滤嘴对烟气影响研究

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本文作者：李海锋汤德芳王辉作者单位：浙江中烟工业有限责任公司技术中心

随着人们生活水平的提高，消费者对健康会日益关注，低焦油卷烟［1］将会成为国内卷烟消费的主流。因此，中式低焦油卷烟的设计开发及应用将成为热点。近年来，国内卷烟企业已开始积累一些开发低焦油卷烟的技术，如在“三纸一棒”上的通风稀释、调整烟丝结构中梗丝、膨胀烟丝和烟草薄片的比例等［1］，但特殊滤嘴或新型滤嘴对中式低焦油卷烟的影响研究还鲜有报道，沟槽滤嘴就是其中之一［2］。沟槽滤嘴是由沟槽滤棒和接装纸卷制而成，其中沟槽滤棒是一种由特殊结构的沟槽纯纤维素纸包裹醋酸纤维丝束滤芯制成［3］。接装纸透气度和滤棒吸阻是沟槽滤嘴的重要指标，也是影响卷烟吸味和主流烟气的重要因素之一。滤棒吸阻或烟支通风率过大，尽管能减少烟气焦油量，却对卷烟吸味产生不利影响，要么抽吸困难，要么烟味变得平淡;滤棒吸阻或烟支通风率过小，则不能达到减害降焦效果［4］，以致不能在中式低焦油卷烟中应用。鉴于此，笔者就不同吸阻沟槽滤棒和不同透气度接装纸对低焦油卷烟主流烟气的影响进行了研究，旨在为中式低焦油卷烟设计中应用沟槽滤嘴提供一定的参考。

1材料与方法

1．1材料

普通(不打孔)接装纸和7种打孔接装纸，其中7种打孔接装纸的透气度分别为150、250、300、350、400、500和800CU;卷烟纸:透气度60CU、定量29g/m2;4种沟槽滤棒:长度136mm，吸阻分别为260、280、320、360mmH2O;滤棒成形纸:透气度6000CU，定量26g/m2。BS210S型电子天平(感量0．0001g)，SKBF240恒温恒湿箱，BORGWALD-KCRm200转盘吸烟机，CERULEANSM450吸烟机，BORG-WALDTA10透气度测试仪，QTM滤棒物理测试台，AGILENT液相分析仪，AGILENTGC/MS气质联用仪，AGILENTGC气相分析仪，DIONEX离子色谱分析仪，GC-TEA气相－热能联用分析仪，BRANLUEBBE流动分析仪。

1．2试验方法

1．2．1卷烟样品的卷制。在同一机台上分别用透气度为150、250、300、350、400、500、800CU打孔接装纸和普通(不打孔)接装纸，以及长度136mm，吸阻为280mmH2O的沟槽滤棒(一切四)进行卷烟接装。另外，分别用普通(不打孔)接装纸和300CU打孔接装纸，以及长度136mm，吸阻分别为260、280、320、360mmH2O的沟槽滤棒(一切四)进行卷烟接装。烟丝采用同一牌号和同一批次。卷烟纸规格为:60CU、29g/m2，烟支圆周24．50mm，烟支长度84mm。

1．2．2常规卷烟烟气成分分析。分别采用GB/T16447-2004、GB/T19609-2004、GB/T23356-2009、YC/T156-2001规定的方法测定卷烟样品的焦油量、烟气烟碱量、烟气一氧化碳量。

1．2．3卷烟危害性评价指数分析。卷烟危害性评价指数由CO、HCN(氢氰酸)、NNK、NH3(氨)、B［a］P(苯并［a］芘)、PHE(苯酚)、CRO(巴豆醛)这7种有害成分释放量组成，分别采用GB/T23356-2009、YC/T253-2008、GB/T23228-2008、YC/T377-2010、GB/T21130-2007、YC/T255-2008、YC/T254-2008规定的方法测定卷烟危害性评价指数，其计算方式［5］为:（略）。

2结果与分析

2．1沟槽滤嘴对常规烟气成分的影响

在沟槽滤嘴中，因沟槽滤棒的纯纤维素纸不仅具有与醋酸纤维丝束相似的对烟气粒相物的机械截留作用，而且其截留效率远高于醋酸纤维丝束。同时，由于在纯纤维素纸上制成的特殊压纹沟槽扩大了其比表面积，改变了卷烟烟气在沟槽滤嘴中的惯性碰撞和扩散沉积［3］。因此，这将使得沟槽滤嘴对烟气成分的影响更显复杂，以下就不同透气度接装纸和不同吸阻沟槽滤棒对常规烟气成分(焦油量、烟气烟碱量、CO量)的影响进行了相关试验。

