The Science of Super-Concentrates: Formulating at 1-2% Usage Rates

作者：研发团队，CUIGUAI Flavoring

发表者：Guangdong Unique Flavor Co., Ltd.

Last Updated: 2026 年 1 月 31 日

分子之舞：风味化学

简介：风味科学的大压缩

The evolution of the e-liquid industry is a story of radical compression. In the early 2010s, the “open system” era dominated, characterized by large sub-ohm tanks and high-wattage devices. During this period, flavorists formulated concentrates intended for usage rates of 15%, 20%, or even 25%. These “traditional” concentrates were essentially diluted versions of aromatic compounds, where the carrier—typically Propylene Glycol (PG)—did most of the heavy lifting in terms of volume.

然而，随着 2026 年的到来，市场发生了转变。高阻吊舱系统、一次性设备的兴起以及全球对制造效率的推动催生了超浓缩物 (SC)。这些系统经过精心设计，只需简单的操作即可提供完整、复杂的感官特征。1% to 2% usage rate.

But shifting from a 15% formulation to a 1% formulation is not as simple as removing 90% of the PG. It requires a fundamental restructuring of the flavor’s molecular architecture. It is a transition from “cooking” to “molecular engineering.” In this comprehensive technical guide, we will dissect the physics, chemistry, and industrial logistics behind formulating flavor systems that pack an entire sensory world into a single drop.

1. 效力的分子力学

To understand how a flavor works at 1%, we must first understand the气味检测阈值 (ODT)。 ODT是人类嗅觉可以感知的某种化合物的最低浓度。

1.1阈值原则

风味化合物的功效差异很大。例如，某些酯可能需要百万分之几 (ppm) 才能被检测到，而某些含硫化合物或吡嗪可以通过人的鼻子检测到十亿分之几 (ppb)。

在传统浓缩物中，调味师经常使用“填充”芳香剂（ODT 较高的化合物）来增加体积。在超浓缩物中，这些填料被清除。我们专注于高效挥发物。

1.2SC 配方中的关键化学家族

• 酯类（水果引擎）：化合物如丁酸乙酯（菠萝/香蕉）或乙酸异戊酯（梨）是水果型材的骨干。在 SC 中，我们利用专门的异构体来提供更高的稳定性和更低的蒸气压，确保“前调”不会立即从线圈中闪出。
• 吡嗪（美味的细微差别）：Essential for tobacco, coffee, and chocolate profiles. Because pyrazines are incredibly potent, they are often the first things to “overpower” a 1% mix if not balanced with precision.
• 醛（质地）：醛提供“绿色”或“浓郁”的味道。然而，它们具有化学反应性。在高浓度环境下，醛类可与PG载体反应生成缩醛.

技术引用：《农业与食品化学杂志》上的研究表明，随着时间的推移，电子烟液中缩醛的形成会显着改变感知的风味特征。超浓缩物必须与稳定剂或特定 pH 缓冲剂一起配制，以最大程度地减少“浸泡”阶段期间的这些意外化学位移。

1.3分子浓度的数学

To achieve a 1% usage rate, the concentration of active volatiles in the bottle must be near-saturation. We quantify this using the摩尔浓度公式：

在哪里中号是摩尔浓度，n是溶质的摩尔数，并且v是溶液的体积。在 SC 中，中号在降水发生之前被推到其物理极限。

2. 载体基质的溶解度和物理性质

The primary challenge of a 1% concentrate is溶解度。您正尝试将大量有机芳香固体和油放入极少量的丙二醇中。

2.1汉森溶解度参数 (HSP)

调味师使用 HSP 来预测风味分子是否会保留在稳定的溶液中或“脱落”（重结晶）。 HSP 着眼于三种力量：

• 色散力（d_d)
• 偶极分子间力（d_p)
• 氢键力（d_小时)

In a 1% super-concentrate, the density of flavor molecules is so high that the solution often nears its saturation point. If the temperature drops during shipping, the flavor components might crystallize. To prevent this, we utilize “co-solvents” like三乙酸或者乙醇以微剂量弥补溶解度差距，确保浓缩物从工厂到最终消费者始终保持均质液体。

2.2丙二醇 (PG) 的作用

PG is the ideal carrier because of its low viscosity and its ability to act as a humectant. In a super-concentrate, the PG acts as a “molecular cage,” holding the volatiles in place. When the 1% concentrate is finally added to a base of Vegetable Glycerin (VG) and PG, the low-viscosity concentrate must disperse rapidly.

