一种石墨烯-植物多孔复合微球及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种石墨烯‑植物多孔复合微球及其制备方法与应用，属于卷烟技术领域。该方法将香料植物经洗净、除杂后粉碎，然后置于真空冷冻干燥机内，在15~25kPa、‑40~‑20℃的条件下保持4~8h，接着在10~25h内将温度升温至10~20℃，过筛，得到尺寸范围为0.04~4mm的香料植物冻干多孔微粒。该香料植物冻干多孔微粒与负载有香精香料的石墨烯材料按比例进行混合，采用滚圆法工艺加入黏结剂，制得的微球再采用温敏膜材料进行包覆，得到石墨烯‑植物多孔复合微球。本发明专利技术方法简单可靠，制得的产品可以保证香料不会因贮存时间长而失效，添加到卷烟滤棒中，在主流烟气通过时香精释放更均匀和充分。

A Graphene-Plant Porous Composite Microsphere and Its Preparation Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯-植物多孔复合微球及其制备方法与应用
本专利技术属于卷烟
，具体涉及一种石墨烯-植物多孔复合微球及其制备方法与应用。
技术介绍
传统卷烟消费关注的主要是生理满足感，而现代卷烟除了具有传统卷烟的特征外，更加注重卷烟产品的个性化特征。卷烟品牌的发展已经到了通过突出卷烟风格特征、提升技术水平来增强产品市场竞争力的阶段，以满足不同消费群体对卷烟产品的需求。通过卷烟加香加料可以有效改善卷烟抽吸品质、赋予卷烟产品一定的风格特征，但这种方式又因参与卷烟燃烧反应存在一定的不足，难以充分发挥天然香料清新自然的香气特征。在滤棒中加入具有赋予特定香气/香味特征的功能物质，已逐步成为一种更有潜力的香气香味补偿方式，能够与卷烟加香加料互为补充。为此，烟草工作者采用吸附剂、香线等方式进行滤棒赋香增味，以期改善卷烟的感官品质。目前常用的吸附剂法和香线法虽然能够在卷烟抽吸时，一定程度上通过香精挥发进入主流烟气给予修饰和改善，但存在释放不均一，且香气物质随存贮时间延长产生逸失，导致产品质量不稳定的现象。将高分子膜包裹负载香精构成的烟用功能颗粒加入到卷烟滤棒中，使消费者在抽吸时感受到释放的香精，但鉴于高分子膜具有一定的稳定性，主流烟气通过时包覆膜难以完全破裂，因此烟用香精的可控释放受到限制。目前常用的滤棒植物颗粒，基于滤棒成型加工工艺和相关标准，其粒径范围一般控制在20-60目，水分≤7%，将其作为大容量携香载体还存在一定的困难，且颗粒本身的吸附性能通常还与卷烟烟丝和烟包内衬纸存在竞争吸附，单纯的颗粒加香存在贮存时间长，功能添加剂或香精香料易挥发逸失，无法产生预期效果等。吸附载香对吸附剂的吸/脱附效果要求比较严格，即要求吸附剂吸附的香味物质的量足够大，且具有一定的保留能力，又对其在主流烟气经过时能够迅速释放。以活性炭为例，稳定吸附与脱附之间存在对立。因此如何克服现有技术的不足是目前卷烟
亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种石墨烯-植物多孔复合微球及其制备方法与应用，该方法简单可靠，制得的石墨烯-植物多孔复合微球可以保证香料不会因贮存时间长而失效，添加到卷烟滤棒中，在主流烟气通过时香精释放更均匀和充分。