微膠囊對(duì)卷煙紙陰燃速率和陰燃溫度的影響

徐蘭蘭 王建民 劉朝富，3 劉 哲 沈 妍 羅海濤

（1.鄭州輕工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，河南鄭州，450000；2.瑞升煙草技術(shù)（集團(tuán)）有限公司，云南昆明，650106；3.云南紅塔藍(lán)鷹紙業(yè)有限公司，云南建水，654300；4.江西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，江西南昌，330096）

卷煙紙受生產(chǎn)工藝影響，具有特征香的油溶性香料難以在卷煙紙生產(chǎn)中直接應(yīng)用，且因揮發(fā)性的影響，貯存期間特征香成分會(huì)產(chǎn)生較大損失。通過(guò)微膠囊技術(shù)的應(yīng)用，選擇合適的壁材將油溶性香料進(jìn)行包覆，一方面解決了特征性香料難以在卷煙紙上添加的問(wèn)題，另一方面提高了囊芯的穩(wěn)定性，減少了特征成分的揮發(fā)，控制在卷煙燃吸狀態(tài)下緩慢釋放出香氣成分[1-2]，有助于增加卷煙的特征香，改善卷煙抽吸品質(zhì)，對(duì)于提升卷煙紙功能有積極作用。

國(guó)內(nèi)外對(duì)微膠囊在卷煙紙中的應(yīng)用已開(kāi)展一些研究。沈妍等人[3]通過(guò)考察不同處理?xiàng)l件對(duì)微膠囊卷煙紙的影響，表明了微膠囊在卷煙紙中的可用性。沈靜軒等人[4]開(kāi)展了苯乙醇微膠囊的穩(wěn)定性及熱釋放行為的研究，結(jié)果表明苯乙醇微膠囊在卷煙紙上的貯存穩(wěn)定性。秦艷等人[5]開(kāi)展了沉香精油微膠囊的制備及其在卷煙紙中的應(yīng)用研究；余振華等人[6]進(jìn)行了一種具有保濕功能卷煙紙的研發(fā)；以上研究均通過(guò)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)表明應(yīng)用于卷煙紙的微膠囊對(duì)卷煙品質(zhì)具有改善作用。目前針對(duì)卷煙紙用微膠囊的制備工藝、應(yīng)用效果等已有文獻(xiàn)報(bào)道，但關(guān)于微膠囊對(duì)卷煙紙燃燒性方面的影響卻鮮有報(bào)道。而卷煙紙作為唯一參與燃燒的卷煙輔料，其對(duì)卷煙的燃燒性能、煙氣組分、抽吸品質(zhì)等方面都具有重要影響作用[7-9]。因此考察微膠囊對(duì)卷煙紙燃燒性的影響是非常必要的，不僅為微膠囊卷煙紙的應(yīng)用提供了數(shù)據(jù)支撐，也為卷煙設(shè)計(jì)中微膠囊的應(yīng)用提供參考依據(jù)。

本實(shí)驗(yàn)分析了卷煙紙中微膠囊用量、囊芯香精對(duì)卷煙紙透氣度、陰燃速率和陰燃最高溫度的影響，為微膠囊在卷煙紙中的應(yīng)用推廣提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

空心微膠囊粉末（復(fù)凝聚法制備）、茉莉香精微膠囊粉末（復(fù)凝聚法制備）、酸梅香精微膠囊粉末（復(fù)凝聚法制備），云南瑞升煙草技術(shù)（集團(tuán)）有限公司提供；卷煙紙（透氣度70 CU，定量32 g/m2），牡丹江恒豐紙業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司提供；去離子水，中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所提供。

HJ-6A 數(shù)顯恒溫多頭磁力攪拌器，河南愛(ài)博特科技發(fā)展有限公司；AB204-S 分析天平（感量0.1 mg），瑞士梅特勒-托利多公司；Borgwaldt-A10 透氣度儀，德國(guó)博格瓦特凱希公司；FT-20 卷煙紙陰燃特性測(cè)試儀，北京澳普樂(lè)科技開(kāi)發(fā)有限公司；FLIR-SC660 紅外熱像儀，F(xiàn)LIR Research IR 數(shù)據(jù)采集軟件，美國(guó)菲力爾公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 微膠囊卷煙紙制備

選取空心微膠囊粉末、茉莉香精微膠囊粉末、酸梅香精微膠囊粉末作為實(shí)驗(yàn)原料，并將每種原料分別配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的水溶液，取300 mm 長(zhǎng)的空白卷煙紙浸入溶液中，10 s 后取出，并用玻璃棒刮去多余的溶液，自然陰干后待用?？瞻拙頍熂埥肭逅箨幐勺鳛閷?duì)照樣。

1.2.2 微膠囊卷煙紙透氣度測(cè)定

卷煙紙透氣度為在1 kPa 壓差條件下，每分鐘通過(guò)表面積為1cm2的紙樣的空氣流量（cm3），單位通常用CU 來(lái)表示。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23227—2018，采用透氣度儀進(jìn)行卷煙紙樣品的透氣度測(cè)定，每個(gè)樣品測(cè)定5次，計(jì)算平均值。

1.2.3 微膠囊卷煙紙陰燃速率測(cè)定

卷煙紙的陰燃速率為；在常溫常濕下，陰燃150 mm 長(zhǎng)度、全寬的卷煙紙所需的時(shí)間，以s/150 mm表示。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12655—2017，采用卷煙紙陰燃特性測(cè)試儀測(cè)定卷煙紙陰燃速率，每個(gè)樣品測(cè)定5次，計(jì)算平均陰燃速率。

