降低卷烟烟气中自由基含量的技术研究

本文建立了卷烟烟气中的气相自由基和固相自由基的检测方法,系统地研究了卷烟烟气气相和固相自由基的测定方法和降低卷烟烟气中自由基含量的工艺和技术,系统地进行了低自由基卷烟及其对照样品的生物医学评价工作。研究结果表明:以PBN为自旋捕捉剂捕集气相自由基用ESR检测的方法和以剑桥滤片捕集固相自由基用ESR检测的方法来分别检测气相自由基和固相自由基的方法是可行的。对研制的活性碳复合滤嘴卷烟烟气自由基进行了测定,结果表明:同对照卷烟相比,试验卷烟烟气气相自由基清除率最高时可达69.1%;优化了自由基清除剂配方,确定了在增塑剂中加入1.50%的SRM溶液制成醋纤活性碳复合滤嘴再制成卷烟的工艺方法生产低自由基低焦油5mg中南海卷烟,其烟气气相自由基清除率一般可稳定达到41.2%。系统地进行了低自由基卷烟及其对照样品的生物医学评价工作,包括急性中毒试验、生殖毒性试验、免疫功能试验、致突变性试验等,所检测的各项功能性指标均表明,低自由基卷烟的毒性明显低于同品牌的普通卷烟。      

松树皮提取物降低卷烟烟气自由基

采用ESR法检测了松树皮提取物和葡萄籽提取物清除卷烟烟气自由基的能力。结果显示,滤嘴中添加松树皮提取物清除卷烟气相、粒相及总自由基的效果优于烟丝中添加,也优于滤嘴添加同量的葡萄籽提取物,当滤嘴中添加50μL/支0.2%松树皮提取物的乙醇溶液时,其卷烟烟气中的气相、粒相和总自由基分别降低64.1%、43.9%和60.0%,而烟丝中添加同量松树皮提取物和滤嘴添加同量葡萄籽提取物卷烟烟气中的总自由基仅各降低52.7%和25.9%。松树皮提取物可用于清除卷烟烟气自由基。     

茶质纸-醋纤二复合滤嘴在卷烟中的应用

为降低吸烟对人体的危害,进行了由绿茶制成的茶质纸-醋酸纤维二复合滤嘴(茶质滤嘴)在卷烟中的应用试验.结果表明:与对照滤嘴卷烟相比,①荼质滤嘴卷烟焦油、烟气烟碱降低10%左右,而CO无明显变化;②茶质滤嘴卷烟烟气气相自由基和固相自由基分别降低26.25%～27.14%和28.15%～30.64%;③茶质滤嘴卷烟烟气中NNN、NAT、NAB、NNK及总TSNAs分别降低19.88%～20.29%、15.3%～16.89%、25.53%～26.53%、18.02%～19.10%和18.68%～19.25%;④茶质滤嘴卷烟烟气中苯并[a]芘、苯并[a]蒽、<艹 屈>和总PAHs分别降低26.27%～27.87%、26.42%～26.61%、22.37%～24.57%、24.76%～25.58%;⑤茶质滤嘴卷烟烟气中o-苯二酚、m-苯二酚、p-甲酚、总酚分别降低32.02%～33.07%、36.36%～36.84%、39.13%～39.22%、16.47%～17.61%,而p-苯二酚和苯酚的降低幅度小于10%;⑥荼质滤嘴卷烟的感官质量无明显变化.     

利用植物提取物降低卷烟主流烟气中的自由基

本文采用自旋捕集技术和电子自旋共振波谱法(ESR)捕集并检测卷烟主流烟气中的气相自由基和粒相自由基,研究了不同植物提取物降低卷烟主流烟气中自由基的效果,结果表明葡萄籽提取物、碧罗芷、松树皮提取物和复合植物提取物清除自由基效果较好。本文讨论了复合植物提取物添加到烟丝中的添加量对粒相自由基清除效果的影响。将筛选的复合植物提取物负载在介孔固体上制成介孔复合体二元复合滤嘴,同时把复合植物提取物喷加到烟丝中并卷制成卷烟,检测结果表明烟气中气相自由基和粒相自由基分别降低了36.2%和29.1%。本文还讨论了降低自由基的可能机理。      

多孔淀粉在卷烟滤嘴中的应用研究

为探索卷烟减害降焦的新途径,进行了含多孔淀粉的滤嘴、活性炭复合滤嘴和普通醋纤滤嘴的过滤效果对比试验.结果表明,接装多孔淀粉滤嘴的卷烟较普通醋纤滤嘴卷烟的总粒相物降低了3.9%,焦油降低5.4%,CO降低2.7%,烟碱降低3.5%;与活性炭复合滤嘴卷烟相比,总粒相物降低了0.7%.焦油降低3.1%,CO降低2.0%,烟碱未变化.     

