在線打孔參數(shù)對(duì)細(xì)支卷煙理化指標(biāo)的影響

高明奇GAO -qi 顧 亮 李明哲 - 魯 平 紀(jì) 朋 馮曉民 - 王 寧 孟 洋 田海英 - 崔 春 胡少東 -

(河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，河南 鄭州 450000)

與普通卷煙相比較，細(xì)支煙具有節(jié)約資源、低焦低害的優(yōu)勢(shì)。隨著發(fā)展環(huán)境的悄然變化，細(xì)支卷煙逐漸成為中式卷煙的重要組成部分，越來(lái)越受到消費(fèi)者青睞和市場(chǎng)認(rèn)可[1]。同時(shí)，細(xì)支煙是普通卷煙的必要補(bǔ)充，是一個(gè)重要的細(xì)分卷煙市場(chǎng)[2]。當(dāng)前，細(xì)支卷煙主要采用在線打孔的通風(fēng)方式，主要原因是細(xì)支卷煙圓周較小，采用預(yù)打孔方式，在上機(jī)卷接時(shí)部分打孔容易被乳膠堵住，導(dǎo)致通風(fēng)效率差、穩(wěn)定性差等問(wèn)題。

煙支在線激光打孔技術(shù)是降焦經(jīng)濟(jì)快捷、有效的手段，在卷煙濾棒中部利用高能激光，將接裝紙打穿，形成微小孔洞，當(dāng)卷煙在吸食的過(guò)程中，起到稀釋煙氣的作用，從而降低了焦油含量，降低了對(duì)人體、對(duì)環(huán)境的不良影響[3]。陳慧斌[4]對(duì)打孔透氣度、打孔排數(shù)、打孔個(gè)數(shù)和打孔距離進(jìn)行正交試驗(yàn)。結(jié)果表明：當(dāng)接裝紙透氣度相同時(shí)，不同的打孔方式對(duì)接裝紙透氣度穩(wěn)定性有一定影響，打孔距離對(duì)濾嘴通風(fēng)率、煙氣指標(biāo)和感官質(zhì)量影響規(guī)律顯著，打孔排數(shù)有一定影響，打孔個(gè)數(shù)對(duì)其基本無(wú)影響。馮文等[5]對(duì)比研究了激光和靜電打孔方式的區(qū)別，結(jié)果顯示兩者在物理檢測(cè)和常規(guī)煙氣成分檢測(cè)上基本一致，主要的不同在感官評(píng)吸的得分上，通風(fēng)氣流稀釋了氣溶膠濃度，從而改變了氣溶膠的成分組成。曹伏軍等[6]考察了不同激光脈沖持續(xù)時(shí)間和打孔數(shù)量與卷煙通風(fēng)率、通風(fēng)率穩(wěn)定性及常規(guī)煙氣成分(煙堿、焦油和一氧化碳)釋放量的關(guān)系，考察了打孔排數(shù)和打孔位置對(duì)卷煙理化指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，激光脈沖持續(xù)時(shí)間對(duì)卷煙通風(fēng)率及常規(guī)煙氣成分釋放量的影響大于打孔數(shù)量對(duì)二者的影響，打孔數(shù)量與常規(guī)煙氣成分釋放量相關(guān)性不顯著；打孔數(shù)量和打孔排數(shù)一定時(shí)，打孔位置距嘴端越遠(yuǎn)，通風(fēng)率越低，常規(guī)煙氣成分釋放量越高。解曉翠等[7]利用在線激光打孔設(shè)備制作通風(fēng)率不同的混合型卷煙和烤煙型卷煙，考察通風(fēng)率對(duì)2種類型卷煙物理指標(biāo)、煙氣指標(biāo)的影響。結(jié)果表明：通風(fēng)率對(duì)煙氣煙堿量、焦油量和一氧化碳量均有顯著負(fù)影響，影響大小依次為一氧化碳>焦油>煙堿。魏玉玲等[8]考察了卷煙材料組合搭配對(duì)主流煙氣量及過(guò)濾效率的影響，結(jié)果表明濾嘴長(zhǎng)度及吸阻、接裝紙透氣度高度顯著影響著過(guò)濾效率，絲束規(guī)格顯著影響著過(guò)濾效率。于川芳等[9-10]研究了不同參數(shù)卷煙輔助材料組合對(duì)通風(fēng)卷煙、濾棒吸阻及感官質(zhì)量的影響，結(jié)果表明不同濾棒與濾嘴通風(fēng)組合的效果存在顯著差異。綜上可知，打孔參數(shù)是影響卷煙品質(zhì)的關(guān)鍵因素，特別是對(duì)于細(xì)支卷煙尤為關(guān)鍵，但目前有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道主要集中于正常圓周卷煙，細(xì)支卷煙缺乏研究報(bào)道。

