CN115005494B - 一种降低糖类化合物裂解温度的方法与应用 - Google Patents
一种降低糖类化合物裂解温度的方法与应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种降低糖类化合物裂解温度的方法,该方法是将金属盐或金属氧化物催化剂加入糖类化合物中,在氮气、空气或氧气中,使其在低温发生催化裂解反应,降低其裂解温度,能够在加热卷烟使用温度下发生裂解反应,释放香味物质。其中,糖类化合物为糖类包括单糖和二糖,二糖为蔗糖、麦芽糖和乳糖中的一种或几种。本发明的降低糖类化合物裂解温度的方法,通过使用金属盐或金属氧化物催化剂,在氮气、空气或氧气中,使其在低温下发生催化裂解反应产生致香物质,其中裂解温度降低幅度30‑150℃之间;而且,使用的催化剂为常见的金属盐或金属氧化物催化剂,其成本较低,能够显著降低反应糖类化合物的裂解温度,是一种低成本高效的方法。
Description
技术领域
本发明涉及卷烟增香提质技术领域,特别涉及一种降低糖类化合物裂解温度的方法与应用。
背景技术
加热卷烟的使用在200-300℃左右,相对于常规卷烟,由于其较低的温度,烟气中有害成分明显较少,但烟草中含有的致香前体化合物在加热卷烟使用温度难以发生裂解反应,这造成了加热卷烟吃味较淡,香气不足的问题。因此,开发能够降低致香前体化合物裂解温度的方法是加热卷烟增香增浓研究中亟待解决的问题。
糖类化合物是常用的烟用香料之一,糖类化合物自身并无增香增甜作用,但其裂解后的产物其具有增甜提质,改善口感的作用,一般其裂解温度在300℃以上。
因此,开发能够降低糖类化合物裂解温度技术,使其在加热卷烟使用温度下发生裂解反应,能够显著提高加热卷烟的吸食品质。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种降低糖类化合物裂解温度的方法与应用,其通过选取合适的催化剂,使果糖发生催化裂解反应,在低温下释放致香物质,是一条可行的加热卷烟增香提质路线。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的:
一种降低糖类化合物裂解温度的方法,所述方法是将金属盐或金属氧化物催化剂加入糖类化合物中,在气体氛围保护下,使其在低温下发生催化裂解反应,降低其裂解温度,其中,所述糖类化合物为糖类包括单糖和二糖,所述单糖为核糖、阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、果糖、山梨糖中的一种或几种,所述二糖为蔗糖、麦芽糖和乳糖中的一种或几种。
优选地,上述技术方案中,所述催化剂为金属盐或金属氧化物催化剂,所述金属盐催化剂的阳离子为钠、钾、镁、钙中的一种或几种,阴离子为磷酸根阴离子、乙酸根阴离子、碳酸根阴离子、碳酸氢根阴离子、硫酸根阴离子、硝酸根阴离子、氯离子、海藻酸根阴离子、苯甲酸根阴离子、柠檬酸根阴离子、酒石酸根阴离子中的一种或几种。所述的金属氧化物催化剂为氧化铁、氧化锌、氧化锆、氧化镁、氧化铜、氧化锰中的一种或几种
优选地,上述技术方案中,所述金属盐或金属氧化物催化剂为醋酸钠、碳酸钾、磷酸钠、醋酸镁、醋酸钙、磷酸钾、碳酸氢钠、磷酸氢钾、硝酸镁、硝酸钙、硫酸钠、海藻酸钠、苯甲酸钠、柠檬酸钾、酒石酸钠、三氧化二铁、二氧化锰、氧化铜、氧化锌中的一种或几种。
优选地,上述技术方案中,所述催化剂的加入量为0.5%-30%。
优选地,上述技术方案中,所述催化剂的加入量为0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、10%、15%、20%、25%或30%。
优选地,上述技术方案中,反应气氛为氮气、空气或氧气中的一种或几种。
