本發(fā)明屬于卷煙過濾嘴保潤材料領(lǐng)域，特別是涉及一種殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒的制備及在煙濾嘴中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，消費(fèi)者和市場對卷煙的質(zhì)量尤其是抽吸品質(zhì)要求越來越高。作為中式卷煙的核心競爭力，卷煙的保潤技術(shù)的研究和開發(fā)已經(jīng)受到卷煙行業(yè)的高度關(guān)注。但是傳統(tǒng)的保潤技術(shù)已經(jīng)越來越難以滿足提高卷煙抽吸品質(zhì)的要求。提高卷煙保潤性能，即抽吸過程中煙氣中的水分含量可以有效地改善卷煙的抽吸口感和品質(zhì)，從而提高中式卷煙產(chǎn)品的核心競爭力。

目前，中式卷煙產(chǎn)品普遍存在煙絲水分散失快、煙氣干燥、辛辣、刺喉、甜潤感不夠等問題，近年來，越來越多的手段(如通過添加天然提取物、爆珠等)應(yīng)用于煙草的保潤研究中。雖然取得了一定的效果，但有些技術(shù)仍然難以滿足越來越挑剔的消費(fèi)需求。

殼聚糖是天然的活性高分子材料，不但價(jià)廉易得，而且來源廣泛，自然界中含量十分豐富。殼聚糖中富含的氨基、羥基等功能基團(tuán)，這些功能基團(tuán)易于與水形成氫鍵，從而達(dá)到有效鎖住水分的目的，這使其在卷煙保潤等領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。此外，殼聚糖還可以作為食品添加劑，安全無毒，因此適合作為卷煙過濾嘴中的添加材料。

瓊脂糖是一種來源于紅藻的多糖，因?yàn)榫哂刑厥饽鬯男再|(zhì)，其凝膠表現(xiàn)出顯著的穩(wěn)固性、滯度和滯后性。特別是瓊脂糖易于吸收水分，具有特殊的穩(wěn)定效應(yīng)，可以進(jìn)一步增強(qiáng)殼聚糖的凝聚時(shí)的含水性能。

水凝膠是一類介于固體和液體之間的新型軟材料，具有穩(wěn)定三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。天然產(chǎn)物水凝膠因其優(yōu)異的凝聚水的性能以及容易進(jìn)行加工的特點(diǎn)，在食品等諸多領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用。制備殼聚糖/瓊脂糖水凝膠，經(jīng)冷凍干燥得到含穩(wěn)定水分子的殼聚糖/瓊脂糖干凝膠。之后通過高速攪拌制粒的方法可制備制成含水凝膠顆粒樣，將其添加到卷煙的過濾嘴當(dāng)中，在抽吸過程中煙氣中，由于煙氣的熱量，使得凝膠顆粒中的通過氫鍵鎖住的水分釋放，可以達(dá)到卷煙保潤的目的。

復(fù)合型濾嘴的制備是近年來卷煙保潤技術(shù)中的常用手段，經(jīng)過多年研究已經(jīng)發(fā)展成為卷煙保潤的重要技術(shù)策略。而目前將天然材料添加到卷煙過濾嘴中制備復(fù)合型濾嘴達(dá)到保潤目的的報(bào)道還比較少見。特別是將殼聚糖/瓊脂糖水凝膠經(jīng)冷凍干燥后，利用制粒的含水的殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒作為保潤材料添加到醋纖濾嘴中制備復(fù)合濾嘴具有較好的創(chuàng)新性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于利用殼聚糖/瓊脂糖水凝膠具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及較高的水含量，采用凝膠技術(shù)和高速攪拌制粒的方法將殼聚糖/瓊脂糖水凝膠經(jīng)冷凍干燥后的制備成具有一定粒徑的殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒。將該顆粒樣品應(yīng)用在卷煙濾嘴上，制備成二元復(fù)合濾嘴，在抽吸過程中煙氣中，由于煙氣的熱量，不僅可以有效的增加煙氣中的水含量，同時(shí)還可以提高卷煙的抽吸品質(zhì)。

本發(fā)明的目標(biāo)是通過如下方案實(shí)現(xiàn)。

一種殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒的制備方法：將一定質(zhì)量配比的殼聚糖和瓊脂糖，按一定比例加入到一定濃度的檸檬酸溶液中，80℃-100℃加熱攪拌得到澄清溶液，降到室溫后得到均勻淡黃色透明水凝膠。經(jīng)冷凍干燥后制備得到干凝膠，機(jī)械粉碎后篩選得到干凝膠粉末，均勻混合后通過高速攪拌制粒的方法得到殼聚糖干凝膠顆粒，60℃-80℃恒溫烘干后過篩可得到20目-40目的目標(biāo)顆粒樣品。

