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几种保润剂的性能比较
来源:烟草科技 2006年第225（4）期
责任编辑:lzd发表时间:2006-08-14 阅览 2073 次
在卷烟生产中，为减少加工过程中的造碎，需要在烟草中加入保润剂，以改善烟草的物理性能，增强其耐加工性。用于卷烟的保润剂应当具有较强的保润能力，加在卷烟中不产生异味，并且能与料液和香精互溶。为验证常用保润剂的保润效果，进而提高在制品的加工质量，以丙二醇和空白样品为对照，对麦芽低聚糖醇、NCS、D—吡喃半乳糖醛酸、PDSLI-101和壳聚糖衍生物的保润效果及对卷烟感官质量的影响进行了对比实验。
1 几种保润剂的特征特性
1.1 麦芽低聚糖醇
麦芽低聚糖醇是一种具有优良保健功能的食品原料，国内外均有产品供应。国产低聚糖的典型组成为：麦芽糖25％、麦芽三糖25％、麦芽四糖、五糖、六糖各占12％—15％，麦芽三糖至七糖在总糖中占70％以上。低聚糖加氢产物低聚糖醇的日本商品名称为低聚糖醇—70，由于其保湿性能较强，在烟草、食品、牙膏、化妆品和医药等行业应用广泛，在烟草中的参考用量为0.5％—1.0％。麦芽低聚糖醇的合成方法与山梨醇、麦芽糖醇的制取方法相似，通常是将70％的低聚糖加水稀释，然后在镍、铝合金粉骨架催化剂的作用下通入氢气，在4．0-8.0MPa、100—150℃下进行反应，至还原糖含量小于0.3％，除去催化剂，进行离子交换，脱除残存的金属离子，加碱中和，将pH值调整到规定值，真空蒸发，将低聚糖醇溶液浓缩至60％、70％即可。该产品的特点是粘度大、冰点低，与甘油以一定比例复配后，保湿性能更佳。
1.2 NCS
NCS属于一种复配型保润剂产品，其主要成分为一种多元醇类化合物，无色无味，呈略带甜味的透明状液体，在烟草中的参考用量为0.5％-1.0％。由于其粘度较大，在与料液和香精配合使用时，必须充分搅拌均匀，否则容易出现加料不均匀的现象。NCS能与香精互溶，可与酒精配合作为烟用香精的稀释剂，具有一定的定香和保香作用，可在一定程度上减缓香精的挥发。
1.3 D-吡喃半乳糖醛酸
D-吡喃半乳糖醛酸是从苹果皮渣中经过水解、萃取、酶催化脱酯、脱色、浓缩、干燥等一系列处理过程而得到的一种天然保润剂。其制备步骤为：①预处理：将1000-1500mL水加热至50-60℃，加入水洗苹果皮渣100g，保持2h，过滤，留苹果皮渣待用。②酸液萃取：将上述皮渣加500mL水后，得到稀浆状物质，再用98％的浓硫酸调节pH至2-2.5，然后将液体加热至80℃，搅拌45min。③分离：将上述水解后的提取液通过加压、过滤得到滤液，弃去滤渣，然后在搅拌条件下用1：1的氨水调节pH值至3.5-4，静置2h，待滤液中的悬浮物充分沉淀后，除去下层沉淀物，取上层清澈在600℃、1个大气压条件下，采用超滤膜经3h分离浓缩得到果胶液体。④酶催化脱酯化反应：将上述提取液用酸调至pH=3.5，然后通入自制的固定化酶反应器中，在不同温度、不同流量和不同填料高度下，测定其反应效果。⑤将步骤④得到的产物经活性炭脱色、浓缩、干燥，即得D-吡喃半乳糖醛酸。D-吡喃半乳糖醛酸除了具有较好的保润效果外，还能在一定程度上降低烟气CO与烟碱量，在烟草中的参考用量为0.5％-1.0％。
1.4 FDSI-101
