CN113057364A

CN113057364A - 基于蒸汽爆破技术生产烟用香料缓释颗粒的方法和应用

Info

Publication number: CN113057364A
Application number: CN202110291598.4A
Authority: CN
Inventors: 杨伟祖; 叶承虎
Original assignee: Yunnan Revert Medical & Biotechnology Co ltd
Current assignee: Yunnan Revert Medical & Biotechnology Co ltd
Priority date: 2021-03-18
Filing date: 2021-03-18
Publication date: 2021-07-02

Abstract

本发明涉及生物改性材料制备技术领域，具体来说是一种基于蒸汽爆破技术生产烟用香料缓释功能颗粒的方法和应用，将天然植物利用蒸汽爆破技术处理后粉碎，与功能底料混匀造粒，干燥后搅拌加香或者喷淋加香制得烟用香料缓释功能颗粒。本发明中，通过蒸汽爆破处理，原料组织蓬松，使物料的多孔空腔结构更加明显，木质杂气及其他杂气明显降低，能够使物料中吸附的香气缓慢释放，满足烟用颗粒对于香气缓释，低杂气的需求；本发明天然植物经过蒸汽爆破后再加入功能底料和表香香精，制备出来的颗粒可用于生产烟嘴、滤嘴棒、加热不燃烧烟弹或直接添加到卷烟烟丝中。

Description

基于蒸汽爆破技术生产烟用香料缓释颗粒的方法和应用

技术领域

本发明涉及生物改性材料制备技术领域，具体来说是基于蒸汽爆破技术生产烟用香料缓释颗粒的方法和应用。

背景技术

天然植物材料在烟草上的应用主要应用在烟嘴、滤嘴棒、加热不燃烧烟弹或直接添加在烟丝中，对卷烟的降焦减害及风格特征的凸显具有重要作用。无论采取何种植物原料，其对基材的基本要求都是具有一定的吸附能力、无不愉悦的杂气，赋香香气或功效成分能够在加热条件下均匀释放出来，同时便于大规模生产制备。

云南号称植物王国，植物种类丰富，天然植物材料的筛选和研究开发，对于提升农民的经济收入，带动农村经济发展具有重要意义。但天然植物材料由于其自身的理化特性，很多都不适合直接应用在卷烟工业领域，所以开发一种能够适应卷烟生产需求的天然材料应用方式具有重要意义。

在卷烟材料应用领域中，烟嘴和滤嘴棒对于天然植物颗粒的要求是要有较高的吸附性能，附着的香料能够缓释，同时材料本身要求杂气低，以满足卷烟抽吸品质的要求。

新型加热不燃烧烟近几年在国内发展势头迅猛，其作用机理是通过发热元件对对烟草制品(烟弹)进行加热，其加热温度一般在280-350℃，促使烟草制品本身的香气、功效成分及其所吸附料液中的香气成分进行释放，模仿传统烟草的气息，以满足消费者对烟草制品的抽吸满足感。

传统的粉碎加工模式由于细胞壁的阻碍作用，导致难以吸附过多的香料及功能成分，一方面吸附的量少，另一方面释放的也快。因此，虽然国内很多烟用颗粒相关专利都使用了天然植物原料，但基本都不涉及基于蒸汽爆破技术处理后制备用于烟草的专利。由于植物纤维的化学成分主要是纤维素、半纤维素和木质素等细胞壁物质，该类物质热解会产生较多的低级醛类，在加热抽吸时产生刺激性的呛咳和较强的木质性杂气，对抽吸品质有不利影响。本发明通过蒸汽爆破技术破坏木质素和半纤维素的结合层，使纤维素结晶度降低，在一定压强和高温水蒸汽条件下蒸煮，淀粉、半纤维素等部分水解生成可溶性糖，复合胞间层的木质素软化和部分降解，细胞壁在蒸汽作用下破碎，以此来改善原料的抽吸品质，除去抽吸时的不适感觉。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种基于蒸汽爆破技术生产烟用香料缓释颗粒的方法和应用。

为实现上述目的，本发明采用的第一种技术方案是：基于蒸汽爆破技术生产膨化型烟用香料缓释颗粒的方法，其特征是，将各种天然植物利用蒸汽爆破技术分别处理，各原料粉碎至粒径为20-30，然后按粒径为20-30目的各原料，按比例混合均匀后得基材，按基材1份、功能底料1-3份比例混匀，静置8-12h 使基材充分吸收功能底料，然后60-90℃烘干至水分含量低于15-18％，干燥后按基材比重的20-50％搅拌加香或者喷淋加香以后制得烟用香料缓释功能颗粒，具体制备方法为：

