CN113170920A

CN113170920A - 一种温控型导热多功能烟用微胶囊及其制备方法

Info

Publication number: CN113170920A
Application number: CN202010019500.5A
Authority: CN
Inventors: 张骥; 张振涛; 杨俊玲; 张化福; 越云凯
Original assignee: Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Current assignee: Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Priority date: 2020-01-08
Filing date: 2020-01-08
Publication date: 2021-07-27

Abstract

本发明涉及卷烟技术领域，具体涉及一种温控型导热多功能烟用微胶囊及其制备方法。本发明以包含导热材料和油性溶剂的复合芯材与壁材经过凝聚及固化反应制备得到微胶囊，可直接在烟草薄片/烟丝的制备过程或是成品中加入，在低温卷烟吸食过程中，当温度达到160度以上时，微胶囊的壁材将陆续熔融破裂，释放出复合芯材。其中，导热材料和油性溶剂可增加传热效果，同时，复合芯材中油性溶剂和可选择性加入的提味增香物质也会因加热挥发，从而加强抽吸时的感官品质。

Description

一种温控型导热多功能烟用微胶囊及其制备方法

技术领域

本发明涉及卷烟技术领域，具体涉及一种温控型导热多功能烟用微胶囊及其制备方法。

背景技术

近些年来，加热不燃烧烟草制品作为新型烟草制品中的重要产品正在快速兴起。加热不燃烧卷烟的加热温度一般低于350℃，相比传统卷烟，烟雾量小，香气量不足，口味较淡，往往需添加大量的发烟剂和增香物质；同时其烟芯材料容易因传热性能差而引起传热不均匀，导致烟雾和香气释放量少。现有技术中，常用的导热材料基本都是各类碳材料和金属类材料，相比于价格高昂的金属类材料，廉价的碳材料更加适合。但是碳材料的颜色全是黑色的，其作为导热材料直接加入会严重影响烟草成品的色泽/外观。

针对加热不燃烧烟草制品的特性，针对性开发出既能用于新型烟草薄片、也能用于传统烟丝的烟用微胶囊，实现其低温传热、雾化、增香等核心功能，对新型烟草制品的发展具有积极地促进作用。

发明内容

为了解决现有加热不燃烧卷烟的烟芯材料传热性差，烟雾量不足，口感偏淡的问题，本发明提供一种温控型导热多功能烟用微胶囊及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种温控型导热多功能烟用微胶囊的制备方法，其包括下列步骤：

(1)将壁材溶解于水中，得到壁材溶液；

(2)将导热材料加入到油性溶剂中，可选择性加入提味增香物质，然后加入分散剂，混合均匀，得到混合芯材；

(3)将所述混合芯材加入所述壁材溶液中，加入乳化剂进行乳化均质，形成W/O型乳液；

(4)45～55℃下调节所述W/O型乳液的pH为酸性，使壁材产生凝聚相，保温处理一定时间，使所述凝聚相在所述混合芯材周围聚集并形成包覆，得到凝聚液；

(5)将所述凝聚液的温度降低为5～15℃并保温处理一定时间，然后调节pH为7.0～10.0，加入固化剂进行固化处理，升温至45～55℃，保温处理一定时间；

(6)除去溶剂，得到温控型导热多功能烟用微胶囊。

优选的，上述制备方法中，步骤(1)中，所述壁材为蛋白质类壁材或碳水化合物类壁材，优选的，所述壁材中，蛋白质类壁材和碳水化合物类壁材的质量比为0.2～1:1，更优选的，所述蛋白质类壁材选自阿拉伯胶、明胶或黄原胶中的一种或几种，所述碳水化合物类壁材为壳聚糖或变性淀粉。

优选的，上述制备方法中，步骤(1)中，在45～55℃下，将所述壁材溶解于水中，混合均匀得到所述壁材溶液，优选的，所述壁材在壁材溶液中的质量浓度为1～5％。

优选的，上述制备方法中，步骤(2)中，所述导热材料选自导热石墨、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种，优选的，所述油性溶剂为多元醇脂或植物精油，所述导热材料与油性溶剂的质量比为1～5:10，更优选的，所述多元醇脂选自乙酸癸酯、辛癸酸甘油酯、三乙酸甘油酯中的一种或几种。

优选的，上述制备方法中，步骤(2)中，所述提味增香物质选自烟草提取物、烟草浓缩液、烟碱/盐、香精香料中的一种或多种，所述分散剂选自十二烷基硫酸钠、羧甲基纤维素钠、油酸、吐温20-80中的一种或几种，优选的，加入所述分散剂后，在45～55℃下混合均匀，得到所述混合芯材。