FDSI-101是一种复合添加剂，其主要成分为L-2-吡咯烷酮-5-羧酸钠(简称PCA-Na)，呈无色或淡黄色的液体，略带微甜味，与透明质酸(H·A)的吸湿性相当，比甘油、丙二醇及山梨醇等的保湿作用强，可溶于水，略溶于有机溶剂中，在相同的温度及浓度条件下，其粘度较其它保湿剂低，且安全性高，对皮肤、眼粘膜几乎没有刺激性，与其它保湿剂混合使用效果较好。PDSI-101对谐调卷烟的香吃味有较好的效果，对改善烟丝的柔韧性有一定的作用，在烟草中的参考用量为0.5％-1.0％。
1.5 壳聚糖衍生物
壳聚糖是甲壳素脱乙酰基后得到的一种天然高分子碱性多糖。壳聚糖只能溶解于酸性溶液中，形成直链聚阳离子，具有一定的保湿、抑菌作用。为改善壳聚糖的水溶性，保持分子的阳离子性能，将壳聚糖进行改性可得到水溶性衍生物。在烟草工业中主要是作为再造烟叶的添加剂使用，具有一定的保润、保香、防霉等功效，参考用量为0.5％-1.0％。
1.6 丙二醇
丙二醇的分子中具有两个羟基(-OH)和水分子形成化学键(氢键)，因而具有一定的吸湿性，与香精香料的互溶性好，保润效果较木糖醇和山梨醇稍好，是目前各卷烟企业应用较多的一种保润剂。
2 材料与方法
2.1 材料
精品硬盒“红枚”牌配方烟丝(韶关卷烟厂)；麦芽低聚糖醇、D-吡喃半乳糖醛酸和壳聚糖衍生物(湖南常德金陵卷烟辅料公司)；NCS(江西大正有限公司)；PDSI-10l(青岛久润精细化工公司)；丙二酵(美国陶氏化学品公司)，纯度均为商品级。
2.2 仪器
表面皿；DL-102干燥箱(重庆银河仪器公司)；MD100-2分析天平(上海天平仪器厂)；IM1000RHD恒温恒湿箱(英国菲尔创纳公司)。
2.3 方法
2.3.1 各保润剂样品的保湿率测试
取以上保润剂样品各5g，分别配制成5％的水溶液，放置于表面皿中，控制环境湿度为(50±5)％，温度为25℃，正规定的时间内，将样品取出后称重，按下式计算其保湿率：
保湿率 = M2／M1×100％
式中：M1——放置前水分重量；H2——放置后水分重量。
2.3.2 各保润剂样品对烟丝的保润效果测试
(1)平衡烟丝含水率：称取样品烟丝2kg，置于38％浓硫酸的玻璃干燥器内平衡含水率24h，平衡后的烟丝含水率为12.5％。
(2)喷加料液：取7份平衡含水率后的样品烟丝各150g，分别喷入麦芽低聚糖醇、NCS、D-吡喃半乳糖醛酸、PDSI-101、壳聚糖衍生物和丙二醇各7.5g，水2.5g；空白对照样喷水10g。然后，将各样品分别放入恒温恒湿箱中，保持温度28℃，相对湿度21％，连续测试6d，记录其含水率变化情况。
2.3.3 卷烟样品的制备
经恒温恒湿箱放置6d后，分别取上述各样品烟丝30g，分别卷制成烟支，编号后，置于玻璃干燥器内平衡含水率24h以上，作为感官评吸用样品。
3 结果与讨论
3.1 不同保润剂的保湿率对比
保润剂吸湿、保湿性能的差异取决于其对水分子作用力(分子间所形成的氢键)的大小，该作用力越大，对水分的结合力越强。由表1可见，5种保湿剂的保湿率相差不大，其中以壳聚糖衍生物的水分散失速率最慢，最终含水率最高。与传统使用的丙二醇相比，其它5种保润剂的保湿率均有一定程度的提高。
3.2 不同保润剂对烟丝的保润效果对比
