一種雙層結構的煙用濾嘴顆粒材料及其製造方法與流程
2023-05-17 09:59:21
本發明屬於捲菸技術領域，具體涉及一種雙層結構的煙用濾嘴顆粒材料及其製造方法。
背景技術：
濾嘴作為吸菸者與主流煙氣之間的橋梁，不僅能濾除煙氣中的部分有害成分，而且在捲菸上接裝濾嘴，可以有效截留捲菸主流煙氣中的總粒相物，降低焦油含量，減少煙氣對人體健康及環境的危害。
葛根系豆科葛屬多年生植物，是中國南方一些省區的常食蔬菜，其味甘涼可口，常作煲湯之用，也可作為藥物應用。葛根中提出的黃酮能增加大腦及冠狀血管血流量，降低血管阻力。葛根中所含的大豆黃酮具有解痙、降低血糖等多種功能。葛根本身也具有生津止渴等功效。中國擁有14個葛屬植物品種，種質資源最豐富，居世界首位。
隨著消費者對捲菸品質的要求越來越高，如何增強煙氣舒適性，提高捲菸品質成為了各捲菸生產企業研發的熱點。將葛根顆粒材料加入捲菸濾嘴也在很早之前就已經實現了產業化應用，也得到了廣泛的好評。但目前的使用方式主要有兩種，即直接將葛根粉碎成20～80目之間的顆粒或者將葛根粉末中加入其它的植物粉末後，再外加一定量的粘合劑，通過各種成型方法製備成顆粒。這兩種方法都是直接利用葛根粉的性質，而未加任何改進。因此，目前在用的各種葛根顆粒材料可變性單一，沒有經歷過加香處理。這主要是因為葛根粉本身的剛性較強，不易直接負載香精香料的緣故。所以，如何對葛根顆粒材料進行改進，使其負載上香精香料成為了進一步拓展葛根在捲菸中應用的一個瓶頸。
技術實現要素：
本發明的目的是為了解決現有技術的不足，提供一種雙層結構的煙用濾嘴顆粒材料及其製造方法，該方法使用魔芋作為芯材，對其進行加香造粒，在得到的載香顆粒基礎上，使用乙基纖維素作為粘合劑和緩釋膜，再用葛根對其進行外層造粒，使顆粒材料形成雙層結構。其中，內層的魔芋顆粒主要用作為香精香料的載體；中間的乙基纖維素主要起到對內層香精香料的緩釋作用，並且也作為粘合劑使用；外層則主要利用葛根固有的甜潤感性質，對煙氣進行改善。該方法成品率高，容易實現，並且兼容了魔芋的優秀的載香功能和葛根的良好的甜潤感特性。
為實現上述目的，本發明採用的技術方案如下：
一種雙層結構的煙用濾嘴顆粒材料的製造方法，包括如下步驟：
步驟（1），將100-800目的魔芋粉倒入質量濃度為1-5%香精香料的水溶液中，之後陳化使之成為均勻的凝膠態，得到魔芋凝膠；其中，魔芋粉與香精香料的水溶液的質量比為1:5-1:7；
步驟（2），採用擠壓造粒的方式對步驟（1）得到的魔芋凝膠進行造粒，並乾燥至顆粒含水率為20-50%，得到魔芋顆粒；
步驟（3），對步驟（2）得到的魔芋顆粒進行篩分，得到所需目數為200-400目的魔芋顆粒；
步驟（4），將步驟（3）中得到的200-400目的魔芋顆粒與粒徑為-100目的葛根粉混合，採用質量濃度為5-10%乙基纖維素的乙醇溶液作為粘合劑進行沸騰造粒，之後於40-60℃下乾燥，乾燥至顆粒含水率為8-10%，得到煙用濾嘴顆粒材料；
其中，所使用的葛根粉質量為200-400目的魔芋顆粒質量的0.1-0.3倍。
進一步，優選的是，步驟（1）中，所述的陳化時間為12h。
進一步，優選的是，步驟（1）中，所述的香精香料為薄荷醇、梅子提取物、菸葉提取物、綠茶提取物或甜葉菊提取物，但不限於此。本發明所使用的香精香料可以是合成香料，也可以是天然產物提取物，也可以是混合物。另外，本發明所採用的提取物，其提取方法沒有特殊限制，可以採用浸提法製得。
進一步，優選的是，步驟（2）中，對步驟（1）得到的魔芋凝膠進行造粒採用篩網擠壓造粒的方式。
