CN117426553A - 一种包埋水溶性香精的微胶囊及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于烟草技术领域，涉及一种包埋水溶性香精的微胶囊及其制备方法与应用。微胶囊的壁材为温敏性材料，微胶囊内包覆含有水溶性香精的水溶液。将温敏性材料加热至70～80℃完全熔化，获得熔融壁材胶液；将水溶性香精加入至水中溶解，获得香精水溶液；将所述熔融壁材胶液输送至三流体同轴喷嘴的中间层，将香精水溶液输送至三流体同轴喷嘴的内层，将‑5～0℃的第一冷风输送至三流体同轴喷嘴的外层，采用三流体同轴喷嘴同时喷出熔融壁材胶液、香精水溶液和第一冷风，使得熔融壁材胶液包覆香精水溶液，即得。本发明提供的微胶囊具有缓释香精的效果，其制备方法步骤简单、能够避免采用塑料带来的环境污染等问题。
Description
技术领域
本发明属于烟草技术领域，涉及一种包埋水溶性香精的微胶囊及其制备方法与应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
爆珠香烟是通过在烟嘴里嵌入一颗珠子，在抽烟时选择性的捏爆，从而增加香烟的口感。目前市场中爆珠香烟添加的香精均为油溶性，在抽吸时具有明显的干燥感，可以通过在烟丝中添加一些保润剂，如丙二醇、丙三醇等，改善抽吸时的舒适性。然而这些保润剂随烟丝一起燃烧，会产生其他的杂气。
公开号为CN108451016A的专利中，先利用热塑技术制备空心球形塑料珠，后注入水后封闭注水口，制备包水爆珠置于滤嘴中，既可以增润又可以避免产生其他杂气。然而，发明人在研究中发现，其存在增润效果不持久，以及塑料的使用会造成环境污染、健康风险和资源消耗等问题。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种包埋水溶性香精的微胶囊及其制备方法与应用，本发明提供的微胶囊具有缓释香精的效果，其制备方法步骤简单、能够避免采用塑料带来的环境污染等问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一方面，一种包埋水溶性香精的微胶囊，所述微胶囊的壁材为温敏性材料，所述微胶囊内包覆含有水溶性香精的水溶液；所述温敏性材料在40～60℃的条件下，4～8s由固态变为液态。
本发明采用温敏性材料作为微胶囊的壁材能够通过控制温度实现含有水溶性香精的水溶液的包覆。由于微胶囊设置在香烟的滤嘴中，抽吸时，滤嘴的温度为40～60℃，因此本发明温敏性材料的温敏温度为40～60℃，通过4～8s，在固态变为液态的过程中，实现含有水溶性香精的水溶液的缓慢流出，从而实现水溶性香精的缓释。
另一方面，一种上述包埋水溶性香精的微胶囊的制备方法，包括如下步骤：
将温敏性材料加热至70～80℃完全熔化，获得熔融壁材胶液；
将水溶性香精加入至水中溶解，获得香精水溶液；
将所述熔融壁材胶液输送至三流体同轴喷嘴的中间层，将香精水溶液输送至三流体同轴喷嘴的内层，将-5～0℃的第一冷风输送至三流体同轴喷嘴的外层，采用三流体同轴喷嘴同时喷出熔融壁材胶液、香精水溶液和第一冷风，使得熔融壁材胶液包覆香精水溶液，即得；所述三流体同轴喷嘴中间层通道的侧壁设置保温层。
为了获得上述包埋水溶性香精的微胶囊，其难点在于采用温敏性材料包覆含有水溶性香精的水溶液。本发明利用三流体同轴喷嘴冷喷技术实现微胶囊的一步成型，其中，将温敏性材料加热完全熔化形成熔融壁材胶液，从而赋予温敏性材料流动相。为了避免香精的损失，因此在制备香精水溶液的过程中未进行加热，在三流体同轴喷嘴内，香精水溶液位于内层，熔融壁材胶液位于中间层，此时其可以通过内层和中间层的通道壁进行传热。为了避免传热后熔融壁材胶液凝固，因此本发明将温敏性材料加热至70～80℃完全熔化，此时其流动性更高，易输送，且其在三流体同轴喷嘴内可以通过香精水溶液对温敏性材料进行预冷，同时也能够避免熔融壁材胶液凝固。熔融壁材胶液和香精水溶液喷出后，与-5～0℃的第一冷风接触，在其出口处的力和温度的双重作用下，将熔融壁材胶液包封香精水溶液并实现熔融壁材胶液的进一步降温固化，从而实现一步成型。而在三流体同轴喷嘴的中间层通道外壁设置保温层，则避免采用三流体同轴喷嘴喷出过程中，第一冷风与中间层熔融壁材胶液的换热，从而避免熔融壁材胶液在三流体同轴喷嘴中凝固，保证熔融壁材胶液的顺利喷出。
