烟用香料控制释放技术及其应用

本书是专门阐述研究香烟研制技术的著作。香料的控制释放技术，可提升烟用香料利用效率和加香针对性，保持其在卷烟中释放均匀性，是卷烟调香的研究热点，也是形成卷烟产品特色的关键技术。本书详细阐述了微乳、微胶囊、香料前体、配合物、介孔材料、包合物、挤破式胶囊等控制释放技术的基本原理及在卷烟调香中的应用，对促进卷烟调香技术进步具有积极作用。本书适合烟草及相关行业的技术人员参考。

王明锋，男，白族，硕士，现任云南中烟工业有限责任公司首席研究员，高级工程师。主要从事卷烟调香及应用方面的研究，先后获得省部级科技进步奖10项，在各类学术期刊发表论文20余篇，获得发明专利授权20余件

目  录

第一章  绪  论·· 1

第二章  控制释放技术概述·· 11

第一节  控制释放技术的基本原理·· 11

第二节  控制释放技术的应用·· 17

第三章  微  乳·· 25

第一节  概  述·· 25

第二节  微乳的制备及应用·· 40

第三节  微乳香料在卷烟中的应用·· 51

第四章  微胶囊·· 60

第一节  概  述·· 60

第二节  微胶囊的制备及应用·· 68

第三节  微胶囊香料在卷烟中的应用·· 77

第五章  包合物·· 101

第一节  概  述·· 101

第二节  环糊精包合物的制备与应用·· 109

第三节  环糊精包合物在卷烟中的应用·· 117

第六章  介孔材料·· 125

第一节  概  述·· 125

第二节  介孔材料的制备及应用·· 131

第三节  介孔负载香料在卷烟中的应用·· 141

第七章  挤破式胶囊·· 151

第一节  概  述·· 151

第二节  挤破式胶囊的制备及应用·· 154

第三节  挤破式胶囊香料在卷烟中的应用·· 159

第八章  配合物·· 172

第一节  概  述·· 172

第二节  配位化合物的制备技术及应用·· 174

第三节  配合物香料在卷烟中的应用·· 185

第九章  香料前体物·· 194

第一节  概  述·· 194

第二节  烟用香料的糖苷化·· 203

第三节  烟用香料的糖酯化·· 231

参考文献·· 238

前 
言

卷烟调香技术是构建中式卷烟的核心技术，对于塑造产品风格、提高卷烟香气质量和改善抽吸品质具有关键作用。最近十年，烟草行业围绕提升自主调香水平的工作主线，从塑造品牌风格特点出发，构建了技术体系、品控体系和人才体系，基本确立了“以我为主，由我掌控”的调香技术主体地位。在这个过程中，如何科学地使用挥发性强、稳定性差的香料是调香人员常常面临的问题。烟用香料的控制释放技术是通过物理或化学方法，将这类香料“固定”在体系中，以改变香料的存在形式，并在卷烟燃烧过程中将其释放，进而提升香料的使用效果。

本书全面介绍了烟用香料的控制释放技术，并结合卷烟调香与生产的实际，以丰富的实例详细阐述了控制释放的基本原理和应用方法。本书共分九章，第一章为绪论，重点介绍了卷烟调香技术发展的现状和烟用香料的使用特点；第二章简要介绍了常见控制释放技术的基本原理及其应用；第三至七章详细介绍了烟用香料的物理控制释放技术及其在卷烟调香中的应用；第八、九章详细介绍了烟用香料的化学控制释放技术及其在卷烟调香中的应用。

参加本书编写的有王明锋、朱保昆、廖头根、黄艳、雷声、赵建华、张伟、申晓锋。由朱保昆、廖头根统稿，最后由王明锋审定。

本书的编写不仅参考了所列教材、专著和国内外的文献，还参考了烟草行业的相关技术研究报告，这些报告使作者受益匪浅，在此向参与这些项目研究的人员表示感谢！此外，本书的编写付梓，还得到了华宝香化科技有限公司刘艺先生、江南大学潘红阳副教授的悉心指点，在此一并致谢！

