CN113383986A - 能提升劲头的低温馏分的制备及其在加热卷烟中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于加热卷烟技术领域，具体涉及一种能提升劲头的低温馏分的制备方法及其在加热卷烟中的应用。所述制备方法包括以下步骤：原料包含：大理白肋烟叶65wt％，湖北建始白肋烟叶25wt％，巴西白肋烟叶10wt％；上述原料粉碎后，加入8倍65wt％乙醇，在55℃的条件下用超声提取55min，收集第一次滤液。残渣部分采用相同的方法再次提取，收集第二次提取液，合并滤液后浓缩，得到初提物；将初提物在室温、操作压力为0.16～0.18MPa的条件下以3～5千超滤膜过滤得到低温馏分。本发明低温馏分添加到卷烟中抽吸，不仅降低了烟气的刺激性，增加了烟气浓度，也大幅度地提升了烟气劲头。

Description

能提升劲头的低温馏分的制备及其在加热卷烟中的应用
技术领域
本发明属于加热卷烟技术领域，具体涉及一种能提升劲头的低温馏分的制备 及其在加热卷烟中的应用。
背景技术
据已有文献报道，传统卷烟气中鉴定出的化学成6000多种，这些化学成分 主要由烟草中相关成分直接转移或经热解、热合成反应生成，其中部分有害成分 需在高温(燃烧)条件下才能解或合，由此可知：降低加热或燃烧温度可显著 降低烟气有害成分释放量。另外，传统卷烟点燃后产生的侧流烟气(主要是在抽 吸间隙期由烟支点燃端阴燃而逸出的烟气)会造成非人群被动吸烟，引起非吸烟 人群的反感。
烟民渴望抽吸更加低害的卷烟，非吸烟人群希望避开被动吸烟的危害，上述 原因助推了新型草制品产生。目前，市场上出现的新型烟草制品类型包括：加热 卷烟、无烟气烟草制品和电子烟。
加热不燃烧烟草制品(又名加热卷烟)是通过特殊的加热源对烟草材料进行 加热，加热时烟草材料中的烟碱及香味物质通过挥发产生烟气来满足吸烟者需求 的一种新型烟草制品。与传统卷烟不同，加热卷烟只加热不点燃，从而尽可能减 少烟草高温燃烧裂解产生的有害成分。但不点燃烟草物质，也减少了大量通过热 合成和热裂解产生的香味成分，加热卷烟在吸食过程中，难免会产生口腔舒适性 差、有苦涩感，香气不丰富等问题。特别是加热卷烟只加热不燃烧，大大降低了 焦油含量，使消费者在吸食过程中感受到烟味不浓、劲头不够的现象。
目前主要通过在加热卷烟中添加香料来丰富烟气口感。加热卷烟在吸食过程 中其“烟草”部分一直处于受热状态(约200～350℃)，外加的香精香料极易在第 一口、第二口挥发殆尽而导致口味不均匀、质量不稳定等问题。抽吸时伴随有较 强的香精香料和化学气息的味道，与卷烟抽吸感观质量有一定差距。且一些加入 传统卷烟中的香精香料，例如大分子有机物质覆盆子酮、百里香酚、二氢香豆素， 沸点都在200℃以上，必须经过高温才能产生类似花香、果香和豆香的香味成分， 在加热卷烟的加热温度区间内，不能完全挥发，不能带来预期的效果，因此不能 完全移植到加热卷烟中应用。
烟草提取物，是新型烟草制品吸味调整和性能补强的重要途径。目前，烟草 提取物已在传统卷烟中得到了广泛应用，但受于原材料的差异及提取工艺、分析 手段和使用环境的局限，大部分产品难以直接移植到加热卷烟中发挥功效。目前 常用的采用普通溶剂萃取法得到的产品，含有一些不适于卷烟吸味的物质，会增 加吸味不适，粗糙感和干燥感。此外还有溶剂用量大、效率低、重现性差、挥发 性成分易损失等缺点，最关键的是常规的提取和分离手段，会对热敏致香物质造 成破坏，不能保留烟草自身的致香成分。
发明内容
为了提升加热卷烟的抽吸品质，尤其是改善加热卷烟的劲头，本发明从天然 烟叶中采用超声提取和膜过滤的方法制备低温馏分，并添加到加热卷烟烟丝中， 显著提升其吸食劲头。
本发明第一方面提供一种能提升劲头的低温馏分的制备方法，所述制备方法 包括以下步骤：
原料包含:大理白肋烟叶65wt％，湖北建始白肋烟叶25wt％，巴西白肋烟叶10wt％；
上述原料粉碎后，加入7-10倍重量的60-70wt％乙醇，在50-60℃的条件下 用超声提取50-60min，收集第一次滤液，残渣部分采用相同的方法再次提取， 收集第二次提取液，合并滤液后浓缩，得到初提物；
将初提物在室温、操作压力为0.16～0.18MPa的条件下以3～5千超滤膜过滤 得到低温馏分。
