多重变色丸芯及其制备方法和应用与流程

本发明涉及属于卷烟滤棒功能材料领域，具体涉及一种多重变色丸芯及其制备方法和应用。背景技术：1、随着社会经济发展以及人们生活理念的不断变化，卷烟消费逐渐呈现出多元化及特色化等特点。为了满足消费者多样化的需求并提升其消费体验，出现了具备变色功能的卷烟滤棒。如cn 115109320a公开了一种烟用变色颗粒及其制备方法与它的用途，其主要步骤包括混料、挤出成型、干燥与筛分等，通过将烟用变色颗粒装于透明空腔滤棒中，能使消费者在抽吸卷烟时明显感受到这种颗粒颜色随着温度光或ph的变化而改变的效果,形成一类独具特色的卷烟特种滤棒。专利cn 107474960a公开了一种卷烟烟气敏感变色释香颗粒的生产方法，通过使用变色粉、粘结剂与主料均匀混合料，从而保证变色释香颗粒具有高的机械强度，通过雾化加香方式实现变色释香颗粒有效载香；消费者在卷烟抽吸过程中，感受到变色颗粒随着烟气通过而出现的颜色变化，同时感受到释放的香味，让消费者在视觉与味觉两方面都获得快感，与此同时还能实现卷烟的有效防伪。2、虽然现有技术能够制备具有变色效果的卷烟滤棒，但其变色效果常见于单一变色，即“有色”变“无色”或者“无色”变“有色”，而目前能够精确实现“有色”变“有色”即由颜色1变成颜色2或者由颜色1先变成颜色2再变成颜色3等多种颜色变化的技术鲜有报道。技术实现思路1、本发明的目的是提供一种多重变色丸芯及其制备方法，当抽吸卷烟时，丸芯颜色能够发生多重的颜色变化。2、为了实现上述目的，本发明提供一种多重变色丸芯，为核壳结构，由丸芯核层、多个色素层和设置于每对相邻的色素层之间的中间层组成，且所述丸芯核层表面包裹所述色素层；3、其中，所述丸芯核层由以下重量份的组分组成：低导热材料94-96份、微晶纤维素1-5份和聚乙烯吡咯烷酮1-3份，其中所述低导热材料的导热系数小于0.05w/m*k；4、所述色素层包括热消色型温变色素，沿由所述丸芯核层向外的方向，多个所述色素层中的热消色型温变色素的变色温度逐渐降低；5、所述中间层包括两个色素防蚀亚层和夹持于两个所述色素防蚀亚层之间的脂肪酸亚层，且所述脂肪酸亚层的熔点介于相邻的色素层的温变温度之间。6、若所述丸芯色素层和中间层的用量太大，则靠近丸芯核层的色素层和中间层可能无法及时感应到烟气温度，影响变色效果；若所述丸芯色素层和中间层的用量太小，则色素层和中间层的温度随烟气温度变化较快，各层变色速度也将较快，也影响变色效果。所以，为了保证各色素层及丸芯核层的颜色能够有效稳定的呈现出来，所述丸芯核层、每一色素层、每一中间层的质量比优选为100:(1-5):(1-5)。7、在所述丸芯核层中，所述低导热材料能够延缓返色现象的发生；当卷烟抽吸停顿期间或者抽吸结束后，随着多种变色丸芯温度降低，已消色色素层可能会出现返色，而丸芯核层采用低导热系数材料，具有保温作用，能够阻碍丸芯温度的降低，从而延缓返色现象发生。同时，由于聚乙烯吡咯烷酮和微晶纤维素具有良好的粘性及流动性等，所以丸芯核层具有更好的强度、韧性和加工性能。所以，在确保所述多重变色丸芯能够在不同温度下实现多种颜色变化时，还具有较低的脆碎度以及较高的圆整度合格率，低导热材料、微晶纤维素和聚乙烯吡咯烷酮的质量比限定在(94-96):(1-5):(1-3)。所述低导热材料可以为气相二氧化硅、气相二氧化钛或两者的任意组合，更优选为比表面积20-400m2/g的疏水型气相二氧化硅或气相二氧化钛，如比表面积150-400m2/g的疏水性气相二氧化硅。所述聚乙烯吡咯烷酮优选为聚乙烯吡咯烷酮k12型(pvp k12)。8、所述色素层的主要作用是温变显色，其主要由所述热消色型温变色素和粘合剂组成。