添加不同保润剂烟丝样品的含水率变化见表2。由表2可见，除麦芽低聚糖醇和丙二醇的保润效果稍差外，其余4种保润剂的保润作用较强。实验还发现，加入保润剂3-4d，烟丝的含水率均有所回升，且不同保润剂的回升时间不同，这与各保润剂所含化学成分的性质有关。但3-4d之后，烟丝含水率均又出现不同程度的下降(图1)，这一现象与张效康的实验结果相一致。产生这种现象的原因是当保润剂刚加入烟丝中时，尚未被 烟丝完全吸收，因此水分散失的速率与对照样相似；之后随着平衡时间的延长，保润剂被烟丝逐渐吸收，与水分子形成氢键，阻止了水分子的散失。到第3-4d时，保润剂被烟丝完全吸收，形成了更多的氢键，而此时的水分子数目少，保润剂就从外部环境吸收水分，以供形成化学键，从而使烟丝的含水率有所增加，但不同保润剂之间的保润效果存在一定的差异。因此，在制丝、卷接各工序中，应合理选择车间的环境温湿度和工艺条件，促使所加保润剂能尽快地被烟丝吸收，以起到较好的保润效果。
3.3 添加不同保润剂卷烟的感官评吸对比
添加不同保润剂的卷烟对感官质量的影响对比结果见表3。由表3可以看出，6种保润剂中除壳聚糖衍生物外，其它保润剂均对卷烟的吸味不产生负面影响。壳聚糖衍生物对卷烟香气和余味有一定的影响，可能与其含有较多的氮元素有关。
4 小结
(1)与丙二醇相比，实验所选的其它5种保润剂的保湿率均较高。
(2)不同保润剂之间的保润效果存在一定的差异。其中NCS、D-吡喃半乳糖醛酸、PSDI-101和壳聚糖衍生物4种保润剂的保润作用较强，而麦芽低聚糖醇和丙二醇的保润效果稍差。加入保润剂3～4d、烟丝的含水率均有所回升，之后又有不同程度的下降。
(3)评吸结果表明，实验所选的6种保润剂中除壳聚糖衍生物外，其它保润剂均对卷烟的吸味无负面影响。壳聚糖衍生物对卷烟香气和余味有一定的影响，可能与其含有较多的氮元素有关。
来源:烟草科技 2006年第225（4）期
责任编辑:lzd发表时间:2006-08-14 阅览 2073 次
在卷烟生产中，为减少加工过程中的造碎，需要在烟草中加入保润剂，以改善烟草的物理性能，增强其耐加工性。用于卷烟的保润剂应当具有较强的保润能力，加在卷烟中不产生异味，并且能与料液和香精互溶。为验证常用保润剂的保润效果，进而提高在制品的加工质量，以丙二醇和空白样品为对照，对麦芽低聚糖醇、NCS、D—吡喃半乳糖醛酸、PDSLI-101和壳聚糖衍生物的保润效果及对卷烟感官质量的影响进行了对比实验。
1 几种保润剂的特征特性
1.1 麦芽低聚糖醇
麦芽低聚糖醇是一种具有优良保健功能的食品原料，国内外均有产品供应。国产低聚糖的典型组成为：麦芽糖25％、麦芽三糖25％、麦芽四糖、五糖、六糖各占12％—15％，麦芽三糖至七糖在总糖中占70％以上。低聚糖加氢产物低聚糖醇的日本商品名称为低聚糖醇—70，由于其保湿性能较强，在烟草、食品、牙膏、化妆品和医药等行业应用广泛，在烟草中的参考用量为0.5％—1.0％。麦芽低聚糖醇的合成方法与山梨醇、麦芽糖醇的制取方法相似，通常是将70％的低聚糖加水稀释，然后在镍、铝合金粉骨架催化剂的作用下通入氢气，在4．0-8.0MPa、100—150℃下进行反应，至还原糖含量小于0.3％，除去催化剂，进行离子交换，脱除残存的金属离子，加碱中和，将pH值调整到规定值，真空蒸发，将低聚糖醇溶液浓缩至60％、70％即可。该产品的特点是粘度大、冰点低，与甘油以一定比例复配后，保湿性能更佳。
1.2 NCS