β-环糊精三醋酸甘油酯悬浮液在卷烟滤嘴中的应用

为探索卷烟减害降焦的新途径,进行了含β-环糊精三醋酸甘油酯悬浮液的滤嘴、活性炭复合滤嘴和普通醋纤滤嘴的过滤效果的检测对比。结果表明,将聚乙二醇-600与三醋酸甘油酯配制成1∶2.5的溶剂,可制得满足滤棒成型工艺要求的β-环糊精含量为0.04g/mL的β-环糊精三醋酸甘油酯悬浮液;接装β-环糊精滤嘴的卷烟较普通醋纤滤嘴卷烟的总粒相物降低了13.17%;焦油降低14.15%;烟碱降低4.20%。与活性炭复合滤嘴卷烟相比,总粒相物降低了4.65%;焦油降低5.52%;而烟碱却高出1.79%。说明β-环糊精滤嘴的过滤性能不仅优于普通醋纤滤嘴和活性炭复合滤嘴,而且对卷烟焦油和烟碱具有较高的选择性吸附作用。     

卷烟滤嘴的过滤结构研究进展

目前卷烟滤嘴对主流烟气中的有害成分滤除效果不佳,提高滤嘴降焦减害效果以及改善吸烟口感成为研究的重点。笔者对卷烟滤嘴结构研究进展进行综述,分析了异型结构滤嘴通过改变主流烟气速度和行进路线,以及复合滤嘴结构利用多种滤材不同形式复合方式实现显著提高降焦减害效果,提出经过特殊设计能够实现自由改变通风度和焦油量,改善卷烟口感的新型结构滤嘴,通过结构模块化能够形成不同类型滤嘴,满足消费者多元化的需求。在保持卷烟口感前提下,环保滤材和具有优良降焦减害效果的滤嘴未来将会广泛应用到卷烟产品上。     

卷烟滤嘴设计对主流烟气温度的影响及其降温效应

为降低卷烟主流烟气温度对口腔的刺激,提高消费者卷烟抽吸舒适性,采用热电偶测量了卷烟燃吸过程中滤嘴出口端温度,研究了不同滤嘴设计降低卷烟主流烟气温度的效果。结果表明:(1)卷烟滤嘴具有降低主流烟气温度、减少人体口腔温度刺激感的效果。(2)增加滤嘴压降、缩短滤嘴长度、提高滤嘴通风率,可降低主流烟气温度;其中又以提高滤嘴通风率的效果最为显著。(3)不同结构滤嘴的降温效果存在明显差异,活性炭组合滤嘴沟槽滤嘴活性炭复合滤嘴醋纤丝束滤嘴中空滤嘴;其中,活性炭组合滤嘴和沟槽滤嘴可有效降低烟气的口腔温度刺激感,提高卷烟抽吸的舒适性。     

复合添加剂降低卷烟烟气中多种致癌物研究

为研究降低卷烟烟气中多种致癌物的方法 ,从羊齿类天然植物中提取出多种酮、酚类及其衍生物组合得到复合添加剂 ,以 0 0 0 8%的比例添加于卷烟滤嘴或烟丝中。检测结果表明 ,在卷烟中添加该复合添加剂后 ,其主流烟气中的多种稠环芳烃、自由基和芳香胺等致癌物的含量显著降低 ,对烟气中烟草特有亚硝胺也有一定的清除作用。     

茶叶滤棒降低吸烟有害成分的应用研究

以绿茶为主要原料制成茶叶滤棒并与卷烟对接制成茶叶滤嘴卷烟,检测结果表明:与对照滤嘴卷烟相比,①卷烟烟气的重要致香成分糠醛、5-甲基糠醛、茄酮、巨豆三烯酮的含量分别增加了207.4%、149.7%、43.4%、247.5%;②茶质滤嘴卷烟烟气气相自由基和固相自由基分别降低16.42%～36.80%和18.00%～33.80%;③茶质滤嘴卷烟烟气中NNN、NAT、NAB、NNK及总TSNAs分别降低16.88%～23.04%、11.62%～15.12%、17.41%～26.04%、11.39%～17.38%和14.61%～17.41%.     

