2種型號(hào)轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)測(cè)定卷煙主流煙氣的差異性分析

徐楊斌，余姍姍，黃文俊，侯靜林，嚴(yán)慶國(guó)，宋建紅，汪 義，馬騰飛，詹春貴

(貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司遵義卷煙廠(chǎng)，貴州遵義 563000)

卷煙抽吸是一個(gè)很復(fù)雜的燃燒過(guò)程，一支燃燒的香煙就是一個(gè)微型化工廠(chǎng)，可產(chǎn)生幾千種物質(zhì)。卷煙在燃燒過(guò)程中，溫度和氧氣供應(yīng)量不同，燃燒機(jī)制不同，產(chǎn)生煙氣的化學(xué)成分不同。通過(guò)吸煙機(jī)模擬人的抽吸方式，對(duì)卷煙燃燒的各種化學(xué)成分進(jìn)行分析，從而指導(dǎo)卷煙企業(yè)對(duì)卷煙的質(zhì)量控制。目前，轉(zhuǎn)盤(pán)式吸煙機(jī)作為煙草行業(yè)主流煙氣檢測(cè)的常用設(shè)備，在卷煙的日常監(jiān)督檢驗(yàn)和研究中有著廣泛的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)煙草行業(yè)煙氣分析所用的吸煙機(jī)有轉(zhuǎn)盤(pán)型和直線(xiàn)型吸煙機(jī)2種。轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)的整個(gè)抽吸過(guò)程是封閉式的、全自動(dòng)的，普遍應(yīng)用于煙草行業(yè)卷煙的日常監(jiān)督檢驗(yàn)。直線(xiàn)型吸煙機(jī)的整個(gè)抽吸過(guò)程是部分敞開(kāi)的、半自動(dòng)的，每一個(gè)抽吸通道都是獨(dú)立的抽吸單元。目前，相關(guān)研究涉及不同型號(hào)吸煙機(jī)對(duì)卷煙主流煙氣釋放量的影響，并測(cè)定卷煙主流煙氣中氰化氫、堿性香味成分、有害成分等。

目前貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司遵義卷煙廠(chǎng)使用的吸煙機(jī)型號(hào)有RM200A、RM200A2，均是20 孔道轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于煙氣煙堿量、焦油量、煙氣一氧化碳量及可選的氮氧化合物的常規(guī)吸煙檢測(cè)。2種型號(hào)吸煙機(jī)是濾片部及其煙夾的自動(dòng)操作、集成天平以及從煙支裝載到煙蒂拔除的全自動(dòng)吸煙過(guò)程，可連續(xù)進(jìn)行10 組吸煙檢測(cè)而無(wú)需人員介入，可選擇替換不同種類(lèi)的捕集方式，該儀器主要由吸煙系統(tǒng)、煙支處理系統(tǒng)、煙氣捕集處理系統(tǒng)和控制單元幾個(gè)基本組件組成，檢測(cè)結(jié)果以及統(tǒng)計(jì)評(píng)估數(shù)據(jù)通過(guò)觸摸屏顯示器形成記錄文檔。與RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)相比，RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)是Borgwaldt KC公司目前最新型號(hào)的轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)，其新型吸煙轉(zhuǎn)盤(pán)由陽(yáng)極氧化鋁材料制成，重量較輕，可減少高負(fù)載冷凝物的黏附，持煙器彎管改進(jìn)為直通式，減少煙氣的死體積，捕集器優(yōu)化為平頭接觸式等，在原有的RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化。由于RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)和RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)每天應(yīng)用于遵義卷煙廠(chǎng)卷煙主流煙氣的放行檢驗(yàn)，對(duì)公司提升產(chǎn)品內(nèi)在穩(wěn)定性有重要作用。因此，該研究以2個(gè)監(jiān)測(cè)卷煙作為試驗(yàn)樣品，采用RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)和RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)對(duì)卷煙主流煙氣檢測(cè)，并對(duì)其卷煙主流煙氣指標(biāo)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，旨在為指導(dǎo)日常檢測(cè)和科研工作提供參考。

1 材料與方法

1#監(jiān)測(cè)卷煙，中國(guó)煙草標(biāo)準(zhǔn)化研究中心提供的監(jiān)測(cè)卷煙；2#監(jiān)測(cè)卷煙，中國(guó)煙草標(biāo)準(zhǔn)化研究中心提供的監(jiān)測(cè)卷煙；異丙醇(分析純)，購(gòu)于天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司；正十七烷，購(gòu)于上海邁瑞爾化學(xué)技術(shù)有限公司；9 600 μg/mL煙堿溶液標(biāo)準(zhǔn)品，購(gòu)于天津阿爾塔科技有限公司；試驗(yàn)用水為二次蒸餾水。

RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)(德國(guó)Borgwaldt KC公司)；RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)(德國(guó)Borgwaldt KC公司)；Agilent 7890A氣相色譜儀(美國(guó)Agilent公司)；AB204-S電子天平(感量0.000 1，瑞士梅特勒-托利多公司)；振蕩器(上海世平公司)；Milli-Q超純水儀(美國(guó)Millipore公司)。

待測(cè)樣品放入恒溫恒濕箱內(nèi)平衡48 h后，將樣品隨機(jī)分成2份，一份用于RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)，另一份用于RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)；煙氣室環(huán)境溫濕度應(yīng)滿(mǎn)足GB/T 16447—2004標(biāo)準(zhǔn)的要求；在相同的條件下，按照GB/T 19609—2004、GB/T 23203.1—2013、GB/T 23355—2009、GB/T 23356—2009來(lái)進(jìn)行測(cè)定1#監(jiān)測(cè)卷煙和2#監(jiān)測(cè)卷煙的焦油量、煙氣煙堿量、煙氣一氧化碳量。每個(gè)樣品在RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)和RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)連續(xù)測(cè)定10輪，每輪20支卷煙，以20支平均值為一輪的總粒相物測(cè)定結(jié)果，吸煙機(jī)直接測(cè)得煙氣一氧化碳量。使用Agilent 7890A氣相色譜儀來(lái)測(cè)定卷煙總粒相物中水分、煙氣煙堿量，通過(guò)公式來(lái)測(cè)得焦油量：焦油量=總粒相物-煙氣煙堿量-水分。

對(duì)RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)和RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)測(cè)定1#監(jiān)測(cè)卷煙和2#監(jiān)測(cè)卷煙的焦油量、煙氣煙堿量、煙氣一氧化碳量的檢測(cè)數(shù)據(jù)運(yùn)用單因素方差分析法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并對(duì)其卷煙主流煙氣指標(biāo)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與分析

1#監(jiān)測(cè)卷煙和2#監(jiān)測(cè)卷煙在環(huán)境溫濕度、大氣壓力、風(fēng)速、抽吸容量都相同的條件下，分別用RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)和RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)測(cè)定抽吸口數(shù)、總粒相物、水分、煙氣煙堿量、煙氣一氧化碳量、焦油量，檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 1#監(jiān)測(cè)卷煙和2#監(jiān)測(cè)卷煙的主流煙氣檢測(cè)結(jié)果Table 1 Mainstream smoke detection results of 1# surveillance cigarette and 2# surveillance cigarette

目前煙草行業(yè)各實(shí)驗(yàn)室可通過(guò)測(cè)定卷煙主流煙氣的焦油量、煙氣煙堿量、煙氣一氧化碳量來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。以2#監(jiān)測(cè)卷煙為例，分別用RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)和RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)測(cè)定焦油量、煙氣煙堿量、煙氣一氧化碳量，并運(yùn)用方差分析對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行差異性分析，結(jié)果如表2～4所示。

表2 2#監(jiān)測(cè)卷煙焦油量的方差分析Table 2 Variance analysis of 2# monitoring cigarette tar content

表3 2#監(jiān)測(cè)卷煙煙氣煙堿量的方差分析Table 3 Variance analysis of 2# monitoring cigarette smoke nicotine content

表4 2#監(jiān)測(cè)卷煙煙氣一氧化碳量的方差分析Table 4 Variance analysis of 2# monitoring cigarette smoke carbon monoxide content

從表2～4可以看出，在=0.05顯著水平下，焦油量和煙氣煙堿量的顯著性水平值分別為0.095 274、0.653 434，差異均不顯著；煙氣一氧化碳量的顯著性水平值為0.017 186，差異顯著。RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)測(cè)定2#監(jiān)測(cè)卷煙的焦油量、煙氣煙堿量平均值高于RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)，而RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)測(cè)定的煙氣一氧化碳比RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)偏低的原因有待于進(jìn)一步研究。

由表1的數(shù)據(jù)計(jì)算1#監(jiān)測(cè)卷煙和2#監(jiān)測(cè)卷煙的抽吸口數(shù)、總粒相物、水分、煙氣煙堿量、焦油量、煙氣一氧化碳量的平均值之差，如表5所示。從表5可以看出，1#監(jiān)測(cè)卷煙在RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)測(cè)定下的抽吸口數(shù)、總粒相物、水分、煙氣煙堿量、焦油量均比RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)的結(jié)果偏高，而煙氣一氧化碳量卻偏低0.37 mg。2#監(jiān)測(cè)卷煙在RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)測(cè)定下的總粒相物、水分、煙氣煙堿量、焦油量均比RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)的結(jié)果偏高，而煙氣一氧化碳量卻偏低0.30 mg，抽吸口數(shù)2種型號(hào)轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)檢測(cè)結(jié)果一致。