(1)预处理：将除杂、清洗后的干原料分切至2-3cm投入预处理器中，从预处理器顶部喷洒60-95℃的热蒸汽，搅拌预热0.5-1h使其水分含量达到 25-30％；

(2)热蒸：物料转移至热蒸器内，热蒸器内通入水蒸汽进行排空，然后密闭，当温度达到110℃时，停止加热，密闭保持0.1-0.5h；

(3)加压爆破：热蒸器内工作完毕，将物料转移至爆喷器内，爆喷器内用压缩空气加压至1.1MPa-2.5Mpa，维持30-300秒后打开出料阀，使物料瞬间完成爆破，然后物料进入旋风收集器备用；

(4)混合加香：粒径为20-30目的各原料，按比例混合均匀后得基材，按基材1份、功能底料1-3份比例混匀，静置8-12h使基材充分吸收功能底料，然后60-90℃烘干至水分含量低于15-18％；干燥半的成品采用喷淋加香或者搅拌加香方式进行加香，以60-70℃的温度热风烘干至颗粒比重1.5-2.8g/5mL即可。

本发明的第二种技术方案为：将各种天然植物利用蒸汽爆破技术分别处理，各原料粉碎至粒径为20-30目或100目以上备用，然后按粒径为100目以上的各原料加入一定比例的辅料进行复配，按天然植物、功能底料和香精香料质量比为90-94份：4-8份：1-2份混匀造粒，干燥后搅拌加香或者喷淋加香制得加热不燃烧发烟颗粒，具体制备方法为：

(4)混合造粒：粒径为100目以上的各原料混匀，加入一定比例的辅料进行复配制得基材，然后按基材1份、功能底料1-3份的比例混合添加，静置0.5-2h，使基材充分吸附功能底料，60-90℃调整水分含量至可上制粒机制粒的水分进行造粒，造粒完成后于90-110℃烘干至水分含量15％-18％；

(5)喷香：干燥后按基材比重的20-50％搅拌加香或喷淋加香进行加香，以 60-70℃的温度热风烘干至颗粒比重1.5-2.8g/5mL即可。

本发明中，天然植物包括烟梗、工业大麻麻杆、红豆杉枝干、臭灵丹枝干、甘草、茶梗、桑树枝干中的一种或几种。

进一步的，所述辅料比重为颗粒总重的8-20％，为羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、淀粉糊精中的一种或几种。

作为发明中优选的实施方案，天然植物由工业大麻麻杆35-45份、臭灵丹 5-10份和烟梗25-35份组成。

作为发明中优选的实施方案，天然植物由工业大麻麻杆45-55份和茶梗 35-45份组成。

作为发明中优选的实施方案，天然植物由工业大麻麻杆40-50份、红豆杉 5-10份和茶梗30-40份组成。

作为发明中优选的实施方案，天然植物由工业大麻麻杆15-25份、烟梗5-15 份、甘草1-8份，臭灵丹1-5份、红豆杉2-8份和茶梗11-18份。

作为发明中优选的实施方案，天然植物由工业大麻麻杆51-58份和红豆杉 2-8份和茶梗20-28份组成。

作为发明中优选的实施方案，天然植物由红豆杉30-37份和茶梗42-51份组成。

发明中，功能底料包括烟用香精香料和植物提取物，与基材混合以后使用。表香香料包括烟用香精和植物提取物，用甘油、丙二醇或者乙醇作为溶剂溶解后使用。本发明方法中，功能底料和表香香料中的各种原料，并不限于公开的成分或者物质，可作为烟用香精香料的植物提取物都可以选用，可根据消费需求调配不同的功能底料配方和表香香料配方。

本发明中，所述方法制备的烟用香料缓释功能颗粒主要用于制备烟嘴、滤嘴棒、加热不燃烧烟弹或直接添加到卷烟烟丝中。

本发明选择了经过爆破处理技术处理前后的烟梗和工业大麻杆芯做进一步分析：

烟梗，显而易见地，颗粒产品是以烟梗、细梗、梗签、梗块为原料，原料可以不经过陈化，通过一系列特殊工艺处理后，最终形成填充值大于 9.0cm³/g的不规则颗粒状态的产品。颗粒由空气小室构成，在卷烟中应用时具有高填充力，可节约烟叶原料；其物理结构特性会影响卷烟燃烧特性，具有调节燃烧的作用；多孔性质具有作为卷烟风格载体和具有吸附作用的功能，同时还能起到截流烟气的作用(如图1所示)。

