一种基于低次烟叶制备香料的方法及应用与流程

本发明属于烟草提取，具体涉及一种基于低次烟叶制备香料的方法及应用。背景技术：1、我国是烟草种植和生产大国，烟叶产量为450万吨～500万吨。低次烟叶指的是gb2635-86中的中黄五级、上黄四级、青黄二级以下的各等级烟叶。这部分烟叶从其外观质量来讲，颜色棕黄、黄褐且带有青色、厚薄不均匀、叶片结构疏松、光泽度较弱、多带有明显的花片、残伤面积大及油分不足等；从内在吸食品质来讲，香味欠缺、香气质较粗糙、苦辣、刺激性涩味明显、余味不净、口腔舌部残留物较多。在烟草的收获和加工过程中会产生大量的低次烟叶，占烟草总产量的25％，这部分低次烟叶除少量用于生产烟膏和农药外，大部分弃之无用，这样处理不仅浪费资源还会对土壤环境造成污染。2、低次烟叶作为一种独特的生物质原料，富含烟草本香成分及糖类、蛋白质、纤维素等化学成分，充分利用这些资源对于低次烟叶的高值化利用具有重要的意义。目前关于低次烟叶中有效成分的利用主要是提取低次烟叶中的蛋白质、纤维素、绿原酸与芸香苷等多酚类物质，以及烟碱、茄尼醇等某一特定成分。而受地区、土壤、气候、品种、栽培方法等因素影响，烟叶质量和使用价值被划分为若干类型，低次烟叶也具有不同的风格特征和等级，比如清香型、浓香型、中间香型等风格，对于不同类型的低次烟叶，采用常规的提取技术难以获得固定风格的烟草致香物，使得低次烟叶中香味成分的规模化利用受到限制。此外，赋予烟草风味特征的成分主要是挥发性香味成分，具有低沸点、低香味阈值等特点，若将这些特征香味成分直接添加在卷烟产品中，在加工和运输、贮藏过程中极易散失，难以发挥其潜在价值。因此，利用不同风格低次烟叶获得一种风格稳定、保香性能优异的香料对于低次烟叶的资源化利用具有重要意义。基于此，研发了本技术。技术实现思路1、本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种基于低次烟叶制备香料的方法及应用。该方法以废弃的低次烟叶为原料，变废为宝，制备获得的香料应用于卷烟可以明显提升产品的烟草本香和烟雾量，产品存放1年以上时仍保留较好的感官风格。2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：3、一种基于低次烟叶制备香料的方法，其包括如下步骤：4、(1)打叶：采用片烟破碎机将低次烟叶处理成尺寸为2-8mm的烟末，目的是提高原料的均匀性和后续膨化反应的稳定性；5、(2)增温增湿：将烟末在80-100℃条件下增湿至水分含量约14-20％；6、(3)膨化：对增湿后的烟末进行膨化处理；7、(4)烘干：将膨化后的烟末烘干至含水率低于12％；8、(5)粉碎：将步骤(4)烘干后的烟末制成200-400目的烟粉，优选的设备是超音速气流粉碎机；9、(6)制备烟草香味化合物：在高温或微波条件下，将烟粉与糖质进行反应；此处主要进行焦化反应和美拉德反应以获得烟草香味化合物；10、(7)制备香料基质：将体积分数95％以上的乙醇水溶液均匀添加在步骤(6)反应后的烟粉上，然后提取烟草香味化合物，并经浓缩、纯化获得香料基质；11、(8)制备凝胶基质：提取后的烟粉干燥，采用热水提取除去可溶性物质，不溶物质经碱溶除去木质素、半纤维素等化合物、酸化获得微晶纤维素，再依次经近临界水处理、高压均质和凝胶化，获得凝胶基质；12、(9)制备香料：将香料基质与凝胶基质按质量比1:10-100混合，即可获得稳定的香料，具有香味缓释作用。13、具体的，步骤(3)中，采用膨胀装置对增湿后的烟末进行膨化处理，主要是将不同风格低次烟叶中低沸点的烟草本香物质去除，降解部分果胶、淀粉、蛋白质及少量的纤维素等大分子物质的同时产生一些烟草本香前提物，并改变烟末微观结构。膨化时采用的膨胀装置为微波反应器、蒸汽爆破装置、co2膨胀器等中的一种或多种。膨胀装置采用本领域常规技术制备或者直接购买普通市售产品即可，因不是本技术的创新之所在，故此不再赘述。采用微波反应器时，反应参数为：功率30-80kw，蒸汽压力0.2-1.0mpa，物料在颅腔中占比为2-10％；采用蒸汽爆破装置时，反应参数为：汽爆压力0.1-3.0mpa，压力保留时间10-60s；采用co2膨胀器时，反应参数为反应温度200-350℃。