述的水溶性物质爆珠。
根据本说明书描述的方法测定了本实施例滴制烟用水溶性物质爆珠在不同储存时间的水含量和光引发剂残留量，其检测结果列于表1中。
实施例4：本发明烟用水溶性物质爆珠滴制
该实施例的实施方式如下：
A、制备胶液
将12重量份巴西棕榈蜡、40重量份环氧丙烯酸酯、44重量份聚氨酯丙烯酸酯、45重量份聚酯丙烯酸酯与1.0重量份大分子α-羟基酮光引发剂Irgacure 127混合均匀，接着在温度70℃的条件下加热均质，直至巴西棕榈蜡完全溶解，得到一种胶液；
B、制备水溶性物质芯液
按照低挥发性电解质的含量为以重量计4％与香味物质的含量为以重量计60％，把蔗糖低挥发性电解质与酱香型酒香香精香味物质加到水中，搅拌溶解，得到所述的芯液；
C制备水溶性物质爆珠
按照复合树脂胶皮与水溶性物质芯液的重量比为1：15，使用同轴双喷嘴，将步骤A制备的胶液与步骤B得到的芯液同时滴到温度为70℃的氯化钠水溶液保护液中，使胶液均匀包裹芯液，收集的爆珠在滴制设备的转笼中在光源发生器发出波长为265nm的紫外光的照射下进行固化1.8h，得到所述的水溶性物质爆珠。
根据本说明书描述的方法检测了本实施例滴制烟用水溶性物质爆珠在不同储存时间的水含量和光引发剂残留量，其检测结果列于表1中。
表1：实施例1-4滴制爆珠的水含量与光引发剂残留量检测结果
表1的检测结果表明：本发明复合树脂滴制的爆珠中未检出光引发剂，提升了水爆珠的安全性，通过添加巴西棕榈蜡增加胶皮的致密性和降低水性溶液的蒸气压，具有双重保水效果，在很大程度上降低了水分散失速率，4个月之内水分散失率在1％之内，保证了水分在爆珠中的稳定性，延长了储存周期。
Claims (10)
1.一种烟用水溶性物质爆珠，其特征在于它是由复合树脂胶皮与被其胶皮包裹的水溶性物质芯液组成的。
2.根据权利要求1所述的水溶性物质爆珠，其特征在于所述的复合树脂胶皮组成如下：
3.根据权利要求1所述的水溶性物质爆珠，其特征在于所述的水溶性物质是花香、果香或酒香香味物质与低挥发性电解质。
4.根据权利要求1所述的水溶性物质爆珠，其特征在于所述的香味物质是桂花花香香精、玫瑰花香香精、木瓜果香香精、芒果香精或酱香型酒香香精，它们在水溶性物质芯液中的含量是以重量计0.1～90.0％。
5.根据权利要求1所述的水溶性物质爆珠，其特征在于所述的低挥发性电解质是蔗糖、氯化钠或碳酸钠，它们在水溶性物质芯液中的含量是以重量计2～10％。
6.根据权利要求1所述的水溶性物质爆珠，其特征在于复合树脂胶皮与水溶性物质芯液的重量比是1：10～15。
7.根据权利要求1-6中任一项权利要求所述水溶性物质爆珠的制备方法，其特征在于该制备方法的步骤如下：
A、制备胶液
将5～15重量份巴西棕榈蜡、20～40重量份环氧丙烯酸酯、30～50重量份聚氨酯丙烯酸酯、35～50重量份聚酯丙烯酸酯与0.1～1.0重量份大分子α-羟基酮光引发剂Irgacure 127混合均匀，接着在温度60-80℃的条件下加热均质，直至巴西棕榈蜡完全溶解，得到一种胶液；
B、制备水溶性物质芯液
按照低挥发性电解质的含量为以重量计2～10％与香味物质的含量为以重量计0.1～90％，把低挥发性电解质与香味物质加到水中，搅拌溶解，得到所述的芯液；
C制备水溶性物质爆珠
按照复合树脂胶皮与水溶性物质芯液的重量比为1：10～15，使用同轴双喷嘴，将步骤A制备的胶液与步骤B得到的芯液同时滴加到保护液中，使胶液均匀包裹芯液，收集的爆珠在滴制设备的转笼中在光源发生器发出紫外光的照射下进行固化，得到所述的水溶性物质爆珠。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于所述紫外光的波长是265～400nm。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于所述的保护液是丙二醇、甘油或氯化钠水溶液；保护液的温度是50～70℃。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于收集的爆珠在紫外灯光照射下进行固化1～2h。
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