本发明第二方面提供第一方面所述的低温馏分的用途，将该低温馏分以 1～5wt％比例以加香加料方式加入加热卷烟烟丝配方中抽吸。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、本发明中原料选择、提取溶剂的选择和提取方法的组合是关键，不同的 搭配组合得到的提取物往往不同。本发明使用特定组合的烟叶原料，采用超声提 取方法和膜分离的方法，得到低温馏分，应用在加热卷烟中能显著提升加热卷烟 烟气劲头，改善抽吸品质。
且热失重实验显示加入低温香料的加热卷烟在其加热温度范围内大量热解 出挥发性香味物质(与空白样对比)。
2、本发明从天然烟草原料中提取分离低温新潜香物质，并加入到加热卷烟 中，解决了加热卷烟在吸食过程中外加的香精香料极易在第一口、第二口挥发殆 尽而导致口味不均匀、质量不稳定，且抽吸时伴随有较强的香精香料和化学气息 味道等问题。
3、本发明从天然烟草原料中提取分离低温新潜香物质，以解决加热卷烟中 香精香料的控制释放问题，赋予产品特征香韵风格，保证抽吸前后均匀性，是一 种新型的高稳定性低温香料。
4、本发明通过一定的工艺手段，指向性地对大理白肋烟叶、湖北建始白肋 烟叶、巴西白肋烟叶成分富集，从而实现对某一等级、某一品质或某一风格的烟 叶进行补充和替代，对缓解优质原料需求矛盾，提升产品品质有重要作用。
5、本发明从天然烟草原料中提取分离低温新潜香物质，烟草提取物来源于 烟叶，不受烟用添加剂名单限制，安全性也有保障。
附图说明
图1是实施例1得到的低温香料总离子流图。
图2是应用例3对照样在空气氛围中热解的热重(TG)、微商热重(DTG) -温度(Temp)曲线。
图3是应用例3得到的新型香料添加样品在空气氛围中热解的热重(TG)、 微商热重(DTG)-温度(Temp)曲线。
图4是应用例4对照样在350℃条件下热裂解色谱图。
图5是应用例4得到的新型香料添加样品在350℃条件下热裂解色谱图。
具体实施方式
下面对本发明通过实施例作进一步说明，但不仅限于本实施例。实施例中未 注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件以及手册中所述的条件，或按照制 造厂商所建议的条件所用的通用设备、材料、试剂等,如无特殊说明，均可从商 业途径得到。以下实施例和对比例中所需要的原料均为市售。
实施例1
一种能提升劲头的低温馏分的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
1、提升劲头叶组配方设计
表1提升劲头叶组配方设计
序号 烟草原料 配方比例(wt％)
1 2017年大理白肋烟中一 65
2 2017年湖北建始白肋烟中二 25
3 2017年巴西白肋BUB/S 10
2、超声提取工艺：样品粉碎后置于圆底烧瓶中，加入8倍65wt％乙醇，在 55℃的条件下用超声提取55min，超声功率500W，收集第一次滤液，残渣部分 采用相同的方法再次提取，收集第二次提取液，合并滤液后浓缩1.2500±0.008 的半流体，得到初提物。
将初提物在室温、操作压力为0.18MPa的条件下以3～5千超滤膜过滤得到 低温馏分。
低温馏分提取收率为45.61％。计算方法是：提取收率＝低温馏分(g)/烟草 原料(g)×100％
应用例1
一、理化指标测定
依照行业标准YC/T145.1－YC/T145.9，对TSLF-03外观及澄清度、相对密 度、溶混度(25℃)、酸值、挥发性成分总量等进行测定。依照GB/T 5009.74-2003、 GB/T 5009.76-2003测定其中的重金属元素Pb和As。依照Q/HY.CJ.202-2009测 定其中的XDS和HZS。
低温馏分理化指标测定具体结果见表2，由检测结果可以看出两个产品均具 有较好的外观质量及溶解性能，重金属Pb和As的含量及XDS、HZS也在国家 食品安全范围之内。
表2低温馏分理化指标
Figure BDA0003160808910000041
Figure BDA0003160808910000051
二、致香成分分析
提取物中的致香成分按照烟草行业标准使用气质联用仪测定。参考《烟草及 烟草制品致香成分的测定同时蒸馏萃取-气相色谱质谱联用法》 TCJC-ZY-Ⅳ-014-2012。