一種殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒的制備方法：所述殼聚糖與瓊脂糖的質(zhì)量比為0.2-5:1；優(yōu)選為1-4:1，進(jìn)一步優(yōu)選為1-3:1；

一種殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒的制備方法：所述殼聚糖和瓊脂糖加入檸檬酸溶液比例為5-40％，優(yōu)化為10-35％，進(jìn)一步優(yōu)化為：20-30％；

一種殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒的制備方法：所述檸檬酸溶液的濃度為0.5-2％，優(yōu)化為0.5-1％，進(jìn)一步優(yōu)化為1％。

本發(fā)明同時(shí)提供了一種殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒在卷煙濾嘴中的應(yīng)用。具體如下：

(1)在濾棒成型過程中，向兩截常規(guī)醋纖濾芯之間預(yù)留的空腔中添加80～110mg殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒，制得醋纖-凝膠顆粒-醋纖三元復(fù)合濾棒；或者在濾棒成型過程中，向兩截溝槽醋纖濾芯之間預(yù)留的空腔中添加80～110mg殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒，制得溝槽濾棒-凝膠顆粒-溝槽濾棒三元復(fù)合濾棒。

(2)在濾棒成型過程中，將殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒散灑到卷煙濾棒的絲束上，制得加載能夠殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒的醋纖濾棒；再將加載殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒的醋纖濾棒與常規(guī)醋纖濾棒或溝槽濾棒進(jìn)行相接，制得二元或三元復(fù)合濾棒。將殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒散灑到卷煙濾棒絲束上，是指在醋纖濾棒成型過程中，將所述殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒按10～30mg/10mm絲束的添加量均勻地散灑在濾棒絲束上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專利具有以下優(yōu)勢：

本發(fā)明以天然的活性高分子材料殼聚糖和瓊脂糖為原料，采用凝膠技術(shù)和高速攪拌制粒的方法制備殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒，將其應(yīng)用在卷煙濾嘴中制備成復(fù)合濾嘴。該顆粒材料完全無毒無害，在評吸過程中也不會產(chǎn)生任何有毒有害的成分。由于原料殼聚糖/瓊脂糖水凝膠在冷凍干燥之后得到的干凝膠仍含有通過氫鍵鎖住的水分，在抽吸過程中隨著溫度升高凝膠顆粒中的水分進(jìn)入煙氣中，達(dá)到了保潤的效果，同時(shí)能增加煙氣協(xié)調(diào)性，降低雜氣與刺激性，提高了卷煙的抽吸品質(zhì)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒應(yīng)用于普通醋纖二元復(fù)合濾棒的結(jié)構(gòu)示意圖

其中1.濾芯：1a.加載凝膠顆粒濾芯，1b.普通醋纖濾芯；2.內(nèi)包裹層；3.外包裹層。

圖2為本發(fā)明的殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒應(yīng)用于溝槽醋纖二元復(fù)合濾棒的結(jié)構(gòu)示意圖

其中1.濾芯：1a.加載凝膠顆粒濾芯，1b.溝槽醋纖濾芯；2.內(nèi)包裹層；3.外包裹層。

圖3為本發(fā)明的殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒應(yīng)用于醋纖-復(fù)合凝膠顆粒/醋纖-醋纖三元復(fù)合濾棒的結(jié)構(gòu)示意圖

其中1.濾芯：1a.、1b.普通醋纖濾芯，1c.凝膠顆粒/醋纖濾芯；2.內(nèi)包裹層；3.外包裹層。

圖4為本發(fā)明的殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒應(yīng)用于溝槽-凝膠顆粒/醋纖-溝槽三元復(fù)合濾棒的結(jié)構(gòu)示意圖

其中1.濾芯：1a.、1b.溝槽醋纖濾芯，1c.凝膠顆粒/醋纖濾芯；2.內(nèi)包裹層；3.外包裹層。

圖5為本發(fā)明的殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒應(yīng)用于醋纖-凝膠顆粒-醋纖三元復(fù)合濾棒的結(jié)構(gòu)示意圖

其中1.濾芯：1a.、1b.普通醋纖濾芯，1c.凝膠顆粒；2.內(nèi)包裹層；3.外包裹層。

圖6為本發(fā)明的殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒應(yīng)用于溝槽醋纖-凝膠顆粒-溝槽醋纖三元復(fù)合濾棒的結(jié)構(gòu)示意圖