進一步，優選的是，步驟（4）中，質量濃度為5-10%乙基纖維素的乙醇溶液採用頂噴的方式加入。
進一步，優選的是，步驟（4）中，所使用乙基纖維素的乙醇溶液的體積為葛根粉體積的5-10倍。
本發明同時提供一種上述雙層結構的煙用濾嘴顆粒材料的製造方法製得的煙用濾嘴顆粒材料。該顆粒材料使用魔芋作為芯材，對其進行加香造粒，在得到的載香顆粒基礎上，使用乙基纖維素作為粘合劑和緩釋膜，再用葛根對其進行外層造粒，使顆粒材料形成雙層結構。
在使用時，將本發明製得的煙用濾嘴顆粒材料放入嘴棒成型設備中進行生產，得到含本發明煙用濾嘴顆粒材料的捲菸濾嘴，並製造捲菸。
本發明與現有技術相比，其有益效果為：
本方法結合了魔芋的載香功能和葛根良好的甜潤感特性，並利用乙基纖維素作為內芯顆粒的包覆層，起到了香精香料的緩釋效果，有效地解決了葛根材料不易載香的問題，能夠普遍使捲菸感官評吸得分增加1分左右。該方法無需研發新的設備，生產投入少，成品率可高達70-85%。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步的詳細描述。
本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用於說明本發明，而不應視為限定本發明的範圍。實施例中未註明具體技術或條件者，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件或者按照產品說明書進行。所用試劑或儀器未註明生產廠商者，均為可以通過購買獲得的常規產品。
本發明實施例所用的篩網擠壓造粒設備是常州市東南乾燥設備有限公司生產的yk60搖擺制粒機。
本發明香精香料的水溶液的質量濃度是以固形物計的。
實施例1
一種雙層結構的煙用濾嘴顆粒材料的製造方法，包括如下步驟：
步驟（1），將100-800目的魔芋粉倒入質量濃度為1%香精香料的水溶液中，之後陳化使之成為均勻的凝膠態，得到魔芋凝膠；其中，魔芋粉與香精香料的水溶液的質量比為1:5；
步驟（2），採用擠壓造粒的方式對步驟（1）得到的魔芋凝膠進行造粒，並乾燥至顆粒含水率為20%，得到魔芋顆粒；
步驟（3），對步驟（2）得到的魔芋顆粒進行篩分，得到所需目數為200-400目的魔芋顆粒；
步驟（4），將步驟（3）中得到的200-400目的魔芋顆粒與粒徑為-100目的葛根粉混合，採用質量濃度為5%乙基纖維素的乙醇溶液作為粘合劑進行沸騰造粒，之後於40℃下乾燥，乾燥至顆粒含水率為8-10%，得到煙用濾嘴顆粒材料；
其中，所使用的葛根粉質量為200-400目的魔芋顆粒質量的0.1倍。
所述的香精香料為薄荷醇。
本實施例煙用濾嘴顆粒材料成品率為70%；將得到的煙用濾嘴顆粒材料放入嘴棒成型設備中進行生產，得到含濾嘴顆粒的捲菸濾嘴，並製造捲菸。對比使用單一使用葛根顆粒製造的捲菸，其煙氣呈現淡淡的涼味，清香味凸顯，煙氣潤感提升，產品品質上升，捲菸感官評價得分增加1分。
實施例2
一種雙層結構的煙用濾嘴顆粒材料的製造方法，包括如下步驟：
步驟（1），將100-800目的魔芋粉倒入質量濃度為5%香精香料的水溶液中，之後陳化12h使之成為均勻的凝膠態，得到魔芋凝膠；其中，魔芋粉與香精香料的水溶液的質量比為1:7；
步驟（2），採用採用篩網擠壓造粒的方式對步驟（1）得到的魔芋凝膠進行造粒，並乾燥至顆粒含水率為50%，得到魔芋顆粒；
步驟（3），對步驟（2）得到的魔芋顆粒進行篩分，得到所需目數為200-400目的魔芋顆粒；
