CN112094694A - 一种烟用香料正渗透浓缩用汲取剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于烟用香料制造技术领域，公开了一种烟用香料正渗透浓缩用汲取剂及其应用，由丙二醇、甘油、乳酸中的一种或几种组成，以水提物为原料，使用上述的汲取剂，在室温下进行浓缩，达到目标浓度后停止浓缩，得到所需烟用香料。本发明的汲取剂能提供高的渗透压，浓缩效率高，回收方便，迁移量少或不迁移，不会对香料的感官抽吸品质产生负面的影响，对于微量迁移的汲取剂，可以起到发烟、保湿、抑菌、延长保质期的等作用，浓缩在较低温度下进行，物料中的挥发性香味成分损失量小，获得的水提浸膏嗅香质量高。
Description
技术领域
本发明属于烟用香料制造技术领域，具体是一种烟用香料正渗透浓缩用汲取剂及其应用。
背景技术
烟用香料属于食用香料，水提浸膏是烟用香料的产品形式之一，常用水提浸膏包括烟草(如烤烟、晾晒烟等)、水果(如苹果、枇杷、草莓、大枣、无花果等)、干果(如葡萄干、柿饼等)和一些可食用中药(如枸杞、山楂、麦冬、乌梅等)的水提浸膏。
烟用水提浸膏香料一般采用蒸发浓缩方式制备，蒸发浓缩时，物料中的一些挥发性香味成分随溶剂蒸发流损失、热敏性香味成分易发生聚合、分解等化学反应而变性，因此，蒸发浓缩方式制备的水提浸膏挥发性及热敏性香味成分的含量较低，嗅香质量较差。
正渗透(Forward Osmosis，简称FO)浓缩是正渗透技术的一种利用方式，依靠选择性渗透膜两侧溶液的渗透压差为驱动力，自发实现水从低渗透压区向高渗透压区迁移直至膜两侧溶液的渗透压相等，具有运行过程操作压力低、能耗小、物料截留率高、膜污染低等优点，目前常用于污水处理、海水淡化，蔬菜汁、果汁、茶饮品等浓缩，产品的风味、营养成分得到较好保留，展示了良好的应用前景。
汲取剂为FO系统提供直接驱动力，是FO过程的关键要素。一般合适的汲取剂的基本要求为：高渗透压、较小的反向扩散性能，易从水中分离、经济可行、可重复使用、无毒、与FO膜兼容。常见的汲取剂有无机型、有机型和磁性汲取剂三大类，无机型如K+、Na+、NH4 +、Mg2 +、Cl-、NO3 -、SO4 2-、PO4 3-盐等，具有高的渗透压但易反向扩散，不易回收再利用。有机型如2-甲基咪唑基化合物、六价磷腈化合物等，这些汲取剂具有较高的渗透压，但需要通过反渗透或超滤等方式进行回收，消耗能量较高，且一些有机汲取剂具有毒性，不适用于食品或饮用水制备过程。磁性汲取剂如磁性粒子、磁性纳米颗粒，易于利用磁场和低压膜过程与水分离，但易团聚。
用于烟用香料的正渗透浓缩的汲取剂，除了基本要求外，进入浓缩液的汲取剂还必须满足迁移量小、对感官抽吸品质不会产生难以接受的负面影响的要求。由于这些限制因素，能否筛选到合适的汲取剂，成为正渗透在烟用香料浓缩中应用成功与否的关键。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种烟用香料正渗透浓缩用汲取剂及其应用，该汲取剂能提供高的渗透压，浓缩效率高，回收方便，迁移量少或不迁移，不会对香料的感官抽吸品质产生负面的影响，对于微量迁移的汲取剂，可以起到发烟、保湿、抑菌、延长保质期的等作用，浓缩在较低温度下进行(低于45℃)，物料中的挥发性香味成分损失量小，获得的水提浸膏嗅香质量高。
为了解决上述的问题本发明的采用的技术以及方法如下：
一种烟用香料正渗透浓缩用汲取剂，由丙二醇、甘油、乳酸中的一种或几种组成。
进一步地，一种烟用香料正渗透浓缩用汲取剂，由丙二醇、甘油、乳酸中的一种或几种和乳酸盐组成。
进一步地，一种烟用香料正渗透浓缩用汲取剂的应用，汲取剂应用于烟用香料正渗透浓缩的方法如下：