活性炭复合滤嘴对卷烟中薄荷醇转移行为的影响

  目的  筛选薄荷型卷烟的滤嘴材料。  方法  比较了接装纯醋纤滤嘴和活性炭醋纤滤嘴的薄荷型卷烟,检测其在存放和抽吸过程中烟丝、滤嘴和烟气部分中薄荷醇含量。  结果  1）存放过程中,活性炭复合滤嘴吸附烟丝薄荷醇的能力大于纯醋纤滤嘴,稳定期约为1.3倍;2）抽吸过程中,纯醋纤滤嘴样品薄荷醇向主流烟气的转移能力大于活性炭复合滤嘴样品,存放前转移率为1.9倍,中间平缓期转移率在1.2-1.7倍之间,但随着存放时间变化的幅度较大,转移率最大极差为3.7倍,稳定性较活性炭复合滤嘴差。  结论  对薄荷型卷烟滤嘴材料的选择和改进有指导意义。      

卷烟主流烟气中苯及苯系物的滤嘴截留效率

为考察不同抽吸模式下,滤嘴类型和长度对卷烟主流烟气中苯及苯系物(甲苯、乙苯、对-二甲苯、间-二甲苯、邻-二甲苯和苯乙烯)截留效率的影响,以不同类型、不同长度滤嘴的9种烤烟型和2种混合型卷烟样品为研究对象,考察了ISO和加拿大深度抽吸(HCI)模式下卷烟主流烟气中苯及苯系物释放量差异,并对不同类型、不同长度滤嘴卷烟主流烟气中苯及苯系物截留率进行了对比分析。结果表明:1HCI模式下卷烟主流烟气中苯及苯系物的释放量明显高于ISO模式;2抽吸模式、滤嘴类型和滤嘴长度对苯及苯系物截留率影响较为明显,而对苯及苯系物的截留影响较小。不同类型滤嘴对苯及苯系物的截留率大小顺序为活性炭复合滤嘴丙纤滤嘴醋纤滤嘴纸质复合滤嘴;不同长度滤嘴对苯及苯系物的过滤效率基本上随长度递增而递增;ISO抽吸模式下滤嘴对苯及苯系物的截留率均比HCI模式下高1倍左右。滤嘴对苯及苯系物的过滤优先顺序均为苯乙烯邻-二甲苯(≈)对-二甲苯间-二甲苯乙苯甲苯苯。     

二十烷/膨胀石墨复合相变材料的制备及其对卷烟滤嘴温度的调控

为了调控卷烟燃吸过程中滤嘴的温度,以二十烷(Eicosane)为相变材料、膨胀石墨(EG)为基体,运用毛细吸附法制备了二十烷/膨胀石墨(EI/EG)复合相变材料,并将所制备的复合相变材料添加于卷烟滤嘴中,考察卷烟燃吸过程中复合相变材料对滤嘴温度的调控作用。采用差示扫描(DSC)、导热系数、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、氮气吸脱附技术等对复合相变材料的相变热性能和物化结构进行了表征分析;采用卷烟燃吸温度检测系统检测卷烟燃吸过程中的滤嘴温度数据,并运用温度场温度分布和体积平均温度对滤嘴检测区域温度分布特征进行表征分析。结果表明:1当二十烷含量为92%(质量分数)时,二十烷在膨胀石墨内吸附饱和,相变温度为40.2℃,相变焓为162.9 J/g,导热系数为1.304 W/(m·K),所得EI/EG复合相变材料具有优良的相变热性能及导热性能;2二十烷和膨胀石墨之间属于物理复合,没有形成新的物质,这有利于保持各材料组分自身的属性;3当92%EI/EG复合相变材料在卷烟滤嘴中的添加量为40 mg/支时,在ISO抽吸模式下可将卷烟燃吸过程中的滤嘴温度降至30℃以下,并获得均匀的温度分布,实现滤嘴温度的有效调控。     

卷烟滤嘴过滤效率研究概述

介绍了各种卷烟滤嘴的过滤性能及其应用情况、国内外滤嘴材料、复合滤嘴添加剂的研制方法以及滤嘴材料结构或表面与烟气中目标物质之间的作用原理 ,并对滤嘴研究中存在的问题和未来的研究方向进行了评述     

