卷烟纸特性对卷烟主流烟气有害成分释放量影响的研究进展

为深入研究卷烟纸特性对卷烟主流烟气中有害成分释放量的影响,便于卷烟生产中选择合适的卷烟纸,综述了近年来国内外卷烟纸透气度、卷烟纸添加剂(助燃剂、助燃剂添加量、催化型添加剂、吸附型添加剂等)、卷烟纸定量、卷烟纸纸浆类型等卷烟纸特性对卷烟主流烟气中有害成分释放量影响相关的研究报道。结果表明:(1)不同卷烟纸特性中,透气度的影响较大;(2)添加剂的研究较为广泛,国内外开发了助燃剂、催化剂、阻燃剂、灰分调节剂等多种添加剂,可在不同程度上降低主流烟气中有害成分的释放量;(3)不同的亚麻浆、针叶浆比例也会对卷烟主流烟气有害成分释放量产生重要影响;(4)填料及卷烟纸定量对有害成分释放量影响较小。提高卷烟纸透气度是降低烟气有害成分释放量便捷有效的途径之一,但建议与其他方式结合使用,以在减害的同时保证卷烟的感官品质。     

卷烟纸特性对短支卷烟主流烟气7种有害成分释放量及H值的影响

考察了不同卷烟纸透气度、定量、助燃剂含量、助燃剂钾/钠比及灰分对短支卷烟主流烟气7种有害成分释放量及卷烟危害性指数(H)值的影响。结果表明,对短支卷烟而言,卷烟纸透气度与CO、HCN、苯酚释放量呈显著的负相关关系,与巴豆醛释放量无明显相关性,其变化对HCN释放量的影响最大;卷烟纸定量与CO释放量呈显著正相关关系,与苯酚释放量呈显著负相关,其变化对苯酚释放量的影响最大;卷烟纸助燃剂含量和钾/钠比与7种有害成分释放量均呈负相关关系,其变化分别对苯并[α]芘和HCN释放量的影响最大;卷烟纸灰分与苯酚、CO、氨、苯并[α]芘、HCN均呈一定负相关关系,与巴豆醛和NNK无明显相关性,其变化对苯酚和CO释放量的影响较大;危害性指数H值与卷烟纸的透气度、助燃剂含量、助燃剂钾/钠比均呈显著的负相关关系,与卷烟纸定量及灰分呈一定的负相关关系。通过对卷烟纸特性参数的优化,有助于降低短支卷烟主流烟气7种有害成分释放量及危害指数。     

卷烟纸助燃剂对主流烟气7种有害成分释放量的影响

为了解卷烟纸助燃剂在降低卷烟危害性中的作用,以柠檬酸钠和柠檬酸钾为卷烟纸助燃剂,考察了其组成和添加量对主流烟气中CO,HCN,NNK,NH3,B[a]P,苯酚和巴豆醛等7种有害成分释放量的影响。结果表明:①增加助燃剂中钾盐的比例,卷烟主流烟气中NH3,苯酚,B[a]P,CO和HCN释放量呈降低趋势,NNK略有增加,巴豆醛无明显变化。②增加助燃剂的添加量,NH3,苯酚和B[a]P呈显著降低趋势;巴豆醛和NNK释放量无显著变化;CO和HCN释放量在钾盐比例低于10%时随助燃剂添加量增加有增加趋势,在钾盐比例高于40%时呈降低趋势。③助燃剂对抽吸口数的改变是影响7种有害成分变化的原因之一。卷烟助燃剂对卷烟主流烟气中7种有害成分的降低有一定作用。     

卷烟纸助燃剂含量对卷烟烟气有害物质的影响

考察了卷烟纸助燃剂(有机钾、钠盐)对卷烟主流烟气中7类(20种)有害成分的影响。采用含15、20、25、30、35 kg/t助燃剂的5种卷烟纸,在相同条件下制成卷烟,测定其主流烟气中20种有害物质的生成量;并建立了描述该影响规律的回归方程。结果表明,烟气中多数苯酚类物质、焦油与CO释放量都随助燃剂含量增大而降低;稠环芳烃总释放量在助燃剂含量为20 kg/t时达到最低值,而多数羰基化合物的释放量在助燃剂含量为20 kg/t时达到最高值,其变化规律可用二次方程模拟;NH3与HCN的生成量在卷烟纸助燃剂含量为30 kg/t时达到最低值,变化规律均可以用二次方程模拟;NNK的释放量基本无变化。     

