一种以水及亲水性物质为芯材的烟用水囊及其制备方法

摘要

本发明涉及一种以水及亲水性物质为芯材的水囊，以及所述水囊的制备方法。所述水囊由一定量的水囊壁材和芯材组成，其中水囊壁材为特定比例的长链酯质材料和食品级助凝剂的组合物，所述芯材为纯水、水溶性物质和亲水性物质的组合物。本发明的水囊不用于现有的只能包容油溶性风味物质的胶囊，其能够包埋水及水性物质，同时壁材采用长链酯质材料和特定的助凝剂实现了单层包裹的水囊，本发明的水囊工艺相对简单，无需多层包裹，容易实现工业化生产，且原料易得，操作简单。

说明书

技术领域

本发明涉及卷烟技术领域，特别是烟用胶囊领域，具体涉及一种以水及亲水 性物质为芯材的水囊，以及所述水囊的制备方法。

技术背景

卷烟烟气中的水分含量对卷烟的感官品质具有重要影响，增加卷烟烟气的水 分可以提高卷烟的舒适度，降低干燥感和刺激感。目前，科技人员对如何通过优 化生产工艺、外加添加剂、控制原料和辅材来提高烟气水分进行了研究。但是这 些措施对烟气水分的增加作用有限，不能达到令人满意的效果。

近年来通过向卷烟烟丝、卷烟纸及滤嘴中添加胶囊/微胶囊来改善卷烟风味和 降低危害性的技术引起了烟草行业的关注。其中向卷烟滤嘴中添加胶囊/微胶囊具 有独特的优势，因为胶囊/微胶囊壁材没有经过燃烧过程，避免了胶囊/微胶囊燃 烧增加卷烟危害性的风险。添加于滤嘴中的胶囊/微胶囊需要在卷烟抽吸时由于压 力/剪切力、温度或pH的变化而破裂释放芯材。滤嘴的温度、pH等参数在卷烟抽 吸时变化很小，且难以调控，压力敏感型的胶囊/微胶囊最适于添加于卷烟滤嘴中， 具有较好的应用价值。这种压力敏感型胶囊/微胶囊粒径较大，通常为毫米级，以 便于在压力/剪切力下释放。美国专利US4889144公布了一种添加于滤嘴中以海藻 酸钙等天然多糖为壁材包埋风味物质的压力敏感型胶囊/微胶囊，但是这种以天然 多糖为壁材的胶囊/微胶囊只能包埋油溶性风味物质，不能包埋水及水溶液。

在制备以水或水溶液为芯材的胶囊/微胶囊的技术中，需要提到多级乳化-溶 剂脱除法(CN1323579A)、脂质体包埋法、界面/原位聚合法(CN97181638.7)、流 化床法(CN102671591A)和锐孔-凝固浴法。前三种方法制备的微胶囊粒径一般在 几十纳米至几十微米，不适合制备用于卷烟滤嘴中的毫米级胶囊/微胶囊。中国专 利CN102671591A公开了一种用流化床使二氧化硅、普鲁兰多糖、山梨醇和木糖醇 混合壁材包埋水滴形成胶囊/微胶囊的方法，该方法制备的包水胶囊/微胶囊性质 稳定，包埋效果优越，但是含水量较低。中国专利CN103815542A公开了一种四层 烟用水胶囊及其制备方法，胶囊内以水溶性香精为内层，水作为溶剂稀释香精； 中间层为海藻酸钠络合物，以包裹住水及香精；第三层为蜡质材料，以防止水在 胶囊中可能的渗透；最外层仍以海藻酸钠为原料，形成一层保护膜，减少蜡质层 的破裂，提高胶囊在卷烟中的添加效率。该四层烟用水胶囊虽然能够以水溶性香 精为内层，但由于需与海藻酸钠形成络合物，因此对水溶性香精的选择包括其pH 值有一定的要求，且滴丸滴制蜡丸工艺及相应的多层包裹工艺复杂，条件苛刻， 损耗严重，不适用于大规模的工业生产。

为克服现有烟用水胶囊所存在的上述缺陷，本发明提供一种以水及亲水性物 质为芯材的烟用水囊，所述烟用水囊不采用传统的海藻酸钠等天然多糖作为壁材， 从而其并非只能包容油溶性风味物质，而能够包埋水及水溶液。