囿于作者的知识水平和业务能力，书中还存在不少疏漏之处，恳请读者批评指正。

 

 

 

 

 

编  者    

2015年10月

第一节  控制释放技术的基本原理

控制释放需满足两个最重要的前提条件：（1）被控制释放的活性组分必须被包覆在蓄积单元内；（2）必须合理地设计蓄积单元所处的环境介质，使之与被包覆的活性组分的传输相适应。这两个条件是内在相互关联的。当包覆的产品分散在环境介质中，单元内的活性成分倾向于释放到环境介质中直至达到传输平衡，而活性成分的释放量是由活性组分在蓄积单元与环境介质中的分配系数所决定的，相对而言，如果活性成分在环境介质中极易溶解，那么蓄积单元内的活性组分就会过早且过多地传输释放到环境介质中，从而达不到控制释放的要求；相反，如果活性组分在环境介质中的溶解水平太低，又会在一定程度上将活性组分阻滞在蓄积单元内而影响控制释放。

一、控制释放体系的分类及释放机理

在生产和应用过程中，按缓释剂与活性物质是否发生化学反应，缓释放技术可分为物理缓释放和化学缓释放两大类。

（一）物理缓释系统

在该系统中，活性物质和缓释剂不发生化学反应，活性物质只是溶解、分散或包埋在缓释剂中，从而对活性物质的释放起阻碍作用。物理缓释系统主要有以下三种形式：

1. 均匀型

活性物质均匀溶解或分散在缓释剂中，在释放的过程中，表面的活性物质首先释放，内部的需扩散到表面进行释放。因此随扩散距离的增加，传质阻力也不断增大，释放速度随时间的增加而下降。

2. 贮藏型

有控制膜的贮藏型体系是指活性物质包埋在外包膜中形成胶囊，活性物质通过包膜向环境中释放，其释放速度取决于膜的厚度、组成、活性物质的性质和环境条件。在该型中，较常见的是以高分子材料制备膜壳，通过包衣等技术手段实现活性物质的包覆，或者依靠一些多孔材料进行负载，如较常见的环糊精等。

3. 凝胶型

凝胶是介于固态和液态之间的一种过渡态物质，在水中可吸水膨胀，对分散在其中的小分子有良好的透过性能。对活性物质的释放速度受凝胶水化度的影响，而水化度又与凝胶制备时的交联剂浓度、共聚单体比率及聚合条件等因素有关，可以通过这些条件来控制活性物质的释放。

（二）化学缓释系统

化学缓释系统是指活性物质与缓释剂之间以化学键相连而形成的释放体系。在该系统中，缓释剂一般为聚合物，而且要求活性物质和缓释剂都要有可反应的基团。缓释体系中化学键的断裂多为水解过程和生物的降解过程，释放速度取决于反应动力学过程、活性物质的扩散过程以及界面效应。部分使用化学法的材料生产和合成工艺较为复杂，释放过程不仅与本身性质有关，而且使用的环境对其也有较大的影响。化学缓释系统主要有如下三种形式：

1. 活性物质与聚合物直接或间接连接

活性物质与缓释剂直接以共价键连接，二者都有可相互作用的反应基团，并且新形成的键在特定环境下可以达到对活性物质的释放，但反应条件要保证有较高的置换度。

2. 活性物质单体衍生物间的聚合

将活性物质单体转化为可聚合的单体衍生物后再进行聚合反应，使其在特定条件下控制释放活性物质的释放速度。

3. 活性物质单体间的聚合或其他单体共聚

让含有双反应基团的活性物质单体直接聚合或与其他含有双反应基团的活性物质单体共聚。在这种体系中活性物质的释放是在聚合物的链端断裂，因此降低聚合度就可以降低释放速度。