卷烟纸组分和罗纹对卷烟主流烟气常规成分的影响

为了进一步探索卷烟纸对卷烟主流烟气常规成分的影响,制备了8种不同参数卷烟纸并制成卷烟,考察卷烟纸碳酸钙形态、粒径和用量,以及助燃剂酸根类型、助留剂用量、罗纹形式、罗纹深度和压纹方式对卷烟主流烟气常规成分的影响。结果表明,8种卷烟纸设计参数的变化对主流烟气常规成分释放量均产生不同程度影响;采用大粒径或浆状碳酸钙或提高碳酸钙用量,烟气焦油和CO降低0. 1～0. 4 mg/支;采用无罗纹卷烟纸、浅罗纹卷烟纸或正压卷烟纸,均有助于降低焦油和CO,其中CO降幅最高可达8. 7%;采用酒石酸助剂的卷烟纸,焦油和CO释放量较低;卷烟纸助留剂含量对主流烟气常规成分无显著影响。     

卷烟纸助燃剂对卷烟燃烧特性及主流烟气中CO释放量的影响

为了考察卷烟纸助燃剂对卷烟燃烧特性及主流烟气中CO释放量的影响,探讨了卷烟纸助燃剂的类型、用量、含钾比例与卷烟燃烧主流烟气中CO的释放量、卷烟燃烧特性之间的相关性。结果表明,卷烟纸助燃剂用量与卷烟的阴燃温度、烟碱量、焦油量具有相关性,提高助燃剂用量能提高卷烟燃烧时的阴燃温度、加快烟支的燃烧速度,且烟碱量和焦油量随之减少;保持卷烟纸助燃剂用量不变,助燃剂中的含钾比例与烟气常规成分和卷烟燃烧温度无明显相关性;卷烟纸助燃剂的类型、用量、含钾比例与CO释放量无明显相关性,CO释放量与卷烟燃烧时低温区域面积和高温区域面积的比值R具有强烈的正相关。     

卷烟纸的透气度等设计参数对卷烟主流烟气中氨释放量及焦油含量的影响

研究了卷烟纸诸设计参数分别对卷烟主流烟气中氨释放量和焦油含量的影响.调整同一卷烟的卷烟纸设计参数,比较其粒相物氨释放量、气相物氨释放量和焦油含量,结果表明:卷烟焦油含量与主流烟气氨释放量显著正相关;卷烟纸参数调整可以实现降低卷烟主流烟气中的氨释放量和焦油含量;提高卷烟纸透气度、助燃剂含量和钾盐含量比例,可以在一定程度上选择性降低卷烟主流烟气中的粒相物氨释放量.     

通风稀释对卷烟燃烧温度及主流烟气中主要有害成分释放量的影响

为降低卷烟危害性,考察了卷烟纸、接装纸、成型纸透气度对卷烟燃烧温度和卷烟主流烟气中7种有害成分(CO,HCN,NNK,NH3,B[a]P,苯酚和巴豆醛)及焦油释放量的影响,并研究了卷烟总通风率对主流烟气中7种有害成分释放量及卷烟危害性指数的影响规律.结果表明:①随着卷烟纸和接装纸透气度的增加,卷烟燃烧温度升高,卷烟主流烟气中除NNK外其他6种有害成分的释放量、焦油量及危害性指数均降低;②成型纸透气度的变化对卷烟燃烧温度及烟气有害成分释放量的影响不规律;③卷烟总通风率增加,卷烟主流烟气中多数有害成分释放量、焦油量及危害性指数有不同程度的降低.适当增加卷烟纸、接装纸的透气度,提高卷烟总通风率,可在一定程度上调控卷烟燃烧温度,降低卷烟烟气中有害成分释放量,从而降低卷烟的危害性指数.     

卷烟纸参数对短支卷烟主流烟气常规成分释放量及感官质量的影响

为考察卷烟纸参数对短支卷烟主流烟气常规指标及感官质量的影响,制备了不同卷烟纸透气度、定量、助燃剂用量、助燃剂钾/钠比及碳酸钙含量的短支卷烟,并进行了主流烟气常规成分释放量测定及感官质量评价。结果表明:①随着卷烟纸透气度的增加,常规成分释放量均呈降低趋势,感官质量呈下降趋势。②随着卷烟纸定量的增加,焦油和烟碱释放量降低,CO释放量升高,感官质量下降。③随卷烟纸助燃剂用量增加,常规成分释放量均降低,感官质量下降;随卷烟纸助燃剂钾/钠比增加,常规成分释放量均降低,感官质量提升。④随着卷烟纸碳酸钙含量的增加,焦油和CO释放量降低,烟碱释放量无明显变化,感官质量下降。通过优化设计相应的卷烟纸设计参数,有助于提升短支卷烟感官质量,降低焦油和CO释放量。     

