CN109602080A - 一种热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物及其制备方法与应用 - Google Patents

一种热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物及其制备方法与在卷烟滤棒中的应用，属于卷烟技术领域。该方法包括热塑性淀粉的制备、天然胶体水溶液的制备、热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物的制备三大步骤。本发明方法使用热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物为基材，选择性的添加香味物质及色素，直接在滤棒轴心形成线状的具有固定形态的固体，区别于现有滤棒形式，通过可视形态增加卷烟滤棒的新颖性和趣味性，同时增强滤棒对卷烟烟气有害物质的吸附效果及润感，易于推广应用。

Description

一种热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物及其制备方法 与应用
技术领域
本发明属于卷烟技术领域，具体涉及一种热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物及其制备方法与在卷烟滤棒中的应用。
背景技术
烟草行业发展至今从烟叶种植到卷烟生产已基本成熟。在卷烟市场需求越来越多元化、国际化、差异化的今天，消费者更加注重具有创新化视觉设计和增强功能特色的产品。而现在的烟草行业（主要在卷烟生产领域）所有创新中，有近80%~90%的新发明来自于过滤嘴产品。对于烟叶如何加工，外包装纸或包装可能改善到何种程度，留下的创新余地并不多。
目前常见的滤棒形式有芯线滤棒、胶囊滤棒、颗粒滤棒、异型滤棒及两种或三种组合的多元滤棒。
申请号为“201610789606.7”的《一种缓释香味滤棒及其制备方法》、申请号为“201710156063.X”的《香气缓释材料组合物与缓释香料胶体及其用途》的专利中，均是以聚乙二醇聚合物及天然胶体结合添加剂的混合物来制备卷烟滤棒，此方法首先以添加香精的缓释功能为目的，且材料的共混物在加工过程中具有极强的流动性，可塑性较差，且只能以自然的不规则现状形式存在，同时因其致密性较强对卷烟主流烟气中的有害物质吸附作用较差。因此如何克服现有技术的不足是目前卷烟技术领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物及其制备方法与在卷烟滤棒中的应用。本发明方法使用热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物为基材，选择性的添加香味物质及色素，直接在滤棒轴心形成线状的具有固定形态的固体，区别于现有滤棒形式，通过可视形态增加卷烟滤棒的新颖性和趣味性，同时增强滤棒对卷烟烟气有害物质的吸附效果及润感。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物的制备方法，包括如下步骤：
步骤（1），将质量比为1:1-10:1比例的淀粉和多元醇，混匀后，于120～150℃下搅拌反应，得到热塑性淀粉；
步骤（2），制备质量百分浓度为1-5%的天然胶体水溶液；
步骤（3），将步骤（1）制得的热塑性淀粉、步骤（2）制得的天然胶体水溶液与聚合物按照质量比为50-70:10-30:20-30的比例进行共混至混匀，得到热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物；
所述的聚合物为聚乙烯醇、聚乙二醇或聚丙烯酸钠。
进一步，优选的是，步骤（1）中，所述的多元醇为甘油、葡萄糖或山梨醇。
进一步，优选的是，步骤（1）中，混匀是在高速混合机中混匀；搅拌反应是在反应釜中进行，搅拌的速度为50 r/min，反应时间为20-30min。
进一步，优选的是，步骤（2）中，所述的天然胶体为明胶或卡拉胶。
进一步，优选的是，步骤（3）中，共混时还加入香味物质，香味物质的质量为步骤（1）制得的热塑性淀粉、步骤（2）制得的天然胶体水溶液与聚合物三者质量之和的0-20%；
所述的香味物质为液体香精或天然固体香料。
进一步，优选的是，步骤（3）中，共混时还加入食用色素，食用色素的质量为步骤（1）制得的热塑性淀粉、步骤（2）制得的天然胶体水溶液与聚合物三者质量之和的0-1.0%。
本发明同时提供上述制备方法制得的热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物。
本发明还提供上述热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物在滤棒中的应用。
具体的应用方法是：将热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物通过固定形状的模具可调节喷头挤出形成直径0.5-2mm的细流，在滤嘴丝束开松后，直接固定在滤嘴丝束表面，待经过烟枪，滤嘴固化成型后，组合物即会在滤棒中形成线性固定形态的固体芯线，完成滤棒制作。
进一步，优选的是，所述的组合物在滤棒中挤出线径为0.5-2.0mm，截面为圆形、椭圆形或多边形。
本发明所述的色素可以为天然色素的或合成色素，也可以是热敏可变色的色素。