14、具体的，步骤(6)中，糖质为葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖、蔗糖等中的一种或多种组合，烟粉与糖质的质量比为100：(0.2-2)。15、进一步的，步骤(6)中，高温反应时反应温度为160-250℃，反应时间为20-60min；微波反应时，微波频率为2-3mhz，微波功率为600-1200w，加热时间为3-10min，物料在颅腔中占比为0.1-2％。16、具体的，步骤(7)中，采用高压微雾技术，将体积分数为95％以上的乙醇水溶液均匀添加在反应后的烟粉上，乙醇水溶液添加量为烟粉质量的5-15％，然后采用超临界提取、分子蒸馏、有机溶剂提取等中的一种技术来提取烟草香味化合物；优选采用有机溶剂提取。进一步的，步骤(7)中，有机溶剂提取香味成分获得提取液，提取液加入适量无水硫酸钠除去水，采用过滤、离心等方式进行固液分离获得无水的提取液并经浓缩、纯化获得香料基质；所述有机溶剂为二氯甲烷、乙酸乙酯、石油醚等中的一种或多种组合，有机溶剂提取时的固液比为1：3-20；二氯甲烷提取时，提取温度为15-45℃，优选35℃，提取时间为10-180min，优选10-30min；乙酸乙酯提取时，提取温度为20-70℃，优选40-50℃，提取时间为10-200min，优选10-15min。提取时可辅助超声波、微波强化提取。17、浓缩、纯化步骤可参考如下：提取液经精馏或低温减压浓缩除去90-98％的有机溶剂，并加入硅胶填料混匀后，减压除去剩余的有机溶剂；硅胶的添加量为烟粉质量的5-25％。除去有机溶剂的硅胶填料装柱，无水乙醇作为洗脱剂，待流出液有明显香味时开始收集，直至流出液无香味；收集的香味溶液浓缩50-500倍，即可得到香料基质。18、具体的，步骤(8)中，热水提取的条件为：热水温度为40-70℃，固液比为1：3-10；提取次数为2-5次；提取后高速离心获得沉淀物，离心转速为5000-15000r/min，离心时间为5-30min；19、碱溶：先使用5-20％的氢氧化钠溶液将不溶物质在室温下进行溶解以除去木质素、半纤维素等化合物，固液比为1：10-30，反应时间为30-60min，反应后固液分离，并用清水洗至清洗液ph为7-8。20、酸化：所使用的酸为无机酸，如磷钨酸、盐酸、硫酸和磷酸等中的一种或多种，酸浓度为10-60％；反应温度为70-95℃，固液比为1：10-30，反应时间为1-3h；反应后固液分离，并用清水清洗至清洗液ph为7-8，经冷冻干燥或喷雾干燥获得粉末1；21、近临界水处理：粉末1与水的固液比1：5-20，温度150-300℃，时间10-90min；反应后固液分离，经冷冻干燥或喷雾干燥获得粉末2；22、高压均质：将粉末2与水进行混合，固液比为1：5-50，工作压力为400-1000bar，经冷冻干燥或喷雾干燥获得粉末3；23、凝胶化：凝胶化技术有冻融、离子交联、聚合、3d打印等，优选采用冻融技术，冻融技术的反应条件为：将粉末3与水、甘油、聚乙二醇的混合溶液混合均匀，其中混合溶液中水、甘油、聚乙二醇的质量比为100：1-10：3-20；粉末3与液体的固液比1：20-100；经冻融获得凝胶基质。冷冻温度为零下的10-100℃范围内，冻融次数为2-10次。24、本发明提供了采用上述方法制备所得的香料。25、本发明提供了上述烤香料在卷烟中的应用。具体的，可以是：将制备好的香料涂覆在加热卷烟用的再造烟叶表面，添加量为0.1-10％；涂覆前再造烟叶水分控制在12-18％，涂覆后采用低温慢烘的干燥工艺将样品水分调整至10-12％，烘后样品采用辊压设备将涂料压实在再造烟叶内部，辊压压力为0.5-2mpa，温度为60-80℃。26、本发明还提供了一种卷烟，其中，所述卷烟添加有所述的香料。27、和现有技术相比，本发明的有益效果如下：28、本发明以废弃的低次烟叶为原料，变废为宝，制备获得的香料含有大量烟草本香物质，具有强烈的烟草风格特征，且安全性更高，将其应用于卷烟，能够显著提升产品感官品质，尤其是明显提升产品的烟草香气和烟雾量，产品存放1年以上时仍保留较好的感官风格。29、本发明利用不同风格低次烟叶获得一种风格稳定、保香性能优异的香料对于低次烟叶的资源化利用具有重要意义。