NCS属于一种复配型保润剂产品，其主要成分为一种多元醇类化合物，无色无味，呈略带甜味的透明状液体，在烟草中的参考用量为0.5％-1.0％。由于其粘度较大，在与料液和香精配合使用时，必须充分搅拌均匀，否则容易出现加料不均匀的现象。NCS能与香精互溶，可与酒精配合作为烟用香精的稀释剂，具有一定的定香和保香作用，可在一定程度上减缓香精的挥发。
1.3 D-吡喃半乳糖醛酸
D-吡喃半乳糖醛酸是从苹果皮渣中经过水解、萃取、酶催化脱酯、脱色、浓缩、干燥等一系列处理过程而得到的一种天然保润剂。其制备步骤为：①预处理：将1000-1500mL水加热至50-60℃，加入水洗苹果皮渣100g，保持2h，过滤，留苹果皮渣待用。②酸液萃取：将上述皮渣加500mL水后，得到稀浆状物质，再用98％的浓硫酸调节pH至2-2.5，然后将液体加热至80℃，搅拌45min。③分离：将上述水解后的提取液通过加压、过滤得到滤液，弃去滤渣，然后在搅拌条件下用1：1的氨水调节pH值至3.5-4，静置2h，待滤液中的悬浮物充分沉淀后，除去下层沉淀物，取上层清澈在600℃、1个大气压条件下，采用超滤膜经3h分离浓缩得到果胶液体。④酶催化脱酯化反应：将上述提取液用酸调至pH=3.5，然后通入自制的固定化酶反应器中，在不同温度、不同流量和不同填料高度下，测定其反应效果。⑤将步骤④得到的产物经活性炭脱色、浓缩、干燥，即得D-吡喃半乳糖醛酸。D-吡喃半乳糖醛酸除了具有较好的保润效果外，还能在一定程度上降低烟气CO与烟碱量，在烟草中的参考用量为0.5％-1.0％。
1.4 FDSI-101
FDSI-101是一种复合添加剂，其主要成分为L-2-吡咯烷酮-5-羧酸钠(简称PCA-Na)，呈无色或淡黄色的液体，略带微甜味，与透明质酸(H·A)的吸湿性相当，比甘油、丙二醇及山梨醇等的保湿作用强，可溶于水，略溶于有机溶剂中，在相同的温度及浓度条件下，其粘度较其它保湿剂低，且安全性高，对皮肤、眼粘膜几乎没有刺激性，与其它保湿剂混合使用效果较好。PDSI-101对谐调卷烟的香吃味有较好的效果，对改善烟丝的柔韧性有一定的作用，在烟草中的参考用量为0.5％-1.0％。
1.5 壳聚糖衍生物
壳聚糖是甲壳素脱乙酰基后得到的一种天然高分子碱性多糖。壳聚糖只能溶解于酸性溶液中，形成直链聚阳离子，具有一定的保湿、抑菌作用。为改善壳聚糖的水溶性，保持分子的阳离子性能，将壳聚糖进行改性可得到水溶性衍生物。在烟草工业中主要是作为再造烟叶的添加剂使用，具有一定的保润、保香、防霉等功效，参考用量为0.5％-1.0％。
1.6 丙二醇
丙二醇的分子中具有两个羟基(-OH)和水分子形成化学键(氢键)，因而具有一定的吸湿性，与香精香料的互溶性好，保润效果较木糖醇和山梨醇稍好，是目前各卷烟企业应用较多的一种保润剂。
2 材料与方法
2.1 材料
精品硬盒“红枚”牌配方烟丝(韶关卷烟厂)；麦芽低聚糖醇、D-吡喃半乳糖醛酸和壳聚糖衍生物(湖南常德金陵卷烟辅料公司)；NCS(江西大正有限公司)；PDSI-10l(青岛久润精细化工公司)；丙二酵(美国陶氏化学品公司)，纯度均为商品级。
2.2 仪器
表面皿；DL-102干燥箱(重庆银河仪器公司)；MD100-2分析天平(上海天平仪器厂)；IM1000RHD恒温恒湿箱(英国菲尔创纳公司)。
2.3 方法
2.3.1 各保润剂样品的保湿率测试