其中1.濾芯：1a.、1c.溝槽醋纖濾芯，1b.凝膠顆粒；2.內(nèi)包裹層；3.外包裹層。

圖7、8分別是殼聚糖/瓊脂糖干凝膠的照片和掃描電鏡(sem)圖，從sem上可以看出殼聚糖/瓊脂糖干凝膠具有多孔結(jié)構(gòu)。

圖9為實(shí)施例3所制備殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒熱重曲線圖。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施過程及實(shí)施例旨在進(jìn)一步說明本發(fā)明而不應(yīng)當(dāng)看作是對本發(fā)明的限定。

實(shí)例1

按質(zhì)量比例0.2:1稱取殼聚糖與瓊脂糖以40％比例置于2％的檸檬酸溶液中100℃加熱后制備成均勻的殼聚糖/瓊脂糖水凝膠，所得水凝膠經(jīng)冷凍干燥后得到的干凝膠，具有多孔結(jié)構(gòu)的干凝膠經(jīng)機(jī)械粉碎后，過篩得到殼聚糖/瓊脂糖干凝膠粉末。殼聚糖/瓊脂糖干凝膠粉末通過高速攪拌制粒的方法制備成顆粒，60℃恒溫干燥得到半小時(shí)左右得到殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒，過篩篩選得到20-40目的標(biāo)準(zhǔn)樣品顆粒1。

實(shí)例2

按質(zhì)量比1:1稱取殼聚糖與瓊脂糖以30％比例置于1.5％的檸檬酸溶液中100℃加熱后制備成均勻的殼聚糖/瓊脂糖水凝膠，所得水凝膠經(jīng)冷凍干燥后得到的干凝膠，具有多孔結(jié)構(gòu)的干凝膠經(jīng)機(jī)械粉碎后，過篩得到殼聚糖/瓊脂糖干凝膠粉末。殼聚糖/瓊脂糖干凝膠粉末通過高速攪拌制粒的方法制備成顆粒，60℃恒溫干燥得到半小時(shí)左右得到殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒，過篩篩選得到20-40目的標(biāo)準(zhǔn)樣品顆粒2。

實(shí)例3

按質(zhì)量比例2:1稱取殼聚糖與瓊脂糖以25％比例置于1％的檸檬酸溶液中100℃加熱后制備成均勻的殼聚糖/瓊脂糖水凝膠，所得水凝膠經(jīng)冷凍干燥后得到的干凝膠，具有多孔結(jié)構(gòu)的干凝膠經(jīng)機(jī)械粉碎后，過篩得到殼聚糖/瓊脂糖干凝膠粉末。殼聚糖/瓊脂糖干凝膠粉末通過高速攪拌制粒的方法制備成顆粒，60℃恒溫干燥得到半小時(shí)左右得到殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒，過篩篩選得到20-40目的標(biāo)準(zhǔn)樣品顆粒3。

實(shí)例4

按質(zhì)量比例3:1稱取殼聚糖與瓊脂糖以20％比例置于1％的檸檬酸溶液中100℃加熱后制備成均勻的殼聚糖/瓊脂糖水凝膠，所得水凝膠經(jīng)冷凍干燥后得到的干凝膠，具有多孔結(jié)構(gòu)的干凝膠經(jīng)機(jī)械粉碎后，過篩得到殼聚糖/瓊脂糖干凝膠粉末。殼聚糖/瓊脂糖干凝膠粉末通過高速攪拌制粒的方法制備成顆粒，60℃恒溫干燥得到半小時(shí)左右得到殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒，過篩篩選得到20-40目的標(biāo)準(zhǔn)樣品顆粒4。

實(shí)例5

按質(zhì)量比例5:1稱取殼聚糖與瓊脂糖10％比例置于0.5％的檸檬酸溶液中100℃加熱后制備成均勻的殼聚糖/瓊脂糖水凝膠，所得水凝膠經(jīng)冷凍干燥后得到的干凝膠，具有多孔結(jié)構(gòu)的干凝膠經(jīng)機(jī)械粉碎后，過篩得到殼聚糖/瓊脂糖干凝膠粉末。殼聚糖/瓊脂糖干凝膠粉末通過高速攪拌制粒的方法制備成顆粒，60℃恒溫干燥得到半小時(shí)左右得到殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒，過篩篩選得到20-40目的標(biāo)準(zhǔn)樣品顆粒5。