以水提物为原料，置于正渗透装置的浓缩室中，采用正渗透膜为分离膜，使用上述的汲取剂，在室温下进行浓缩，达到目标浓度后停止浓缩，得到所需烟用香料。
进一步地，所述水提物为烟草水提物、可食用中药水提物或水果、干果水提物经过过滤或沉降后取上清液获得；烟草水提物以烟草为原料的水提浸膏，如香料烟、烤烟、晾晒烟等；可食用中药水提物以可食用的中药为原料的水提浸膏，如麦冬、枸杞、甘草等；水果水提物以水果为原料的水提浸膏，如葡萄、无花果、枇杷、大枣等。
进一步地，所述浓缩采用单级或多级，每一级浓缩采用相同的汲取剂或不同的汲取剂。
进一步地，稀释后的汲取剂采用蒸发浓缩或精馏的方式回收循环利用。
甘油、丙二醇是卷烟常用的保湿剂，亦是新型烟草(电子烟、加热卷烟)的雾化剂及发烟剂，一些水提浸膏的烟用香料采用甘油或丙二醇作防腐剂；甘油、丙二醇常温下为液体、可以和水以任意比率混溶，化学性质稳定，分子量分别为92和76，密度分别为1.26g/ml和1.04g/ml，渗透压分别为13.69mol/L和13.68mol/L，因此可以作为优良的汲取剂。
乳酸在卷烟行业中可以保持烟草湿度，提升舒适性，使烟气细腻、柔和。除此之外，乳酸还有抑菌、延长保质期的作用。乳酸常温下为固体，可以和水以任意比率混溶，化学性质稳定，分子量为90，密度1.209g/ml，渗透压26.84mol/L，可以作为优良的汲取剂。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、丙二醇、甘油和乳酸属于常用的烟草保润剂。
2、迁移量少或不迁移，不会对香料的感官抽吸品质产生负面的影响，对于微量迁移的汲取剂，可以起到发烟、保湿、抑菌、延长保质期的等作用。
3、汲取剂回收方便，容易实现。
4、提供高的渗透压，浓缩效率高。
5、浓缩在较低温度下进行(低于45℃)，物料中的挥发性香味成分损失量小，获得的水提浸膏嗅香质量高。
具体实施方式
下面将结合实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是对本发明一部分实例，而不是全部的实例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
本发明技术方案一种烟用香料正渗透浓缩用汲取剂，由丙二醇、甘油、乳酸中的一种或几种组成。
一种烟用香料正渗透浓缩用汲取剂，由丙二醇、甘油、乳酸中的一种或几种和乳酸盐组成。
具体的，一种烟用香料正渗透浓缩用汲取剂的应用，汲取剂应用于烟用香料正渗透浓缩的方法如下：
以水提物为原料，置于正渗透装置的浓缩室中，采用正渗透膜为分离膜，使用上述的汲取剂，在室温下进行浓缩，达到目标浓度后停止浓缩，得到所需烟用香料。
具体的，所述水提物为烟草水提物、可食用中药水提物或水果、干果水提物经过过滤或沉降后取上清液获得；烟草水提物以烟草为原料的水提浸膏，如香料烟、烤烟、晾晒烟等；可食用中药水提物以可食用的中药为原料的水提浸膏，如麦冬、枸杞、甘草等；水果水提物以水果为原料的水提浸膏，如葡萄、无花果、枇杷、大枣等。
具体的，所述浓缩采用单级或多级，每一级浓缩采用相同的汲取剂或不同的汲取剂。
具体的，稀释后的汲取剂采用蒸发浓缩或精馏的方式回收循环利用。
实施例1
将10kg经500目滤布过滤除去悬浮杂质固含量为5.2％的K326烟叶碎片水溶液置于正渗透装置的浓缩室中，以水孔蛋白中空纤维正渗透膜为分离膜，丙二醇为汲取剂，室温下进行多级浓缩，烟草溶液和汲取剂流速均控制为0.7L/min。
一级浓缩使用0.8L丙二醇作汲取剂，当汲取剂丧失汲取能力时，更换相同量的丙二醇作汲取剂进行二级浓缩，以此类推，更换汲取剂进行多级浓缩直至浓缩物固含量为60％。汲取剂的迁移情况见下表1。
汲取剂的回收采用精馏脱水：40塔板数，50kpa下，脱除65℃以前的馏分。
实施例2