辅助材料设计参数对卷烟7种烟气有害成分释放量及其危害性指数的影响

为研究辅助材料设计参数对卷烟7种烟气有害成分(CO,HCN,NNK,NH3,B[a]P,苯酚和巴豆醛)释放量及其危害性指数的影响,考察了卷烟纸助燃剂含量、卷烟纸助燃剂类型、卷烟纸亚麻配比、卷烟纸定量、卷烟纸透气度、滤棒吸阻和滤嘴(不同透气度接装纸和成型纸组合制备)通风率对这7种有害成分及其危害性指数的单因素影响规律,建立了基于卷烟纸定量、卷烟纸透气度、成型纸透气度、接装纸透气度和滤棒吸阻的有害成分释放量预测模型,并对预测模型分别进行了外部验证。结果表明:①随着卷烟纸助燃剂含量、卷烟纸透气度、卷烟纸定量、滤棒吸阻和滤棒通风率的增大,大多数有害成分释放量及危害性指数呈下降趋势;随着卷烟纸亚麻配比和助燃剂钠钾比的增大,有害成分释放量及其危害性指数呈上升趋势。②辅材模型具有良好的预测能力,10个验证样品的7种烟气有害成分释放量预测值与测定值相对偏差均低于15%。③增加卷烟纸定量、滤棒吸阻或降低接装纸透气度,可降低单位焦油中HCN,NNK,NH3,B[a]P,苯酚和巴豆醛的释放量。     

丁酸乙酯对卷烟烟气的影响

为研究丁酸乙酯对卷烟烟气的影响,在模拟卷烟燃烧条件下对其进行热裂解实验;按照不同用量加入空白卷烟,测试主流烟气中7种有害成分(CO、HCN、NNK、B[a]P、巴豆醛、苯酚和氨)的释放量以及烟气粒相物的细菌致突变性、体外细胞毒性和体外微核率。结果表明:①丁酸乙酯在模拟卷烟燃烧温度条件下的热解行为主要是原形转移;②与空白卷烟相比,加入丁酸乙酯后7种烟气有害成分的释放量无显著增加;③3种不同剂量丁酸乙酯分别加入空白卷烟后,烟气粒相物的细菌致突变性、体外细胞毒性及体外微核测定结果均无显著增加。      

“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.     

烟丝含水率对主流烟气CO等7种有害成分释放量的影响

为考察烟丝含水率对主流烟气CO等7种有害成分释放量的影响,采用3种饱和盐溶液制备了不同烟丝含水率的卷烟,分别收集3组卷烟的烟气总粒相物、测定主流烟气中CO等7种有害成分的释放量,并对卷烟的物理参数和固相燃烧温度进行了检测。结果表明:①烟丝含水率对7种有害成分的释放量影响不尽相同,随着烟丝含水率的升高,卷烟主流烟气中氨(NH3)、4-(甲基亚硝胺基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)、苯酚的释放量呈降低趋势,CO,苯并[a]芘(B[a]P)释放量呈升高趋势,氢氰酸(HCN)及巴豆醛的变化不明显;②烟丝含水率对卷烟的固相燃烧温度没有显著影响,但影响卷烟的燃烧速率(燃烧过程),进而影响了烟气成分的形成、转移和释放。     

滤棒中三醋酸甘油酯用量对卷烟主流烟气有害成分释放量的影响

为明确卷烟滤棒成型过程中增塑剂三醋酸甘油酯对烟气有害成分释放量的影响,制备了4种不同三醋酸甘油酯用量的醋酸纤维滤棒及相应的试验卷烟,并对其烟气常规化学指标、有害成分释放量和感官品质进行了分析评价.结果表明:①三醋酸甘油酯的用量在5.51％～13.31％的范围时,卷烟主流烟气中总粒相物、焦油、烟碱等常规指标变化不大;②除苯酚、间-对甲酚的释放量随着三醋酸甘油酯用量的增加逐渐降低外,一氧化碳(CO)、氢氰酸(HCN)、4-(甲基亚硝胺基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)、氨(NH3)、苯并[a]芘(B[a]P)、巴豆醛、对苯二酚、间苯二酚、邻苯二酚、邻甲酚等成分的释放量或基本无变化,或变化不明显;③三醋酸甘油酯对卷烟感官质量的影响不明显.     