本发明所述的滤棒轴线方向的固体芯线可以是一条、两条、三条甚至更多条；所述的滤棒可以是单棒、二元复合棒甚至是多元复合棒，固体芯线的截面形状可以为圆形、椭圆形或多边形，如图1~图3所示，但不限于此。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
（1）本发明结合芯线滤棒、颗粒滤棒以及异型滤棒的特点，以食品及材料包装工业常用的热塑性淀粉材料为基础开发出一种组合物，应用于卷烟滤棒当中，实现了可视化固定形态的特种滤棒形式，同时实现了卷烟滤棒生产的创新。
（2）针对行业创新需求及现有技术缺陷，本发明在总结现有技术的基础上，经过大量实验研究完成了本发明，本发明不需要以传统的棉线或合成纤维制成的芯线作为载体，以热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物制成的线性固定形态的固体模拟传统芯线，通过可视形态增加卷烟滤棒的新颖性和趣味性，同时增强滤棒对卷烟烟气有害物质的吸附效果及润感。
附图说明
图1为本发明制得的不同线数的卷烟滤棒的端面示意图，其中，固定形态线的直径为0.5-2.0cm；a为单线，b为两条线；
图2为本发明制得的不同固体芯线形状的卷烟滤棒的端面示意图，其中，固定形态线的直径为0.5-2.0cm；a为菱形，b为五边形，c为椭圆形；
图3为本发明卷烟滤棒的剖视图，其中，a为单线单棒，b为单线二元复合滤棒，c为双线单棒，d为双线二元复合滤棒；
图4为本发明实施例5产品的结构示意图；其中，a为断面图，b为剖面图；
图5为本发明实施例6产品的结构示意图；其中，a为断面图，b为剖面图；
图6为本发明实施例7产品的结构示意图；其中，a为断面图，b为剖面图；
其中，1、滤棒，2、固体芯线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
实施例1
一种热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物的制备方法，包括如下步骤：
步骤（1），将质量比为1:1比例的淀粉和多元醇，混匀后，于120℃下搅拌反应，得到热塑性淀粉；
步骤（2），制备质量百分浓度为1%的天然胶体水溶液；
步骤（3），将步骤（1）制得的热塑性淀粉、步骤（2）制得的天然胶体水溶液与聚合物按照质量比为50:10:20的比例进行共混至混匀，得到热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物；
所述的聚合物为聚乙烯醇。
本实施例热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物在滤棒中的应用的具体的应用方法是：将热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物通过固定形状的模具可调节喷头挤出形成直径1mm的细流，在滤嘴丝束开松后，直接固定在滤嘴丝束表面，待经过烟枪，滤嘴固化成型后，组合物即会在滤棒中形成线性固定形态的固体芯线，完成滤棒制作。
所述的组合物在滤棒中挤出线径为1.0mm，截面为圆形。制得的滤棒为单棒单线。
实施例2
一种热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物的制备方法，包括如下步骤：
步骤（1），将质量比为10:1比例的淀粉和多元醇，混匀后，于150℃下搅拌反应，得到热塑性淀粉；
步骤（2），制备质量百分浓度为5%的天然胶体水溶液；
步骤（3），将步骤（1）制得的热塑性淀粉、步骤（2）制得的天然胶体水溶液与聚合物按照质量比为70:30:30的比例进行共混至混匀，得到热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物；
所述的聚合物为聚乙二醇。
步骤（1）中，所述的多元醇为甘油。步骤（1）中，混匀是在高速混合机中混匀；搅拌反应是在反应釜中进行，搅拌的速度为50 r/min。
步骤（2）中，所述的天然胶体为明胶。
步骤（3）中，共混时还加入香味物质，香味物质的质量为步骤（1）制得的热塑性淀粉、步骤（2）制得的天然胶体水溶液与聚合物三者质量之和的20%；所述的香味物质为天然固体香料薄荷醇。
本实施例热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物在滤棒中的应用的具体的应用方法是：将热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物通过固定形状的模具可调节喷头挤出形成直径0.5mm的细流，在滤嘴丝束开松后，直接固定在滤嘴丝束表面，待经过烟枪，滤嘴固化成型后，组合物即会在滤棒中形成线性固定形态的固体芯线，完成滤棒制作。
所述的组合物在滤棒中挤出线径为0.5mm，截面为椭圆形。制得的滤棒为单棒单线。
结果表明：在卷烟抽吸过程中，可明显感知薄荷醇带来的凉感，赋予卷烟另类的风味，赋予热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物制作的滤棒更多的功能性。
实施例3
一种热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物的制备方法，包括如下步骤：
步骤（1），将质量比为6:1比例的淀粉和多元醇，混匀后，于130℃下搅拌反应，得到热塑性淀粉；
步骤（2），制备质量百分浓度为3%的天然胶体水溶液；
