一種具有保濕功能卷煙紙的研發

余振華 詹建波 楊麗萍 張 瑩 王 浩王平軍 鄭 晗 余婷婷

(1.云南中煙工業有限責任公司,云南昆明,650202； 2.民豐特種紙股份有限公司, 浙江嘉興,314000)

·保濕卷煙紙·

一種具有保濕功能卷煙紙的研發

余振華1詹建波1楊麗萍1張 瑩1王 浩1王平軍2鄭 晗1余婷婷1

(1.云南中煙工業有限責任公司,云南昆明,650202； 2.民豐特種紙股份有限公司, 浙江嘉興,314000)

采用一種熱穩定性好的微膠囊壁材,用其包裹原生態水(指可直接飲用的河水、山泉水或礦泉水),形成橄欖狀異構體微膠囊保濕劑,并通過表面施膠的方式涂覆在卷煙紙表面。實驗表明,保濕劑用量0.6%時卷煙紙可達到濕潤煙氣的效果,提高卷煙的感官品質。

保濕；微膠囊；卷煙紙；感官品質

卷煙的增香保潤和減害降焦是一項涉及卷煙生產整個工藝過程的綜合技術,除了調控卷煙葉組配方外,使用合適的卷煙輔助材料,尤其對現有煙支用紙(包括接裝紙、卷煙紙、紙質濾棒等)進行改性及應用,體現產品的技術含量和差異化個性,是滿足市場需求的有效途徑之一[1]。卷煙紙是卷煙的一個重要組成部分,它不僅具有包裹煙絲所要求的強度性能,同時還要具有合適的透氣性、陰燃速率等諸多的物理性能[2],以滿足卷煙良好的品吸效果。鑒于卷煙的保潤性能影響卷煙香味和舒適度[3- 4],關于卷煙產品保潤已有較多的研究[5- 6],主要是在煙絲中添加丙二醇等多羥基醇類以保持煙絲中的水分。探索一種廉價、工藝可行的卷煙保濕方法對于提高卷煙產品品質是非常重要的,以不影響卷煙原有吸味為前提,在卷煙紙表面涂覆功能性保濕劑,來賦予卷煙紙保濕功能是一種有意義的嘗試。

本研究提出了一種在卷煙紙上涂覆具有保濕功能的微膠囊 (分子囊化)保濕劑的方法。在卷煙紙生產過程中,將微膠囊保濕劑與助燃劑混合在一起,通過表面施膠的方式涂覆到卷煙紙內表面(毯面),得到具有保濕功能的卷煙紙產品。使其在保證常規煙氣指標不變的情況下實現卷煙紙在卷煙燃燒過程中釋放水分,達到潤濕煙氣的效果。研究的重點為微膠囊保濕劑的制備和評價、保濕劑在卷煙紙中的施加,保濕卷煙紙的物理特性,以及用于卷煙后的效果評價。

1 實 驗

1.1 實驗材料和儀器

葡萄糖,麻漿,針葉木漿,改性淀粉,去離子水；其他試劑均為食品級。

掃描電子顯微鏡。

1.2 微膠囊(分子囊化)保濕劑的制備

取適量低聚葡萄糖,用一定量去離子水溶解攪拌,形成低聚葡萄糖過飽和溶液,經超聲波細胞粉碎儀處理一定時間,將去離子水逐滴加入到上述溶液中,在60℃水浴鍋中保溫30 min后取出,待溶液冷卻至室溫后,將其放入4℃冰箱中靜置24 h,并在高壓分散器轉速18000 r/min下分散2 min,高壓勻質2次,然后經抽濾、沉淀,置于50℃干燥箱干燥至恒質量,即得分子囊化保濕劑,制得的微膠囊保濕劑平均包絡率可到達30%。

1.3 微膠囊的掃描電子顯微鏡分析

取少量微膠囊保濕劑,用蒸餾水稀釋后,取一定量微膠囊溶液置于載玻片上,經干燥后用掃描電子顯微鏡觀察形貌特征。

1.4 保濕卷煙紙的制備

在卷煙紙抄造過程中,將微膠囊保濕劑與助燃劑按一定比例混合均勻后,通過表面施膠的方式,施涂到卷煙紙內表面(毯面),得到具有保濕功能的卷煙紙產品。

圖1 微膠囊的掃描電鏡圖

圖2 微膠囊保濕劑界面模擬圖

1.5 卷煙紙物理性能分析

卷煙紙的物理性能均按國家標準GB/T 12655—2007規定的方法進行檢測。

1.6 感官評吸

按國家標準GB/T 56064—2005規定的方法進行評價,經3輪評吸(盲評)后取平均分,確定卷煙樣品的感官質量結果。

2 結果與討論

2.1 微膠囊保濕劑的性質及結構特征

由于低聚葡萄糖是親水性很強的分子(具有—OH、—CHO基團),因此采用低聚葡萄糖所形成的微膠囊的內壁和外表布滿了親水基團。實驗表明,本實驗制備的低聚葡萄糖微膠囊易溶于水和乙醇,熔點為264℃,pH值為6.5～7.5。常溫下在水和乙醇中溶散度大于85%,固體濕潤度大于95%。