优选的，上述制备方法中，步骤(3)中，所述壁材溶液与所述混合芯材的质量比为2～0.5:1，优选的，所述乳化剂为司盘20-80或吐温20-80，所述乳化剂的加入量为0.2～3wt％，更有选的，用高速均质机进行所述乳化均质，所述高速均质机的剪切速度为5000～15000r/min，剪切时间为2～5min。

优选的，上述制备方法中，步骤(4)中，保持温度为45～55℃和搅拌状态，用10～30％醋酸调节所述W/O型乳液的pH为3.7～4.3，恒温20～40min，得到所述凝聚液。

优选的，上述制备方法中，步骤(5)中，将所述凝聚液的温度降低为5～15℃并保持10～20min，然后pH为7.0～10.0，加入固化剂进行固化处理，升温至45～55℃，保温10～20min，优选的，所述固化剂选自丙三醇、谷氨酰胺转氨酶、甲醛、戊二醛中的一种或几种，更优选的，所述固化剂的加入量为0.5～6wt％，固化处理的时间为0.5～4h，固化处理的搅拌速度为200～800r/min。

优选的，上述制备方法中，步骤(6)中，通过过滤、离心或静置分层后进行冷冻干燥、低温真空干燥或是直接进行喷雾干燥除去溶剂，得到温控型导热多功能烟用微胶囊优选的，所述喷雾干燥的空气压力为0.2～0.4Mpa，进风温度为130～190℃，出风温度为85～100℃。

本发明还提供一种温控型导热多功能烟用微胶囊，其通过上述的制备方法制备得到。

本发明所取得的有益效果：

1)制备材料大部分为食品级或是烟草常用辅料，均对人体无害，制备工艺成熟简单，成本低廉，适合大批量生产，可控性强、产品质量稳定；

2)制备而成的导热微胶囊为固体粉末，具有良好的稳定性，可在常温下贮存，壁材的存在可以有效保护芯材物质，防止其挥发、氧化、变质；

3)温控型导热多功能烟用微胶囊的制备工艺非常灵活，可以依照需要添加不同的芯材和壁材材料，调整制备工艺，从而按需改变微胶囊的物化性质，进而发挥不同的效用；使用时可直接在烟草薄片/烟丝的制备过程或是成品中直接加入，使用过程简单方便，无需添加额外工艺；

4)在低温卷烟吸食过程中，当温度达到160度以上时，微胶囊的壁材将陆续熔融破裂，释放出复合芯材。其中，导热材料和油性溶剂可增加传热效果；同时，复合芯材中的油性溶剂和选择性加入的提味增香物质也会因加热挥发，从而加强抽吸时的感官品质；

5)本发明将导热材料作为微胶囊的芯材加入，包裹一层壁材，可有效避免其对烟草薄片外观色泽的影响。

附图说明

图1本发明温控型导热多功能烟用微胶囊的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不用来限制本发明的范围。

实施例中未注明具体试验步骤或者条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件进行。所用试剂和仪器没有注明生产厂商者，均可以通过市场购买获得。

实施例1

本实施例提供一种温控型导热多功能烟用微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

(1)向50℃的水中加入2wt％的A型明胶和2wt％的阿拉伯胶、机械搅拌混合均匀，得到壁材溶液；

(2)将高导热石墨微粉加入到辛癸酸甘油酯中，添加质量比为3：10，温度控制为50℃，加入2wt％的SDS作为分散剂，混合均匀，作为混合芯材；

(3)将混合芯材按质量比1:1缓慢加入到所述壁材溶液中，加入1wt％的吐温65，用高速均质机进行乳化均质处理，剪切速度为10000r/min，剪切时间为5min，形成O/W型乳液；

(4)保持600r/min的搅拌状态，用10％醋酸调节O/W型乳液的PH为4.0，保持温度为50℃，恒温20min；降低温度为10℃，保温10min；用碳酸钠调节PH为8.0，加入3wt％的丙三醇，固化2h；升温到50℃，保温15min；

(5)喷雾干燥，空气压力0.3Mpa，进风温度为170℃，出风温度为90℃，得到温控型导热多功能烟用微胶囊。

在烟草薄片表面上均匀涂抹上实施例1制备的温控型导热多功能烟用微胶囊(质量分数15％)，经测试发现烟草薄片导热系数由0.06W·m^-1K^-1上升为0.24W·m^-1K^-1，经过感官质量评价后，发现其烟雾量增大，口感更为浓厚。

