再造烟叶丝、膨胀烟丝和膨胀梗丝的燃烧特性

为了解再造烟叶丝、膨胀烟丝和膨胀梗丝的燃烧特性,利用锥形量热仪研究了三者在燃烧过程中热释放、烟气释放、质量损失、CO和CO2释放等关键燃烧特征参数的变化。结果表明:①膨胀梗丝的易燃性差于再造烟叶丝和膨胀烟丝;②在有焰燃烧阶段,膨胀烟丝较再造烟叶丝和膨胀梗丝具有更快速的烟气释放速率,而在阴燃阶段,膨胀烟丝的烟气释放速率明显低于再造烟叶丝;③在整个燃烧过程中,膨胀梗丝的发烟量均小于膨胀烟丝和再造烟叶丝。在阴燃阶段,再造烟叶丝的发烟量高于膨胀烟丝;④在阴燃状态下再造烟叶丝、膨胀烟丝和膨胀梗丝的CO释放速率都明显高于有焰燃烧阶段,CO2释放速率则相反;在整个燃烧过程中,膨胀梗丝较膨胀烟丝和再造烟叶丝生成了更多的CO和更少的CO2。     

“三丝”掺兑量对卷烟主流烟气有害成分释放量的影响

为考察膨胀梗丝、膨胀烟丝或再造烟叶(简称“三丝”)掺兑量对主流烟气有害成分释放量的影响规律,在控制烟支硬度一致的条件下,制备了15种不同“三丝”掺兑量的卷烟,对其烟丝重量、吸阻、抽吸口数及主流烟气中焦油、烟碱、CO、氢氰酸、NNK、氨、BaP、苯酚、巴豆醛的释放量进行了测定,并建立了“三丝”掺兑量与上述有害成分释放量的回归方程.结果表明:①膨胀梗丝、膨胀烟丝或再造烟叶掺兑量增加10％,烟丝重量分别减少约1.8％,31％和1.3％,卷烟抽吸口数均减少约0.4口;膨胀梗丝或膨胀烟丝掺兑量增加10％,卷烟吸阻均增加约3.0％;②随着膨胀梗丝掺兑量增加,CO和巴豆醛释放量增加,其它7项有害成分释放量降低;随着膨胀烟丝掺兑量增加,巴豆醛释放量增加,焦油、烟碱、CO、BaP、氨和苯酚释放量降低;随着再造烟叶掺兑量增加,巴豆醛释放量增加,焦油、烟碱、氢氰酸、BaP、氨和苯酚释放量降低;③通过增加膨胀梗丝、膨胀烟丝或再造烟叶掺兑量,可以选择性降低卷烟主流烟气中的BaP、氨和苯酚.     

造纸法再造烟叶CO和焦油释放量影响因素研究

为探索影响造纸法再造烟叶CO和焦油释放量的主要因素,考察了不同涂布率与造纸法再造烟叶CO和焦油释放量的相关性,研究了烟梗与碎片比例、片基定量、外加纤维种类、填料种类以及碳酸钙用量对片基CO和焦油释放量的影响。结果表明:（1）CO释放量与涂布率呈负相关,而焦油释放量与涂布率呈正相关;（2）一定范围内,烟梗与碎片比例增加或者使用未漂白的外加纤维都会增加片基CO和焦油释放量,可能是烟梗和未漂白纤维中含有较高的木质素或者果胶;（3）增加碳酸钙用量可使单位质量片基中可燃烧的有机物质减少,降低CO和焦油释放量;（4）降低片基定量或者改善填料种类可以改变片基微观结构,增加透气度,降低片基 CO和焦油释放量。因此,在保证产品品质和加工工艺的前提下,可综合考虑上述方法降低造纸法再造烟叶烟气中CO和焦油含量。      

"三丝"对卷烟烟气特性及感官质量的影响

为在卷烟配方中更加合理有效地使用膨胀烟丝、膨胀梗丝、辊压法和造纸法再造烟叶,测试分析了不同的"三丝"掺配量对卷烟烟气特性的影响,并对其感官质量进行了对比评吸.结果表明,膨胀梗丝和造纸法再造烟叶对卷烟烟气特性的影响显著;膨胀烟丝对烟气焦油量、烟碱量和抽吸口数均有影响,但影响程度的大小不同;辊压法再造烟叶对烟气烟碱量有较明显的影响,而对烟气焦油量和抽吸口数无明显影响;膨胀梗丝和辊压法再造烟叶对卷烟感官质量有显著影响.     