为有效实现色素层的功能，且颜色不失真，所述热消色型温变色素和粘合剂的质量比优选为(1-4.9):(0.05-0.1)。优选地，所述热消色型温变色素的变色温度为30-60℃。为了提高色素层的圆整度合格率和降低脆碎度，所述粘合剂优选为卡拉胶、瓜尔胶或两者的任意组合，而且除了能提高圆整度合格率和降低脆碎度外，其用量少，从而可以减少对色素颜色的影响，同时作为植物胶，安全性高。9、所述中间层的主要作用是减少相邻色素层之间颜色叠加造成的颜色失真。每一色素防蚀亚层都比较薄，其用途是将其中的脂肪酸亚层与相邻的色素层分隔开，避免其腐蚀色素层。所述色素防蚀亚层主要由聚乙烯醇组成，所述聚乙烯醇可以为聚乙烯醇0588(pva0588)、聚乙烯醇1788(pva1788)等。所述脂肪酸亚层主要由脂肪酸组成，且该脂肪酸在其熔点温度以下时，为不透明材料，从而能够有效遮住与中间层相邻的里面色素层的颜色；在高于其熔点温度，处于熔融状态时，为透明材料，从而使得与其相邻的里面色素层的颜色显现出来；如此，有利于减少相邻色素层之间颜色叠加造成的颜色失真。所述脂肪酸可以为十二烷酸、十三烷酸、十四烷酸、十五烷酸等，可以是是几种脂肪酸的任意组合。为进一步减少颜色失真，所述中间层中的每一色素防蚀亚层与脂肪酸亚层的质量比为(0.1-0.5):(1-4)。10、其中，本发明中的“热消色型温变色素”为低温显色颜色，当温度升至变色温度时色素从有色变为无色。本发明中的“脂肪酸”主要是指饱和脂肪酸，优选为直链饱和脂肪酸。11、进一步，所述多重变色丸芯由内至外依次由所述丸芯核层、第一色素层、第一中间层、第二色素层、第二中间层和第三色素层组成，其中，所述丸芯核层、第一色素层、第一中间层、第二色素层、第二中间层和第三色素层的质量比为100:(1-5):(1-5):(1-5):(1-5):(1-5)，所述第一色素层包括a类热消色型温变色素，且其变色温度为50-60℃，变色温度优选为55-60℃；所述第二色素层包括b类热消色型色素，且其变色温度为40-50℃，变色温度优选为45-50℃；所述第三色素层包括c类热消色型色素，且其变色温度为30-40℃，变色温度优选为35-40℃；12、所述第一中间层包括依次设置的第一色素防蚀亚层、第一脂肪酸亚层和第二色素防蚀亚层，所述第一脂肪酸亚层的材料为十四烷酸、十五烷酸或两者的任意组合；13、所述第二中间层包括第三色素防蚀亚层、第二脂肪酸亚层和第四色素防蚀亚层，所述第二脂肪酸亚层的材料为十二烷酸、十三烷酸或两者的任意组合。14、为了便于a类热消色型温变色素包衣成型，所述第一色素层可以由以下重量份的组分组成：所述a类热消色型温变色素1-4.9份、第一粘合剂0.05-0.1份。所述第一粘合剂可以为卡拉胶和瓜尔胶等。15、为了便于b类热消色型温变色素包衣成型，所述第二色素层由以下重量份的组分组成：所述b类热消色型温变色素1-4.9份、第二粘合剂0.05-0.1份。所述第二粘合剂可以为卡拉胶和瓜尔胶等。16、为了便于c类热消色型温变色素包衣成型，所述第三色素层由以下重量份的组分组成：c类热消色型温变色素1-4.9份、第三粘合剂0.05-0.1份。所述第三粘合剂可以为卡拉胶和瓜尔胶等。17、所述第一中间层自内至外由以下重量份的组分组成：第一色素防蚀亚层0.1-0.5份、所述第一脂肪酸亚层1-4份、第二色素防蚀亚层0.1-0.5份；所述第二中间层自内至外由以下重量份的组分组成：第三色素防蚀亚层0.1-0.5份、所述第二脂肪酸亚层1-4份、第四色素防蚀亚层0.1-0.5份。优选地，所述第一中间层脂肪酸的熔点为50-55℃，所述第二中间层脂肪酸的熔点为40-45℃。