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种石墨烯-植物多孔复合微球的制备方法，包括如下步骤：步骤（a），将香料植物经洗净、除杂后，粉碎加工制成粒径为0.1~5mm的颗粒；步骤（b），将步骤（a）得到的香料植物颗粒置于真空冷冻干燥机内，在真空度15~25kPa、温度为-40~-20℃的条件下保持4~8h，接着在10~25h内将温度升温至10~20℃，得到香料植物冻干多孔微粒；步骤（c），将步骤（b）制备的香料植物冻干多孔微粒过筛，得到尺寸范围为0.04~4mm的香料植物冻干多孔微粒；步骤（d），将步骤（c）得到的香料植物冻干多孔微粒与负载有香精香料的石墨烯材料按质量比为5~20：1的比例进行混合，采用滚圆法工艺加入黏结剂，制得微球；步骤（e），将步骤（d）得到的微球采用温敏膜材料进行包覆，以起到对携载香精香料的缓释效果，制得石墨烯-植物多孔复合微球。结合卷烟抽吸过程的环境条件、实际释放效果和烟用滤棒微球的适宜密度，所包覆温敏膜的厚度为50~300μm。进一步，优选的是，所述的香料植物为蓝莓、菠萝、柠檬、香橙、芒果、橙皮、香茅、百里香、辣木、香荚兰、椒样薄荷、橙花、桉叶、柠檬草、树苔、玫瑰、百合、栀子花、茉莉、玉兰、杜鹃、山白菊、鸡蛋花、葛花、棠梨花、桂花、薰衣草、咖啡、可可、红茶和甘草中的一种或多种的组合，但不限于此。进一步，优选的是，负载有香精香料的石墨烯材料的制备方法如下：步骤（1），将C/O比为3~6：1的氧化石墨烯加入到溶剂中至浓度为2.0~4.0mg/mL，同时加入质量为氧化石墨烯质量1.5~5倍的烟用香精香料，超声至混合均匀，得到石墨烯功能复合物溶液；其中，所述溶剂为乙醇、丙二醇和辛癸酸甘油酯中的一种或几种与水的混合物；步骤（2），将步骤（1）得到的石墨烯功能复合物溶液经减压干燥浓缩去除体积为溶剂原体积2/3~5/6的溶剂，得到负载有香精香料的石墨烯材料；所述的减压干燥浓缩的温度为-20~70℃。进一步，优选的是，步骤（1）中超声频率为20～80KHz，时间为1~2h。进一步，优选的是，所述的黏结剂添加质量为0.04~4mm的香料植物冻干多孔微粒和负载有香精香料的石墨烯材料总质量的5~12%。进一步，优选的是，所述的温敏膜来自于从植物或微生物提取得到的天然温敏物质，以及药用领域的合成高分子温敏材料:主要包括新型复合脂质材料、可食用糖蛋白、PEG+壳聚糖、嵌段温敏共聚物等。其在30℃以下为固体而50℃以上能液化，以实现快速相变，使香料物质得以释放。本专利技术同时提供上述石墨烯-植物多孔复合微球的制备方法制得的石墨烯-植物多孔复合微球。本专利技术还提供上述石墨烯-植物多孔复合微球作为卷烟添加剂的应用，其特征在于，将石墨烯-植物多孔复合微球添加到嘴棒丝束中或中空嘴棒空腔中。本专利技术对于采用烟用香精香料没有具体限制，只要符合行业规定的香精香料均可使用。本专利技术对于黏结剂的具体种类没有限制，可以为可食用糖蛋白、羟丙基甲基纤维素、食用胶水、薯类提取物、蜂蜜、糖浆等。黏结剂的加入方法优选为配成水溶液后进行喷洒。本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：（1）将特定理化指标的氧化石墨烯和生物质材料、以及烟用香料复合使用，通过微观结构调控优化、不同材料基质复合，意外的起到了烟气成分吸附、功能成分赋予、烟气形态和烟气温度改变等评价材料体系对卷烟感官质量的影响作用。（2）本专利技术所选的石墨烯基材料适用于卷烟用滤棒固体微球结构和片层尺寸，石墨烯基材料表面具有多种类型的作用力，且多为非共价键作用力，因此适用于负载与控释领域；与常规的烟用添加剂复合，制得的石墨烯-植物多孔复合微球可以保证香料不会因贮存时间长而失效，添加到卷烟滤棒中，在主流烟气通过时香精释放更均匀和充分；（3）本专利技术制备的石墨烯-植物多孔复合微球，密度低，孔隙率高，比表面积大；能够与烟香谐调，减轻烟气的刺激性和杂气，提升抽吸品质。氧化石墨烯能够选择性吸附烟气中的共轭分子和极性分子，有效降低主流烟气中的有害成分。（4）将石墨烯基材料引入到复合微球中，采用滚圆法能够避免石墨烯材料直接与香料植物粉体混合不均匀的缺陷；固体微球载香技术可以克服常规油溶性爆珠，每口抽吸感官效果不一致的缺陷。