甘油对烟叶热性能及加热状态下烟气释放的影响

为考察甘油对烟叶加热状态下烟气释放的影响,对不同甘油添加量烟丝样品进行了差示扫描量热分析(DSC)和热重-微分热重分析(TG-DTG),利用实验室加热装置在200~400℃下加热不同甘油添加量的烟丝样品,并测试了烟气粒相物、烟碱、水分和焦油释放量。结果表明:1添加甘油能够增大低温下烟丝的失重比例,提高烟丝的着火温度,降低烟丝燃烧性;2烟气粒相物和烟碱释放量均随甘油添加量(0~10%)的增加而增加,甘油添加量10%后各释放量均无明显变化;10%和15%的甘油添加量能显著增加烟气焦油释放量,添加甘油后,焦油中增加的主要是甘油的释放量;3添加甘油能够显著增加烟气水分释放量,但不同甘油添加量(5%,10%和15%)之间的差异不明显。可见,添加甘油能够降低烟叶的燃烧性,提高烟叶在加热状态下的烟气释放。     

不同工艺电加热卷烟再造烟叶主要成分的释放性能

为研究电加热卷烟专用再造烟叶主要成分的释放性能,对干法、造纸法、稠浆法和辊压法再造烟叶进行了微观形貌分析,并利用管式炉加热装置对气溶胶捕集物（ACM）、烟碱、甘油和水分等主要组分进行分析,考察再造烟叶含水率、甘油质量分数和加热温度对释放量、释放率、捕集率和逐口释放稳定性等释放性能指标的影响。结果表明：(1)不同再造烟叶的微观结构和释放率差异较大。相比于其他再造烟叶,辊压法再造烟叶结构更为均匀、致密,主要组分的逐口释放稳定性更好。(2)再造烟叶含水率增大使烟碱和甘油最大释放量对应的抽吸口数序号后移,但对释放量的影响因原料类型不同而有所差异。(3)再造烟叶甘油质量分数升高能不同程度地促进气溶胶捕集物、甘油和水分的释放,对烟碱的影响因原料类型不同而有所差异。(4)在160～250℃范围内,加热温度越高,主要组分的释放率越高,但逐口稳定性越差。存在兼顾主要组分释放量、释放率和逐口释放稳定性的加热卷烟再造烟叶最佳加热温度范围。     

造纸法再造烟叶降焦综合技术探讨

分析造纸法再造烟叶生产过程中各因素对焦油释放量的影响。主要对再造烟叶生产原料配方(梗叶比)、外纤添加、工艺条件(打浆度、定量、涂布率)、填料、钾盐等因素与烟气指标的影响进行了探讨,分析各因素与焦油释放量的关系,并提出降低焦油释放量的关键技术方法。     

碳酸钙添加量对再造烟叶物理性能与烟气指标的影响

在造纸法再造烟叶中加入不同量的碳酸钙,制作出4种试验样品,并测定了4种样品的物理指标与常规烟气指标,分析了随碳酸钙添加量的增加,造纸法再造烟叶样品物理性能与常规烟气指标的变化规律。结果表明:随着碳酸钙添加量增加,定量明显增大,填充值先增加后逐渐降低,抗张强度、耐破强度和松厚度指标均降低,说明碳酸钙添加量对造纸法再造烟叶片基和产品物理指标有较大影响。从常规烟气指标分析看出,碳酸钙添加量较高时,片基CO、焦油、总粒相物和抽吸口数都较低,CO和焦油释放量的比值变化不大;而随着碳酸钙添加量的增加,再造烟叶抽吸口数、总粒相物、CO、烟气烟碱、焦油、烟气水分都呈先下降后上升趋势,碳酸钙添加量30%时,常规烟气各指标达到最小值。这一结果表明,可以在保证再造烟叶感官质量和加工性能的前提下,通过适当增加碳酸钙添加量的方法降低再造烟叶CO释放量。     