3. 先进的提取和蒸馏技术

You cannot reach a 1% usage rate using standard food-grade extracts. Traditional cold-pressing or simple steam distillation leaves behind too many “heavy” non-volatile waxes and resins. These components do not contribute to flavor in vapor form; instead, they gunk up coils and dilute the aromatic strength.

3.1分子蒸馏（短程蒸馏）

我们利用分子蒸馏，一个在高真空下操作的过程。这使得我们能够在远低于常压沸点的温度下分离风味成分。通过这样做，我们可以避免热降解——精致的水果分子过热时出现的“烧焦”味道。

结果是口味的“心切”：

• 前提：波动性大，影响立竿见影。
• 心脏笔记：风味的主体和特征。
• 基本笔记：余味持久，结构稳定。

短程蒸馏图

3.2超临界二氧化碳₂萃取

对于植物特性（如烟草或香草），我们采用超临界 CO₂萃取。通过操纵CO₂在它既充当气体又充当液体的状态下，我们可以针对特定的风味分子，而无需提取传统乙醇提取物中常见的苦味单宁或重质植物蜡。

4. 精确数学：大规模公式化

When working with a usage rate of 1.5%, the margin for error disappears. In a traditional 15% mix, if a technician is off by 0.5%, the final concentration is 14.5%—a negligible change. In a super-concentrate, if you are off by 0.5%, you have changed the flavor profile by 33%.

4.1浓度方程

标准稀释公式适用：

For a 1,000-liter industrial batch, a 1.5% usage rate requires exactly 15 liters of concentrate.

4.2自动给药要求

为了保持如此低的质量，制造商必须投资重量计量系统. Unlike volumetric pumps, which can be affected by the thermal expansion of liquids, gravimetric systems measure the weight of the ingredient to the tenth of a gram. This is the only way to ensure that a 1% formulation tastes the same in January as it does in July.

5. Thermodynamics: How 1% Behaves on the Coil

超浓缩物的最终测试是“汽化事件”。当烟油接触到加热元件时（通常温度在180℃到240℃之间），香料分子必须与载体同时从液体转变为气体。

5.1闪点和沸点曲线

如果风味挥发物的沸点明显低于 PG/VG 基料，它们会立即“闪散”，导致第一口喷出刺鼻、浓缩的风味，随后带来柔和的体验。

为了解决这个问题，SC 被制定为固定剂。这些是高分子量、无味的化合物，可将较轻的挥发物“固定”在载体上。这确保了线性蒸发率。根据美国化学会，气溶胶生成过程中溶质和溶剂之间的相互作用是加热线圈整个使用寿命期间“风味一致性”的关键因素.

电子烟线圈风味动态

5.2气溶胶粒径分布

The effectiveness of a 1% flavoring is also dependent on the droplet size of the aerosol. Smaller droplets (<1 μm) have a higher surface-area-to-volume ratio, allowing for more efficient delivery of flavor molecules to the olfactory receptors. Super-concentrates are engineered to promote fine atomization, which is why they perform so well in low-power pod devices.

6. 感官科学：克服味道减弱

改用超浓缩物时常见的抱怨是嗅觉疲劳，或“电子烟使用者的舌头”。当大脑的嗅球变得饱和并停止向大脑发送信号时，就会发生这种情况。

6.1更多的悖论

与直觉相反，添加更多的风味浓缩物通常会导致较少的perceived flavor. At high concentrations, the molecules compete for the same receptor sites in the nose. In a 1% formulation, the molecules are spaced appropriately, allowing the receptors to reset between puffs.

6.2协同作用和掩蔽

在 SC 配方中，我们使用“协同对”。例如，添加微量的马尔顿乙基to a strawberry flavor doesn’t just add sweetness; it physically enhances the volatility of the strawberry esters, making them more perceptible at lower concentrations. Conversely, we use “Masking Agents” to suppress the peppery throat hit of high-concentration nicotine, allowing the 1% flavor profile to shine through.