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术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专利技术，而不应视为限定本专利技术的范围。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1一种石墨烯-植物多孔复合微球的制备方法，包括如下步骤：步骤（a），将草莓经洗净、除杂后，粉碎加工制成粒径为2~5mm的颗粒；步骤（b），将步骤（a）得到的草莓颗粒置于真空冷冻干燥机内，在真空度15~25kPa、温度为-40℃的条件下保持4h，接着在10h内将温度升温至10℃，得到草莓冻干多孔微粒；步骤（c），将步骤（b）制备的草莓冻干多孔微粒过筛，得到尺寸范围为1~4mm的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯‑植物多孔复合微球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤（a），将香料植物经洗净、除杂后，粉碎加工制成粒径为0.1~5 mm的颗粒；步骤（b），将步骤（a）得到的香料植物颗粒置于真空冷冻干燥机内，在真空度15~25 kPa、温度为‑40~‑20 ℃的条件下保持4~8 h，接着在10~25 h内将温度升温至10~20 ℃，得到香料植物冻干多孔微粒；步骤（c），将步骤（b）制备的香料植物冻干多孔微粒过筛，得到尺寸范围为0.04~4 mm的香料植物冻干多孔微粒；步骤（d），将步骤（c）得到的香料植物冻干多孔微粒与负载有香精香料的石墨烯材料按质量比为5~20：1的比例进行混合，采用滚圆法工艺加入黏结剂，制得微球；步骤（e），将步骤（d）得到的微球采用温敏膜材料进行包覆，制得石墨烯‑植物多孔复合微球，所包覆温敏膜的厚度为50~300 μm。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯-植物多孔复合微球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤（a），将香料植物经洗净、除杂后，粉碎加工制成粒径为0.1~5mm的颗粒；步骤（b），将步骤（a）得到的香料植物颗粒置于真空冷冻干燥机内，在真空度15~25kPa、温度为-40~-20℃的条件下保持4~8h，接着在10~25h内将温度升温至10~20℃，得到香料植物冻干多孔微粒；步骤（c），将步骤（b）制备的香料植物冻干多孔微粒过筛，得到尺寸范围为0.04~4mm的香料植物冻干多孔微粒；步骤（d），将步骤（c）得到的香料植物冻干多孔微粒与负载有香精香料的石墨烯材料按质量比为5~20：1的比例进行混合，采用滚圆法工艺加入黏结剂，制得微球；步骤（e），将步骤（d）得到的微球采用温敏膜材料进行包覆，制得石墨烯-植物多孔复合微球，所包覆温敏膜的厚度为50~300μm。2.根据权利要求1所述的石墨烯-植物多孔复合微球的制备方法，其特征在于，所述的香料植物为蓝莓、菠萝、柠檬、香橙、芒果、橙皮、香茅、百里香、辣木、香荚兰、椒样薄荷、橙花、桉叶、柠檬草、树苔、玫瑰、百合、栀子花、茉莉、玉兰、杜鹃、山白菊、鸡蛋花、葛花、棠梨花、桂花、薰衣草、咖啡、可可、红茶和甘草中的一种或多种的组合。3.根据权利要求1所述的石墨烯-植物多孔复合微球的制备方法，其特征在于，负载有香精香料的石墨烯材料的制备方法如下：...

【专利技术属性】
技术研发人员：王猛，杨乾栩，凌军，张翼鹏，李源栋，张天栋，张伟，高莉，
申请(专利权)人：云南中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：云南,53