目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)卷煙通風(fēng)打孔文獻(xiàn)報(bào)道主要集中在正常圓周卷煙的打孔設(shè)備和煙支設(shè)計(jì)[11-14]和質(zhì)量控制方面[15]，有關(guān)細(xì)支卷煙在線打孔的相關(guān)研究尚未見(jiàn)報(bào)道，特別是缺乏對(duì)細(xì)支卷煙在線打孔打孔位置、打孔參數(shù)等的系統(tǒng)研究。本試驗(yàn)擬圍繞細(xì)支卷煙在線打孔開(kāi)展研究，重點(diǎn)關(guān)注不同在線打孔位置及參數(shù)對(duì)細(xì)支卷煙理化指標(biāo)的影響，旨在為細(xì)支卷煙的通風(fēng)打孔設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

細(xì)支卷煙煙絲：“黃金葉”品牌，河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司；

未打孔接裝紙：74 mm，南京金陵金箔公司；

超細(xì)支醋纖濾棒：圓周16.9 mm，新鄭金芒果實(shí)業(yè)公司；

細(xì)支卷煙用卷煙紙：寬度19.0 mm，牡丹江恒豐紙業(yè)有限公司；

電子分析天平：ML204型，感量0.1 mg，瑞士Mettler；

卷接機(jī)組：PROTOS70型， 常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司；

在線式卷煙激光打孔裝置：JK350PD/PS-70型，南京瑞馳電子技術(shù)工程實(shí)業(yè)有限公司；

全功能綜合測(cè)試臺(tái)：SODIMAX型，法國(guó)Sodim Instrumentation公司；

全功能綜合測(cè)試臺(tái)、濾棒物理指標(biāo)綜合測(cè)試臺(tái)：SODIMAX型，法國(guó)Sodim Instrumentation公司；

恒溫恒濕箱：KBF型，德國(guó)Binder公司；

吸煙機(jī)：SM450-PC107直線型，美國(guó)Cerulean公司；

氣相色譜儀：6890A型，美國(guó)Agilent公司。

1.2 方法

1.2.1 細(xì)支卷煙樣品的制備

(1) 利用在線激光打孔設(shè)備，分別制作孔排數(shù)為2、總孔數(shù)為 32、打孔位置(距離唇端)分別為11，14，20 mm的試驗(yàn)卷煙樣品，以考察總孔數(shù)一定時(shí)，打孔位置對(duì)細(xì)支卷煙理化指標(biāo)的影響。

(2) 利用在線激光打孔設(shè)備，對(duì)“黃金葉”品牌某規(guī)格細(xì)支卷煙進(jìn)行打孔數(shù)量和激光脈沖持續(xù)時(shí)間的調(diào)整試驗(yàn)，以考察打孔數(shù)量和激光脈沖持續(xù)時(shí)間對(duì)卷煙通風(fēng)率及常規(guī)煙氣成分釋放量的影響。

1.2.2 細(xì)支卷煙樣品理化指標(biāo)檢測(cè)

(1) 卷煙樣品調(diào)節(jié)：按GB/T 16447—2004執(zhí)行。

(2) 卷煙主流煙氣及濾嘴中總粒相物、焦油和水分的測(cè)定：按GB/T 19609—2004執(zhí)行。

(3) 主流煙氣中煙堿的測(cè)定：按GB/T 23355—2009執(zhí)行。

(4) 濾嘴中煙堿的測(cè)定：按YC/T 154—2001執(zhí)行。

(5) 卷煙抽吸：按GB/T 16450—2004執(zhí)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 打孔位置對(duì)細(xì)支卷煙物理指標(biāo)的影響

由表1可知，煙支通風(fēng)率和打孔位置均無(wú)一致性變化趨勢(shì)，但二者均在中間位置值時(shí)通風(fēng)率最大，且11 mm與14 mm 位置之間通風(fēng)率差值明顯大于14 mm與20 mm位置之間。對(duì)于相同打孔參數(shù)而言，打孔位置距唇端14 mm左右通風(fēng)效率較高，且距離>14 mm時(shí)，通風(fēng)效率變化隨距離變化的幅度減小?？傮w而言，與正常圓周卷煙在線打孔相比[6]，細(xì)支卷煙在線打孔位置對(duì)通風(fēng)率的影響相對(duì)較小，原因?yàn)榧?xì)支卷煙煙絲段吸阻明顯大于正常圓周卷煙，打孔位置上游段(煙絲段和煙絲段)吸阻隨打孔位置變化較小，對(duì)通風(fēng)率影響幅度減弱。

表1 不同打孔位置卷煙樣品物理指標(biāo)

同時(shí)，從表1中數(shù)據(jù)趨勢(shì)可看出，細(xì)支卷煙通風(fēng)率的穩(wěn)定性隨打孔位置增大有所提高，分析原因?yàn)榇蚩孜恢镁嚯x唇端較近時(shí)，在線打孔反射棱鏡角度增大，聚光能力相對(duì)減弱，穩(wěn)定性變差。對(duì)于在線激光打孔特定的激光聚光頭而言，有一個(gè)適宜的打孔距離范圍，在此范圍內(nèi)所打通風(fēng)孔形狀規(guī)則，大小均勻，利于達(dá)到穩(wěn)定的卷煙通風(fēng)率。