实施例2

如图1所示，本实施例提供一种温控型导热多功能烟用微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

(1)向50℃的水中加入2wt％的普通明胶和2wt％的阿拉伯胶、机械搅拌混合均匀，得到壁材溶液；

(2)将γ-己内酯作为作为提味增香物质加入到油性溶剂乙酸癸酯中，添加质量比为1：4，混合均匀后得到油性混合溶剂，加入石墨烯，和油性混合溶剂的添加质量比为1：10。温度控制为50℃，加入1wt％的羧甲基纤维素钠作为分散剂，混合均匀，作为混合芯材；

(3)将混合芯材缓慢加入到所述壁材溶液中，质量比为1：1，加入1wt％的吐温85，用高速均质机进行乳化均质处理，剪切速度为11000r/min，剪切时间为4min，形成O/W型乳液；

(4)保持600r/min的搅拌状态，用10％醋酸调节O/W型乳液的PH为3.8，保持温度为50℃，恒温20min；降低温度为10℃，保温10min；用碳酸钠调节PH为7.0，加入2wt％的丙三醇，固化1h；升温到50℃，保温15min；

(5)喷雾干燥，空气压力0.3Mpa，进风温度为140℃，出风温度为85℃，得到温控型导热多功能烟用微胶囊。

在烟草薄片表面上均匀涂抹上实施例2制备的温控型导热多功能烟用微胶囊(质量分数20％)，经测试发现烟草薄片导热系数由0.06W·m^-1K^-1上升为0.32W·m^-1K^-1，经过感官质量评价后，发现其烟雾量充足，香韵明显，满足感好，感官品质明显好于未添加微胶囊前的普通烟草薄片。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对其作一些修改或改进，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

1.一种温控型导热多功能烟用微胶囊的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)将壁材溶解于水中，得到壁材溶液；

(4)45～55℃下调节所述O/W型乳液的pH为酸性，使壁材产生凝聚相，保温处理一定时间，使所述凝聚相在所述混合芯材周围聚集并形成包覆，得到凝聚液；

(6)除去溶剂，得到温控型导热多功能烟用微胶囊。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)中，所述壁材为蛋白质类壁材或碳水化合物类壁材，优选的，所述壁材中，蛋白质类壁材和碳水化合物类壁材的质量比为0.2～1:1，更优选的，所述蛋白质类壁材选自阿拉伯胶、明胶或黄原胶中的一种或几种，所述碳水化合物类壁材为壳聚糖或变性淀粉。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤(1)中，在45～55℃下，将所述壁材溶解于水中，混合均匀得到所述壁材溶液，优选的，所述壁材在壁材溶液中的质量分数为1～5％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其中，步骤(2)中，所述导热材料选自导热石墨、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种，优选的，所述油性溶剂为多元醇脂或植物精油，所述导热材料与油性溶剂的质量比为1～5:10，更优选的，所述多元醇脂选自乙酸癸酯、辛癸酸甘油酯、三乙酸甘油酯中的一种或几种。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其中，步骤(2)中，所述提味增香物质选自烟草提取物、烟草浓缩液、烟碱/盐、香精香料中的一种或多种，所述分散剂选自十二烷基硫酸钠、羧甲基纤维素钠、油酸、吐温20-80中的一种或几种，优选的，加入所述分散剂后，在45～55℃下混合均匀，得到所述混合芯材。

6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其中，步骤(3)中，所述壁材溶液与所述混合芯材的质量比为2～0.5:1，优选的，所述乳化剂为司盘20-80或吐温20-80，所述乳化剂的加入量为0.2～3wt％，更有选的，用高速均质机进行所述乳化均质，所述高速均质机的剪切速度为5000～15000r/min，剪切时间为2～5min。

7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其中，步骤(4)中，保持温度为45～55℃和搅拌状态，用10～30％醋酸调节所述O/W型乳液的pH为3.7～4.3，恒温20～40min，得到所述凝聚液。

8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其中，步骤(5)中，将所述凝聚液的温度降低为5～15℃并保持10～20min，然后pH为7.0～10.0，加入固化剂进行固化处理，升温至45～55℃，保温10～20min，优选的，所述固化剂选自丙三醇、谷氨酰胺转氨酶、甲醛、戊二醛中的一种或几种，更优选的，所述固化剂的加入量为0.5～6wt％，固化处理的时间为0.5～4h，固化处理的搅拌速度为200～800r/min。

9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法，其中，步骤(6)中，通过过滤、离心或静置分层后进行冷冻干燥、低温真空干燥或是直接进行喷雾干燥除去溶剂，得到温控型导热多功能烟用微胶囊优选的，所述喷雾干燥的空气压力为0.2～0.4Mpa，进风温度为130～190℃，出风温度为85～100℃。

10.一种温控型导热多功能烟用微胶囊，其特征在于，通过权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到。