卷煙紙助燃劑用量對煙氣常規(guī)指標(biāo)的影響

余婷婷，詹建波，程 量，王 浩，鄭 晗，余 江，孟嘯娟，高 莉

（云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，昆明云南 650231）

卷煙紙助燃劑用量對煙氣常規(guī)指標(biāo)的影響

余婷婷，詹建波，程 量，王 浩，鄭 晗，余 江，孟嘯娟，高 莉

（云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，昆明云南 650231）

為了比較云產(chǎn)卷煙卷煙紙規(guī)格對煙氣常規(guī)指標(biāo)影響的差異，研究了卷煙紙助燃劑用量、助燃劑鉀鈉離子比單因素變化的影響規(guī)律。檢測數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明：卷煙紙助燃劑用量對煙氣常規(guī)指標(biāo)的整體影響較為顯著；助燃劑鉀鈉比例對煙氣常規(guī)指標(biāo)的影響較大。在同一基準(zhǔn)條件下，分析比較了云產(chǎn)卷煙卷煙紙參數(shù)對煙氣常規(guī)指標(biāo)的影響，對卷煙紙生產(chǎn)及實(shí)踐有著重要的指導(dǎo)意義。

云產(chǎn)卷煙；卷煙紙參數(shù)；單因素變化；主流煙氣；煙氣常規(guī)指標(biāo)

煙用材料指加工卷煙煙支過程中所使用的材料，主要包括：卷煙紙、接裝紙、煙用濾棒（“三紙一棒”）。煙用材料決定了卷煙的物理外觀，并構(gòu)成卷煙燃燒、煙氣過濾的平臺，從而對煙氣成分、指標(biāo)的控制起到關(guān)鍵的作用[1-4]。煙用材料對煙氣成分影響的領(lǐng)域與深度不斷拓展[5-8]，其中卷煙紙參數(shù)規(guī)格對煙氣常規(guī)指標(biāo)的研究取得大量的研究成果[6-10]。但是由于煙氣常規(guī)指標(biāo)涉及原料、工藝以及材料等多方面影響，不同牌號、批次間的研究成果存在差異。因此在同一基準(zhǔn)條件下，系統(tǒng)研究卷煙紙參數(shù)變化對主流煙氣成分的影響，具有重要的生產(chǎn)指導(dǎo)作用。云南中煙技術(shù)中心，在同一基準(zhǔn)條件下研究了多項(xiàng)煙用材料單因素變量水平變化，對煙氣成分中常規(guī)及7項(xiàng)指標(biāo)的影響。作為該系列工作的一部分，本文討論卷煙紙參數(shù)4項(xiàng)單因素變化（卷煙紙克重、透氣度、助燃劑用量、助燃劑鉀鈉比）對卷煙主流煙氣中焦油、煙堿、CO釋放量指標(biāo)的影響，為卷煙紙生產(chǎn)及實(shí)踐提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)卷煙制備

1.1.1 卷煙基準(zhǔn)樣品制備

以云產(chǎn)品牌某二類卷煙的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，基準(zhǔn)樣品設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示，其他卷煙加工條件與該品牌生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)保持一致。

表1 卷煙基準(zhǔn)樣品參數(shù)設(shè)計(jì)值

1.1.2 卷煙樣品單因素變化的樣品制備

采用同批次同一配方煙絲，單因素影響卷煙樣品按照每次只變化一個(gè)參數(shù)，其它參數(shù)固定的原則制備。選取卷煙紙克重、透氣度；助燃劑用量（檸檬酸鹽）；助燃劑檸檬酸鹽鉀/鈉比4個(gè)因素，各因素變化水平與實(shí)測值如表2所示。其中，卷煙紙和成形紙由恒豐紙業(yè)公司生產(chǎn)，接裝紙由云南玉溪水松紙廠生產(chǎn)，濾棒及制備卷煙由紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司昆明卷煙廠生產(chǎn)。