聚乳酸滤嘴对卷烟烟气化学成分释放量和感官质量影响

通过考察聚乳酸(PLA)滤嘴卷烟、二醋酸纤维素(CA)滤嘴卷烟和聚丙烯(PP)滤嘴卷烟烟气常规化学成分、有害成分释放量及感官质量方面的差异,明确了PLA滤嘴对卷烟烟气化学成分释放量和感官质量的影响。结果表明:①与CA滤嘴和PP滤嘴卷烟相比,采用PLA滤嘴后,卷烟的抽吸口数和烟碱释放量保持不变,总粒相物、一氧化碳和焦油量基本一致;②与CA滤嘴卷烟相比,PLA滤嘴卷烟烟气中除甲醛和单元酚类有害成分释放量略有上升之外,其他有害成分释放量基本保持一致,危害性指数基本一致;与PP滤嘴卷烟相比,PLA滤嘴卷烟烟气有害成分释放量均有一定下降或基本保持一致,危害性指数显著下降;③ PLA滤嘴卷烟感官质量优于CA和PP滤嘴卷烟。该研究可为PLA滤嘴在卷烟上的应用提供参考。      

降低挥发性羰基化合物材料在卷烟滤嘴中的应用研究

为优化降低烟气中挥发性羰基化合物的功能材料(即降羰基物材料)在卷烟复合滤嘴中的应用工艺条件, 从功能材料添加量、滤嘴压降搭配、加料段长度等方面研究不同工艺条件对降羰基物材料的减害性能及其对卷烟感官质量的影响。结果表明, 当降羰基物材料在卷烟中的添加量为30 mg/支, 同时二元复合滤嘴为10 mm 加料段+15 mm 白段, 其中加料段压降为4000Pa/120 mm, 白段压降为2800 Pa/120 mm, 复合棒压降为2740 Pa/100 mm 时, 卷烟主流烟气中挥发性羰基物释放总量的选择性降低率达到32.3%, 且卷烟感官质量与对照卷烟相比无显著差异。      

低焦油、低自由基、富硒烤烟型卷烟的研制

为了提高卷烟的安全性,本文研制开发了一种低焦油、低自由基、硒含量较高的烤烟型卷烟。在研制过程中,利用一系列工艺技术,如选择能够促进有机化合物裂解、减少干馏物形成的催化剂添加到卷烟烟丝中来降低焦油释放量;选择能够提高燃烧锥温度和燃烧速率的助燃剂;添加高效能的自由基捕获剂来捕获卷烟燃烧过程中产生的自由基;在叶组配方中使用一定量的富硒烟叶等。同时,在产品的设计中采用了高透气度盘纸、烟丝膨胀技术和有添加剂的卷烟滤嘴等卷烟降焦技术。研究结果表明:研制的卷烟焦油量在12 mg/支以下,自由基总量降低了40%,微量元素硒成功地导入到主流烟气中,研制的卷烟主流烟气硒含量比普通卷烟的硒含量增加了140%。      

沟槽醋酸纤维滤棒的开发

为提高卷烟滤嘴的过滤性能,由醋酸纤维丝束滤芯、C型沟槽纯纤维素纸(定量80g/m2)和成形纸开发出醋酸纤维沟槽滤棒。该滤棒结构为沟槽滤棒与普通醋纤滤棒的二复合(1∶1)滤棒。试验结果表明,与普通醋纤滤嘴相比,C型沟槽滤棒的硬度可提高2～3个百分点;在卷烟感官质量基本保持不变的情况下,对卷烟烟气的过滤性能显著提高,同等条件下可再降低烟气焦油量2～3mg,降低幅度为13.66%～24.69%。     

卷烟烟气气相中的有害物质及其减少措施

卷烟抽吸为高温乏氧不完全燃烧过程,会产生微量危害人体健康的物质,烟气气相有害成分主要有一氧化碳、苯、挥发性醛和酮类、氯代烃类、氧化氮类等,减少这些气体的主要措施是稀释烟气和在滤嘴中添加吸附剂.烟气中的自由基也是一种有害物质,清除烟气中自由基的主要方法是向烟丝和滤嘴中加入自由基清除剂.同时,选用添加剂、抗突变剂、吸附剂、催化剂等可降低卷烟烟气中的毒理学或遗传毒理学确定的有害成分.     

醋纤和丙纤滤嘴对烟气挥发性、半挥发性成分释放量的影响

分析了聚丙烯(PP)滤嘴卷烟和醋纤(CA)滤嘴卷烟烟气常规成分和挥发性半挥发性成分的释放量.结果表明:①两种滤嘴卷烟的总粒相物、烟碱、焦油和CO释放量相当;②PP滤嘴卷烟大部分挥发性半挥发性成分的释放量都比CA滤嘴卷烟高或者相当,而且PP滤嘴卷烟与CA滤嘴卷烟释放量比值波动较大;③PP滤嘴卷烟烟气中糠醛、糠醇、苯乙醛、吡啶、乙酸、苯酚、对+间甲酚和邻甲酚的释放量远远高于CA滤嘴卷烟.