18、可以理解，所述多种变色丸芯还可根据需要继续在第三色素层外面包裹第三中间层、第四色素层等。19、为便于所述多重变色丸芯能够置于卷烟滤棒的透明空腔中，所述多重变色丸芯粒径优选为10-100目，其中，多重变色丸芯粒径12-25目时，在卷烟滤棒的透明空腔中的视觉观察效果更佳。20、所述多重变色丸芯还可负载功能成分，如香精香料、保润剂等，使其还具有增香保润效果，从而提升卷烟产品特色和品质。21、本发明提供的上述多重变色丸芯能够实现多重变色速度可控的主要原因在于：(1)丸芯核层外面包裹有不同变色温度的多个色素层，由外到内多个色素层的变色温度依次增加，随抽吸进行，烟气温度逐渐升高，由外到内多个色素层颜色逐渐消失，从视觉上就会依次呈现出多种颜色，即各色素层的颜色和丸芯核层的颜色；例如，当多重变色丸芯包括三个色素层时，其会依次呈现四种颜色，即第三色素层颜色、第二色素层颜色、第一色素层颜色和丸芯核层的颜色。(2)相邻的色素层之间设置中间层，当烟气温度低于其脂肪酸亚层熔点时，中间层中的脂肪酸亚层呈不透明状，从而能够有效遮住与中间层相邻的里面色素层的颜色；当烟气温度高于脂肪酸亚层熔点时，脂肪酸亚层会发生熔化，呈透明状，从而使得与其相邻的里面色素层的颜色显现出来，如此能够减少相邻色素层之间颜色叠加造成的颜色失真。(3)丸芯核层采用低导热材料为主要原料，能够延缓返色现象的发生；同时，由于聚乙烯吡咯烷酮和微晶纤维素具有良好的粘性及流动性等，从而赋予丸芯核层更好的强度、韧性和加工性能。22、所以，上述多重变色丸芯通过丸芯核层配方中各组分之间的协同作用、丸芯核层及各色素层及中间层的协同作用，使得抽吸卷烟时，多重变色丸芯颜色能够发生多重的颜色变化；进一步，各色素层及中间层的配方设计，有利于提高多重变色丸芯的圆整度合格率和降低多重变色丸芯的脆碎度。23、一种上述多重变色丸芯的制备方法，采用现有的核壳结构制备方法。其中，该制备方法可以包括以下步骤：24、(1)丸芯核层制备25、先将上述丸芯核层的组分与水均匀混合，再制成预定形状的丸芯核层；如，采用现有的挤出滚圆法将丸芯核层制成圆形。具体地，将低导热材料94-96份、微晶纤维素1-5份、聚乙烯吡咯烷酮1-3份、水180-200份混合均匀后，采用本领域公知的挤出滚圆法等技术方法，制得丸芯核层。26、(2)色素层制备27、先将上述色素层的组分与水均匀混合，制得色素包衣液；再利用包衣机将所述色素包衣液形成色素层。具体地，将a类热消色型温变色素1-4.9份、粘合剂0.05-0.1份、水15-40份混合后制得包衣液，采用本领域公知的包衣法，利用包衣机将所述色素包衣液包裹在步骤(1)制备的丸芯核层或中间层表面，形成对应的色素层。28、(3)中间层制备29、利用包衣机在相邻的色素层上依次形成第一色素防蚀亚层、脂肪酸亚层及第二色素防蚀亚层，利用包衣机在相邻的色素层上形成中间层。具体地，先制得第一色素防蚀亚层包衣液，再利用包衣机将所述第一色素防蚀亚层包衣液包裹在步骤(2)制得的色素层上，形成第一色素防蚀亚层；再制得脂肪酸亚层包衣液，再利用包衣机将所述脂肪酸亚层包衣液包裹在所述第一色素防蚀亚层上，形成脂肪酸亚层；然后制得第二色素防蚀亚层包衣液，再利用包衣机将所述第二色素防蚀亚层包衣液包裹在脂肪酸亚层上，形成第二色素防蚀亚层，从而形成中间层。