第三方面，一种上述包埋水溶性香精的微胶囊在制备香烟中的应用。
第四方面，一种香烟，滤嘴中设置上述包埋水溶性香精的微胶囊。
本发明的有益效果为：
1.本发明通过设置温敏性材料作为包覆含有水溶性香精的水溶液的壁材，同时通过根据温敏性材料的温敏导致的固液两相的变化，实现了水溶性香精的水溶液的包封，避免的塑料的使用从而避免环境污染、健康风险和资源消耗等问题。经过实验表明本发明提供的微胶囊的保水率较高，储存6个月保水率可达95％以上。
2.本发明通过对温敏性材料温敏温度的设置，能够在香烟抽吸时实现熔化，使得含有水溶性香精的水溶液缓慢流出，从而实现水溶性香精的缓释，进而延长增润效果。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例中制备包埋水溶性香精的微胶囊采用装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中制备包埋水溶性香精的微胶囊的结构示意图；
其中，1、三流体同轴喷嘴，2、冷却塔，3、旋风分离器，4、收集器，5、喷雾空气进口，6、外层物料进口，7、内层物料进口，8、外层通道，9、内层通道，10、中间层通道，11、壁材，12、芯材。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
鉴于现有水溶性香精包覆后存在增润效果不持久且需要使用塑料进行包封导致环境污染、健康风险和资源消耗等问题，本发明提出了一种包埋水溶性香精的微胶囊及其制备方法与应用。
本发明的一种典型实施方式，提供了一种包埋水溶性香精的微胶囊，所述微胶囊的壁材为温敏性材料，所述微胶囊内包覆含有水溶性香精的水溶液；所述温敏性材料在40～60℃的条件下，4～8s由固态变为液态。
在一些实施例中，温敏性材料包括棕榈油和蜂蜡，且棕榈油的重量为温敏性材料总重量的10～20％。
在一种或多种实施例中，温敏性材料还包括增强剂，所述增强剂为乙基纤维素、植物甾醇、单甘脂、羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。通过添加该增强剂能够发挥粘合、成膜的作用，改善微胶囊壁材的脆度和硬度进而使微胶囊结构稳定。具体地，所述增强剂的重量为为温敏性材料总重量的0.1～30％，优选为20～30％。
在一些实施例中，含有水溶性香精的水溶液中含有支撑剂，所述支撑剂为明胶、卡拉胶、结冷胶、黄原胶、瓜尔胶、果胶、琼脂中的一种或多种。添加支撑剂能够发挥一定的支撑作用，同时也有助于微胶囊的成型。具体地，支撑剂的重量为含有水溶性香精的水溶液的总重量的0.1～20％，优选为15～20％。
在一些实施例中，所述微胶囊的抗碎强度为9～25N。
本发明的另一种实施方式，提供了一种上述包埋水溶性香精的微胶囊的制备方法，包括如下步骤：
将温敏性材料加热至70～80℃完全熔化，获得熔融壁材胶液；
将水溶性香精加入至水中溶解，获得香精水溶液；
将所述熔融壁材胶液输送至三流体同轴喷嘴的中间层，将香精水溶液输送至三流体同轴喷嘴的内层，将-5～0℃的第一冷风输送至三流体同轴喷嘴的外层，采用三流体同轴喷嘴同时喷出熔融壁材胶液、香精水溶液和第一冷风，使得熔融壁材胶液包覆香精水溶液，即得；所述三流体同轴喷嘴中间层通道的侧壁设置保温层。
在一些实施例中，将支撑剂与水加热搅拌均匀，降温后添加香精。为了增加支撑剂与水的混合时间，进行加热搅拌，加热温度为75～85℃。具体地，降低温度至60～65℃。降低至该温度，避免降温时间过长。