GC–MS分析测试条件：色谱柱：HP-5MS(60m×0.132mm×0.125μm)；载 气：He；流速：1mL/min；进样温度：240℃；接口温度：250℃；质谱扫描范 围：35～455amu；离子源：EI源，电子能量：70eV。按此分析测试条件，对 挥发性成分进行GC-MS分析，各化合物质量分数的确定为面积归一化法。化合 物定性分析是根据GC-MS联用所得质谱信息经计算机用Wiley、NISt 98谱库与 标准谱图对照、解析，确认其中的化学成分。
低温馏分产品挥发性致香成分总离子流图见图1，具体分析结果见表3。
表3低温馏分产品主要挥发性成分
Figure BDA0003160808910000052
Figure BDA0003160808910000061
由上述分析结果可知，膜分离精制物低温馏分产品的香气成分中共检测出 23种化合物，其中酮类物质6种、占总峰面积的22.6％；醛类物质3种、占总峰 面积的34.3％；醇类物质3种、占总峰面积的25.8％；酸类物质2种、占总峰面 积的5.7％；酯类物质3种、占总峰面积的3.0％；酚类物质3种、占总峰面积的 2.8％。其中3-羟基-2-丁酮、面包酮、糠醇、糠醛、2-甲基丁酸、苯乙醛、苯乙 醇、茄酮、二氢猕猴桃内酯、巨豆三烯酮等烟草关键致香成分相对含量较高。
应用例2
将实施例1得到的低温馏分按照1wt％、2wt％、3wt％、8wt％(wt％：新型 香料质量/卷烟质量)以加香加料方式加入云南中烟加热卷烟烟丝配方上进行试 验。
本实施例得到的新型香料应用于加热卷烟上进行评价，评价标准是QYNZY.J07.604-2017《电加热不燃烧卷烟第4部分感官技术要求》评价结果 见表4。
表4评吸结果
Figure BDA0003160808910000062
由试验结果可以看出：新型香料按3wt％比例以加料方式添加在云南中烟加 热卷烟配方中，能使加热卷烟的烟香丰富性进一步增加，且香气量足，甜润感增 加，无木质气和杂气，劲头适宜。
应用例3热分析
实施例1得到的低温馏分产品以3wt％比例以加香加料方式加入云南中烟加 热卷烟烟丝配方中制成原料，同时以不加任何新型香料的空白叶组作为对照。
样品分析前，设置热重分析仪在800℃条件下保持10min，以使炉体内杂 质排净。热天平灵敏度为1μg，以空坩埚为参比物。称取(5.00±0.05)mg典型 加热卷烟烟草材料置于热重铂坩埚内。在80mL/min空气流量下，升温程序分 别为：30℃10℃/min 800℃(10min)。
图2为对照样在10℃/min升温速率、80mL/min空气流量条件下的热分析 曲线。由图可知，热失重分四个阶段：①50-237℃失重19.62％，为第一失重阶 段；②243-352℃失重28.96％，为第二失重阶段，失重最多；③382-487℃失重 25.14％，为第三失重阶段。④568-734℃失重4.74％，为第四失重阶段。
图3为实施例1得到的低温香料添加样品在相同条件下的热分析曲线。由图 2可知，热失重分五个阶段：①30-105℃失重17.69％，为第一失重阶段；② 107-161℃失重11.78％，为第二失重阶段。③162-298℃失重37.72％，为第三失 重阶段这一阶段，失重最多，也比较剧烈，DTG曲线上也呈现一个较大的峰， 220.23℃的时候达最高值；④300-361℃失重20.69％，为第四失重阶段，这一阶 段失重最剧烈，图中形成大而尖的峰。④459-497℃失重4.96％，为第五失重阶 段。
对添加了实施例1的低温香料的样品及对照样进行热重分析，结果表明：
(1)添加了经过美拉德反应的低温香料的样品与对照样对比，热失重由四 个阶段增加到五个阶段，热失重较大的由第二、第三阶段，转变到第三、第四阶 段，但是最大失重温度明显降低。
(2)对照样在第一阶段失重温度区间为50-237℃，加入本发明的低温馏分 后第一阶段变为30-105℃，可能是水分的蒸发；第二阶段107-161℃失重11.78％， 是挥发性小分子物质的热失重。中间阶段是符合加热卷烟加热温度区间最主要的 失重段，失重由对照样的第二阶段：243-352℃失重28.96％，变化为样品的 162-298℃失重37.72％，一是温度提前了，二是温度范围更广，三是热解物质更 多，说明加入了低温馏分后，在加热卷烟工作温度范围内有更多的物质热解挥发 出来，增加了烟气化学物质，使烟气物质更为饱满和丰富，增加了烟叶特征香， 香气丰富优雅，质感好，最大化的起到了增香作用。