圖1所示為不同放大倍數下微膠囊保濕劑的掃描電鏡圖。由圖1可知,所制備的微膠囊呈橄欖球狀,平均粒徑為5 μm左右,每個球體表面均開有一個納微尺度的小孔,適合用于制作裝載儲存或釋放水分子的芯材。因此,將該芯材作為保濕劑的載體,并用于卷煙紙微膠囊保濕劑的制作。

2.2 保濕劑在卷煙紙中的應用

本研究制備的微膠囊保濕劑在水中分散性較好,將微膠囊保濕劑與助燃劑混合均勻,采用表面施膠的方式將混合均勻的保濕劑和助燃劑涂覆在卷煙紙內表面(毯面),并通過滲透均勻地分布于卷煙紙纖維中。雖然在卷煙紙的抄造烘干過程中,紙張纖維中的自由水很容易被蒸發掉,但由于微膠囊保濕劑的存在,使得微膠囊包裹的水被保留下來,卷煙紙保濕模擬圖如圖2所示。

在生產過程中,保濕劑是在卷煙紙生產的前干燥部后進行表面施膠而引入的。實驗表明,后干燥部烘缸少、溫度低,因此涂覆保濕劑的卷煙紙進入后干燥部，由于溫度低故減少了溫度對微膠囊(分子囊)包合的影響。需要將進入表面施膠處紙張的水分控制在2.5%～4.0%,以便于微膠囊保濕劑與紙張纖維的結合,進而提高保濕卷煙紙的穩定性。而微膠囊保濕劑滲透到卷煙紙內表面(卷煙紙的毯面或與煙絲的接觸面),更有利于膠囊釋放出的水分子進入卷煙煙氣。此外,為了保證保濕劑在卷煙紙內表面施加的均一性,必須采用精密計量儀器以控制施膠輥上的添加量。

2.3 保濕劑添加量對保濕卷煙紙特性的影響

在保證卷煙紙基本抄造工藝參數一致的情況下,考察了保濕劑添加量為0、0.6%和1.0%(相對紙張絕干質量)時對卷煙紙物理性能的影響,實驗結果如表1所示。

表1 保濕劑添加量對卷煙紙物理性能的影響

圖3 總粒相物

圖4 煙氣煙堿量

圖5 焦油

圖6 煙氣CO

由表1的實驗結果可知,微膠囊保濕劑與助燃劑按一定比例混合均勻,通過表面施膠的方式,施涂到卷煙紙毯面后,在一定范圍內,隨著卷煙紙中保濕劑添加量的增加,卷煙紙的水分和抗張能量吸收有所提高。說明表面施膠后,卷煙紙不僅具有一定的保濕作用,且還能改善卷煙紙的抗張強度。卷煙紙的透氣度略有降低,不透明度提高則可能與保濕劑的壁材為改性淀粉類物質有關。而紙張陰燃速率增大,這與微膠囊的結構和紙張水分含量增大有關。這些由于保濕劑的加入而導致的參數變化對卷煙紙并無顯著不利的影響。

2.4 保濕卷煙紙用于卷煙的感官質量評價

考慮到保濕劑的添加量在高于0.6%之后對卷煙紙的保濕效果并無顯著改善,本研究確定采用保濕劑添加量為0.6%進行保濕卷煙紙樣品的制備,并以所得的樣品MF-A進行卷煙樣品制作。在保證常規煙氣指標結果基本一致的情況下,對不同透氣度MF-A樣品與添加丙二醇、甘油等多羥基物質作為保潤劑的5種卷煙紙樣品(編號分別為JF-A、NF-A、HF-A、ZM-A、HT-A)的感官質量進行比較、評價。

2.4.1 常規煙氣指標

不同透氣度MF-A樣品與添加丙二醇、甘油等多羥基物質作為保潤劑的其他5種卷煙紙樣品常規煙氣指標總粒相物、煙氣煙堿、焦油、煙氣CO含量檢測結果見圖3、圖4、圖5、圖6，各指標含量均以每支煙計。