优选地,上述技术方案中,反应气氛为氮气、空气、氧气、10%氧气和90%氮气组合、20%氧气和80%氮气组合中的一种或几种。
一种降低糖类化合物裂解温度的方法在加热卷烟增香提质中的应用。
本发明上述技术方案,具有如下有益效果:
本发明使用金属盐或金属氧化物催化剂,在氮气或空气或氧气中,使其在低温下发生催化裂解反应产生致香物质,其中裂解温度降低幅度30-150℃之间。其中使用的催化剂为常见的金属盐或金属氧化物催化剂,其成本较低,能够显著降低反应糖类化合物的裂解温度,是一种低成本高效的方法,能够显著提高加热卷烟的吸食品质。
附图说明
图1对比例1和实施例1的热重曲线。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
实施例1
一种降低糖类化合物裂解温度的方法,包括以下步骤:
将5%的醋酸钠加入50%的糖类化合物水溶液中,称取10mg加入催化剂的溶液至于坩埚中,在氮气气氛下,由室温10℃/min升至100℃,保持0.5h(主要是让水分挥发),然后10℃/min升至800℃,升温的同时记录果糖的热重变化,其热重曲线如图1所示,最大失重速率温度如表1所示。
结果显示:加入醋酸钠催化剂后,果糖的裂解温度由对比例1中的310℃降为179℃,降低幅度为131℃。
实施例2
一种降低糖类化合物裂解温度的方法,包括以下步骤:
将7%的碳酸钾加入50%的葡萄糖水溶液中,称取10mg加入催化剂的溶液至于坩埚中,在空气气氛下,由室温10℃/min升至100℃,保持0.5h(主要是让水分挥发),然后10℃/min升至800℃,升温的同时记录葡萄糖的热重变化,其最大失重速率温度如表1所示。
结果显示:加入碳酸钾催化剂后,葡萄糖的裂解温度为160℃,相较于无催化剂时,降低了140℃。
实施例3
一种降低糖类化合物裂解温度的方法,包括以下步骤:
将15%的磷酸钠加入50%的阿拉伯糖水溶液中,称取10mg加入催化剂的溶液至于坩埚中,在氧气气氛下,由室温10℃/min升至100℃,保持0.5h(主要是让水分挥发),然后10℃/min升至800℃,升温的同时记录阿拉伯糖的热重变化,最大失重速率温度如表1所示。
结果显示:加入磷酸钠催化剂后,阿拉伯糖的裂解温度为163℃,相较于无催化剂时,降低了150℃。
实施例4
一种降低糖类化合物裂解温度的方法,包括以下步骤:
将10%的醋酸镁加入50%的木糖和山梨糖(质量比1:1)混合水溶液中,称取10mg加入催化剂的溶液至于坩埚中,在90%氮气+10%氧气气氛下,由室温10℃/min升至100℃,保持0.5h(主要是让水分挥发),然后10℃/min升至800℃,升温的同时记录木糖和山梨糖混合物的热重变化,其最大失重速率温度如表1所示。
结果显示:加入醋酸镁催化剂后,木糖和山梨糖混合物的裂解温度为275℃,相较于无催化剂时,降低了30℃。
实施例5
一种降低糖类化合物裂解温度的方法,包括以下步骤:
将15%的醋酸钙加入50%的核糖水溶液中,称取10mg加入催化剂的溶液至于坩埚中,在50%氮气+50%氧气气氛下,由室温10℃/min升至100℃,保持0.5h(主要是让水分挥发),然后10℃/min升至800℃,升温的同时记录核糖的热重变化,其最大失重速率温度如表1所示。
结果显示:加入醋酸钙催化剂后,核糖的裂解温度为270℃,相较于无催化剂时,降低了36℃。
实施例6
一种降低糖类化合物裂解温度的方法,包括以下步骤:
将12%的碳酸氢钠加入50%的半乳糖:甘露糖(质量比1:1)水溶液中,称取10mg加入催化剂的溶液至于坩埚中,在空气气氛下,由室温10℃/min升至100℃,保持0.5h(主要是让水分挥发),然后10℃/min升至800℃,升温的同时记录半乳糖和甘露糖混合物的热重变化,其最大失重速率温度如表1所示。
结果显示:加入碳酸氢钠催化剂后,半乳糖和甘露糖混合物的裂解温度为183℃,相较于无催化剂时,降低了127℃。