工业大麻杆芯，是工业大麻的杆去皮后剩余的部分，具有特殊的长纤维多孔隙物理结构，但是由于植物纤维的化学成分主要是纤维素、半纤维素和木质素等细胞壁物质，该类物质热解会产生较多的低级醛类，在加热抽吸时产生刺激性的呛咳和较强的木质性杂气，对抽吸品质有不利影响。本发明通过蒸汽爆破技术破坏木质素和半纤维素的结合层，使纤维素结晶度降低，在一定压强和高温水蒸汽条件下蒸煮，淀粉、半纤维素等部分水解生成可溶性糖，复合胞间层的木质素软化和部分降解，细胞壁在蒸汽作用下破碎，以此来改善原料的抽吸品质，除去抽吸时的不适感觉。

本发明的有益技术效果是：

(1)在本发明的技术方案中，通过蒸汽爆破处理，使物料的多孔空腔结构更加明显，有利于赋予原料载体功能的凸显，经过处理后的原料，组织蓬松，木质杂气及其他杂气明显降低，能够满足加热不燃烧烟弹对于高吸附性，低杂气的需求；

(2)本发明天然植物经过蒸汽爆破后在加入功能底料和表面香精，生产的发烟颗粒用于制备加热不燃烧卷烟制备刺激性小，杂味低，天然植物本身香味明显，满足消费者的抽吸满足感。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的爆破技术处理烟梗的电镜结果图，图中左侧为爆破前原料结构，右侧为爆破后原料结构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

基于蒸汽爆破技术生产膨胀型发烟颗粒的方法，将各种天然植物利用蒸汽爆破技术分别处理，各原料粉碎至粒径为20-30目，各原料直接混合后作为基材，按天然植物基材、功能底料和香精香料质量比为1份：1-3份：0.2-0.5份混匀，干燥后搅拌加香或者喷淋加香制得加热不燃烧发烟颗粒。天然植物组成由工业大麻麻杆35-45份、臭灵丹5-10份和烟梗25-35份组成；功能底料包括烟用香料、菊苣浸膏、迷迭香提取物、洋甘菊提取物，保润剂；表香香精包括烟用香精、凉味剂。

具体制备方法为：

实施例2

将各种天然植物利用蒸汽爆破技术分别处理，各原料粉碎至粒径为100目以上，粒径为100目以上的各原料混匀，加入一定比例的辅料进行复配制得基材(辅料比重为颗粒总重的8-20％)，然后按基材1份、功能底料1-3份的比例混合添加，静置0.5-2h使基材充分吸附功能底料，60-90℃调整水分含量至可上制粒机制粒的水分进行造粒，造粒完成后于90-110℃烘干至水分含量15％-18％，干燥后按基材比重的20-50％搅拌加香或喷淋加香制得烟用香料缓释功能颗粒。天然植物组成由工业大麻麻杆45-55份和茶梗35-45份组成；功能底料包括烟用香料、保湿剂和功能剂；表面香料包括植物精油、凉味剂或食用香精。

具体制备方法为：

(4)混合造粒：粒径为100目以上的各原料混匀，加入一定比例的辅料进行复配制得基材(辅料比重为颗粒总重的8-20％)，然后按基材1份、功能底料1-3份的比例混合添加，静置0.5-2h，使基材充分吸附功能底料，60-90℃调整水分含量至可上制粒机制粒的水分进行造粒，造粒完成后于90-110℃烘干至水分含量15％-18％；

实施例3

天然植物组成由工业大麻麻杆15-25份、烟梗5-15份、甘草1-8份，臭灵丹1-5份、红豆杉2-8份和茶梗11-18份；功能底料包括烟用香料、菊苣浸膏、迷迭香提取物、洋甘菊提取物，保润剂；表香香精包括烟用香精、凉味剂。

制备方法同实施例1

实施例4

天然植物组成由工业大麻麻杆40-50份、红豆杉5-10份和茶梗30-40份组成；功能底料包括烟用香料、菊苣浸膏、迷迭香提取物、洋甘菊提取物，保润剂；表香香精包括烟用香精、凉味剂。