取以上保润剂样品各5g，分别配制成5％的水溶液，放置于表面皿中，控制环境湿度为(50±5)％，温度为25℃，正规定的时间内，将样品取出后称重，按下式计算其保湿率：
保湿率 = M2／M1×100％
式中：M1——放置前水分重量；H2——放置后水分重量。
2.3.2 各保润剂样品对烟丝的保润效果测试
(1)平衡烟丝含水率：称取样品烟丝2kg，置于38％浓硫酸的玻璃干燥器内平衡含水率24h，平衡后的烟丝含水率为12.5％。
(2)喷加料液：取7份平衡含水率后的样品烟丝各150g，分别喷入麦芽低聚糖醇、NCS、D-吡喃半乳糖醛酸、PDSI-101、壳聚糖衍生物和丙二醇各7.5g，水2.5g；空白对照样喷水10g。然后，将各样品分别放入恒温恒湿箱中，保持温度28℃，相对湿度21％，连续测试6d，记录其含水率变化情况。
2.3.3 卷烟样品的制备
经恒温恒湿箱放置6d后，分别取上述各样品烟丝30g，分别卷制成烟支，编号后，置于玻璃干燥器内平衡含水率24h以上，作为感官评吸用样品。
3 结果与讨论
3.1 不同保润剂的保湿率对比
保润剂吸湿、保湿性能的差异取决于其对水分子作用力(分子间所形成的氢键)的大小，该作用力越大，对水分的结合力越强。由表1可见，5种保湿剂的保湿率相差不大，其中以壳聚糖衍生物的水分散失速率最慢，最终含水率最高。与传统使用的丙二醇相比，其它5种保润剂的保湿率均有一定程度的提高。
3.2 不同保润剂对烟丝的保润效果对比
添加不同保润剂烟丝样品的含水率变化见表2。由表2可见，除麦芽低聚糖醇和丙二醇的保润效果稍差外，其余4种保润剂的保润作用较强。实验还发现，加入保润剂3-4d，烟丝的含水率均有所回升，且不同保润剂的回升时间不同，这与各保润剂所含化学成分的性质有关。但3-4d之后，烟丝含水率均又出现不同程度的下降(图1)，这一现象与张效康的实验结果相一致。产生这种现象的原因是当保润剂刚加入烟丝中时，尚未被 烟丝完全吸收，因此水分散失的速率与对照样相似；之后随着平衡时间的延长，保润剂被烟丝逐渐吸收，与水分子形成氢键，阻止了水分子的散失。到第3-4d时，保润剂被烟丝完全吸收，形成了更多的氢键，而此时的水分子数目少，保润剂就从外部环境吸收水分，以供形成化学键，从而使烟丝的含水率有所增加，但不同保润剂之间的保润效果存在一定的差异。因此，在制丝、卷接各工序中，应合理选择车间的环境温湿度和工艺条件，促使所加保润剂能尽快地被烟丝吸收，以起到较好的保润效果。
3.3 添加不同保润剂卷烟的感官评吸对比
添加不同保润剂的卷烟对感官质量的影响对比结果见表3。由表3可以看出，6种保润剂中除壳聚糖衍生物外，其它保润剂均对卷烟的吸味不产生负面影响。壳聚糖衍生物对卷烟香气和余味有一定的影响，可能与其含有较多的氮元素有关。
4 小结
(1)与丙二醇相比，实验所选的其它5种保润剂的保湿率均较高。
(2)不同保润剂之间的保润效果存在一定的差异。其中NCS、D-吡喃半乳糖醛酸、PSDI-101和壳聚糖衍生物4种保润剂的保润作用较强，而麦芽低聚糖醇和丙二醇的保润效果稍差。加入保润剂3～4d、烟丝的含水率均有所回升，之后又有不同程度的下降。
(3)评吸结果表明，实验所选的6种保润剂中除壳聚糖衍生物外，其它保润剂均对卷烟的吸味无负面影响。壳聚糖衍生物对卷烟香气和余味有一定的影响，可能与其含有较多的氮元素有关。