将10kg经200目陶瓷膜过滤除去悬浮杂质固含量为4.0％的红大烟叶水溶液置于正渗透装置的浓缩室中，以聚酰胺正渗透膜为分离膜，以5L甘油为汲取剂，室温下进行单级浓缩，烟草溶液和汲取剂流速均控制为0.9L/min，浓缩至固含量为55％。汲取剂的迁移情况见下表1。
汲取剂的回收采用减压蒸馏脱水，40kpa下，脱除70℃以前的馏分。
实施例3
将15kg经沉降后固含量为3.7％的旱烟上清液水溶液置于正渗透装置的浓缩室中，以水孔蛋白中空纤维正渗透膜为分离膜，以乳酸为汲取剂，室温下进行二级浓缩，烟草溶液和汲取剂流速均控制为0.5L/min。
一级浓缩使用2.2L 90％乳酸作汲取剂浓缩至固含量为20％；二级浓缩使用0.6L乳酸90％作汲取剂浓缩至固含量为50％。汲取剂的迁移情况见下表1。
汲取剂的回收采用精馏脱水：40塔板数，60kpa下，脱除70℃以前的馏分。
实施例4
将10kg经400目滤布过滤的波美度为5.5％的苹果压榨液置于正渗透装置的浓缩室中，以醋酸纤维素正渗透膜为分离膜，以丙二醇+甘油(1:1)的混合液为汲取剂，室温下进行多级浓缩，苹果液和汲取剂流速均控制为0.8L/min。
一级浓缩使用1.0L丙二醇+甘油的混合液作汲取剂，二级浓缩使用0.9L丙二醇+甘油的混合液作汲取剂，三级浓缩使用0.8L丙二醇+甘油的混合液作汲取剂，以此类推，更换汲取剂进行多级浓缩直至浓缩物波美度为65％。汲取剂的迁移情况见下表1。
汲取剂的回收采用精馏脱水：40塔板数，30kpa下，脱除50℃以前的馏分。
实施例5
将10kg经400目滤布过滤的波美度为5.5％苹果压榨液于正渗透装置的浓缩室中，以水孔蛋白中空纤维正渗透膜为分离膜，室温下进行四级浓缩，苹果液流速为1.0L/min，汲取剂流速为0.7L/min。
一级浓缩使用1L甘油+丙二醇(19:1)的混合液作汲取剂，浓缩至固含量为12％；二级浓缩使用0.8L甘油+丙二醇(1:19)的混合液作汲取剂，浓缩至固含量为24％；三级浓缩使用0.5L甘油+乳酸(9:1)的混合液作汲取剂，浓缩至固含量为50％；四级浓缩使用0.4L甘油+乳酸(1:9)的混合液作汲取剂，浓缩至波美度为70％。汲取剂的迁移情况见下表1。
一、二级浓缩的汲取剂回收采用减压蒸馏脱水，50kpa下，脱除65℃以前的馏分。三、四级浓缩的汲取剂回收采用精馏脱水：40塔板数，70kpa下，脱除80℃以前的馏分。
实施例6
将10kg经400目滤布过滤的波美度为4.0％的葡萄压榨液置于正渗透装置的浓缩室中，以水孔蛋白中空纤维正渗透膜为分离膜，以丙二醇+乳酸(1:19)的混合液为汲取剂，室温下进行三级浓缩，葡萄液和汲取剂流速均控制为1.0L/min。
一级浓缩使用1.5L混合液作汲取剂，浓缩至固含量为25％；二级浓缩使用0.8L混合液作汲取剂，浓缩至固含量为40％；三级浓缩使用0.5L混合液作汲取剂，浓缩至波美度为60％。汲取剂的迁移情况见下表1。
汲取剂的回收采用精馏脱水：40塔板数，40kpa下，脱除60℃以前的馏分。
实施例7
将10kg经400目滤布过滤的固含量为3.9％的草莓压榨液置于正渗透装置的浓缩室中，以水孔蛋白中空纤维正渗透膜为分离膜，室温下进行四级浓缩，草莓压榨液和汲取剂流速均控制为1.0L/min。
一级浓缩以1.8L丙二醇+乳酸(19:1)的混合液为汲取剂，丙二醇+乳酸的混合液作汲取剂，浓缩至固含量为15％；二级浓缩0.8L丙二醇+甘油和乳酸(1:2:3)的混合液为汲取剂，浓缩至固含量为30％；三级浓缩以0.5L丙二醇+甘油(1:1)的混合液作汲取剂，浓缩至固含量为45％；四级浓缩以0.5L丙二醇+乳酸(1:1)的混合液作汲取剂，浓缩至固含量为60％。汲取剂的迁移情况见下表1。
二级浓缩的汲取剂回收采用精馏脱水，50kpa下，脱除60℃以前的馏分。三、四级浓缩的汲取剂回收采用精馏脱水，50kpa下，脱除60℃以前的馏分。
