CN117102197A - 一种爆珠废品的回收利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烟用爆珠技术领域，尤其涉及一种爆珠废品的回收利用方法。其包括以下步骤：配制混合溶液，所述混合溶液包括氯化钙、水、甘油类化合物，所述甘油类化合物包括甘油或/和甘油衍生物；将爆珠废品置于混合溶液中浸泡后，过滤得到爆珠湿丸；将爆珠湿丸洗涤后于转筒中干燥，得到爆珠干丸；对爆珠干丸进行挑选，去除爆珠干丸中外观为非球形的爆珠，得到爆珠成品。本发明利用爆珠壁材吸水溶胀的原理，采用溶液浸泡联合转筒干燥来处理爆珠废品，回收得到的爆珠在滤棒添加应用过程中，具有较好的上机适应性。
Description
技术领域
本发明涉及烟用爆珠技术领域，尤其涉及一种爆珠废品的回收利用方法。
背景技术
烟用胶囊,也叫香丸，是指包裹着液态香精香料的具有半透膜或密封囊材的胶囊。由于其破裂时发出轻微声响，故俗称“爆珠”。爆珠在滤棒中并不直接参与燃烧，卷烟消费者可以通过捏破滤棒内植入的爆珠，从而顺时释放出逼真的个性化香味；也可以不捏破爆珠从而保持传统的烟草口味。爆珠的芯液为油溶性香精，壁材为多糖类胶体成分。爆珠的生产工艺主要分为化胶、滴制、洗丸、干燥、挑选等工序。由于生产工艺比较繁琐，爆珠生产过程中难免会有一定的损耗，成为爆珠生产企业面临的共性问题。如何进一步降低爆珠生产过程的消耗，进而提高爆珠成品率，成为技术研发人员亟待解决的难题。
爆珠经过洗丸工序后，一般采用转筒干燥或者沸腾干燥的方式进行处理，以获得物理指标适宜的爆珠干丸。由于爆珠湿丸的固有特性，干燥过程耗时较久，同时伴随产生椭圆、异形等缺陷爆珠。为了保证爆珠产品质量，椭圆、异形等特征的爆珠废品在挑选环节被人工或者选丸设备剔除，成为导致爆珠生产损耗的主要原因。
关于爆珠废品的回收利用方法及其应用，国内外文献未见报道。此外，对于与爆珠类似的胶囊式产品，其废品的回收利用方法通常是将其进行拆分，使得壳芯分离，将壳体材料和芯体材料分开回收利用，这种回收利用方法存在操作复杂、能耗高的问题。
发明内容
本发明要解决上述问题，提供一种操作简单、回收率高的爆珠废品的回收利用方法。
本发明解决问题的技术方案是，提供一种爆珠废品的回收利用方法，包括以下步骤：
（1）配制混合溶液，所述混合溶液包括氯化钙、水、甘油类化合物，所述甘油类化合物包括甘油或/和甘油衍生物；
（2）将爆珠废品置于混合溶液中浸泡后，过滤得到爆珠湿丸；
（3）将爆珠湿丸洗涤后于转筒中干燥，得到爆珠干丸；
（4）对爆珠干丸进行挑选，去除爆珠干丸中外观为非球形的爆珠，得到爆珠成品。
本申请首先利用爆珠壁材吸水溶胀的原理，通过浸泡的方式使得形状不合格的爆珠废品膨胀，然后通过转筒干燥的方式，使得膨胀的爆珠废品在干燥过程中滚动塑型，得到外观更接近球形的爆珠成品，从而完成爆珠废品的回收利用。
同时本申请在浸泡时特定使用的是氯化钙、水、甘油类化合物的混合溶液。第一，氯化钙和甘油类化合物的加入可以调节混合溶液的浓度，调节渗透压，调节爆珠废品的吸水速率以保证膨胀均匀性，并避免浸泡时爆珠废品吸水过多而过分膨胀破裂。第二，可以以氯化钙和甘油类化合物综合调整爆珠废品的强度和韧性，适宜的韧性使得爆珠在滚动干燥时更容易被塑型为期望的球形外观、且不会破裂，适宜的强度使得爆珠在干燥后具有与未经过吸水膨胀干燥的标准爆珠基本一致的硬度，保证回收爆珠的实际应用效果。
需要说明的是，在现有技术中，有在制备爆珠过程中，以氯化钙为交联剂、甘油为增塑剂的技术；也有将爆珠加入到氯化钙溶液中进行二次强化的技术；但这些技术均与本申请存在本质区别。因为无论是在制备爆珠时、还是在将爆珠加入氯化钙溶液中，均是利用的氯化钙与海藻酸钠反应的机理：在制备爆珠时，利用该机理得到包覆结构，甘油单独发挥作用；在氯化钙浸泡中，利用该机理结合形成“蛋格”结构，把原本胶皮中的水分挤出，以加速爆珠干燥。
而本申请中，是将混合溶液配制好后，再将爆珠浸入混合溶液中，氯化钙中的钙离子主要是与甘油类化合物相互作用，也就是利用金属离子与亲水基之间的静电、配位相互作用产生界面复合物，在浸泡时，附着在爆珠外形成类似生物膜结构，以调控爆珠渗透压以控制其吸水速率，并具有一定的韧性以便于后续塑型；而在干燥后，类似生物膜结构中的亲水基缩合排出，使得膜结构之间结合得更为紧密，提高爆珠的强度。因此，本申请中，氯化钙和甘油类化合物共同用于爆珠的浸泡应当属于一个不可割裂的整体技术特征。
为了提高类似生物膜结构的性能，作为本发明的优选，所述甘油类化合物包括甘油衍生物磷脂酰甘油，磷脂酰甘油属于两亲分子，能形成稳定的层膜。
同时为了更好地得到该膜结构，作为本发明的优选，所述混合溶液通过以下步骤配制：分别配制氯化钙溶液、甘油类化合物溶液，将甘油类化合物溶液滴加至氯化钙溶液中。