2.2 打孔位置對(duì)細(xì)支卷煙化學(xué)指標(biāo)的影響

由表2可知，與通風(fēng)率變化趨勢(shì)一致，總粒相物、焦油和一氧化碳釋放量均隨距唇端打孔距離的增加而先減少后增加，即14 mm距唇端打孔位置時(shí)，煙堿、焦油和一氧化碳釋放量相對(duì)最低。同時(shí)，與改變打孔數(shù)量等參數(shù)相比，打孔位置對(duì)細(xì)支卷煙主流煙氣影響幅度相對(duì)較小，打孔位置對(duì)細(xì)支卷煙的主流煙氣影響有限。

鑒于打孔位置對(duì)細(xì)支卷煙主流煙氣影響相對(duì)較小，在細(xì)支卷煙設(shè)計(jì)中，可結(jié)合細(xì)支濾棒結(jié)構(gòu)、設(shè)備條件等情況選擇適宜的在線激光打孔位置。

2.3 打孔數(shù)量及激光脈沖持續(xù)時(shí)間對(duì)細(xì)支卷煙物理指標(biāo)的影響

固定打孔位置為距唇端14 mm，制備了不同打孔參數(shù)的細(xì)支卷煙樣品，對(duì)不同打孔數(shù)量和激光脈沖持續(xù)時(shí)間下的細(xì)支卷煙的理化指標(biāo)進(jìn)行分析，重點(diǎn)檢測(cè)了細(xì)支卷煙樣品的總通風(fēng)率、濾嘴通風(fēng)率等指標(biāo)，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，細(xì)支卷煙總通風(fēng)率和嘴通風(fēng)率均隨打孔數(shù)量和激光脈沖持續(xù)時(shí)間增加而增大，且幅度明顯大于打孔位置的影響幅度。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，在正常使用范圍內(nèi)，打孔數(shù)量對(duì)通風(fēng)率的影響幅度明顯大于激光脈沖持續(xù)時(shí)間，與文獻(xiàn)[6]報(bào)道一致。同時(shí)，通風(fēng)率穩(wěn)定性隨打孔數(shù)量增加明顯提高。打孔數(shù)量的增加有利于控制通風(fēng)孔的大小和規(guī)格，提高通風(fēng)的均勻穩(wěn)定性，同時(shí)打孔數(shù)量增加，卷煙煙氣細(xì)膩柔和[16]。同時(shí)，打孔數(shù)量的增加會(huì)降低細(xì)支卷煙吸阻，提升卷煙抽吸輕松感。

2.4 打孔數(shù)量及激光脈沖持續(xù)時(shí)間對(duì)細(xì)支卷煙化學(xué)指標(biāo)的影響

固定打孔位置為距唇端14 mm， 考察了打孔數(shù)量等對(duì)細(xì)支卷煙常規(guī)煙氣成分釋放量的影響，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知，與通風(fēng)率變化趨勢(shì)一致，總粒相物、焦油和一氧化碳釋放量均隨打孔數(shù)量和激光脈沖持續(xù)時(shí)間增加而顯著降低，表明通風(fēng)率的改變對(duì)細(xì)支卷煙主流煙氣的影響顯著。通過(guò)調(diào)整細(xì)支卷煙在線打孔數(shù)量及激光脈沖持續(xù)時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)通風(fēng)率，進(jìn)而達(dá)到適宜的煙氣指標(biāo)。細(xì)支卷煙設(shè)計(jì)指標(biāo)調(diào)整幅度較小，可以考慮調(diào)整在線激光脈沖持續(xù)時(shí)間；調(diào)整幅度較大，可調(diào)整在線激光打孔數(shù)量。

表2 不同打孔位置卷煙樣品主流煙氣

表3 不同打孔參數(shù)卷煙樣品物理指標(biāo)

表4 不同打孔參數(shù)卷煙樣品主流煙氣?

? 樣品及順序與表3一致。

3 結(jié)論

在線激光打孔參數(shù)是影響細(xì)支卷煙品質(zhì)的關(guān)鍵因素，本試驗(yàn)圍繞細(xì)支卷煙打孔位置、打孔數(shù)量及激光脈沖持續(xù)時(shí)間等在線打孔參數(shù)開(kāi)展研究，對(duì)比評(píng)價(jià)了不同在線打孔參數(shù)對(duì)細(xì)支卷煙物理化學(xué)指標(biāo)的影響，并探討分析了造成差異的原因。試驗(yàn)結(jié)果表明在線激光打孔位置對(duì)細(xì)支卷煙理化指標(biāo)的影響較小，明顯小于對(duì)正常圓周卷煙的影響，且打孔位置位于濾嘴中間時(shí)細(xì)支卷煙通風(fēng)率最大，主流煙氣釋放量最小；與在線激光打孔位置相比，打孔數(shù)量及激光脈沖持續(xù)時(shí)間對(duì)細(xì)支卷煙理化指標(biāo)的影響顯著增大，隨打孔數(shù)量和激光脈沖持續(xù)時(shí)間的增加，細(xì)支卷煙通風(fēng)率提高，主流煙氣釋放量降低。綜上，可適當(dāng)調(diào)整在線打孔參數(shù)達(dá)到細(xì)支卷煙設(shè)計(jì)目標(biāo)。

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