步驟（4），將步驟（3）中得到的200-400目的魔芋顆粒與粒徑為-100目的葛根粉混合，採用質量濃度為10%乙基纖維素的乙醇溶液作為粘合劑進行沸騰造粒，之後於60℃下乾燥，乾燥至顆粒含水率為8-10%，得到煙用濾嘴顆粒材料；
其中，所使用的葛根粉質量為200-400目的魔芋顆粒質量的0.3倍；
質量濃度為10%乙基纖維素的乙醇溶液採用頂噴的方式加入，所使用乙基纖維素的乙醇溶液的體積為葛根粉體積的5倍。
所述的香精香料為梅子提取物。
本實施例煙用濾嘴顆粒材料成品率為85%；將得到的煙用濾嘴顆粒材料放入嘴棒成型設備中進行生產，得到含濾嘴顆粒的捲菸濾嘴，並製造捲菸。對比使用單一使用葛根顆粒製造的捲菸，其煙氣甜潤感上升，有梅子的酸甜香，煙氣舒適度提升，產品品質上升，捲菸感官評價得分增加1分。
實施例3
一種雙層結構的煙用濾嘴顆粒材料的製造方法，包括如下步驟：
步驟（1），將100-800目的魔芋粉倒入質量濃度為2%香精香料的水溶液中，之後陳化12h使之成為均勻的凝膠態，得到魔芋凝膠；其中，魔芋粉與香精香料的水溶液的質量比為1:6；
步驟（2），採用採用篩網擠壓造粒的方式對步驟（1）得到的魔芋凝膠進行造粒，並乾燥至顆粒含水率為40%，得到魔芋顆粒；
步驟（3），對步驟（2）得到的魔芋顆粒進行篩分，得到所需目數為200-400目的魔芋顆粒；
步驟（4），將步驟（3）中得到的200-400目的魔芋顆粒與粒徑為-100目的葛根粉混合，採用質量濃度為8%乙基纖維素的乙醇溶液作為粘合劑進行沸騰造粒，之後於46℃下乾燥，乾燥至顆粒含水率為8-10%，得到煙用濾嘴顆粒材料；
其中，所使用的葛根粉質量為200-400目的魔芋顆粒質量的0.2倍；
質量濃度為8%乙基纖維素的乙醇溶液採用頂噴的方式加入，所使用乙基纖維素的乙醇溶液的體積為葛根粉體積的10倍。
所述的香精香料為香料煙菸葉提取物。
本實施例煙用濾嘴顆粒材料成品率為75%；將得到的煙用濾嘴顆粒材料放入嘴棒成型設備中進行生產，得到含濾嘴顆粒的捲菸濾嘴，並製造捲菸。對比使用單一使用葛根顆粒製造的捲菸，其煙氣潤感上升，菸草本香突出，煙氣飄逸，透發性好，產品品質上升，捲菸感官評價得分增加1.5分。
實施例4
一種雙層結構的煙用濾嘴顆粒材料的製造方法，包括如下步驟：
步驟（1），將100-800目的魔芋粉倒入質量濃度為3%香精香料的水溶液中，之後陳化12h使之成為均勻的凝膠態，得到魔芋凝膠；其中，魔芋粉與香精香料的水溶液的質量比為1:6；
步驟（2），採用採用篩網擠壓造粒的方式對步驟（1）得到的魔芋凝膠進行造粒，並乾燥至顆粒含水率為30%，得到魔芋顆粒；
步驟（3），對步驟（2）得到的魔芋顆粒進行篩分，得到所需目數為200-400目的魔芋顆粒；
步驟（4），將步驟（3）中得到的200-400目的魔芋顆粒與粒徑為-100目的葛根粉混合，採用質量濃度為6%乙基纖維素的乙醇溶液作為粘合劑進行沸騰造粒，之後於50℃下乾燥，乾燥至顆粒含水率為8-10%，得到煙用濾嘴顆粒材料；
其中，所使用的葛根粉質量為200-400目的魔芋顆粒質量的0.1倍；
質量濃度為6%乙基纖維素的乙醇溶液採用頂噴的方式加入，所使用乙基纖維素的乙醇溶液的體積為葛根粉體積的7倍。
所述的香精香料為綠茶提取物。
本實施例煙用濾嘴顆粒材料成品率為80%；將得到的煙用濾嘴顆粒材料放入嘴棒成型設備中進行生產，得到含濾嘴顆粒的捲菸濾嘴，並製造捲菸。對比使用單一使用葛根顆粒製造的捲菸，其煙氣蘊含茶葉清香，與菸草本香協調，煙氣飄逸，舒適感提升，產品品質上升，捲菸感官評價得分增加0.5分。
實施例5