其中，氯化钙和甘油类化合物的混合浓度影响混合溶液的渗透压、影响爆珠吸水效果；作为本发明的优选，所述混合溶液中，所述氯化钙质量分数和甘油类化合物质量分数之和为0.5-1%。在此浓度条件下，爆珠废品的吸水速度适中，能有效保证爆珠废品的溶胀均匀性。同时，浸泡时间也影响爆珠吸水效果，时间过久，可能导致爆珠破裂，或者爆珠内渗透压低，反而失水；时间过短，溶胀不够充分、均匀，影响后续塑型效果。作为本发明的优选，浸泡时间为1-2h。
氯化钙质量分数与甘油类化合物质量分数的比例影响类似生物膜结构的渗透性和强度，作为本发明的优选，所述氯化钙质量分数与甘油类化合物质量分数的比例不超过1：1.2。即甘油可相对于氯化钙过量，但氯化钙不可过量使用。
但氯化钙的使用量也不可过少，否则影响上述类似生物膜结构的生成量，因此氯化钙的质量分数也应该得到限制，作为本发明的优选，所述混合溶液中，氯化钙的质量分数为0.2-0.4%。其质量分数过高会导致爆珠反向失水，其质量分数过低会导致爆珠强度不够。
基于此，作为本发明的优选，所述混合溶液中，甘油类化合物的质量分数为0.3-0.5%。一方面是与氯化钙的质量分数配合，另一方面也避免甘油类化合物过少影响塑性、过多导致爆珠成品发粘、易吸潮，不易储存。
而浸泡时的固液比不受限制，作为本发明的优选，所述爆珠废品与所述混合溶液的质量比为1：（3-5），避免水分不够，也避免混合溶液过多造成浪费。
除去混合溶液外，转筒中的干燥步骤也影响爆珠的性能。比如温度过高、湿度过低、风量过高会导致爆珠还未塑型好就已经干燥完毕、难以得到期望形状的爆珠，同时也可能造成爆珠干裂；转速过慢塑型不明显，转速过快造成爆炸破裂等。作为本发明的优选，转筒干燥时，风量为2000-3000m3/h，转速为40-60r/min，环境温度为20-25℃，环境湿度为35-45%。
此外，为了提高爆珠废品的吸水效率，并便于后续洗丸操作，作为本发明的优选，浸泡时，对爆珠废品和混合溶液的混合体系进行搅拌处理，搅拌完毕后，去除混合体系表面的浮油。
本发明的有益效果：
1.本发明利用爆珠壁材吸水溶胀的原理，采用溶液浸泡联合转筒干燥来处理爆珠废品，整个过程简单方便、安全高效，不使用任何有机溶剂；同时，爆珠废品回收利用过程中，不会污染爆珠壁材及其芯材，使其保持原有的香味风格特征；进一步的，该方法回收的爆珠，经挑选后，在滤棒添加应用过程中，具有较好的上机适应性。
2.本申请特定采用氯化钙、水和甘油类化合物的混合溶液对爆珠进行浸泡处理，能有效调整爆珠溶胀后的韧性以及干燥后的硬度。
3. 本技术利用胶皮中部分亲水基团与水分子再次进行氢键结合，促使分子间隙增加，以改变分子间的压缩性能。通过转筒对废品爆珠进行再次塑形，以达到废品爆珠再次利用的目的。操作过程属于物理变化，不会对爆珠形成二次污染，同时，再次处理完成的爆珠具备成品爆珠相同的技术指标，具有较好的应用前景。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施方式，并对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
一种爆珠废品的回收利用方法，包括以下步骤：
（1）配制混合溶液：按照质量份，将0.3份氯化钙、0.4份甘油、99.3份水混合并搅拌均匀，得到混合溶液。
（2）按照质量份，将25份爆珠废品置于上述100份的混合溶液中浸泡1.5h，使得爆珠废品胶皮充分吸水溶胀。浸泡过程中，每隔30min以20r/min的速度搅拌1min，搅拌完毕后，去除混合体系表面的浮油。浸泡完毕后，经滤网过滤掉混合溶液后得到爆珠湿丸。
（3）将爆珠湿丸用水冲洗2遍，每次冲洗时，爆珠湿丸和水的用量质量比为3：1。沥干水分后，置于转筒中进行干燥处理，转筒干燥的工艺参数为：风量2500m3/h；转速50r/min；环境温度22℃；环境湿度40%；得到爆珠干丸。
（4）对爆珠干丸进行人工挑选，去除爆珠干丸中外观为非球形的爆珠，得到爆珠成品。
将以上爆珠成品添加到滤棒中进行成型试制，按照常规的成型车速，结果表明：上机适应性良好，爆珠在下料装置内未见明显破损现象，试制过程无异常，能够满足爆珠滤棒的加工要求。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：
步骤（1）中，配制混合溶液：按照质量份，将0.3份氯化钙加入到40份水中，搅拌均匀得到氯化钙溶液；将0.3份甘油、0.1份磷脂酰甘油加入到59.3份水中，搅拌分散，得到甘油类化合物溶液；用50μL微量注射剂吸取甘油类化合物溶液后，将其滴加至氯化钙溶液中，得到混合溶液。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：