2.4.2 感官質量評價

不同透氣度MF-A樣品與添加丙二醇、甘油等多羥基物質作為保潤劑的其他5種卷煙紙樣品的感官質量進行比較、評價結果如表2、表3、表4所示。

表2 透氣度50 CU的MF-A與其他5種

由表2、表3和表4中的結果說明,按標樣卷煙感官質量設計分值91.0的要求,在透氣度為50 CU 條件下,加0.6%保濕劑的卷煙紙樣品MF-A，在感官綜合質量方面等同于樣品NF-A,并優于其他樣品近0.5分。在透氣度為60CU條件下,加0.6%保濕劑的卷煙紙樣品MF-A，在感官綜合質量方面等同于樣品HT-A,優于其他2個樣品近0.3分。在透氣度為70CU條件下,加0.6%保濕劑的卷煙紙樣品MF-A，在感官綜合質量方面等同于樣品HT-A,優于其他樣品近1.0分。綜合來看,在相同條件下,添加0.6%保濕劑的卷煙紙樣品，整體感官質量較未加保濕劑的卷煙紙樣品具有較明顯的提高,添加0.6%保濕劑的卷煙紙樣品MF-A的卷煙產品在抽吸品質舒適性指標刺激性、灼熱感、余味方面,略優于其他卷煙紙樣品,按國家標準GB/T56064—2005規定的方法進行評價,感官質量分提高了0.5分。

表3 透氣度60 CU的MF-A與其他5種

表4 透氣度70 CU的MF-A與其他5種

3 結 語

3.1 提出了一種將微膠囊保濕劑嫁聯于卷煙紙中的方法,并能夠在實際卷煙紙的生產工藝中得以實現,是卷煙紙功能改性技術的新嘗試。

3.2 利用該工藝制備的具有保濕功能卷煙紙對卷煙常規煙氣指標沒有負面影響,可改善由環境因素變化造成的感官抽吸刺激性、灼熱的不良感覺,能夠將卷煙的感官品質提升0.5分。

[1] YIN Pei-pei, WANG Li-ming, DONG Gao-feng, et al.Development and Utilization of Funational Papers for Cigareette[J]. China Pulp & Paper, 2014, 33(9): 56. 殷沛沛, 王理珉, 董高峰, 等. 功能性煙支用紙的開發及應用[J]. 中國造紙, 2014, 33(9): 56.

[2] WANG Rui-xin. Tobacco Chenmistry[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2003. 王瑞新. 煙草化學[M]. 北京： 中國農業出版社, 2003.

[3] YU Zhen-hua, LI Shan-shan, SHEN Jing-xuan, et al.Research Progress in the Application of Functional Additives in Cigarette Paper[J]. China Pulp & Paper, 2010, 29(2): 57. 余振華, 李姍姍, 沈靖軒, 等. 功能添加劑在卷煙紙上的應用研究進展[J]. 中國造紙, 2010, 29(2): 57.

[4] WANG Tao, ZHANG Ji-zhi, HU Li-zhao, et al. Comparison Study on Property and Effect of Moisture Retention of Two Humectants[J]. Modern Agriculture Science & Technology, 2010(14): 16. 王 濤, 張積智, 胡立朝, 等. 2種保潤劑的保濕性能和保潤效果比較研究[J]. 現代農業科技, 2010(14): 16.

[5] Dai Jianguo. Application of new humectant NCS in cigarette casing[J]. Tobacco Sicence& Technology, 1996(4): 28. 戴建國. 新型保潤劑ncs在卷煙加料中的應用[J]. 煙草科技, 1996(4): 28.

[6] Chen Zhi-fei, Lu Changtong, Sun Zhitao, et al. Synthesis of two hydrophilic polyhydroxy compounds and their application in cigarette production[J]. Acta Tabacaria Sinica, 2014 (3): 28. 陳芝飛, 蘆昶彤, 孫志濤, 等. 兩種多羥基類保潤化合物的合成及應用[J]. 中國煙草學報, 2014(3): 28.

(責任編輯：馬 忻)

Research on a Kind of Cigarette Paper with Moisture Keeping Function

YU Zhen-hua1,*ZHAN Jian-bo1YANG Li-ping1ZHANG Ying1WANG Hao1WANG Ping-jun2ZHENG Han1YU Ting-ting1

(1.YunnanTobaccoIndustryCo.,Ltd.,Kunming,YunnanProvince, 650202； 2.MinfengSpecialPaperCompanyLimited,Jiaxing,ZhejiangProvince, 314000)

(*E-mail: 16929268@qq.com)

In order to achieve moisture keeping of cigarettes, a kind of microcapsule with good thermal stability was applied to wrap the original ecological water, forming the moisturizer with the structure of various olive shapes, which was coated on to the inner surface of cigarette paper by surface sizing. After gradient validation, the cigarette paper with 0.6% moisturizer could achieve the effects of wetting cigarette smoke and improving the sensory quality of cigarettes.

moisture keeping； microcapsules； cigarette paper； sensory quality

余振華先生,高級工程師；主要從事煙用材料應用研究方面工作。

2016-11-14(修改稿)

云南中煙工業有限責任公司重大專項——功能性煙用材料集成創新超市構建及應用研究,項目編號：2016CL01。

TS761.2

A

10.11980/j.issn.0254- 508X.2017.04.008