制备方法同实施例2

实施例5

天然植物由工业大麻麻杆51-58份和红豆杉2-8份和茶梗20-28份组成；功能底料包括烟用香料、菊苣浸膏、迷迭香提取物、洋甘菊提取物，保润剂；表香香精包括烟用香精、凉味剂。

制备方法同实施例2

实施例6

天然植物由红豆杉30-37份和茶梗42-51份组成；功能底料包括烟用香料、菊苣浸膏、迷迭香提取物、洋甘菊提取物，保润剂；表香香精包括烟用香精、凉味剂。

制备方法同实施例1

实施例中，与传统不经过膨胀的发烟颗粒相比，采用蒸汽爆破技术制备发烟颗粒在各方面具有明显的优势：

以某原料为例，通过蒸汽爆破处理后，由下图可直观地从宏观及微观层面看出其经过膨胀后物理形态的变化如图1所示。

通过上述图片，可以看出，经过蒸汽爆破处理后的原料具有丰富的多孔结构，其“载体”功能更强，可满足不同烟弹抽吸风格设计的需求，赋予加热不燃烧产品风格特征。

以某型号国产本草烟弹的烟管为载体，在相同配方、烟弹灌装条件下，测定了相应的爆破样烟支与对照样烟支的重量：

可以看出，汽爆样烟支因添加物经过了膨胀处理，填充值较高，减少了烟支中颗粒的添加量。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.基于蒸汽爆破技术生产烟用香料缓释功能颗粒的方法，其特征是，将各种天然植物利用蒸汽爆破技术分别处理，各原料粉碎至粒径为20-30目或100目以上备用，然后按

粒径为20-30目的各原料，按比例混合均匀后得基材，按基材1份、功能底料1-3份比例混匀，静置8-12h使基材充分吸收功能底料，然后60-90℃烘干至水分含量低于15-18％，干燥后按基材比重的20-50％搅拌加香或者喷淋加香以后制得烟用香料缓释功能颗粒；

粒径为100目以上的各原料混匀，加入一定比例的辅料进行复配制得基材，然后按基材1份、功能底料1-3份的比例混合添加，静置0.5-2h使基材充分吸附功能底料，60-90℃调整水分含量至可上制粒机制粒的水分进行造粒，造粒完成后于90-110℃烘干至水分含量15％-18％，干燥后按基材比重的20-50％搅拌加香或喷淋加香制得烟用香料缓释功能颗粒。

2.根据权利要求1所述方法，其特征是，所述天然植物包括烟梗、工业大麻麻杆、红豆杉枝干、臭灵丹枝干、甘草、茶梗、桑树枝干中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述方法，其特征是，所述辅料比重为颗粒总重的8-20％，为羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、淀粉糊精中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述方法，其特征是，所述蒸汽爆破技术步骤包括：

(1)预处理：将除杂、清洗后的干原料分切至2-3cm投入预处理器中，从预处理器顶部喷洒60-95℃的热蒸汽，搅拌预热0.5-2h使其水分含量达到25-30％；

(3)加压爆破：热蒸器内工作完毕，将物料转移至爆喷器内，爆喷器内用压缩空气加压至1.1MPa-2.5Mpa，维持30-300秒后打开出料阀，使物料瞬间完成爆破，然后物料进入旋风收集器备用。

5.根据权利要求1所述方法，其特征是，步骤包括：

(1)预处理：将除杂、清洗后的干原料分切至2-3cm投入预处理器中，从预处理器顶部喷洒60-95℃的热蒸汽，搅拌预热0.5-1h使其水分含量达到25-30％；

6.根据权利要求1所述方法，其特征是，步骤包括：

(5)喷香：干燥后按基材比重的20-50％搅拌加香或喷淋加香进行加香，以60-70℃的温度热风烘干至颗粒比重1.5-2.8g/5mL即可。

7.根据权利要求1所述方法，其特征是，所述功能底料包括烟用香精香料和植物提取物。

8.根据权利要求1所述方法，其特征是，所述表香香料包括烟用香精和植物提取物，用甘油、丙二醇或者乙醇作为溶剂溶解后使用。

9.一种由权利要求1所述方法制备的烟用香料缓释功能颗粒。

10.根据权利要求8所述烟用香料缓释功能颗粒在卷烟制品中的应用。