[发明专利]水射流粉碎和离心膜微波蒸馏提取烟草致香成分的方法

说明书

技术领域

本发明涉及卷烟生产技术领域，更具体地说，涉及一种水射流粉碎和离心膜微波蒸馏提取烟草致香成分的方法。

背景技术

随着人们对吸烟与健康问题关注度的逐渐提高，以及对公共场所禁烟力度的不断加大，烟草工业在实施降焦减害工程的同时，开始高度重视非燃烧低温卷烟、电子烟和口含烟等新型烟草制品研发，并将其作为关系行业可持续发展的战略性、全局性和长远性重大课题开展。

降焦减害工程，使卷烟中焦油含量不断降低，烟草中的香气成分也相应减少，烟味变淡，影响对吸烟的体验，因此，需要从烟草中提取致香成分对低焦油卷烟香气进行有效补偿；在新型烟草制品构成中，烟草本香物质是包括烟雾基质在内的，形成烟草特有香气所不可或缺的材料，需要从烟草中提取致香成分；另一方面，近年来兴起的再造烟叶加工过程中，通过添加烟草内源性香料来补偿损失的一部分烟草本香物质，也需要从烟草中提取致香成分；此外，通过对烟草致香成分的提取，可以综合利用和消纳烟叶储运和卷烟生产过程中大量产生的烟屑、烟渣、烟梗、碎烟片，以及每年弃于田间的相当可观的低次烟叶，不仅减少废弃物对环境的污染，同时又可变废为宝。

烟草特有的致香成分主要由其所含的醇类、醛类、酮类、酯类、酸类、醚类、糖类、萜烯类、氨基酸类、生物碱及杂环化合物等烟草的微量挥发性有机物组成。这些挥发性有机物通常是以初级代谢产物如纤维素、果胶、蛋白质、半纤维素等为基体，分布于烟草植物细胞内和细胞间质中，在溶出时，必须先透过细胞壁和细胞膜才能释放。但通常草本植物维管束中外侧的木质部和内侧的韧皮部组织较紧密，使溶剂不易渗透和扩散，烟草的致香成分难以被高效提取出来。

为了有效地提取烟草的致香成分，可首先对烟草植物进行细胞破壁处理，以便于这些挥发性香源物质能够在溶剂中顺利溶出。

为了实现对烟草植物细胞破壁目的，在本领域中，可采用各种公知的方法：如，生物处理方法，通过生物酶或菌对烟草的细胞壁进行降解，可能存在的问题是，单用生物酶往往处理不彻底，只能部分降解细胞壁；单用菌处理时间较长，细胞壁彻底消解及菌的代谢物可能影响香源物质的品质，时间短了又不能达到目的。

又如，物理处理方法，通过超声波、微波、蒸汽爆破等方法方使细胞破壁。其中，超声波细胞破壁是利用高频超声波在液体内产生的空化剥蚀效应和碎解作用使细胞壁破碎，可能的问题是受限于超声波换能器功率，处理能力不够大；微波破壁是利用微波场中的植物介质吸收微波能量时，因细胞内的分子极化产生偶极子超高频振动、摩擦而生热，当液相吸收足够的潜热气化后，冲破细胞壁释放蒸气达到细胞破壁目的，可能的问题是烟草植物的香源物质因过热而劣化；蒸汽爆破是利用具有一定压力的蒸汽进入植物细胞内后，因突然泄压使蒸汽释放造成细胞破壁，可能的问题仍然是过热。物理处理方法处理强度大，致香成分损失较大。

再如，化学处理方法，主要通过稀酸、碱、臭氧、有机溶剂和氧化等处理，使细胞壁强度降低或消解，可能存在的问题是这些化学成分后期难以处理的问题。

另一种溶剂提取法，可在未做细胞破壁处理的条件下，利用物质在溶剂中的溶解性差异，即选用对不需要溶出成分溶解度小，而对香源物质溶解度大的溶剂，通过溶剂对细胞壁的渗透作用进入细胞内，溶解可溶性香源物质，造成细胞内、外的浓度差，使细胞内的浓溶液不断向外扩散，溶剂则不断进入细胞中，直至细胞内、外溶液浓度达到动态平衡时，将饱和溶液滤出，再加入新溶剂继续溶出。溶剂可以是强极性的水，也可以是亲水性或亲脂性的有机溶剂。溶剂提取法分为冷提法和热提法两种，普通的溶剂提取法相对粗放，时间长，效率较低，致香成分相对含量不高，香气不足。

当细胞因破壁或扩散作用使香源物质溶入溶剂中后，则进一步需要使液相的香源物质从溶剂中分离开来，即蒸馏提取。在本领域中，可采用各种公知的方法：如，蒸馏提取，利用混合液体中各组分沸点(挥发性)不同，使低沸点组分蒸发，再冷凝成液体以分离整个组分。其中，以水为溶剂的水蒸气蒸馏法，经济性好、安全性高、操作性强，且对烟草中糖类、氨基酸类、酚类等水溶性致香物质具有较好的提取效果，但对于低极性、挥发性的有机酸、萜烯类、醇类等关键致香成分提取效果不佳，且需较高的蒸发温度，副反应较多，可能影响致香成分的本香效果。