应用例4热裂解研究
(1)样品和对照样准备
实施例1得到的低温香料稀释至5wt％，再将稀释物按3wt％比例以加香加 料方式加入云南中烟加热卷烟烟丝配方中制成原料，同时以不加任何低温香料的 空白叶组作为对照样。加热卷烟电加热温度低于350℃，因此试验在50～350℃ 升温区间进行热裂解行为研究。
(2)GC-MS条件
仪器:GC/MS(HP6890N/5973N，Agilent，美国)
色谱质谱条件：毛细管柱：HP-5MS(30m 0.25mm 0.25m)，进样口温 度：240℃，载气：He，流速：1mL/min，GC-MS接口温度：250℃，升温梯 度：50℃(1min)-2℃/min-100℃(1min)-8℃/min-260℃(5min)，离子源：EI 源，电子能量：70eV，扫描范围：35-455amu，标准图谱库：NIST，WILEY谱 库。
(3)热裂解条件
仪器：PYROPROBE 2000(CDS，美国)
条件：初始温度：30℃,升温速率：20.00℃/ms,裂解温度：350℃，持续 时间：10s，裂解氛围：10％氧气、大气环境或氮气(气体流量：2.5ml/s)。
(4)固相微萃取条件
当香原料和添加剂在大气环境中进行热裂解时，采用黑色萃取头从自行 设计的裂解瓶中对裂解产物进行萃取，萃取时间为10min,萃取温度为70℃，然 后将SPME进样针头插入气相色谱高温汽化室中进行解吸附，解吸附时间为2min。
(5)试验方法
称取一定量样品(约2mg)加入到裂解专用石英管中，然后将石英管置于热裂 解仪的加热丝中，分别在不同裂解氛围中的三个设定温度350℃下进行热裂解， 固相微萃取头置于自行设计的裂解瓶中对裂解产物进行萃取，萃取时间为10min, 萃取温度为70℃，之后将SPME进样针插在气相色谱的高温汽化室中进行解吸 附，时间为2min，裂解产物进入气相色谱/质谱(GC/MS)进行分离与鉴定，进行 标准谱库检索，若不特别说明裂解产物的匹配度均大于60。
对照及加入本发明的低温香料的加热卷烟热裂解色谱图如图4、5所示。检 测到的物质，具体见表5所示。加入本发明的低温香料后热裂解物质比对照样数 量上有所增加，其中对照共检测出20种物质，主要为糠醛、5-甲基-2-糠醛、烟 碱等；添加了本发明的新型香料的加热卷烟共检测出51种物质，主要为烟碱、 糠醛、β-大马酮、巨豆三烯酮、新植二烯等，尤其是烟碱含量明显增高，由此可 以看出，加入本发明的低温馏分，能增加加热卷烟烟气丰富性，尤其是提高加热 卷烟烟气的劲头。
表5低温馏分产品添加于加热卷烟后热裂解产物对比(空白格为未检出)
Figure BDA0003160808910000091
Figure BDA0003160808910000101
Figure BDA0003160808910000111

Claims (4)

1.一种能提升劲头的低温馏分的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
原料包含：大理白肋烟叶65wt％，湖北建始白肋烟叶25wt％，巴西白肋烟叶10wt％；
上述原料粉碎后，加入7-10倍重量的60-70wt％乙醇，在50-60℃的条件下用超声提取50-60min，收集第一次滤液，残渣部分采用相同的方法再次提取，收集第二次提取液，合并滤液后浓缩，得到初提物；
将初提物进行超滤膜过滤得到低温馏分，超滤膜过滤的条件为：室温、操作压力为0.16～0.18MPa，使用以3～5千超滤膜过滤。
2.根据权利要求1所述的能提升劲头的低温馏分的制备方法，其特征在于，
超滤膜过滤的条件为：室温、操作压力为0.15～0.30MPa的条件下以3～5千超滤膜过滤。
3.权利要求1所述的制备方法得到的低温馏分的用途，其特征在于，将该低温馏分以1～5wt％比例以加香加料方式加入加热卷烟烟丝配方中抽吸。
4.根据权利要求3所述的用途，其特征在于，将该低温馏分添加入加热卷烟烟丝中能保证抽吸过程中香气浓郁饱满，明显提升劲头，且释放稳定。
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