爆珠對濾棒、卷煙物理性能及卷煙主流煙氣的影響

張志剛，賀 健，顧秋林，侯志龍，鮑文華，鮑旭東

河南中煙工業(yè)有限責任公司黃金葉生產制造中心，鄭州市經開區(qū)第三大街9 號 450000

近年來，隨著卷煙消費個性化趨勢的日益明顯，濾棒加香、在接裝紙中添加調味劑已逐步成為賦予產品特征香味、突出卷煙產品的個性化風格的重要技術手段。在濾棒加香技術中，爆珠加香技術憑借爆珠內含的香精香料能夠穩(wěn)定保存、可控釋放、避免與煙絲加香組分相互影響三大技術優(yōu)勢而受到日益廣泛的關注［1-2］。伴隨著爆珠卷煙在國內外市場的較快發(fā)展［3］，相關技術研究逐步深入。陳帥偉等［4］改進了煙用爆珠滴制裝置；曹祥薇等［5］開發(fā)了基于凸輪滑塊結構的細支爆珠濾棒植珠裝置；何媛等［6］利用GC/MS 指紋圖譜及系統(tǒng)聚類分析法測定了煙用爆珠內含物；朱瑞芝等［2］利用GC-MS/MS 法分析了單體酯類、醇類和檸檬烯等10 種爆珠關鍵成分向卷煙主流煙氣中的轉移率和濾嘴截留率；朱風鵬等［7］報道了爆珠破碎對主流煙氣有害成分釋放量和濾嘴截留的影響；樸洪偉等［8］研究表明，使用膠囊濾棒可以降低卷煙主流煙氣中焦油釋放量，膠囊捏破后焦油的釋放量增加。目前，爆珠對濾棒、卷煙物理性能的影響研究國內鮮見報道。因此，對爆珠濾棒與相同絲束填充量和相同壓降兩種不含爆珠濾棒的物理性能進行對比分析，并對3 種濾棒所卷制卷煙與爆珠破碎前后卷煙物理性能和主流煙氣進行比較，旨在研究濾棒、煙支質量和主流煙氣成分的變化趨勢，以期為爆珠卷煙產品研發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器設備

在人、機、料、法、環(huán)等生產保證要素均相同的條件下生產的A#～C#濾棒各4 000 支（規(guī)格均為24.1 mm×100 mm，其中，C#為植入直徑3.65 mm、質量25 mg 球型爆珠的濾棒，A#為絲束填充量與C#相同的無爆珠濾棒，B#為壓降與C#相同的無爆珠濾棒）；使用上述濾棒、在相同生產保證要素下生產煙絲凈含量相同的卷煙各4 000 支，煙支長度84mm，圓周24.3mm。

KDF2 濾棒成型機、ZJ17 卷接機組（常德煙草機械有限責任公司）；QTM 型綜合測試臺、SM450吸煙機（英國Cerulean 公司）；KBF240 型恒溫恒濕箱（德國Binder 公司）。

1.2 方法

1.2.1 樣品制備與調制

分別從固化48 h 后的A#～C#濾棒中隨機取樣各300 支，分別從A#～C#卷煙中隨機取樣各1 000支作為檢測樣品，采用GB/T 16447—2004［9］的條件進行樣品平衡。

1.2.2 樣品檢測

在標準大氣環(huán)境下，在同一綜合測試臺上、由相同操作人員按照GB/T 22838—2009 系列標準［10-16］分別檢測濾棒與卷煙物理性能，重復3 次，取平均值；其中，爆珠破碎（樣品標注為CN#，下同）方法為通過拇指與食指的揉捏，在保持接裝紙無皺紋、濾棒段無變形的前提下實現(xiàn)爆珠的破碎。

在標準大氣環(huán)境下，用同一臺吸煙機、由相同操 作 人 員 按 照GB/T 19609—2004［17］、GB/T 23356—2009［18］、GB/T 23355—2009［19］檢測各項主流煙氣成分；重復3 次，取平均值。