一種雙層結構的煙用濾嘴顆粒材料的製造方法，包括如下步驟：
步驟（1），將100-800目的魔芋粉倒入質量濃度為4%香精香料的水溶液中，之後陳化12h使之成為均勻的凝膠態，得到魔芋凝膠；其中，魔芋粉與香精香料的水溶液的質量比為1:5；
步驟（2），採用採用篩網擠壓造粒的方式對步驟（1）得到的魔芋凝膠進行造粒，並乾燥至顆粒含水率為40%，得到魔芋顆粒；
步驟（3），對步驟（2）得到的魔芋顆粒進行篩分，得到所需目數為200-400目的魔芋顆粒；
步驟（4），將步驟（3）中得到的200-400目的魔芋顆粒與粒徑為-100目的葛根粉混合，採用質量濃度為9%乙基纖維素的乙醇溶液作為粘合劑進行沸騰造粒，之後於54℃下乾燥，乾燥至顆粒含水率為8-10%，得到煙用濾嘴顆粒材料；
其中，所使用的葛根粉質量為200-400目的魔芋顆粒質量的0.2倍；
質量濃度為9%乙基纖維素的乙醇溶液採用頂噴的方式加入，所使用乙基纖維素的乙醇溶液的體積為葛根粉體積的7倍。
所述的香精香料為甜葉菊提取物。
本實施例煙用濾嘴顆粒材料成品率為80%；將得到的煙用濾嘴顆粒材料放入嘴棒成型設備中進行生產，得到含濾嘴顆粒的捲菸濾嘴，並製造捲菸。對比使用單一使用葛根顆粒製造的捲菸，其煙氣甜潤感上升，並蘊含有清香氣息，與菸草本香協調，舒適感提升，產品品質上升，捲菸感官評價得分增加1分。
對比試驗
對比例1
對比例1與本發明方法的區別在於：香精香料的水溶液的濃度不在本發明保護的範圍內，其餘都相同。
結果顯示：
香精香料水溶液的濃度過高或過低其實對顆粒成型的影響並不是十分顯著，但從煙用顆粒材料的角度來說，人的感官對任何香精香料都有一個感覺的閾值，過高或過低都會造成對煙氣感官的不良影響。
對比例2
對比例2與本發明方法的區別在於：魔芋凝膠造粒後不乾燥，其餘都相同。
結果顯示：
如果魔芋顆粒不乾燥，其顆粒表面水分含量會較高，在後續噴灑乙基纖維素的乙醇溶液作為粘合劑時，由於水與乙醇互溶性太好，導致水迅速進入乙醇溶液中，乙基纖維素析出太快，導致其粘合效果較差。
對比例3
對比例3與本發明方法的區別在於：採用的粘合劑不為乙基纖維素的乙醇溶液，其餘都相同。
結果顯示：
通過前期試用的其它粘合劑（如海藻酸鈉，明膠，環糊精等），發現雖然這些粘合劑也能夠製造出顆粒，但由於這些粘合劑無法提供乙基纖維素特有的纖維結構（可以看做是在魔芋顆粒外層包裹一層纖維膜），因此顆粒的雙層結構並不十分清晰，其對香氣的緩釋作用和魔芋內核的保護均不如用本發明方法製備的顆粒。
對比例4
對比例4與本發明方法的區別在於：魔芋顆粒與葛根粉的用量比不在本發明保護的範圍內，其餘都相同。
結果顯示：
如果魔芋與葛根粉的用量比過大，即外層過薄：（1）乙醇在瞬間的吸收不完全，製成的顆粒仍然有較強的黏性，容易相互粘聯成大顆粒，導致成品率降低；（2）由於外層過薄還會導致香精香料的釋放速度較快，其緩釋能力降低。如果魔芋與葛根粉的用量比過小，即外層過厚，會導致對香精香料釋放的阻礙，其魔芋內核中的香精香料無法釋放；當葛根粉用量過大時，還會導致外層基本無法粘連到顆粒上，會使得大量葛根粉浪費。
對比例5
將直接採用葛根粉負載香精香料所得到的產品與本發明方法製得的產品進行比對，結果顯示：
由於成分性質的差異，葛根粉的優點在於能夠增加煙氣潤感，而魔芋粉的優點則在於其能夠形成穩定的凝膠態，其載香效果突出。如果直接用葛根粉負載香精香料，其香精香料的負載量會顯著低於魔芋粉，而且釋放的非常快，無緩釋效果。
以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。