一种缓释香料、制备方法以及加热不燃烧卷烟薄

技术领域

本发明涉及香精香料领域，特别是涉及缓释香料及其制备方法。

背景技术

辊压法烟草薄片是利用卷烟生产过程中废弃的烟末、烟梗和碎烟片等烟草原料、外加少量植物纤维（包括针叶木纤维和阔叶木纤维）、烟草提取液和胶粘剂等制成接近天然烟叶的薄片。将它作为卷烟的填充料，不仅可以最大限度地节省烟叶原料，降低卷烟成本，还能调整和改善卷烟的物理性能和化学成分，有助于卷烟内在品质的提高。目前，还可以作为加热非燃烧专用薄片的载体，和普通卷烟产品类似，但也存在一些明显的特性，如需要快速加热至卷烟挥发份产物的温度，一般为320℃，这主需要导热系数高的材料添加至烟草薄片中，以达到提升专用薄片导热性能的目的。

为了能在应用过程中有效调控香料香气的缓释，通常可利用具有高比表面积和孔容的固体多孔材料吸附储存香料，同时又利用多孔材料孔径尺寸的调控来调整香料与吸附剂材料之间吸附结合力的大小，可实现对香料缓释性能的控制。例如黄奕瑕研究了MCM-41、SY-1等吸附剂对2-环戊烯酮的吸附和脱附性能，测定出MCM-41、SY-1对2-环戊烯酮的吸附量分别为691.68 mg•g

发明内容

本发明目的是提供缓释香料、制备方法以及加热不燃烧卷烟薄片，能够在满足缓释香味的同时提高释放的速率。

本发明人已经发现，蒙脱石具有对致香物质的吸附属性，此属性可实现对致香物质的缓释。相比于MCM-41、SY-1、MOFs等多孔或介孔材料，蒙脱石虽然在吸附性方面稍显逊色，但其解脱性要明显强于这几种，这为提供较高的释香速率创造了条件。蒙脱石对致香物质的吸附可以通过π-π堆积及范德华力等方式进行有效吸附和桥联。为了改善蒙脱石的吸附性以对香料进行高量负载，本申请对蒙脱石进行氧化改性，氧化改性能够提高改性蒙脱石中的孔隙率，例如出现大量的介孔或微孔，这样能产生大量具备很强的负载和吸附致香物质的性能。氧化改性后的蒙脱石由于较未氧化的蒙脱石，其含有较多的环氧键，降低了残留的例如羧基或羟基的亲水基团，降低致香物质通过与亲水基团之间的分子氢键结合吸附造成的解吸困难，提高了对致香物质的脱吸容易度。由于致香物质主要是吸附在改性蒙脱石上，或者少部分未吸附但混入蒙脱石相中。这样，在为了实现缓释而添加蒙脱石的同时，蒙脱石的多孔结构带来的低导热会一定程度阻碍致香物质与外界热量的暴露，必然带来致香物质接受外界热量受到损害，进而造成致香物质受热释香的损害。

立方体纳米γ-Fe

根据本发明的第一方面，提供了一种缓释香料，其为γ-Fe

已为本领域公知的是，术语“原位生长”是指利用化学或物理的方法在基体上或者以基体为纳米粒子的成核，在基体上不断“结晶”并不断长大的过程。

由此定义出发，可以理解的是，本申请中基体为氧化改性蒙脱石。立方体纳米γ-Fe

这里，致香物质在氧化改性蒙脱石上的“掺入”，可以想到的是，指以非吸附的方式，即简单地物理掺混的形式，即二者之间无明显的物理吸附或化学键合。致香物质在氧化改性蒙脱石上的“负载”是指二者之间具有物理吸附或化学键合的结合力而不容易脱落。