2 結果與分析

2.1 爆珠對濾棒物理性能的影響

濾棒物理性能檢測結果見表1。由表1 可以看出：①在絲束填充量相同的前提下，與A#濾棒相比，隨著爆珠的植入，C#濾棒的單支質量增加了0.101 g，壓降增加了367 Pa，單支質量和壓降的標準偏差均明顯增大，說明爆珠質量、直徑的波動會影響濾棒質量、壓降的穩(wěn)定性；②在絲束填充量相同的前提下，C#濾棒的硬度明顯高于A#濾棒，圓度明顯低于A#濾棒，說明植入的球形爆珠不僅能夠提高濾棒緊實度，也能通過重塑絲束的分布狀態(tài)來提高濾棒的圓度，而硬度的提高和圓度的降低有利于提高濾棒的搓接質量；③在壓降一致的前提下，C#濾棒的硬度略低于B#濾棒，圓度明顯低于B#濾棒，也說明植入爆珠有利于提高濾棒的搓接質量。

表1 濾棒物理性能檢測結果（n=3）Tab.1 Test results of physical properties of filter rods（n=3）

2.2 爆珠對卷煙物理性能的影響

卷煙物理性能檢測結果見表2。由表2 可以看出：①在煙支凈含絲量相同的前提下，C#卷煙樣品的質量、煙支壓降（也稱煙支閉吸阻，是煙支處于全包裹狀態(tài)下的測量結果）和煙支吸阻標準偏差高于A#和B#卷煙樣品，這與濾棒的變化趨勢一致；②與C#卷煙樣品相比，爆珠破碎后，CN#卷煙樣品的煙支壓降和吸阻平均值分別降低了186 和184 Pa，其原因可能是，隨著爆珠的破碎，沒有空氣通透性的圓球形爆珠［8］所占據(jù)的空間被釋放出來，維持17.5 mL/s 標準氣流流速所需要的壓力降低；③與C#卷煙樣品相比，爆珠破碎后，CN#卷煙樣品的煙支壓降和吸阻標準偏差明顯增大；④與A#卷煙樣品相比，CN#卷煙樣品的煙支壓降和吸阻平均值分別降低94 和89 Pa。

表2 煙支物理性能檢測結果（n=3）Tab.2 Test results of physical properties of cigarettes（n=3）

2.3 爆珠對卷煙主流煙氣的影響

卷煙主流煙氣檢測結果見表3。由表3 可知：①與C#樣品相比，B#樣品的焦油、一氧化碳量釋放量較低、煙氣煙堿量持平，說明卷煙吸阻相同條件下，提高絲束填充量對主流煙氣成分的截留效率高于爆珠；②與C#樣品相比，CN#樣品總粒相物、焦油、煙氣煙堿和一氧化碳的量均明顯增加，這與文獻［7］中部分樣品的檢測結果一致；③與A#樣品相比，CN#樣品焦油量和一氧化碳量明顯增加，煙氣煙堿量稍有增加，這與兩者之間卷煙吸阻的變化趨勢基本一致；④鑒于A#與C#卷煙樣品所用濾棒的壓降不同，若要保證爆珠卷煙與常規(guī)卷煙主流煙氣指標一致，則爆珠濾棒的壓降應比常規(guī)濾棒高376 Pa 以上。

表3 卷煙主流煙氣檢測結果（n=3）Tab.3 Results of selected mainstream cigarette smoke indexes（n=3）

3 結論

①爆珠濾棒壓降標準偏差分別比相同絲束填充量濾棒和相同壓降濾棒增大39 和17 Pa，圓度分別降低0.039 和0.079 百分點，這有利于提高濾棒的接裝質量。②在煙支凈含絲量相同的前提下，爆珠卷煙的質量與吸阻穩(wěn)定性均變差，煙氣煙堿量比相同絲束填充量濾棒卷煙降低0.04 mg/支，煙氣焦油量和一氧化碳量均比相同壓降濾棒卷煙升高0.2 mg/支。③爆珠破碎后，卷煙吸阻明顯降低，吸阻穩(wěn)定性明顯變差；主流煙氣中的總粒相物增加1.31 mg/支、焦油量增加1.2 mg/支，煙堿量增加0.06 mg/支，一氧化碳量增加0.4 mg/支，抽吸口數(shù)稍有降低。④在爆珠未破碎狀態(tài)下，保持煙支凈含絲量和煙支吸阻一致可以有效保證爆珠卷煙與常規(guī)卷煙主流煙氣指標的一致性；在爆珠破碎狀態(tài)下，要保證爆珠卷煙與常規(guī)卷煙主流煙氣指標的一致性性，爆珠濾棒的壓降應比常規(guī)濾棒高376 Pa 以上。