實(shí)驗(yàn)使用的煙用材料以云產(chǎn)卷煙生產(chǎn)中實(shí)際使用的規(guī)格為主，其參數(shù)檢測均依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。煙用材料設(shè)計(jì)值范圍依據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐需求，設(shè)計(jì)值及實(shí)測值列于表2中。檢測結(jié)果表明：實(shí)測值偏差范圍均小于設(shè)計(jì)值梯度，符合單因素變化設(shè)計(jì)要求。

表2 煙用材料參數(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)值及實(shí)測值

1.1.3 濾棒制備

濾棒制備依據(jù)該牌號卷煙濾棒制備行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及工藝要求，其檢測依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)[14]進(jìn)行，檢測結(jié)果列于表3。檢測結(jié)果表明濾棒制備符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)物理性能滿足工藝要求。本文卷煙樣品卷制均使用基準(zhǔn)濾棒制備。

表3 基準(zhǔn)檢測值

1.2 煙支克重及基準(zhǔn)樣校正方法

實(shí)測煙支存在重量波動(dòng)，直接影響燃燒煙絲總量。因此本文通過下列計(jì)算方法對單支煙支克重對應(yīng)煙氣常規(guī)指標(biāo)進(jìn)行初步校正。

煙支燃燒煙絲重量=（煙支克重實(shí)測值-濾棒克重實(shí)測均值）×（煙支實(shí)測長度-30-3）/（煙支實(shí)測長度-25） （1）

煙氣校正值=煙氣實(shí)測值×（653.8mg/煙支燃燒煙絲重量）（2）

式1中：在假設(shè)煙支密度一致的條件下，吸煙機(jī)檢測中煙絲端燃燒總長為84-30-3=51mm（吸煙機(jī)檢測煙支燃燒至接裝紙前3mm處），煙支煙絲總長84-25=59mm，結(jié)合單支卷煙煙絲總克重，計(jì)算燃燒煙絲總量基準(zhǔn)值為653.8mg。式（2）中：通過燃燒煙絲重量（mg）與煙氣常規(guī)指標(biāo)間的正相關(guān)關(guān)系，對煙氣常規(guī)指標(biāo)實(shí)測值進(jìn)行修正。同批次單因素變化檢測數(shù)據(jù)，對應(yīng)該批次基準(zhǔn)樣校正。

1.3 煙氣成分的分析方法

卷煙主流煙氣焦油、煙堿、CO的釋放量測定采用國家標(biāo)準(zhǔn)或煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法。

本文對卷煙主流煙氣常規(guī)指標(biāo)檢測結(jié)果進(jìn)行回歸分析，具體通過Origin軟件對實(shí)驗(yàn)檢測點(diǎn)進(jìn)行線性擬合（線性相關(guān)系數(shù)R大于0.9論述為高度線性相關(guān)，R為0.4至0.9論述為一定程度線性相關(guān)，R低于0.4論述為無線性相關(guān)性）。

1.4 檢測設(shè)備

ANTARIS型傅立葉變換近紅外光譜儀（Thermo Nicolet公司，美國）；SM450直線型吸煙機(jī)（英國Cerulean 公司）；）；AP250 型電子分析天平（感量：0.000 01g，美國Ohaus 公司）；Φ44mm 劍橋?yàn)V片（英國Whatman 公司）。

2 結(jié)果與討論

2.1 卷煙紙助燃劑用量（等比鉀/鈉檸檬酸鹽）單因素變化對主流煙氣常規(guī)指標(biāo)影響

對卷煙紙助燃劑用量（等比鉀/鈉檸檬酸鹽）單因素變化樣品主流煙氣成分檢測結(jié)果進(jìn)行線性回歸分析，其結(jié)果如圖1所示。

圖1 助燃劑用量單因素變化對主流煙氣中（a）焦油，（b）煙堿，（c）CO含量的影響

對比線性回歸結(jié)果：隨著助燃劑（等比鉀/鈉檸檬酸鹽）用量的增加，焦油、煙堿、CO釋放量下降；較高助燃劑用量下煙堿、CO釋放量變化趨緩。焦油、煙堿、CO與助燃劑用量高度線性負(fù)相關(guān)。根據(jù)線性擬合直線計(jì)算，助燃劑（等比鉀/鈉檸檬酸鹽）用量從1%增加至3.5%時(shí)，煙氣常規(guī)指標(biāo)降低幅度分別為焦油7.57%，煙堿7.90%，CO 17.51%。助燃劑用量的增加促進(jìn)了卷煙的燃燒狀態(tài)，減少了煙氣成分釋放量；同時(shí)減少了抽吸口數(shù)，降低了單支卷煙的煙氣釋放量。