两种抽吸模式下卷烟烟气有害成分释放量与滤嘴通风率的关系

为了解不同抽吸模式下卷烟烟气有害成分释放量与滤嘴通风率的关系,考察了ISO和加拿大卫生部深度(HCI)两种抽吸模式下主流烟气中烟碱及乙醛、丙烯醛、苯、苯并[a]芘、1,3-丁二烯、一氧化碳(CO)、甲醛、N-亚硝基降烟碱(NNN)、4-(N-甲基-N-亚硝氨基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)、苯酚、巴豆醛、氢氰酸(HCN)和氨等13种有害成分的释放量与滤嘴通风率的相关关系,并进一步探讨了单位烟碱有害成分释放量与滤嘴通风率的相关性。结果表明:①在ISO抽吸模式下,除NNN、NNK外,其他有害成分的释放量与滤嘴通风率负相关;甲醛和巴豆醛的单位烟碱释放量与滤嘴通风率负相关,乙醛、CO、苯并[a]芘和氨的单位烟碱释放量与滤嘴通风正相关。②在HCI抽吸模式下,甲醛、巴豆醛、苯并[a]芘、苯酚和烟碱的释放量与滤嘴通风率负相关,HCN释放量与滤嘴通风率正相关,其余有害成分的释放量与滤嘴通风无显著相关性;乙醛、丙烯醛、巴豆醛、CO、HCN和氨的单位烟碱释放量与滤嘴通风率正相关。      

微波膨胀梗丝对卷烟7种烟气有害成分释放量及危害性指数的影响

为研究微波膨胀梗丝在卷烟应用中的减害效果,分析了梗丝掺配比例对卷烟7种烟气有害成分(CO、HCN、NNK、NH3、B[a]P、苯酚和巴豆醛)以及其危害性指数的影响,并与同比例传统梗丝掺配试验卷烟样品进行了对比。结果表明:在试验梗丝掺配比例范围(8%~33%)内,与传统梗丝(气流干燥梗丝)相比,微波膨胀梗丝降低烟气中CO、HCN、B[a]P和巴豆醛释放量的效果更佳,平均降低1.0 mg/支、9.43μg/支、0.19 ng/支和0.42μg/支。而传统梗丝对降低烟气中NNK、NH3和苯酚释放量的效果较好,平均降低0.12 ng/支、0.70μg/支和0.23μg/支。用卷烟危害性指数作总体评价,微波膨胀梗丝掺配样品的危害性指数均值较传统梗丝样品降低了0.1,表明其减害作用略优于传统梗丝。      

滤嘴通风度对卷烟主流烟气中一些香味成分释放量的影响

为研究不同滤嘴通风度对卷烟主流烟气中香味成分释放量的影响,考察了滤嘴通风度分别为0,10％,25％,40％,54％和64％等6种卷烟主流烟气常规成分和气粒相中32种香味成分的释放量.结果表明:①卷烟主流烟气常规成分释放量随着滤嘴通风度的增加出现不同程度的降低;②30种香味成分的总释放量随着滤嘴通风度的增加而降低,同一类化合物,低沸点化合物的总释放量降低率较低,高沸点化合物的总释放量降低率较高;③30种香味成分的气相/粒相分配比随着滤嘴通风度的增加而升高,同一类化合物的气相/粒相分配比随着沸点升高而增加;④30种香味成分单位烟碱的气粒相释放总量与卷烟滤嘴通风度成负相关.     

抽吸条件对卷烟主流烟气中氨释放量的影响

为考察不同抽吸条件对主流烟气中氨释放量的影响,在吸烟机上改变抽吸参数,分别抽吸了4种卷烟,并采用离子色谱法对4种卷烟样品主流烟气中氨的释放量进行了测试。结果表明:抽吸条件的变化对主流烟气中氨的释放量影响较大。在吸烟支数相同的情况下,采用减少抽吸容量、增加抽吸持续时间及抽吸间隔时间、提高滤嘴通风孔通风率以及增加烟蒂长度等方法均能降低主流烟气中氨的释放量,减少吸烟者对氨的摄入量,提高吸烟安全性。     

盘纸加香在进口卷烟盘纸替代中的应用

采用气相色谱/质谱法分析国产和进口卷烟盘纸对卷烟主流烟气成分的影响,研究国产卷烟盘纸加香后卷烟产品和进口盘纸卷烟产品主流烟气成分及感官质量的差异。实验结果表明,国产盘纸替换进口盘纸后,卷烟主流烟气成分中低分子醛、酮类物质含量减少,卷烟感官质量下降;加香后的国产盘纸卷烟样品主流烟气成分和感官质量和进口盘纸卷烟样品较一致,加香后的国产盘纸可作为进口盘纸的替代品。