圖7、8分別是殼聚糖/瓊脂糖干凝膠的照片和掃描電鏡(sem)圖，從sem上可以看出殼聚糖/瓊脂糖干凝膠具有多孔結(jié)構(gòu)。

應(yīng)用實(shí)施例1

將實(shí)施例3所制備殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒，采用熱重分析法(tga)分析熱衷曲線，熱重曲線圖見圖9。

從應(yīng)用實(shí)施例1熱重曲線圖9可以看出在30-180℃失重約16％。這主要是凝膠顆粒樣品損失其所含的水分所致，顯示在卷煙燃吸時(shí)卷煙主流煙氣通過濾嘴的大體溫度范圍內(nèi)，顆粒中的水分可以進(jìn)入煙氣，起到保潤作用。

應(yīng)用實(shí)施例2

將實(shí)施例3所制備的殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒，利用濾棒成型過程中的顆粒喂料設(shè)備生產(chǎn)加載殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒的醋纖濾棒(圖1中1b部分)，然后通過濾棒復(fù)合設(shè)備將該濾棒與普通醋纖濾棒相接為二元復(fù)合濾棒，濾棒的結(jié)構(gòu)如圖1所示，每支卷煙的二元復(fù)合濾嘴中殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒的添加量為27mg。對照濾棒為未添加顆粒的醋纖濾棒。利用兩種濾棒放樣生產(chǎn)卷煙，除濾棒外，卷煙過程中用到的卷煙材料和葉組配方相同。放樣生產(chǎn)的卷煙樣品的煙氣含水量檢測和評吸結(jié)果見表1。

表1.凝膠顆粒/醋纖-醋纖二元復(fù)合濾棒卷煙及對照卷煙評吸結(jié)果

應(yīng)用實(shí)施例3

將實(shí)施例4所制備的殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒，利用濾棒成型過程中的顆粒喂料設(shè)備生產(chǎn)加載殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒的醋纖濾棒(圖4中1b部分)，然后通過濾棒復(fù)合設(shè)備將該濾棒與溝槽醋纖濾棒相接為溝槽-凝膠顆粒/醋纖-溝槽三元復(fù)合濾棒，濾棒的結(jié)構(gòu)如圖4所示，每支卷煙的三元復(fù)合濾嘴中殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒的添加量為16mg。對照濾棒為未添加顆粒的普通醋纖濾棒。利用上述三種濾棒放樣生產(chǎn)卷煙，除濾棒外，卷煙過程中用到的卷煙材料和葉組配方三者均相同。放樣生產(chǎn)的卷煙樣品評吸結(jié)果見表2。

表2.溝槽-凝膠顆粒/醋纖-溝槽三元復(fù)合濾棒卷煙及對照卷煙評吸結(jié)果

應(yīng)用實(shí)施例4

將實(shí)施例4所制備的殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒，通過濾棒成型設(shè)備和顆粒喂料設(shè)備，在每兩截溝槽醋纖濾芯之間預(yù)留的8mm空腔中(圖6中1b部分)添加100mg殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒，制備成溝槽-凝膠顆粒-溝槽三元復(fù)合濾棒，濾棒的結(jié)構(gòu)如圖6所示。對照濾棒為未添加顆粒的溝槽-醋纖-溝槽三元溝槽復(fù)合濾棒。利用上述三種濾棒放樣生產(chǎn)卷煙，除濾棒外，試驗(yàn)卷煙的卷煙材料和葉組配方與對照樣相同，放樣生產(chǎn)的卷煙樣品評吸結(jié)果見表3。

表3.溝槽-凝膠顆粒-溝槽三元復(fù)合濾棒卷煙及對照卷煙評吸結(jié)果

圖1為本發(fā)明的殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒應(yīng)用于普通醋纖二元復(fù)合濾棒的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為本發(fā)明的殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒應(yīng)用于溝槽醋纖二元復(fù)合濾棒的結(jié)構(gòu)示意圖。

分析應(yīng)用實(shí)施例2-4實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒添加到卷煙嘴棒中后，可以改善香氣質(zhì)和協(xié)調(diào)性，減少雜氣與刺激性，整體提升卷煙的內(nèi)在品質(zhì)。卷煙煙氣水分測定結(jié)果顯示，使用殼聚糖/瓊脂糖干凝膠顆粒溝槽濾棒的卷煙煙氣含水量高于對照卷煙，顯示具有較好的保潤效果。