实施例8
将10kg经200目陶瓷膜过滤的固含量为4.3％的甘草水提取液置于正渗透装置的浓缩室中，以水孔蛋白中空纤维正渗透膜为分离膜，室温下进行三级浓缩，甘草水提液和汲取剂流速均控制为0.9L/min。
一级浓缩使用1.5L甘油+乳酸(19:1)的混合液作汲取剂，浓缩至固含量为29％；二级浓缩使用0.8L甘油+乳酸(1:2)的混合液作汲取剂，浓缩至固含量为40％；三级浓缩使用甘油+乳酸(1:19)的混合液0.3L丙二醇+甘油的混合液作汲取剂，浓缩至固含量为60％。汲取剂的迁移情况见下表1。
汲取剂回收采用减压蒸馏脱水，30kpa下，脱除50℃以前的馏分。
实施例9
将10kg经200目陶瓷膜过滤的固含量为6.8％的麦冬水提取液置于正渗透装置的浓缩室中，以水孔蛋白中空纤维正渗透膜为分离膜，室温下进行三级浓缩，甘草水提液和汲取剂流速均控制为0.8L/min。
一级浓缩以2.0千克甘油+丙二醇+乳酸+乳酸钾(3:2:1:1)的混合液为汲取剂的混合液作汲取剂，浓缩至固含量为35％；二级浓缩使用0.7千克甘油+乳酸+乳酸铵(1:2:1)的混合液作汲取剂，浓缩至固含量为40％；三级浓缩使用0.5千克乳酸+乳酸钙(3:1)的混合液作汲取剂，浓缩至固含量为70％。汲取剂的迁移情况见下表1。
一、二级浓缩的汲取剂分别回收，采用减压蒸馏脱水，40kpa下脱除55℃以前的馏分。三级浓缩的汲取剂回收采用减压蒸馏脱水，60kpa下，脱除70℃以前的馏分。
表1正渗透浓缩汲取剂迁移情况表
注：丙二醇、甘油按“YC/T 242-2008烟用香料乙醇、1,2-丙二醇、丙三醇含量测定气相色谱法”检测；乳酸参照文献“王昌钊，郭婕，关双民，李仁勇.离子色谱法测定果汁中乳酸、富马酸、柠檬酸的含量[J].化学分析计量，2014.23(3):57-60”检测；K+、NH4+、Ca2+参照文献“刘玉芬，夏海涛，连桂香.离子色谱法测定水果中阳离子Na+、NH4 +、K+、Mg2+、Ca2+的含量[J].食品科学.2005.26(12):182-183”检测。
本发明通过实施例1-9可以得出：本发明的汲取剂能提供高的渗透压，浓缩效率高，回收方便，迁移量少或不迁移，不会对香料的感官抽吸品质产生负面的影响，对于微量迁移的汲取剂，可以起到发烟、保湿、抑菌、延长保质期的等作用，浓缩在较低温度下进行(低于45℃)，物料中的挥发性香味成分损失量小，获得的水提浸膏嗅香质量高。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种烟用香料正渗透浓缩用汲取剂，其特征在于，由丙二醇、甘油、乳酸中的一种或几种组成。
2.一种烟用香料正渗透浓缩用汲取剂，其特征在于：由丙二醇、甘油、乳酸中的一种或几种和乳酸盐组成。
3.如权利要求1至2任一项所述的一种烟用香料正渗透浓缩用汲取剂的应用，其特征在于：汲取剂应用于烟用香料正渗透浓缩的方法如下：
以水提物为原料，置于正渗透装置的浓缩室中，采用正渗透膜为分离膜，使用上述的汲取剂，在室温下进行浓缩，达到目标浓度后停止浓缩，得到所需烟用香料。
4.如权利要求3所述的一种烟用香料正渗透浓缩用汲取剂的应用，其特征在于：所述水提物为烟草水提物、可食用中药水提物或水果、干果水提物经过过滤或沉降后取上清液获得。
5.如权利要求3所述的一种烟用香料正渗透浓缩用汲取剂的应用，其特征在于：所述浓缩采用单级或多级，每一级浓缩采用相同的汲取剂或不同的汲取剂。
6.如权利要求3所述的一种烟用香料正渗透浓缩用汲取剂的应用，其特征在于：稀释后的汲取剂采用蒸发浓缩或精馏的方式回收循环利用。
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