1.2.4 微膠囊卷煙紙陰燃最高溫度測(cè)定

將卷煙紙與紅外熱像儀平行固定，縱向垂直懸掛于熱像儀視窗前。點(diǎn)燃卷煙紙后，當(dāng)陰燃卷煙紙出現(xiàn)在紅外熱像儀視窗中，開(kāi)啟錄像功能，電腦連續(xù)錄制卷煙紙的陰燃過(guò)程，形成紅外熱圖數(shù)據(jù)流，當(dāng)陰燃卷煙紙超出紅外熱像儀視窗后停止錄像。每個(gè)樣品測(cè)定5次，計(jì)算卷煙紙平均陰燃最高溫度。

2 結(jié)果與討論

2.1 微膠囊對(duì)卷煙紙透氣度的影響

圖1 為不同微膠囊卷煙紙的透氣度。從圖1 可知，隨微膠囊用量的增加，不同香精微膠囊對(duì)卷煙紙透氣度影響程度不同。隨空心微膠囊和酸梅香精微膠囊用量增加，卷煙紙透氣度逐漸降低。茉莉香精微膠囊對(duì)卷煙紙的透氣度基本沒(méi)影響。分析認(rèn)為，微膠囊的平均粒徑是影響透氣度的主要因素。3 種復(fù)凝聚法微膠囊的粒徑大小和分布不同，茉莉香精微膠囊平均粒徑約為29 μm，空心微膠囊平均粒徑約為16 μm，酸梅香精微膠囊平均粒徑約為12 μm。隨著微膠囊用量的增加，粒徑相對(duì)偏小的空心微膠囊和酸梅香精微膠囊相對(duì)粒徑偏大的茉莉香精微膠囊，對(duì)纖維間空隙的填充率更大，減小了紙張的總空隙率，造成了卷煙紙透氣度的降低。

2.2 微膠囊對(duì)卷煙紙陰燃速率的影響

圖1 不同微膠囊卷煙紙的透氣度

圖2 為不同微膠囊卷煙紙的陰燃速率。由圖2 可知，隨微膠囊用量的增加，對(duì)卷煙紙陰燃速率影響不同?？招奈⒛z囊用量0.5%時(shí)對(duì)卷煙紙陰燃速率沒(méi)有影響，隨其用量的增加，卷煙紙陰燃速率逐漸增大，但增幅不大，用量為2.0%時(shí)，陰燃速率相比對(duì)照樣增加了9.4%；茉莉香精微膠囊隨用量增加卷煙紙陰燃速率先減小后增大，用量超過(guò)1.0%后，陰燃速率基本無(wú)變化，并與對(duì)照樣陰燃速率基本相同；酸梅香精微膠囊隨用量增加卷煙紙陰燃速率先減小后增大，用量超過(guò)1.5%后，陰燃速率略降低，用量為2.0%時(shí)與對(duì)照樣陰燃速率基本相同。微膠囊用量對(duì)卷煙紙陰燃速率的影響主要原因?yàn)?一是用量變化造成透氣度的降低，陰燃速率會(huì)變大[10]，另一個(gè)主要因素是微膠囊的囊芯香精參與燃燒，對(duì)燃燒速率產(chǎn)生了影響。卷煙紙燃燒時(shí)，微膠囊壁材破裂包覆的囊芯香精參與燃燒，隨著有助于燃燒的香精量的增加，卷煙紙燃燒速率加快。

2.3 微膠囊對(duì)卷煙紙陰燃最高溫度的影響

圖2 不同微膠囊卷煙紙的陰燃速率

圖3 不同微膠囊卷煙紙的陰燃最高溫度

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)分析了卷煙紙中微膠囊用量、囊芯香精對(duì)卷煙紙透氣度、陰燃速率和陰燃最高溫度的影響。

3.1 隨微膠囊用量的增加，不同香精微膠囊對(duì)卷煙紙透氣度影響不同。分析認(rèn)為，微膠囊的平均粒徑是影響透氣度的主要因素，粒徑偏小的微膠囊相對(duì)粒徑偏大的微膠囊，對(duì)纖維間空隙的填充率更大，降低了紙張總空隙率，造成卷煙紙透氣度的降低。

3.2 隨微膠囊用量的增加，不同香精微膠囊對(duì)卷煙紙陰燃速率的影響不同。分析認(rèn)為，微膠囊用量變化對(duì)卷煙紙陰燃速率的影響，一是因?yàn)橛昧孔兓斐赏笟舛茸兓绊懥岁幦妓俾?，二是微膠囊囊芯香精的燃燒性對(duì)陰燃速率的影響。

3.3 當(dāng)微膠囊用量≤1.5%時(shí)，不同香精微膠囊對(duì)卷煙紙陰燃最高溫度的影響變化非常小，當(dāng)達(dá)到一定用量時(shí)，對(duì)燃燒溫度有影響。分析認(rèn)為，微膠囊用量低時(shí)，微膠囊壁材、囊芯的燃燒性對(duì)燃燒溫度的影響不顯著，當(dāng)達(dá)到一定用量時(shí)，微膠囊壁材、囊芯的燃燒性對(duì)燃燒狀態(tài)影響增大，影響到卷煙紙的陰燃最高溫度。