烟丝结构对主流烟气中巴豆醛逐口释放量的影响

为研究卷烟主流烟气中巴豆醛的逐口释放量与烟丝结构间的关系,设计制作不同烟叶类型和烟丝组成的卷烟样品。通过RM20H吸烟机连接逐口抽吸单元实现对主流烟气粒相物的自动化逐口捕集,并参照行业标准运用高效液相色谱法实现对巴豆醛释放量的定量及变化趋势分析。结果表明,烟丝结构对卷烟巴豆醛的总释放量具有较大影响,适当降低梗丝和薄片比例及烤烟的比例可以有效减少巴豆醛的总释放量;巴豆醛的逐口释放量随抽吸口序增加呈现不变的直线型态,6口以后,迅速下降;在前7口抽吸过程中,梗丝和薄片比例及烤烟和白肋烟比例高的样品逐口释放量较高;烟叶类型、烟丝组成与巴豆醛的逐口释放量(1~4口)间均存在较强的线性回归关系,其复相关系数R为0.988R0.999,通过适当降低烤烟的比例,增加膨胀烟丝的比例可以降低巴豆醛前7口每口释放量。     

再造烟叶产品涂布率快速测定方法研究

再造烟叶产品的涂布率是再造烟叶生产过程中一个非常重要的质量稳定性指标。为掌控再造烟叶产品在线生产过程中涂布率检测结果的及时反馈，以及行业快速检测方法统一的需要，本文在经典方法 YC/T 572-2018的基础上，通过对不同温度、不同烘干时间等影响检测结果因素的比对分析，开发出一种快速大批量测定热水可溶物含量的检测方法——平板干燥法，涂布率实验数据通过相关数理统计分析。结果表明：平板干燥法适合于在线生产的快速检测，对在线生产产品质量情况的快速控制提供了一种更有效的分析方法。     

提高造纸法再造烟叶松厚度及吸收性能的策略

松厚度和吸收性能是评价造纸法再造烟叶质量的重要依据,具有高的松厚度和吸收性能意味着可提高填充值,提高卷烟烟支饱满度,减少烟丝耗用量;高吸收性不仅可使烟丝充分燃烧,降低有害物质,也可使片基在涂布过程中充分吸收涂布液,保证良好的涂布效果。本文主要论述了松厚度和吸收性能对造纸法再造烟叶质量的重要意义,并从原料、打浆工艺、抄造配比、加填助留、涂布等方面提出了相关策略,用以改善产品的吸收性能。     

烟叶产地与部位对卷烟主流烟气焦油和7种有害成分释放量的影响

为考察国内烟叶产地及烟叶部位对卷烟主流烟气焦油和7种有害成分释放量的影响,选取国内代表性烟叶产区不同部位烟叶样品467个,卷制成单料烟并测试烟气焦油、7种代表性有害成分和烟碱释放量,研究了烟叶产地和部位对卷烟主流烟气焦油、卷烟危害性评价指数(H)、7种代表性有害成分及烟碱释放量的影响。结果表明:(1)烟叶产地对NNK的单位燃烧烟丝质量释放量影响最大,其次为氨、HCN和苯酚等3种成分,对焦油、烟碱、H、B[a]P、巴豆醛、CO等指标影响较小。(2)烟叶产地对氨和NNK的单位烟碱释放量影响最大,其次为HCN、巴豆醛、B[a]P、苯酚和CO等5种成分,对焦油和H影响较小。(3)烟叶部位对氨、烟碱、苯酚、NNK等4种成分的单位燃烧烟丝质量释放量影响显著,对焦油、H、HCN、B[a]P、巴豆醛、CO等指标影响较小。(4)烟叶部位对巴豆醛、CO、NNK、B[a]P和HCN等5种成分的单位烟碱释放量影响显著,对焦油、H、氨和苯酚等指标影响较小。通过调控卷烟配方中烟叶的产地和部位,有助于降低烟气中焦油、7种有害成分的单位燃烧烟丝质量释放量或单位烟碱释放量。     

再造烟叶烟气中29种有机酸的定量测定

为考察不同种类再造烟叶烟气中有机酸质量分数的差异,搭建了管式烟气捕集装置,建立了再造烟叶烟气中29种有机酸的定量分析方法,并采用硅烷化衍生联合GC-MS/MS技术测定不同条件下烟气中有机酸的释放量,对不同类型初烤烟叶及由其制成的再造烟叶中有机酸的质量分数进行了比较研究。结果表明：(1)29种有机酸的检出限为0.83～17.57 ng/g,不同添加水平的加标回收率在85.68%～108.32%范围内,RSD值在1.19%～7.66%之间,该方法适用于烟草中有机酸的定量检测。(2)利用该方法在不同温度和环境氛围下对初烤烟叶和再造烟叶进行检测,发现再造烟叶中的有机酸总质量分数均大于初烤烟叶;有氧氛围有利于有机酸的释放,且加热温度为250～300℃时有机酸的释放量最大。     