步骤（3），将步骤（1）制得的热塑性淀粉、步骤（2）制得的天然胶体水溶液与聚合物按照质量比为60:20:25的比例进行共混至混匀，得到热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物；
所述的聚合物为聚丙烯酸钠。
步骤（1）中，所述的多元醇为葡萄糖。步骤（1）中，混匀是在高速混合机中混匀；搅拌反应是在反应釜中进行，搅拌的速度为50 r/min，反应时间为20min。
步骤（2）中，所述的天然胶体为卡拉胶。
步骤（3）中，共混时还加入食用色素（苋菜红85），食用色素的质量为步骤（1）制得的热塑性淀粉、步骤（2）制得的天然胶体水溶液与聚合物三者质量之和的1.0%。
本实施例热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物在滤棒中的应用的具体的应用方法是：将热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物通过固定形状的模具可调节喷头挤出形成直径2mm的细流，在滤嘴丝束开松后，直接固定在滤嘴丝束表面，待经过烟枪，滤嘴固化成型后，组合物即会在滤棒中形成线性固定形态的固体芯线，完成滤棒制作。
所述的组合物在滤棒中挤出线径为2.0mm，截面为三角形。制得的滤棒为单棒单线。
结果表明：热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物制作的滤棒具有明显颜色的可视外观，达到初始设计目标。
实施例4
一种热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物的制备方法，包括如下步骤：
步骤（1），将质量比为5:1比例的淀粉和多元醇，混匀后，于140℃下搅拌反应30min，得到热塑性淀粉；
步骤（2），制备质量百分浓度为5%的天然胶体水溶液；
步骤（3），将步骤（1）制得的热塑性淀粉、步骤（2）制得的天然胶体水溶液与聚合物按照质量比为70:10:20的比例进行共混至混匀，得到热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物；
所述的聚合物为聚乙烯醇。
步骤（1）中，所述的多元醇为甘油。
步骤（2）中，所述的天然胶体为明胶。
本实施例热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物在滤棒中的应用的具体的应用方法是：将热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物通过固定形状的模具可调节喷头挤出形成直径1mm的细流，在滤嘴丝束开松后，直接固定在滤嘴丝束表面，待经过烟枪，滤嘴固化成型后，组合物即会在滤棒中形成线性固定形态的固体芯线，完成滤棒制作。
所述的组合物在滤棒中挤出线径为1mm，截面为六边形。制得的滤棒为单棒单线，如图4所示。
实施例5
一种热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物的制备方法，包括如下步骤：
步骤（1），将质量比为8:1比例的淀粉和多元醇，混匀后，于135℃下搅拌反应25min，得到热塑性淀粉；
步骤（2），制备质量百分浓度为5%的天然胶体水溶液；
步骤（3），将步骤（1）制得的热塑性淀粉、步骤（2）制得的天然胶体水溶液与聚合物按照质量比为60:20:20的比例进行共混至混匀，得到热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物；
所述的聚合物为聚乙烯醇。
步骤（1）中，所述的多元醇为甘油。步骤（1）中，混匀是在高速混合机中混匀；搅拌反应是在反应釜中进行，搅拌的速度为50 r/min。
步骤（2）中，所述的天然胶体为明胶。
本实施例热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物在滤棒中的应用的具体的应用方法是：将热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物通过固定形状的模具可调节喷头挤出形成直径1mm的细流，在滤嘴丝束开松后，直接固定在滤嘴丝束表面，待经过烟枪，滤嘴固化成型后，组合物即会在滤棒中形成线性固定形态的固体芯线，完成滤棒制作。
所述的组合物在滤棒中挤出线径为1mm，截面为圆形。制得的滤棒为单棒双线，如图5所示。
实施例6
一种热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物的制备方法，包括如下步骤：
步骤（1），将质量比为7:1比例的淀粉和多元醇，混匀后，于125℃下搅拌反应，得到热塑性淀粉；
步骤（2），制备质量百分浓度为3%的天然胶体水溶液；
步骤（3），将步骤（1）制得的热塑性淀粉、步骤（2）制得的天然胶体水溶液与聚合物按照质量比为66:18:23的比例进行共混至混匀，得到热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物；
所述的聚合物为聚乙烯醇、聚乙二醇或聚丙烯酸钠。
步骤（1）中，所述的多元醇为山梨醇。步骤（1）中，混匀是在高速混合机中混匀；搅拌反应是在反应釜中进行，搅拌的速度为50 r/min。
步骤（2）中，所述的天然胶体为明胶或卡拉胶。
步骤（3）中，共混时还加入香味物质，香味物质的质量为步骤（1）制得的热塑性淀粉、步骤（2）制得的天然胶体水溶液与聚合物三者质量之和的5%；所述的香味物质为液体香精（玫瑰精油）。