发明内容

本发明的目的是提供一种以水及亲水性物质为芯材的水囊，其特征在于，所 述水囊由20-50重量份的水囊壁材和50-80重量份的芯材组成；

所述水囊壁材为重量比为6-9:1-4的长链酯质材料和食品级助凝剂的组合物； 所述长链酯质材料为一种或多种选自下组的化合物：固体石蜡、微晶蜡、川蜡、 地蜡、蜂蜡、棕榈蜡或虫胶；所述食品级助凝剂为一种或多种选自下组的化合物： 聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、聚甲基丙 烯酸甲酯、聚苯乙烯或乙烯-辛烯共聚物；

所述芯材为纯水、水溶性物质和亲水性物质的组合物，所述纯水、水溶性物 质和亲水性物质重量比为98-20:10-50:10-80；所述水溶性物质为一种或多种选自 下组的化合物：水溶性香精香料、食品风味物质、抗氧化剂、润湿剂或水性乳液 香精；所述亲水性物质为一种或多种选自下组的化合物：丙二醇、丙三醇、水溶 性多糖、氯化钠、氯化钾、柠檬酸钠或柠檬酸钾。

优选地，所述芯材的密度大于1.1克/毫升。

所述水囊为球形、椭圆形或水滴形。

优选地，所述纯水、水溶性物质和亲水性物质重量比为70-35:10-25:20-45， 最优选为50:15:35。

进一步地，本发明涉及上述水囊的制备方法，其特征在于，所述制备方法包 括如下步骤：

(1)制备壁材：按照上述重量比，称取长链酯质材料和食品级助凝剂，将两 者混合并加热融化，待混合物完全融化混匀，使温度恒定在90-150℃；

(2)制备芯材：按照上述重量比，称取纯水、水溶性物质和亲水性物质一种 或多种按重量比98-20:0-50:0-80混合，将芯材温度保持在0-8℃之间；

(3)包裹：通过锐孔装置，芯材通过泵以600-1000微升/分钟的流量将芯材 滴入融化后的壁材液中，由于表面张力的作用，冷却的芯材被热融化的壁材包裹 后形成水囊下沉，使壁材包裹芯材；

(4)固化：将步骤(3)形成的水囊在凝固浴中固化，温度为10-15℃；

(5)清洗、干燥：用10-100％浓度的乙醇水溶液清洗固化后的水囊表面残留 的凝固浴材料，在30-50℃鼓风干燥除去表面残留液体，然后收集产品。

所述凝固浴选用水、硅油、甲基硅油或苯基硅油。

进一步地，本发明涉及将上述水囊在卷烟中的用途，其特征在于将所述水囊 用于中间带空腔的复合卷烟滤嘴中，其用量为每支卷烟1-20个水囊。

优选地，所述用量为每支卷烟1-5个水囊。

此外，就水囊的应用而言，其用途不限于卷烟滤嘴中，可以在任何需要在一 定压力/剪切力下释放芯材的情况下使用该水囊。

本发明水囊的原理解释：

1、就水囊产品本身而言，其壁材含有特定比例的长链酯质材料和助凝剂，二 者组合使用，能使油溶性的壁材在融化成液体的状态下由于表面张力的作用，能 有效的包裹住通过锐孔装置喷射的水性芯材，形成一个个壁材包裹芯材的水囊。 水囊壁材在凝固浴中固化后成型，具有一定的机械强度，后期加工不易破碎。

2、就本发明水囊产品的制备方法而言，锐孔-凝固浴法通过锐孔装置使壁材 包埋芯材，适合制备毫米级的胶囊/微胶囊，且胶囊粒径和厚度易于控制，非常适 合制备添加于滤嘴中的毫米级胶囊/微胶囊。本发明使用长链的脂质材料和高分子 助凝材料为壁材，制备以含有水的芯材的水囊，该水囊的壁材具有合适的硬度， 将其添加于卷烟的滤嘴中，当受到适当的力挤压时，水囊发生破裂，从而使内部 的水、风味物质等得以释放出来。

本发明的优点在于：

1、本发明的以水以及亲水性物质为芯材、以长链酯质材料和助凝剂为壁材 的水囊，其不同于现有的只能包容油溶性风味物质的胶囊，其能够包埋水及水性 物质。

2、壁材采用长链酯质材料，通过适当添加一定比例的高分子助凝剂来实现单 层包裹的水囊。

3、本发明的水囊工艺相对简单，无需多层包裹，容易实现工业化生产，且原 料易得，操作简单。

附图说明：

图1：本发明水囊的锐孔-凝固浴法制备图。

装置1为通过泵精确控制流量的锐孔滴头，将芯材逐滴滴入经加热融化的壁 材2中形成水囊，水囊下沉通过凝固液3冷却后固化成型，最后通过管路流到装 置4中收集并进一步进行清洗。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，本发明用以下具体实 例进行说明，但本发明不局限于这些具体实施例。