实施例7
一种降低糖类化合物裂解温度的方法,包括以下步骤:
将30%的硝酸钾加入50%的木糖水溶液中,称取10mg加入催化剂的溶液至于坩埚中,在空气气氛下,由室温10℃/min升至100℃,保持0.5h(主要是让水分挥发),然后10℃/min升至800℃,升温的同时记录木糖的热重变化,其最大失重速率温度如表1所示。
结果显示:加入硝酸钾催化剂后,木糖的裂解温度为187℃,相较于无催化剂时,降低了143℃。
实施例8
一种降低糖类化合物裂解温度的方法,包括以下步骤:
将10%的三氧化二铁和5%的氧化镁加入50%的蔗糖水溶液中,充分搅拌后,80℃烘干,称取10mg于坩埚中,在空气气氛下,在电磁加热环境性,由室温10℃/min升至100℃,保持0.5h(主要是让水分挥发),然后10℃/min升至800℃,升温的同时记录蔗糖的热重变化,其最大失重速率温度如表1所示。
结果显示:加入金属氧化物催化剂后,蔗糖的裂解温度为180℃,相较于无催化剂时,降低了144℃。
实施例9
一种降低糖类化合物裂解温度的方法,包括以下步骤:
将10%的硫酸钠加入50%的麦芽糖水溶液中,称取10mg加入催化剂的溶液至于坩埚中,在氮气气氛下,由室温10℃/min升至100℃,保持0.5h(主要是让水分挥发),然后10℃/min升至800℃,升温的同时记录麦芽糖的热重变化,其最大失重速率温度如表1所示。
结果显示:加入硫酸钠催化剂后,麦芽糖的裂解温度为185℃,相较于无催化剂时,降低了115℃。
实施例10
一种降低糖类化合物裂解温度的方法,包括以下步骤:
将0.5%的海藻酸钠加入50%的乳糖化合物水溶液中,称取10mg加入催化剂的溶液至于坩埚中,在氮气气氛下,由室温10℃/min升至100℃,保持0.5h(主要是让水分挥发),然后10℃/min升至800℃,升温的同时记录乳糖的热重变化,其最大失重速率温度如表1所示。
结果显示:加入海藻酸钠催化剂后,乳糖的裂解温度为285℃,相较于无催化剂时,降低了55℃。
实施例11
一种降低糖类化合物裂解温度的方法,包括以下步骤:
将8%的苯甲酸钠加入50%的果糖和麦芽糖(质量比2:1)水溶液中,称取10mg加入催化剂的溶液至于坩埚中,在氮气气氛下,由室温10℃/min升至100℃,保持0.5h(主要是让水分挥发),然后10℃/min升至800℃,升温的同时记录果糖和麦芽糖混合物的热重变化,其最大失重速率温度如表1所示,
结果显示:加入苯甲酸钠催化剂后,果糖和麦芽糖混合物的裂解温度为212℃,相较于无催化剂时,降低了98℃。
实施例12
一种降低糖类化合物裂解温度的方法,包括以下步骤:
将10%的柠檬酸钾加入50%的葡萄糖水溶液中,称取10mg加入催化剂的溶液至于坩埚中,在氮气气氛下,由室温10℃/min升至100℃,保持0.5h(主要是让水分挥发),然后10℃/min升至800℃,升温的同时记录葡萄糖的热重变化,其最大失重速率温度如表1所示。
结果显示:加入柠檬酸钾催化剂后,葡萄糖的裂解温度为226℃,相较于无催化剂时,降低了79℃。
实施例13
一种降低糖类化合物裂解温度的方法,包括以下步骤:
将10%的酒石酸钠加入50%的果糖水溶液中,称取10mg加入催化剂的溶液至于坩埚中,在氮气气氛下,由室温10℃/min升至100℃,保持0.5h(主要是让水分挥发),然后10℃/min升至800℃,升温的同时记录果糖的热重变化,其最大失重速率温度如表1所示。
结果显示:加入酒石酸钠催化剂后,果糖的裂解温度为209℃,相较于无催化剂时,降低了101℃。
实施例14
一种降低糖类化合物裂解温度的方法,包括以下步骤:
将5%的醋酸酸钠和5%的碳酸氢钾加入50%的果糖水溶液中,称取10mg加入催化剂的溶液至于坩埚中,在氮气气氛下,由室温10℃/min升至100℃,保持0.5h(主要是让水分挥发),然后10℃/min升至800℃,升温的同时记录果糖的热重变化,其最大失重速率温度如表1所示。
结果显示:加入催化剂后,果糖糖的裂解温度为171℃,相较于无催化剂时,降低了139℃。
对比例1
一种降低糖类化合物裂解温度的方法,包括以下步骤:
果糖裂解行为通过热重分析确定,使用梅特勒tga2热重分析仪开展实验,具体地,称取10mg 50%的糖类化合物水溶液至于坩埚中,在氮气气氛下,由室温10℃/min升至100℃,保持0.5h(主要是让水分挥发),然后10℃/min升至800℃,升温的同时记录果糖的热重变化。对比例1的热重曲线如图1所示,本申请中使用最大失重速率温度表征其裂解温度,其裂解温度为310℃,如表1所示。
表1各实施例中的使用的催化剂及裂解温度
我们通过上述实施例与对比例的对比可以发现,通过实用催化剂进行催化裂解,裂解温度降低的最大幅度可以达到150℃,而裂解温度只需要160℃即可,能够满足低温裂解产生香气,能够显著提高加热卷烟的吸食品质。
虽然本发明已以实施例公开如上,然其并非用于限定本发明,任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种不同的选择和修改,因此本发明的保护范围由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (4)
1.一种降低糖类化合物裂解温度的方法在加热卷烟增香提质中的应用,其特征在于,所述降低糖类化合物裂解温度的方法是将金属盐催化剂或金属氧化物催化剂加入糖类化合物中,在气体反应气氛保护下,使其在低温下发生催化裂解反应,降低其裂解温度,其中,所述糖类化合物为糖类包括单糖和二糖,所述单糖为核糖、阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、果糖、山梨糖中的一种或几种,所述二糖为蔗糖、麦芽糖和乳糖中的一种或几种;
所述催化剂为金属盐催化剂或金属氧化物催化剂,所述金属盐催化剂的阳离子为钠、钾、镁、钙中的一种或几种,阴离子为磷酸根阴离子、乙酸根阴离子、碳酸根阴离子、碳酸氢根阴离子、硫酸根阴离子、硝酸根阴离子、氯离子、海藻酸根阴离子、苯甲酸根阴离子、柠檬酸根阴离子、酒石酸根阴离子中的一种或几种,所述的金属氧化物催化剂为氧化铁、氧化锌、氧化锆、氧化镁、氧化铜、氧化锰中的一种或几种;
所述金属盐催化剂或金属氧化物催化剂为醋酸钠、碳酸钾、磷酸钠、醋酸镁、醋酸钙、磷酸钾、碳酸氢钠、磷酸氢钾、硝酸镁、硝酸钙、硫酸钠、海藻酸钠、苯甲酸钠、柠檬酸钾、酒石酸钠、三氧化二铁、二氧化锰、氧化铜、氧化锌中的一种或几种;
所述催化剂的加入量为0.5%-30%。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述催化剂的加入量为0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、10%、15%、20%、25%或30%。
3.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述气体反应气氛为氮气、空气或氧气中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的应用,其特征在于,所述气体反应气氛为氮气、空气、氧气、10%氧气和90%氮气组合、20%氧气和80%氮气组合中的一种。
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GR01 | Patent grant | ||
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