不同涂布率再造烟叶的热解特性及动力学分析

为研究不同涂布率再造烟叶的热解特性,采用热分析技术并结合Coats-Redfern法研究了不同涂布率再造烟叶的热解行为及主要失重阶段的动力学参数变化规律,进一步监测了再造烟叶热解过程中的气体成分释放。结果表明：① 随再造烟叶涂布率增加,样品中C质量分数逐渐升高,O质量分数呈降低趋势,微观组织结构差异不明显。② 再造烟叶的热失重过程可分为干燥脱水（阶段Ⅰ）、低沸点挥发分析出（阶段Ⅱ）、半纤维素分解（阶段Ⅲ）、纤维素及木质素分解（阶段Ⅳ）、炭化（阶段Ⅴ）5个阶段。涂布率由35%增加到50%时,挥发分起始析出温度T_i由220.2 ℃逐渐降低至196.0 ℃,终止析出温度呈升高趋势,阶段Ⅲ和阶段Ⅳ的最大失重速率呈减小趋势,综合热解指数I_CP逐渐降低。③ 热解动力学分析显示,阶段Ⅳ的反应活化能E及指前因子A均显著高于阶段Ⅲ的;相同升温速率下,随涂布率增加阶段Ⅲ的活化能从133.08 kJ/mol 升高至160.10 kJ/mol,阶段Ⅳ热解阶段的活化能变化幅度较小。另外,阶段Ⅲ的ΔH随涂布率增加逐渐升高,涂布物提高了该阶段热解所需的能量。④ 在线红外分析表明热解过程中的气体释放主要是小分子气体（如H₂O、CH₄、CO₂、CO等）和轻质焦油组分（如醛酮酸和酚类等）,其中CO₂气体释放量显著高于其他成分,其次是CO代表的醛酮酸类成分、CC代表的芳香烃类及水分等。     

不同加热非燃烧再造烟叶特性研究

为更好地了解加热非燃烧烟草材料特性,收集了造纸法、辊压法、稠浆法3种工艺制造的加热非燃烧再造烟叶烟草材料,从微观结构、纤维形态、抗张性能、再造烟叶化学成分、烟气化学成分、感官质量等方面进行了系统研究。结果表明,造纸法加热非燃烧再造烟叶的微观结构及纤维形态与其他2种截然不同,主要是纤维交织形成的网状结构,辊压法与稠浆法加热非燃烧再造烟叶的微观结构主要是烟草颗粒结聚形成的不平整平面,三者的抗张强度与断裂拉伸伸长率呈反比;3种加热非燃烧再造烟叶的水分及甘油含量均较高,其对应烟气中的水分及甘油含量亦然,且3种再造烟叶和其对应烟气中水分及甘油含量呈正比关系,3种再造烟叶烟气中除甘油焦油释放量均明显低于传统烤烟型卷烟;辊压法和稠浆法加热非燃烧再造烟叶的综合感官质量接近,均优于造纸法的。     

加热非燃烧型烟草制品剖析

为了解加热非燃烧型烟草制品的特点,从烟支结构、烟草材料、烟气释放等方面剖析了2种加热非燃烧型烟草制品。结果表明:①产品A和B均主要由热源、烟气产生和烟气冷凝3部分构成。②2种产品中产生烟气的烟草材料均为再造烟叶,其中甘油的质量分数均较高,烟碱总质量分数均明显低于传统卷烟烟叶原料,且主要为游离烟碱。产品A冷凝腔的再造烟叶进行了明显的加香处理,产品B的再造烟叶中明显添加了多种呈烟熏香韵的酚类化合物。③产品A的热源温度最高可超过500℃,部分再造烟叶发生了燃烧;产品B的热源温度为300℃左右,不会引起再造烟叶燃烧。④2种产品的烟气焦油释放量均显著低于传统卷烟,产品A的烟气中检出大量甘油酯,产品B的烟气中糖类裂解成分及水分的释放量较高。     