步骤（1）中，配制混合溶液：按照质量份，将0.3份氯化钙加入到99.3份水中，搅拌均匀得到氯化钙溶液；将0.4份磷脂酰甘油加入到100份甲醇/氯仿混合溶剂中，搅拌分散，得到甘油类化合物溶液；用50μL微量注射剂吸取甘油类化合物溶液后，将其滴加至氯化钙溶液中，然后静置20min，使得甲醇/氯仿混合溶剂完全挥发，得到混合溶液。
实施例4
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：
步骤（1）中，配制混合溶液：将0.2份氯化钙、0.3份甘油、99.5份水混合并搅拌均匀，得到混合溶液。
实施例5
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：
步骤（1）中，配制混合溶液：将0.4份氯化钙、0.5份甘油、99.1份水混合并搅拌均匀，得到混合溶液。
实施例6
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：
步骤（2）中，浸泡1h。
实施例7
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：
步骤（2）中，浸泡2h。
实施例8
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：
步骤（3）中，转筒干燥的工艺参数为：风量2000m3/h；转速60r/min；环境温度20℃；环境湿度45%。
实施例9
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：
步骤（3）中，转筒干燥的工艺参数为：风量3000m3/h；转速40r/min；环境温度25℃；环境湿度35%。
空白例
选取10颗爆珠废品，测定其硬度，并求取平均值；测定其直径，并求取平均值及标准偏差。
对比例1
本对比例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：
步骤（1）中，配制混合溶液：按照质量份，取100份水作为混合溶液。
对比例2
本对比例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：
步骤（1）中，配制混合溶液：按照质量份，将0.7份氯化钙、99.3份水混合并搅拌均匀，得到混合溶液。
对比例3
本对比例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：
步骤（1）中，配制混合溶液：按照质量份，将0.7份甘油、99.3份水混合并搅拌均匀，得到混合溶液。
对比例4
本对比例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：
步骤（3）中，沥干水分后，置于热风烘箱中进行静置干燥处理，热风烘箱干燥的工艺参数为：风量2500m3/h ；环境温度22℃；环境湿度40%。
对比例5
本对比例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：
步骤（1）中，配制混合溶液：将0.9份氯化钙、1.2份甘油、97.9份水混合并搅拌均匀，得到混合溶液。
对比例6
本对比例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：
步骤（1）中，配制混合溶液：将0.15份氯化钙、0.2份甘油、99.65份水混合并搅拌均匀，得到混合溶液。
对比例7
本对比例与实施例1基本相同，其不同之处仅在于：
步骤（1）中，配制混合溶液：将0.6份氯化钙、0.4份甘油、99份水混合并搅拌均匀，得到混合溶液。
【回收率及物理指标检测】
将实施例和对比例中得到的爆珠成品的数量与原始选用的爆珠废品的数量进行对比，得到回收得率，结果如下表1。
实施例和对比例中，得到的爆珠湿丸均取一部分进行韧性检测，另一部分转筒干燥制成爆珠成品。
采用Universal TA研究型质构仪对爆珠湿丸进行韧性检测：将爆珠湿丸放于柱形探头正下方，测试条件设置如下：测试模式为压缩，测试均为1mm/s，触发力为8g，检测探头下压至爆珠恰好破裂时所用的压力，即为韧性。并求取同一实施例或对比例的所有爆珠湿丸的韧性平均值。
采用Universal TA研究型质构仪对得到的爆珠成品进行硬度检测：将爆珠成品放于柱形探头正下方，测试条件设置如下：测试模式为压缩，测试均为1mm/s，触发力为8g，检测探头下压至爆珠恰好破裂时所用的压力，即为硬度。并求取同一实施例或对比例制得的所有爆珠成品的硬度平均值。
测量同一实施例或对比例制得的所有爆珠成品的直径，并求取平均值及标准偏差。
结果均如下表1。
表1.