7. 全球监管合规性和安全性

2026年，烟油制造商的监管负担是巨大的。从美国 FDA 的 PMTA 到欧盟的 TPD，每毫克成分都必须计算在内。

7.1毒理学筛查

超浓缩物使合规性变得更容易。当您使用较少的调味剂时，您在最终产品中引入的化学物质总量就会减少。

• 不含二乙酰：我们确保二乙酰或乙酰丙酰的检测水平为零。
• 重金属检测：我们的提取物经过铅、砷和镉测试。

根据数据魔多情报预计到 2030 年，全球电子烟油市场将达到 60 亿美元以上，并显着转向高合规性、透明制造的浓缩液。

7.2FEMA GRAS 荣誉

重要的是要注意风味和提取制造商协会（FEMA）将口味指定为“公认安全”(GRAS)摄取。作为联邦应急管理局官方网站请注意，这并不自动涵盖吸入。因此，我们的研发过程涉及吸入毒理学筛查确保我们的浓缩物在加热时不会产生甲醛或丙烯醛等有害副产物。

8. 超浓缩物的经济理由

虽然超浓缩物的每升价格高于传统调味品，但有效单位成本显着降低。

8.1使用成本分析

考虑生产 1,000 单位 10 毫升电子烟油：

• Traditional (15% usage):需要 1.5 升香料。
• SC (1.5% usage):需要 0.15 升（150 毫升）香料。

8.2物流仓储效率

Shipping 150ml of liquid via air freight is a fraction of the cost of shipping 1.5 liters. Furthermore, the storage requirements in your warehouse are reduced by 90%. In the context of “Just-In-Time” (JIT) manufacturing, SCs allow for much tighter inventory control and lower overhead costs.

9. 实施：如何切换到 SC

If your facility is currently set up for 15% usage rates, switching to 1% requires a protocol change:

• 重新校准混合容器：小批量可能需要更灵敏的秤。
• 调整浸泡时间：超浓缩物通常需要较少的浸泡是因为“注入”的载体液体较少。大多数产品可在 48 小时内“Shake and Vape”准备就绪。
• 更新SOP：确保您的批次记录反映新的剂量要求，以避免灾难性的过度调味。

10.浸泡和氧化的化学

当电子烟液混合时，它会经历一个通俗地称为“浸泡”的过程。用科学术语来说，这是一个组合同质化和缓慢燃烧的化学反应.

10.1均质化动力学

由于超浓缩物非常致密，因此它们不会自然地快速扩散到高 VG 基质中。我们建议使用超声波均质机。这些设备使用高频声波产生空化气泡，这些气泡在破裂时会将风味分子撕裂并将其均匀地分布在整个液体中。这将浸泡时间从几周缩短到几分钟。

10.2防止氧化

由于不饱和酯的高密度，超浓缩物非常容易被氧化。我们将 SC 封装在氩气毯——比空气重的惰性气体。这可以防止氧气在储存过程中接触液体，确保风味特征在长达 24 个月内保持“新鲜”。

11. Customizing Mouthfeel at 1%

对早期低剂量调味剂的一个主要批评是它们感觉“稀”或“稀”。 2026 年，我们使用以下方法解决了这个问题非调味剂.

11.1增强“体质”

By incorporating food-grade vegetable-derived gums or specific cellulose ethers that are stable under heat, we can replicate the “thick” mouthfeel of a 20% flavor concentrate while only using 1%. These modifiers do not add flavor but increase the viscosity of the vaporized aerosol, giving the sensation of a richer, more “creamy” vape.

11.2冷却和增甜

冷却剂如WS-23或者WS-3常用于 SC。然而，由于它们在室温下是结晶固体，因此必须在精确控制的温度下将它们预先溶解到 SC 中，以防止最终电子烟液中的“脱落”。

12. 结论：设计风味的未来

The move to Super-Concentrates is an inevitable step in the maturation of the e-liquid industry. It represents a move away from the “home-brew” aesthetics of the past and toward a future of pharmaceutical-grade precision. By formulating at 1-2%, manufacturers gain total control over their product’s consistency, safety, and profitability.

Premium SC: 1% Flavor Concentrate

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