根据本申请的再一个实施方案，一种上述述缓释香料的制备方法，包括以下步骤：

提供氧化改性蒙脱石和致香物质分散液；

使氧化改性蒙脱石和所述致香物质分散液进行混合分散，得到致香物质-氧化改性蒙脱石分散液；

以及，使铁源前驱体在所述致香物质-氧化改性蒙脱石分散液中通过Sol-Gel反应原位生长形成γ-Fe3O4-薄荷醇-氧化改性蒙脱石复合材料。

已为公知的是，Sol-Gel即熔胶-凝胶是是一种由可溶性金属离子经过水解缩聚过程，逐渐凝胶化及进行相应的后处理（通常是干燥以获得粉体），从而获得氧化物或其他化合物的工艺。Sol-Gel反应，在本文中不再赘述。

在一个典型的方案中，铁源前驱体为0.2～0.4 mol三价铁离子，例如其浓度为0.2mol、0.22mol、0.25mol、0.3 mol、0.35 mol、0.40 mol等，和0.2～0.6 mol 二价铁离子，例如其浓度为0.2 mol、0.22mol、0.25mol、0.3 mol、0.35 mol、0.40 mol、0.45 mol、0.50mol、0.55 mol、0.60 mol等。该特定浓度的二价铁离子、三价铁离子能确保较高的收率。

已能被想到的是，三价铁离子、二价铁离子的形式为氯化盐、硫酸盐等。

在一个典型的方案中，Sol-Gel反应的温度可以为15～40℃，例如15℃、18℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃等。在此温度下，所述Sol-Gel反应的时间为0.5～2h，例如0.5h、0.75h、1h、1.5h、1.75h、2h。。该特定浓度的温度和时间，能够获得较佳的收率。

在一个典型的方案中，Sol-Gel反应先在超声分散再在机械搅拌分散条件下进行；所述超声分散的时间为10～20 min，所述机械搅拌分散的时间为15～20min。特定时间的超声分散可确保溶胶反应的顺利进行，以不产生凝胶。机械搅拌可确保溶胶胶体发生碰撞而凝胶的顺利发生。

获得氧化改性蒙脱石的方法是，将蒙脱石在氧化剂下发生氧化反应所得。

作为一种示范实现方式，氧化剂为硝酸。当然还可为其它强氧化剂，如酸性高锰酸钾、98.8wt%以上的浓硫酸或酸性铬酸钾等。

使用硝酸的氧化反应的温度的温度较佳为60～100℃。温度过高，不会带来氧化的加速，反而会造成硝酸的过度挥发；过低的温度，会导致氧化过慢。

前文致香物质可为薄荷醇、香草醛、乙基麦芽酚等，可根据实际香味的需要选择。但基于与氧化蒙脱石的结合更牢固之考虑，致香物质优选为薄荷醇。

在致香物质为薄荷醇的实施方案中，致香物质分散液为以乙醇为分散介质的分散液，当然乙醇也可替换为甲醇等C1～4的醇溶剂。致香物质分散液的浓度可参考性对为2-5g/ml。

根据本申请的又一个实施方案，一种加热不燃烧卷烟薄片，其包括薄片原料和掺配至其中的占所述薄片原料质量0.05～0.1 wt%的如上述的缓释香料，这里缓释香料可以举例为0.05 wt%、0.055 wt%、0.06 wt%、0.07 wt%、0.08wt%、0.085 wt%、0.09 5wt%、0.1wt%等。

这里，掺配的方式可以是浸渍或者简单的物理混合。

本发明的有益效果为：本申请缓释香料，γ-Fe

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1

S1、氧化改性蒙脱石的制备。氧化改性蒙脱石的制备步骤如下：首先将1g高硅蒙脱石用10mL 65wt%硝酸在80 ℃条件下氧化改性处理，直到硝酸蒸干。然后将剩余的固体使用去离子水洗涤，直到脱除NO3-，以备用。

S2、γ-Fe

S3、γ-Fe

实施例2

S1、氧化改性蒙脱石的制备。氧化改性蒙脱石的制备步骤如下：首先将1g高硅蒙脱石用7mL 98.8wt% 浓硫酸在100 ℃条件下氧化改性处理，直到残留硫酸蒸干。然后将剩余的固体使用去离子水洗涤，直到脱除硫酸根，以备用。