在一些实施例中，香精水溶液和熔融壁材胶液的流速比为1.5～2:1。
在一些实施例中，三流体同轴喷嘴喷出后的物料采用4～10℃的第二冷风进行处理。通过4～10℃的第二冷风，能够降低能耗且起一个衔接作用，防止最后得到样品时温差过大，避免微胶囊产生裂缝。
在一些实施例中，成型的微胶囊通过气固分离后进行收集。具体地，采用旋风分离器进行气固分离，有利于连续化生产。
本发明的第三种实施方式，提供了一种上述包埋水溶性香精的微胶囊在制备香烟中的应用。
本发明的第四种实施方式，提供了一种香烟，滤嘴中设置上述包埋水溶性香精的微胶囊。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本发明的技术方案。
以下实施例中在制备过程中采用的装置如图1所示，包括三流体同轴喷嘴1、冷却塔2、旋风分离器3以及收集器4，三流体同轴喷嘴1设置与冷却塔2的顶部，冷却塔2的出口连接旋风分离器3的进口，旋风分离器3的固相出口连接收集器4。
其中，三流体同轴喷嘴1的外层通道8、中间层通道10和内层通道9同轴设置，外层通道8与喷雾空气进口5连通，中间层通道10与外层物料进口6连通，内层通道9与内层物料进口7连通。
使用时，向三流体同轴喷嘴的外层通道、中间层通道和内层通道通入相应的空气或物料，外层空气喷出的作用力下，将中间层通道和内层通道喷出的物料形成包封式的液滴，并在外层冷空气的冷却下，使得形成液滴外壳的壁材迅速凝结，然后通过冷却塔内经过温度稍高的空气作用，使得其凝结的壁材逐渐恢复至室温，避免壁材迅速升温至室温产生内应力，从而防止壁材破裂。最后经过旋风分离器进行气固分离，即得目标微胶囊。中间层通道外壁设置保温层，避免外层通道的冷空气与中间层通道的壁材液体换热。
实施例1
一种包埋水溶性香精的微胶囊，如图2所示，包括壁材11和芯材12。制备过程如下：将棕榈油和蜂蜡按2：8称取并在75℃左右溶化成液体，作为壁材保温备用；芯材中水：水溶性香精混合比例为9：1。芯材在25℃下由三流体同轴喷嘴内层喷出，熔融壁材胶液在75℃下由三流体同轴喷嘴中间层喷出。通过蠕动泵控制流速，使得芯材和壁材的比例为10：5。进风温度为-5℃，通过三流体同轴喷嘴最外层喷出。进一步设置腔体温度5℃，出风温度15℃，芯材和壁材经三流体同轴喷嘴喷出、成型并收集。
微胶囊在50℃条件下迅速融化，储存6个月后的保水率为60％，抗碎强度为9.8N。
实施例2
一种包埋水溶性香精的微胶囊，如图2所示，包括壁材11和芯材12。制备过程如下：将棕榈油、蜂蜡和单甘脂按1.5：6：2.5称取并在75℃左右溶化成液体，作为壁材保温备用；芯材中水：水溶性香精混合比例为9：1。芯材在25℃下由三流体同轴喷嘴内层喷出，熔融壁材胶液在75℃下由三流体同轴喷嘴中间层喷出。通过蠕动泵控制流速，使得芯材和壁材的比例为10：5。进风温度为-5℃，通过三流体同轴喷嘴最外层喷出。进一步设置腔体温度5℃，出风温度15℃，芯材和壁材经三流体同轴喷嘴喷出、成型并收集。
微胶囊在50℃条件下5秒内缓慢融化，储存6个月后的保水率为80％，抗碎强度为11.4N。
实施例3
一种包埋水溶性香精的微胶囊，如图2所示，包括壁材11和芯材12。制备过程如下：将棕榈油、蜂蜡和单甘脂按1.5：6：2.5称取并在75℃左右溶化成液体，作为壁材保温备用；芯材中水：明胶：水溶性香精混合比例为7.5：1.5：1，先将明胶和水在80℃加热搅拌至均一溶液，待其温度降至65℃左右加入香精混合均匀后并立即使用。芯材在65℃下由三流体同轴喷嘴内层喷出，熔融壁材胶液在75℃下由三流体同轴喷嘴中间层喷出。通过蠕动泵控制流速，使得芯材和壁材的比例为10：5。进风温度为-5℃，通过三流体同轴喷嘴最外层喷出。进一步设置腔体温度5℃，出风温度15℃，芯材和壁材经三流体同轴喷嘴喷出、成型并收集。
微胶囊在50℃条件下5秒内缓慢融化，储存6个月后的保水率为86.5％，抗碎强度为17.8N。