表5 RM200A2與RM200A測(cè)定結(jié)果平均值之差Table 5 The difference between the average values of the measurement results of RM200A2 and RM200A

由表1的數(shù)據(jù)計(jì)算1#監(jiān)測(cè)卷煙和2#監(jiān)測(cè)卷煙在RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)和RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)測(cè)定的抽吸口數(shù)、總粒相物、水分、煙氣煙堿量、焦油量、煙氣一氧化碳量的測(cè)量精密度，如表6所示。從表6可以看出，1#監(jiān)測(cè)卷煙在RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)測(cè)定下的抽吸口數(shù)、水分的測(cè)量精密度優(yōu)于RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)，在RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)測(cè)定下的總粒相物、煙氣煙堿量、焦油量、煙氣一氧化碳量的測(cè)量精密度優(yōu)于RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)。2#監(jiān)測(cè)卷煙在RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)測(cè)定下的抽吸口數(shù)、總粒相物、煙氣煙堿量、焦油量、煙氣一氧化碳量的測(cè)量精密度優(yōu)于RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)，在RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)測(cè)定下水分的測(cè)量精密度優(yōu)于RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)。整體來(lái)看，RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)和RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)的測(cè)量精密度均控制較好。

1#監(jiān)測(cè)卷煙和2#監(jiān)測(cè)卷煙是嚴(yán)格按照YC/T 189 煙草及煙草制品監(jiān)測(cè)卷煙要求與應(yīng)用的規(guī)定制作，1#監(jiān)測(cè)卷煙的標(biāo)準(zhǔn)值分別是焦油量14.26 mg、煙氣煙堿量1.376 mg、煙氣一氧化碳量14.77 mg，2#監(jiān)測(cè)卷煙的標(biāo)準(zhǔn)值分別是焦油量9.19 mg、煙氣煙堿量0.810 mg、煙氣一氧化碳量11.02 mg。計(jì)算1#監(jiān)測(cè)卷煙和2#監(jiān)測(cè)卷煙在RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)和RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)的測(cè)量結(jié)果平均值與標(biāo)準(zhǔn)值之差，如表7所示。從表7可以看出，1#監(jiān)測(cè)卷煙和2#監(jiān)測(cè)卷煙的煙氣煙堿量在RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)和RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)的測(cè)量結(jié)果均控制在±0.01 mg，1#監(jiān)測(cè)卷煙和2#監(jiān)測(cè)卷煙的焦油量在RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)的測(cè)量結(jié)果比RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)控制較好，1#監(jiān)測(cè)卷煙和2#監(jiān)測(cè)卷煙的煙氣一氧化碳量在RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)和RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)的測(cè)量結(jié)果均控制在±0.21 mg。整體來(lái)看，RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)和RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)測(cè)定1#監(jiān)測(cè)卷煙和2#監(jiān)測(cè)卷煙的焦油量、煙氣煙堿量、煙氣一氧化碳量的測(cè)量結(jié)果平均值與標(biāo)準(zhǔn)值之差均控制較好。

表6 1#監(jiān)測(cè)卷煙和2#監(jiān)測(cè)卷煙在2種轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)的測(cè)量精密度Table 6 Measurement precision of 1# monitoring cigarette and 2# monitoring cigarette in two rotary-type smoking machines %

表7 1#監(jiān)測(cè)卷煙和2#監(jiān)測(cè)卷煙的測(cè)量結(jié)果平均值與標(biāo)準(zhǔn)值之差Table 7 The difference between the average value and the standard value of the measurement results of 1# monitoring cigarette and 2# monitoring cigarette

3 結(jié)論

以1#監(jiān)測(cè)卷煙和2#監(jiān)測(cè)卷煙為測(cè)試樣品，在環(huán)境溫濕度、大氣壓力、風(fēng)速、抽吸容量都相同的條件下，采用RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)和RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)對(duì)樣品的卷煙主流煙氣指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)對(duì)比分析，RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)和RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)在測(cè)定卷煙主流煙氣焦油量、煙氣煙堿量雖存在一定差異，但并不顯著；而RM200A2轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)在測(cè)定卷煙主流煙氣中煙氣一氧化碳量比RM200A轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)的檢測(cè)結(jié)果偏低，存在一定差異且顯著。同時(shí)，對(duì)2種型號(hào)轉(zhuǎn)盤(pán)型吸煙機(jī)的測(cè)定結(jié)果平均值之差、精密度以及樣品測(cè)定結(jié)果平均值與標(biāo)準(zhǔn)值之差進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，為指導(dǎo)日常檢測(cè)和科研工作提供參考。