30、例如，先将色素防蚀材料0.1-0.5份、水2-10份混合后制得第一色素防蚀包衣液，利用包衣机将所述第一色素包衣液包裹在步骤(2)制备的色素层表面，得到第一色素防蚀亚层；31、再将脂肪酸亚层1-4份、无水乙醇20-80份混合后制得脂肪酸包衣液，利用包衣机将所述脂肪酸包衣液包裹在第一色素防蚀亚层表面，得到脂肪酸亚层；32、然后，将pva05880 0.1-0.5份、水2-10份混合后制得第二色素防蚀包衣液，利用包衣机将所述第二色素防蚀包衣液包裹在脂肪酸亚层表面，得到第二色素防蚀亚层，从而得到中间层。33、当所述多重变色丸芯包括三个色素层时，其制备方法包括以下步骤：34、(11)丸芯核层制备，与步骤(1)相同。35、(12)第一色素层制备36、将a类热消色型温变色素1-4.9份、粘合剂0.05-0.1份、水15-40份混合后制得第一色素包衣液，采用包衣法，利用包衣机将所述第一色素包衣液包在步骤(11)制备的丸芯核层表面，形成第一色素层。37、(13)第一中间层制备38、先将pva 0.1-0.5份、水2-10份混合后制得第一色素防蚀亚层包衣液，采用包衣法，利用包衣机将第一色素防蚀亚层包衣液包裹在步骤(12)制备的第一色素层表面，得到第一色素防蚀亚层；39、再将第一脂肪酸亚层1-4份、无水乙醇20-80份混合后制得第一脂肪酸包衣液，采用包衣法，利用包衣机将第一脂肪酸包衣液包在第一色素防蚀亚层表面，得到第一脂肪酸亚层；40、然后，将pva 0.1-0.5份、水2-10份混合后制得第二色素防蚀亚层包衣液，采用包衣法，利用包衣机将第二色素防蚀亚层包衣液包裹在第一脂肪酸亚层表面，得到第二色素防蚀亚层，从而得到第一中间层。41、(14)第二色素层制备42、将b类热消色型温变色素1-4.9份、粘合剂0.05-0.1份、水15-40份混合后制得第二色素包衣液，采用包衣法，利用包衣机将第二色素包衣液包在步骤(13)制备的第一中间层表面，形成第二色素层。43、(15)第二中间层制备44、先将pva 0.1-0.5份、水2-10份混合后制得第三色素防蚀亚层包衣液，采用包衣法，利用包衣机将第三色素防蚀亚层包衣液包在步骤(14)制备的第二色素层表面，得到第三色素防蚀亚层；45、再将第二脂肪酸亚层1-4份、无水乙醇20-80份混合后制得第二脂肪酸包衣液，采用包衣法，利用包衣机将第二脂肪酸包衣液包在第三色素防蚀亚层表面，得到第二脂肪酸亚层；46、然后，将pva 0.1-0.5份、水2-10份混合后制得第四色素防蚀亚层包衣液，采用包衣法，利用包衣机将第四色素防蚀亚层包衣液包在第二脂肪酸亚层表面，得到第四色素防蚀亚层，从而得到第二中间层。47、(16)第三色素层制备48、将c类热消色型温变色素1-4.9份、粘合剂0.05-0.1份、水15-40份混合后制得第三色素包衣液，采用包衣法，利用包衣机将第三色素包衣液包在步骤(15)制备的第二中间层表面，即可得到多重变色丸芯。49、进一步地，可以采用喷雾等方法将香精香料和保润剂等功能成分喷涂到所述丸芯壳层上，制得负载功能成分的多重变色丸芯。50、本发明提供的上述多重变色丸芯的制备方法简单，易操作，能够实现工业化生产。另外，由上述方法制得的多重变色丸芯具有多重变色、脆碎度低、圆整度合格率高等特点，能够满足卷烟滤棒的不同应用加工需求。51、本发明的另一目的是提供一种上述多重变色丸芯在卷烟中的应用，以提升卷烟的消费体验。其中，所述卷烟包括滤棒，该滤棒中设置有透明空腔，所述多重变色丸芯填充在所述透明空腔中。52、为了保证视觉效果，所述多重变色丸芯在所述透明空腔中的添加量为10-60mg/支烟，更优选为20-50mg/支烟。53、因此，所述多重变色丸芯具有多重变色、脆碎度低、圆整度高等特点，能够满足卷烟滤棒的不同应用加工需求。此外，丸芯负载功能组分后还具有增香保润效果，进而改善卷烟感官品质。所以，上述多重变色丸芯可以满足不同的消费习惯，以提升卷烟的消费体验。