2．1．1沟槽滤嘴中打孔接装纸对常规烟气成分的影响。如图1所示，随着接装纸透气度的增加，常规烟气成分均呈现规律性下降的趋势，这与王理民等研究的结果相似［4］，焦油量下降量相对较多，CO量和烟碱量下降量相当，即当接装纸的透气度由“不打孔”上升为800CU时，焦油量下降50．00%，CO量下降45．16%，烟碱量下降42．72%。同时，也说明了尽管沟槽滤棒结构特殊，但打孔接装纸对烟气成分影响的趋势是一致的，即随着打孔接装纸透气度的增加，烟气成分均呈逐渐下降的趋势。

2．1．2沟槽滤棒吸阻对常规烟气成分的影响。如图2所示，应用打孔接装纸和不打孔接装纸的卷烟均随着沟槽滤棒吸阻的增加，烟气成分均呈规律性下降趋势，即当应用打孔接另外，从各常规烟气成分下降的幅度也可看出，应用打孔接装纸时，焦油量、CO量和烟碱量下降幅度均比应用无打孔接装纸时大，这说明应用打孔接装纸将有利于沟槽滤嘴在中式低焦油卷烟中应用。

2．2沟槽滤棒对卷烟危害性评价指数的影响

卷烟危害性评价指数是近年来烟草行业为减害降焦工作提出的新要求。采用卷烟危害性评价指数可以定量评价卷烟烟气生物危害性，为行业进一步推进减害降焦工作提供技术依据。以下就不同透气度接装纸和不同吸阻沟槽滤棒对CO、HCN、NNK、NH3、B［a］P、苯酚和巴豆醛这7种物质释放量的影响进行了相关试验。

2．2．1沟槽滤棒中打孔接装纸对卷烟危害性评价指数的影响。图1已给出打孔接装纸对CO量的影响，其余见图3、4、5。从图1、3、4、5可看出，其共同点是随着打孔接装纸透气度的增加，CO、HCN、NNK、NH3、B［a］P、苯酚和巴豆醛这7种物质释放量均呈下降的趋势，但下降到一定幅度时，即当接装纸透气度达到300CU左右时，NH3、苯酚和B［a］P这3种装纸(透气度300CU)时，沟槽滤棒吸阻由65mmH2O上升至90mmH2O，焦油量下降19．30%，CO量下降11．54%，烟碱量下降18．64%;当应用无打孔接装纸时，滤嘴吸阻由65mmH2O上升到90mmH2O，焦油量下降11．88%，CO量下降7．25%，烟碱量下降16．33%。但若为追求烟气成分降低，一味地增加滤嘴吸阻，将会大大影响抽吸，甚至抽吸困难。因此，需合理选择滤棒吸阻，这样既降低烟气成分，同时又保持吸味。物质的下降幅度将趋于平缓，而NNK将不再下降。因此，单方面增加打孔接装纸透气度只对7种物质中部分物质释放量有一定降低作用，从而对低焦油卷烟中降低卷烟危害性评价指数的贡献将会受到一定的限制，见图6，即随着打孔接装纸透气度的增加，卷烟危害性评价指数呈下降趋势，当打孔接装纸透气度增加到300CU时，卷烟危害性评价指数下降幅度将减小。

2．2．2沟槽滤棒吸阻对卷烟危害性指数的影响。图2已给出了不同沟槽滤棒吸阻对CO的影响，其余见图7、8、9。从图2、7、8、9可以看出，随着沟槽滤棒吸阻的增加，CO、HCN、NNK、NH3这4种物质下降幅度相对较大，B［a］P、苯酚和巴豆醛这3种物质无明显下降。这说明了沟槽滤棒吸阻对CO、HCN、NNK、NH3影响较显著，对B［a］P、苯酚和巴豆醛影响较小。因此，单方面增加滤棒吸阻只对7种物质中部分物质释放量有一定降低作用，尽管如此，但随着滤棒吸阻的增加，对降低卷烟危害性评价指数仍会有贡献，见图10。同时，从打孔接装纸和沟槽滤棒吸阻对7种物质释放量作用可看出，尽管打孔接装纸和沟槽滤棒吸阻对7种物质的各自释放量的下降作用明显不同，即单方面增加打孔接装纸透气度或单方面增加沟槽滤棒吸阻只针对7种物质中某些物质释放量有降低作用，但两者可相互弥补，即通过打孔接装纸和沟槽滤棒吸阻的配伍性，可全面降低7种物质释放量，最终达到降低卷烟危害性评价指数的目的。

3结论

尽管随着沟槽滤嘴中接装纸透气度或沟槽滤棒吸阻的增加，常规烟气成分、卷烟危害性评价指数均呈下降趋势，但对卷烟危害性评价指数中7种物质释放量的影响作用却有明显的异同。因此，通过打孔接装纸和沟槽滤棒的配伍性，可以全面有效降低卷烟危害性评价指数中的7种物质，也是实现沟槽滤嘴在中式低焦油卷烟中应用的重要手段之一。