用于加熱卷煙的石蠟改性二醋酸纖維素降溫濾嘴的制備與表征

摘要：以二醋酸纖維素濾棒為載體，以食品級石蠟為相變吸熱材料，采用浸漬法制備了石蠟/醋纖降溫濾棒，研究了石蠟熔點和負載量對加熱卷煙主流煙氣溫度的影響，并采用熱重/差熱分析儀（TG/DTA）、傅里葉變換紅外光譜儀（FT-IR）、差示掃描量熱儀（DSC）和場發(fā)射掃描電子顯微鏡（SEM）等技術對石蠟/醋纖濾棒進行了表征。石蠟/醋纖濾棒是通過醋纖濾棒的吸附作用完成復合，在抽吸過程中具有良好的熱穩(wěn)定性，當52#石蠟乳化液質量分數為60% 時，即石蠟負載量為35 mg 時，由石蠟/醋纖濾棒組成的三段式降溫濾嘴對主流煙氣具有顯著的降溫效果，可將主流煙氣溫度從68 ℃ 降低到42 ℃。

關鍵詞：加熱卷煙；石蠟；醋纖濾棒；降溫濾嘴；主流煙氣溫度

中圖分類號：TS41+1 文獻標志碼：A

隨著全球控煙力度的持續(xù)增大和消費者健康意識的增強，加熱卷煙因其無需點燃煙絲、提供煙堿、基本無焦油等優(yōu)點成為全球煙草行業(yè)的發(fā)展熱點。同時加熱卷煙采用了真正的煙草成分，抽吸體驗與口味特點更接近于傳統卷煙，更容易被消費者所接受[1-2]。加熱卷煙以加熱代替燃燒（加熱溫度為200～400 ℃，無陰燃），使煙草成分通過蒸餾和裂解釋放煙氣，因而產生的有害成分減少，其煙氣釋放量與煙氣濃度也相對較低[3-6]。

為了滿足消費者的入口煙氣口感，加熱卷煙一般長度較短、煙氣吸阻較低。雖然加熱卷煙產生的氣溶膠初始溫度明顯低于傳統卷煙，但是到達口腔主流煙氣的感官溫度反而高于傳統卷煙，會出現煙支入口端燙嘴和煙氣灼燒感等不舒適感受，可能會對消費者的口腔黏膜、氣管黏膜和嘴唇等造成一定的損傷，嚴重影響消費者的抽吸體驗[7-8]。造成這種情況的主要原因是：（1）加熱卷煙氣溶膠從產生到進入口腔的物理距離明顯比傳統卷煙更短，因此熱交換的通路縮短，不利于熱交換；（2）加熱卷煙氣溶膠含水量明顯高于傳統卷煙，是傳統卷煙的10～20 倍，溫度下降或冷凝時會釋放出大量熱量；（3）加熱卷煙的抽吸過程中，與周圍環(huán)境的自然對流或強制對流明顯少于傳統卷煙[9]。因此，降低氣溶膠溫度及感官溫度是加熱卷煙研發(fā)中亟需解決的關鍵共性技術，降溫技術也是加熱卷煙的核心技術之一。

加熱卷煙的常用降溫方法主要有改變結構、吸水降溫及材料降溫3 種方式。改變結構即改變煙支濾棒的結構，增加煙氣流通的路徑，延長煙氣在濾嘴中的流動時間，或完成煙氣在濾嘴中的冷凝過程，從而達到降溫效果[10-14]。吸水降溫是利用除去煙氣中的水分達到降溫效果[15]。材料降溫是通過相變材料或者高分子材料以不同的方式添加到濾嘴中，通過材料特性吸收熱量以達到降溫效果[16-19]。通常，材料降溫方式主要是采用聚乳酸來吸收熱量，但聚乳酸經過抽吸后會有縮頭和熔融現象，同時聚乳酸成本相對較高。

石蠟是碳原子數約為18～30 的烴類混合物，主要組分為直鏈烷烴（約占80%～95%），還有少量帶個別支鏈的烷烴和帶長側鏈的單環(huán)環(huán)烷烴。石蠟根據其熔點不同分成不同品種，如35#、45#、48#、52#等牌號的石蠟。石蠟擁有較高的相變潛熱和較寬的相變溫度范圍，化學性質穩(wěn)定，蒸氣壓低，無過冷和相分離現象，是常用的有機相變材料之一。而且食品級石蠟（GB1886.26—2016）是以含油蠟為原料，經發(fā)汗或溶劑脫油，再經脫氫精制或白土精制所得到，具有來源廣泛、價格便宜和安全無毒等優(yōu)點[20]。