S2、γ-Fe

S3、γ-Fe

实施例3

S1、氧化改性蒙脱石的制备。氧化改性蒙脱石的制备步骤如下：首先将1g高硅蒙脱石用10mL 70wt% 硝酸在60 ℃条件下氧化改性处理，直到残留硫酸蒸干。然后将剩余的固体使用去离子水洗涤，直到脱除硫酸根，以备用。

S2、γ-Fe

S3、γ-Fe

实施例4

S1、氧化改性蒙脱石的制备。氧化改性蒙脱石的制备步骤如下：首先将1g高硅蒙脱石用10mL 70wt% 硝酸在80 ℃条件下氧化改性处理，直到残留硫酸蒸干。然后将剩余的固体使用去离子水洗涤，直到脱除硫酸根，以备用。

S2、γ-Fe

S3、γ-Fe

实施例5

S1、氧化改性蒙脱石的制备。氧化改性蒙脱石的制备步骤如下：首先将1g高硅蒙脱石用10mL 70wt% 硝酸在80 ℃条件下氧化改性处理，直到残留硫酸蒸干。然后将剩余的固体使用去离子水洗涤，直到脱除硫酸根，以备用。

S2、γ-Fe

S3、γ-Fe

对比例1

不添加γ-Fe

S1、氧化改性蒙脱石的制备。氧化改性蒙脱石的制备步骤如下：首先将1g高硅蒙脱石用10mL 65wt%硝酸在80 ℃条件下氧化改性处理，直到硝酸蒸干。然后将剩余的固体使用去离子水洗涤，直到脱除NO3-，以备用。

S2、薄荷醇-多孔改性蒙脱石复合缓释材料的制备。首先，将1000g薄荷醇溶解在200mL的乙醇体系，配制成5g/ml的薄荷醇-乙醇溶液，接着加入400g多孔氧化改性蒙脱石，快速搅拌10min，且超声40 min得到薄荷醇-多孔氧化改性蒙脱石水分散液，并在在40℃的鼓风干燥箱充分干燥。

S3、薄荷醇-多孔改性蒙脱石复合缓释材料在辊压法专用薄片中的应用。复合缓释材料，添加于辊压法薄片的物料中，添加量为0.05%，以提升薄荷醇的持久性释放。

对比例2

本例中氧化改性蒙脱石替换为未氧化改性的蒙脱石，其它同实施例1。

对比例3

将γ-Fe

S1、氧化改性蒙脱石的制备。氧化改性蒙脱石的制备步骤如下：首先将1g高硅蒙脱石用10mL 65wt%硝酸在80 ℃条件下氧化改性处理，直到硝酸蒸干。然后将剩余的固体使用去离子水洗涤，直到脱除NO3-，以备用。

S2、纳米Al

S3、纳米Al

对实施例和对比例的烟草薄片在75℃下加热，从1min起每间隔1min，直至10min，记录香料的重量，所计算致香物质保留率随时间变化的结果如表2～7。

致香物质保留率按照以下公式计算：致香物质保留率=（香料初始质量-香料失重后质量）/致香物质的理论投入质量×100%。注：除了致香物质外的其它组分的失重可忽略不计。

实施例1中75℃下加热条件下致香物质保留率与时间变化关系

实施例2中75℃下加热条件下致香物质保留率与时间变化关系

实施例3中75℃下加热条件下致香物质保留率与时间变化关系

实施例4 中75℃下加热条件下致香物质保留率与时间变化关系

实施例5 中75℃下加热条件下致香物质保留率与时间变化关系

对比例1 中75℃下加热条件下致香物质保留率与时间变化关系

对比例2 中75℃下加热条件下致香物质保留率与时间变化关系

对比例3 中75℃下加热条件下致香物质保留率与时间变化关系

可以看出，实施例1的致香物质保留率随着时间的变化明显快于对比例1，这说明γ-Fe

实施例1的致香物质保留率随着时间的变化明显快于对比例2，这说明氧化改性蒙脱石对释香速率的贡献。

实施例1的致香物质保留率随着时间的变化明显快于对比例3，这说明本申请γ-Fe

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其他实施例中所包括的某些特征而不是其他特征，但是不同的实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求的保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请权利要求所限定的范围。