步骤（3）中，共混时还加入食用色素（苋菜红85），食用色素的质量为步骤（1）制得的热塑性淀粉、步骤（2）制得的天然胶体水溶液与聚合物三者质量之和的0.5%。
本实施例热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物在滤棒中的应用的具体的应用方法是：将热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物通过固定形状的模具可调节喷头挤出形成直径1mm的细流，在滤嘴丝束开松后，直接固定在滤嘴丝束表面，待经过烟枪，滤嘴固化成型后，组合物即会在滤棒中形成线性固定形态的固体芯线，完成滤棒制作。
所述的组合物在滤棒中挤出线径为1mm，截面为圆形。制得的滤棒为单线二元复合滤棒，如图6所示。
采用本发明热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物制备固体芯线，之后再制成的滤棒，在外观上感官能够直接体现一个圆形截面置于滤棒中心；在抽吸过程中，能明显感知卷烟主流烟气的润感。通过检测，亦能体现热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物制备的滤棒对卷烟主流烟气中有害物质具有一定的吸附作用。
卷烟七害检测结果表1所示，其中，试验样为实施例4产品，空白对照组为传统卷烟白棒。
表1
结果表明：在卷烟滤棒中加入热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物以后，卷烟烟气七害含量均有变化，总体变化较小。其中，醛类、酮类、酚类、氨、氰化氢及苯并芘的物质含量有所下降，亚硝胺类物质含量变化没有规律，烟气一氧化碳含量基本保持不变。卷烟中的有害物质含量总体呈下降趋势，体现了热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物对有害物质的吸附作用。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤（1），将质量比为1:1-10:1比例的淀粉和多元醇，混匀后，于120～150℃下搅拌反应，得到热塑性淀粉；
步骤（2），制备质量百分浓度为1-5%的天然胶体水溶液；
步骤（3），将步骤（1）制得的热塑性淀粉、步骤（2）制得的天然胶体水溶液与聚合物按照质量比为50-70:10-30:20-30的比例进行共混至混匀，得到热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物；
所述的聚合物为聚乙烯醇、聚乙二醇或聚丙烯酸钠。
2.根据权利要求1所述的热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述的多元醇为甘油、葡萄糖或山梨醇。
3.根据权利要求1所述的热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，混匀是在高速混合机中混匀；搅拌反应是在反应釜中进行，搅拌的速度为50r/min，反应时间为20-30min。
4.根据权利要求1所述的热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的天然胶体为明胶或卡拉胶。
5.根据权利要求1所述的热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，共混时还加入香味物质，香味物质的质量为步骤（1）制得的热塑性淀粉、步骤（2）制得的天然胶体水溶液与聚合物三者质量之和的0-20%；
所述的香味物质为液体香精或天然固体香料。
6.根据权利要求1或5所述的热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，共混时还加入食用色素，食用色素的质量为步骤（1）制得的热塑性淀粉、步骤（2）制得的天然胶体水溶液与聚合物三者质量之和的0-1.0%。
7.权利要求1-5任意一项所述的热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物的制备方法制得的热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物。
8.权利要求7所述的热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物在滤棒中的应用。
9.权利要求7所述的热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物在滤棒中的应用，其特征在于：将热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物通过固定形状的模具可调节喷头挤出形成直径0.5-2mm的细流，在滤嘴丝束开松后，直接固定在滤嘴丝束表面，待经过烟枪，滤嘴固化成型后，组合物即会在滤棒中形成线性固定形态的固体芯线，完成滤棒制作。
10.权利要求8所述的热塑性淀粉、天然胶体和聚合物的组合物在滤棒中的应用，其特征在于：所述的组合物在滤棒中挤出线径为0.5-2.0mm，截面为圆形、椭圆形或多边形。
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