2.2 卷煙紙2.5%助燃劑用量鉀/鈉比單因素變化對主流煙氣常規(guī)指標(biāo)影響

對卷煙紙助燃劑用量（等比鉀/鈉檸檬酸鹽）單因素變化樣品主流煙氣成分檢測結(jié)果進(jìn)行線性回歸分析，其結(jié)果如圖2所示。

圖2 助燃劑檸檬酸鹽鉀/鈉比單因素變化對主流煙氣中（a）焦油，（b）煙堿，（c）CO含量的影響

對比線性回歸結(jié)果：隨著助燃劑中檸檬酸鉀鹽比例上升，焦油、煙堿、CO釋放量總體下降，但焦油、煙堿、CO釋放量均出現(xiàn)一定回升。助燃劑檸檬酸鉀鹽比例與焦油釋放量高度線性負(fù)相關(guān)，與煙堿、CO有一定線性負(fù)相關(guān)性。根據(jù)線性擬合直線計(jì)算，設(shè)計(jì)范圍內(nèi)焦油、煙堿、CO的總體降低幅度分別為5.7%，5.30%，9.38%。這說明助燃劑檸檬酸鉀鹽相對與鈉鹽更有利于減低焦油、煙堿、CO釋放量，但鉀鹽用量過高時(shí)出現(xiàn)回升，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品需求綜合選擇。

3 結(jié)論

以每次只變化一個(gè)參數(shù)，其它參數(shù)固定的原則，研究了云產(chǎn)卷煙煙用卷煙紙助燃劑用量及助燃劑鉀鈉比率因素水平變化，對主流煙氣常規(guī)指標(biāo)的影響。在本文基準(zhǔn)條件下對比結(jié)果表明：

1）提高檸檬酸鹽（等比鉀鈉）助燃劑用量有利于降低焦油、煙堿、CO，較高助燃劑用量下煙堿、CO釋放量變化趨緩；設(shè)計(jì)范圍內(nèi)煙氣常規(guī)指標(biāo)變化幅度分別為：焦油7.57%，煙堿7.90%，CO 17.51%。

2）相同助燃劑檸檬酸鹽用量下，提高鉀鹽比率有利于減低焦油、煙堿、CO釋放量，設(shè)計(jì)范圍內(nèi)煙氣常規(guī)指標(biāo)變化幅度分別為：焦油5.7%，煙堿5.30%，CO 9.38%；從變化趨勢來看，焦油、煙堿、CO釋放量均出現(xiàn)一定回升，檸檬酸鹽中鉀/鈉使用比例應(yīng)綜合考量。

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Single Factor Change Influences of Cigarette Paper Parameters on the Targets of the Mainstream Smoke Index

Yu Ting-ting，Zhan Jian-bo，Cheng Liang，Wang Hao，Zheng Han，Yu Jiang，Meng Xiao-juan，Gao Li

In order to compare with the influence of cigarette paper parameters on the mainstream smoke index，the influence of four cigarette paper factor was studied.Test data analysis showed that the influence of air permeability and potassium sodium ratio were most significant；combustion supporting agent had certain influence；influence of cigarette paper basic weight was indistinctive.In the same conditions set of experiments，the comprehensive analysis and comparison of cigarette paper parameters in commonly used have important guiding significance to the production practice in the design range.

yunnan cigarette；cigarette paper parameters；single factor effects；mainstream smoke index

TS411

B

1003–6490（2016）10–0079–03

2016–09–15

云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司重大專項(xiàng)——功能性煙用材料集成創(chuàng)新超市構(gòu)建及應(yīng)用研究項(xiàng)目（016CL01）。

余婷婷（1988—），女，云南昆明人，工程師，主要從事煙用材料設(shè)計(jì)與研究工作。