如表1，对比例1中仅采用水，会导致爆珠吸水过度而破裂，导致回收率降低；同时吸水过多对爆珠成品的硬度没有改善效果、甚至导致硬度降低。对比例2中仅采用氯化钙，在浸泡时，氯化钙与爆珠壁材发生交联形成“蛋格”结构，虽然对韧性和硬度有所提升，但是其导致爆珠湿丸的水分降低，使得爆珠湿丸在干燥塑型过程中干燥得较快，影响塑型效果，致使直径标准偏差大，回收率降低；同时还会导致爆珠成品的体积增大，与标准爆珠不适配。对比例3中仅采用甘油，虽然一定程度上提高爆珠湿丸的韧性和爆珠成品的硬度，但不及氯化钙和甘油的混合应用。对比例4中采用普通的热风烘干干燥，使得爆珠湿丸不能被滚动塑型，严重影响直径标准偏差和回收率。对比例5中混合溶液浓度过大，降低了爆珠吸水效率，影响爆珠湿丸的膨胀均匀性，最终影响塑型效果。对比例6中混合溶液浓度过低，造成爆珠过度吸水破裂，降低回收率。对比例7中采用了过量的氯化钙，过量的氯化钙与爆珠壁材反应，同对比例2，影响塑型效果。
因此通过实施例、空白例、对比例的对比可知，本申请氯化钙和甘油在一定质量范围内的综合使用，能有效保证爆珠湿丸韧性和爆珠成品硬度的平衡，适应的韧性使得爆珠湿丸更容易被塑型得到期望爆珠成品，适宜的硬度也是爆珠成品所不可获取的物理性能，以此提高爆珠废品的回收率。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种爆珠废品的回收利用方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）配制混合溶液，所述混合溶液包括氯化钙、水、甘油类化合物，所述甘油类化合物包括甘油或/和甘油衍生物；
（2）将爆珠废品置于混合溶液中浸泡后，过滤得到爆珠湿丸；
（3）将爆珠湿丸洗涤后于转筒中干燥，得到爆珠干丸；
（4）对爆珠干丸进行挑选，去除爆珠干丸中外观为非球形的爆珠，得到爆珠成品。
2.根据权利要求1所述的一种爆珠废品的回收利用方法，其特征在于：所述混合溶液中，所述氯化钙质量分数和甘油类化合物质量分数之和为0.5-1%。
3.根据权利要求1所述的一种爆珠废品的回收利用方法，其特征在于：浸泡时间为1-2h。
4.根据权利要求1所述的一种爆珠废品的回收利用方法，其特征在于：所述氯化钙质量分数与甘油类化合物质量分数的比例不超过1：1.2。
5.根据权利要求1所述的一种爆珠废品的回收利用方法，其特征在于：所述混合溶液中，氯化钙的质量分数为0.2-0.4%。
6.根据权利要求1所述的一种爆珠废品的回收利用方法，其特征在于：所述混合溶液中，甘油类化合物的质量分数为0.3-0.5%。
7.根据权利要求1所述的一种爆珠废品的回收利用方法，其特征在于：所述爆珠废品与所述混合溶液的质量比为1：（3-5）。
8.根据权利要求1所述的一种爆珠废品的回收利用方法，其特征在于：转筒干燥时，风量为2000-3000m3/h，转速为40-60r/min，环境温度为20-25℃，环境湿度为35-45%。
9.根据权利要求1所述的一种爆珠废品的回收利用方法，其特征在于：所述甘油衍生物包括磷脂酰甘油。
10.根据权利要求1所述的一种爆珠废品的回收利用方法，其特征在于：所述混合溶液通过以下步骤配制：分别配制氯化钙溶液、甘油类化合物溶液，将甘油类化合物溶液滴加至氯化钙溶液中。
Priority Applications (1)
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| CN202311102565.6A CN117102197A (zh) | 2023-08-30 | 2023-08-30 | 一种爆珠废品的回收利用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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