制备实施例

实施例1：按照8:2重量比，称取蜂蜡和聚乙烯，将两者混合并加热融化，待 混合物完全融化混匀，使温度恒定在110℃；制备芯材：按照50:15:35上述重量 比，称取纯水、人参香精和丙二醇，将其置于2℃下；通过锐孔装置，壁材与芯材 的重量份分别是50重量份和50重量份，芯材通过泵以600-1000微升/分钟的流 量将芯材液滴滴入融化后的壁材液中，由于表面张力的作用，冷却的芯材被热融 化的壁材包裹后形成水囊下沉，使壁材包裹芯材；将所形成的水囊在硅油凝固浴 中固化，温度为12℃；清洗、干燥：用体积比90％的乙醇水溶液清洗固化后的水 囊表面残留的凝固浴材料，在30-50℃鼓风干燥除去表面残留液体，然后收集产品。

配置的壁材粘度适中，滴制成型率较高，圆度大小均匀，且表面较为光滑， 强度在5.6-6.0kpa范围内，在卷烟内的添加率达到86％。

实施例2：按照9:1重量比，称取川蜡和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，将两者混 合并加热融化，待混合物完全融化混匀，使温度恒定在1200℃；制备芯材：按照 60:15:25上述重量比，称取纯水、人参香精和甘油，将其置于2℃下；通过锐孔 装置，壁材与芯材的重量份分别是40重量份和60重量份，芯材通过泵以600-1000 微升/分钟的流量将芯材液滴滴入融化后的壁材液中，由于表面张力的作用，冷却 的芯材被热融化的壁材包裹后形成水囊下沉，使壁材包裹芯材；将所形成的水囊 在硅油凝固浴中固化，温度为12℃；清洗、干燥：用体积比90％浓度的乙醇水溶 液清洗固化后的水囊表面残留的凝固浴材料，在30-50℃鼓风干燥除去表面残留液 体，然后收集产品。

配置的壁材粘度略大，滴制成型率较高，圆度大小略有不均匀，表面较为光 滑，强度在3.6-4.0kpa范围内，在卷烟内的添加率为73％。

实施例3：按照8:2重量比，称取微晶蜡和聚乙烯，将两者混合并加热融化， 待混合物完全融化混匀，使温度恒定在130℃；制备芯材：按照68:12:30上述重 量比，称取纯水、蓝莓香精和柠檬酸钠，将其置于2℃下；通过锐孔装置，壁材与 芯材的重量份分别是30重量份和70重量份，芯材通过泵以600-1000微升/分钟 的流量将芯材液滴滴入融化后的壁材液中，由于表面张力的作用，冷却的芯材被 热融化的壁材包裹后形成水囊下沉，使壁材包裹芯材；将所形成的水囊在硅油凝 固浴中固化，温度为12℃；清洗、干燥：用90％浓度的乙醇水溶液清洗固化后的 水囊表面残留的凝固浴材料，在30-50℃鼓风干燥除去表面残留液体，然后收集产 品。

配置的壁材粘度略大，滴制成型率较高，圆度大小略有不均匀，表面较为光 滑，强度在3.6-4.0kpa范围内，在卷烟内的添加率为73％。

对比例1：除壁材仅采用蜂蜡外，其余同实施例1。

结果表明，配置的壁材粘度过大，导致滴制成型率低，圆度大小也不均匀， 且表面较为粗糙，强度在3.0kpa以下，在卷烟内的添加率仅为62％。

对比例2：除壁材采用蜂蜡和聚乙烯的重量比为5:5外，其余同实施例1。

结果表明：配置的壁材粘度略大，滴制成型率低，圆度大小略有不均匀，表 面较为光滑，强度为3.1kpa，在卷烟内的添加率为68％。

对比例3：除芯材采用纯水外，其余同实施例1。

结果表明：配置的壁材粘度适中，滴制成型较高，但圆度大小略有不均匀， 表面较为光滑，强度为2.5kpa，在卷烟内的添加率为65％。

对比例4：除壁材的重量份为60、芯材的重量份为40外，其余同实施例1。

结果表明:配置的壁材粘度适中，滴制成型率较高，但圆度大小略有不均匀， 表面较为光滑，强度在3.2kpa，在卷烟内的添加率为68％。

本发明的一种以水及亲水性物质为芯材的烟用水囊及其制备方法已经通过具 体的实例进行了描述，本领域技术人员可借鉴本发明内容，适当改变原料、工艺 条件等环节来实现相应的其它目的，其相关改变都没有脱离本发明的内容，所有 类似的替换和改动对于本领域技术人员来说是显而易见的，都被视为包括在本发 明的范围之内。