磷酸氢二铵对卷烟烟气游离烟碱释放量及感官品质的影响

为探索磷酸氢二铵(DAP)对卷烟烟气游离烟碱释放量及感官品质的影响,在等量烟丝上喷洒DAP溶液,使DAP在烟丝中的质量百分比为0(对照样)、0.2%、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%;优化了烟气中游离烟碱释放量的分析方法;测定了烟丝p H、烟气游离烟碱释放量,并进行了感官评价;对DAP添加量与烟气游离烟碱释放量、烟丝p H进行了相关性分析。结果表明:1用三氯甲烷-中性水体系对烟气中游离态与结合态烟碱进行萃取分离,相对标准偏差(RSD)为3.46%,回收率在84.7%~88.7%之间。2添加DAP可提高烟丝的p H以及烟气游离烟碱的释放量,在所研究的添加量范围内,DAP添加量与烟丝p H、烟气游离烟碱释放量均显著正线性相关。3随DAP添加量的增大,卷烟烤香味增加,劲头总体呈上升趋势;DAP添加量不宜超过1.0%;在低添加量的情况下,其主要作用是促进烟叶内部的美拉德反应,提升烟气的烤香,丰富烟香。      

β-环糊精四元阻燃体系对再造烟叶燃烧热解性能的影响

为明确β-环糊精(β-CD)膨胀阻燃体系对再造烟叶感官评吸和燃烧热解性能的影响,以β-CD为碳源,磷酸氢二铵(DAP)为酸源和气源,柠檬酸钾(PC)和柠檬酸钠(SC)为增效剂,采用造纸法制备了β-CD复合再造烟叶样品,结合光谱分析和热分析,研究了β-CD基阻燃体系对再造烟叶的结构、感官评吸质量和燃烧热解性能的影响。结果显示:(1)配方为mβ-CD∶mDAP∶mPC∶mSC=1∶1∶1∶0.5的四元阻燃体系不改变产品原有风格,甜润感增加,刺激性减轻,总体品质和舒适性提升。(2)β-环糊精复合再造烟叶中试样及20%复合再造烟叶掺配烟丝样的总热释放量和最大热释放速率均出现不同程度的下降,复合阻燃体系促使其热解温度向高温区移动,延缓了焦炭阶段的热解,最终850℃焦炭量增加约30%。(3)复合再造烟叶中试样和20%复合再造烟叶掺配烟丝样不仅燃烧速率下降,卷烟燃烧锥最高温度也分别下降了69.2和20.6℃。     

烟叶原料种类对烟草颗粒热解和释烟特性的影响

为揭示颗粒型加热卷烟烟芯材料热解与烟气释放规律,采用湿法造粒技术,利用热重-红外联用装置（TG-FTIR）与锥型量热仪（CONE）,探究了烟叶原料种类对其热解与释烟特性的影响规律。结果表明:①不同种类烟叶原料制备的烟草颗粒失重过程基本一致,相较于烤烟颗粒而言,梗丝、再造烟叶、白肋烟、雪茄烟和香料烟制备的烟草颗粒最大失重速率温度向低温区偏移,且梗丝颗粒和再造烟叶颗粒易挥发性物质释放阶段的失重速率较大,该阶段烤烟颗粒具有最大失重比例,且热解完成后固体残余量最小。②红外光谱结果显示,不同烟叶原料制备的烟草颗粒气相产物释放过程基本一致,因化学成分的差异使得释放温区范围略有差异。其中碳水化合物、酚类和醇类等含羟基化合物的释放温区主要集中在150~300 ℃之间;含C=O的羰基、酯类等化合物以及CO释放过程分为两个阶段,分别为250~400 ℃和500 ℃左右;当温度超过500 ℃时,烟草颗粒热解释放出NH₃和CH₄。③梗丝、再造烟叶以及雪茄烟制备的烟草颗粒的堆积密度约在0.54~0.56 g/cm3之间,相较其他原料而言较小,但烟气释放速率较大,累积释烟总量较高,其中,梗丝颗粒起始释烟速率最大;CO与CO₂释放的整体变化趋势与释烟速率曲线变化规律一致,即释烟速率越大,CO与CO₂的释放速率越大。      

采用蒸汽爆破处理技术降低卷烟主流烟气中氨释放量的研究

为降低卷烟主流烟气中氨释放量,采用蒸汽爆破技术对会理地区红大B2F等级烟丝进行处理。考察了在不同压力条件下,蒸汽爆破对烟丝常规化学成分以及主流烟气中氨释放量和感官品质影响。结果表明蒸汽爆破处理可使烟丝主流烟气中氨释放量明显降低,最大降幅为20.54%;当蒸汽爆破压力为0.4 MPa时,在降低烟丝主流烟气中氨释放量之外,卷烟感官品质也得到一定改善。