实施例4
一种包埋水溶性香精的微胶囊，如图2所示，包括壁材11和芯材12。制备过程如下：将棕榈油、蜂蜡和单甘脂按1.5：6：2.5称取并在75℃左右溶化成液体，作为壁材保温备用；芯材中水：明胶：水溶性香精混合比例为7.5：1.5：1，先将明胶和水在80℃加热搅拌至均一溶液，待其温度降至65℃左右加入香精混合均匀后并立即使用。芯材在65℃下由三流体同轴喷嘴内层喷出，熔融壁材胶液在75℃下由三流体同轴喷嘴中间层喷出。通过蠕动泵控制流速，使得芯材和壁材的比例为8：5。进风温度为-5℃，通过三流体同轴喷嘴最外层喷出。进一步设置腔体温度5℃，出风温度15℃，芯材和壁材经三流体同轴喷嘴喷出、成型并收集。
微胶囊在50℃条件下8秒内缓慢融化，储存6个月后的保水率为95.2％，抗碎强度为23.6N。
对比例
当壁材仅用棕榈油时，无法工业生产。
将棕榈油和蜂蜡按5：5称取并在75℃左右溶化成液体，作为壁材保温备用；芯材中水：水溶性香精混合比例为9：1。芯材在25℃下由三流体同轴喷嘴内层喷出，熔融壁材胶液在75℃下由三流体同轴喷嘴中间层喷出。通过蠕动泵控制流速，使得芯材和壁材的比例为10：5。进风温度为-5℃，通过三流体同轴喷嘴最外层喷出。进一步设置腔体温度5℃，出风温度15℃，芯材和壁材经三流体同轴喷嘴喷出、成型，但是由于几乎没有抗碎强度，因此无法收集。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种包埋水溶性香精的微胶囊，其特征是，所述微胶囊的壁材为温敏性材料，所述微胶囊内包覆含有水溶性香精的水溶液；所述温敏性材料在40～60℃的条件下，4～8s由固态变为液态。
2.如权利要求1所述的包埋水溶性香精的微胶囊，其特征是，温敏性材料包括棕榈油和蜂蜡，且棕榈油的重量为温敏性材料总重量的10～20％；
优选地，温敏性材料还包括增强剂，所述增强剂为乙基纤维素、植物甾醇、单甘脂、羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的包埋水溶性香精的微胶囊，其特征是，含有水溶性香精的水溶液中含有支撑剂，所述支撑剂为明胶、卡拉胶、结冷胶、黄原胶、瓜尔胶、果胶、琼脂中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的包埋水溶性香精的微胶囊，其特征是，所述微胶囊的抗碎强度为9～25N。
5.一种权利要求1～4任一所述的包埋水溶性香精的微胶囊的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
将温敏性材料加热至70～80℃完全熔化，获得熔融壁材胶液；
将水溶性香精加入至水中溶解，获得香精水溶液；
将所述熔融壁材胶液输送至三流体同轴喷嘴的中间层，将香精水溶液输送至三流体同轴喷嘴的内层，将-5～0℃的第一冷风输送至三流体同轴喷嘴的外层，采用三流体同轴喷嘴同时喷出熔融壁材胶液、香精水溶液和第一冷风，使得熔融壁材胶液包覆香精水溶液，即得；所述三流体同轴喷嘴中间层通道的侧壁设置保温层。
6.如权利要求5所述的包埋水溶性香精的微胶囊的制备方法，其特征是，将支撑剂与水加热搅拌均匀，降温后添加香精。
7.如权利要求5所述的包埋水溶性香精的微胶囊的制备方法，其特征是，香精水溶液和熔融壁材胶液的流速比为1.5～2:1；
或，三流体同轴喷嘴喷出后的物料采用4～10℃的第二冷风进行处理。
8.如权利要求5所述的包埋水溶性香精的微胶囊的制备方法，其特征是，成型的微胶囊通过气固分离后进行收集。
9.一种权利要求1～4任一所述的包埋水溶性香精的微胶囊在制备香烟中的应用。
10.一种香烟，其特征是，滤嘴中设置权利要求1～4任一所述的包埋水溶性香精的微胶囊。
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