切丝宽度对中支卷烟烟丝结构、烟支理化指标及感官质量的影响

为了探究切丝宽度对中支卷烟烟丝结构、烟支物理指标、烟气指标、主流烟气粒相物致香成分含量及感官质量的影响,在切丝宽度分别为0.80、0.85、0.90、0.95、1.00 mm时,采用相同的烟丝加工和卷制条件卷制成烟支圆周为22 mm的中支卷烟,分析了烟丝结构和成品烟支物理指标、烟气指标、主流烟气粒相物致香成分含量和感官质量。结果表明:①切丝宽度由0.80 mm增加至1.00 mm,整丝率提高2.85百分点,碎丝率降低0.80百分点,烟支圆周呈现增加的趋势,烟支吸阻呈现逐渐降低的趋势,烟支吸阻降低164 Pa。切丝宽度为0.85 mm时,烟支单支质量标准偏差和吸阻标准偏差最小。②烟气CO量和切丝宽度之间呈现显著负相关;随着切丝宽度增加,烟气烟碱量增大,变化在0.04 mg/支范围内;烟气焦油量先增大后减小,在切丝宽度为0.95 mm时达到最大。③烟气粒相物致香成分中羰基类化合物、杂环类化合物、酚类化合物含量及致香成分总量,均呈现先增加后降低并趋于稳定的趋势,在切丝宽度为0.85 mm时达到最大。④烟支整体感官质量得分和单项指标得分随着切丝宽度的增加均呈现下降的趋势,切丝宽度为0.80~0.90 mm的样品感官质量明显好于切丝宽度为0.95 mm和1.00 mm的样品。     

细支与常规卷烟主流烟气常规指标及中性致香成分对比分析

为了解细支卷烟主流烟气成分的释放特征,以叶组相同的细支和常规卷烟为研究对象,从单支卷烟和单位焦油的角度考察了两种规格卷烟常规烟气指标及粒相物中中性致香成分的差异。结果表明:(1)对于单支卷烟烟气成分释放量而言,细支卷烟TPM、烟碱、焦油、CO、水分、单口烟碱、单口焦油以及各中性致香成分的分析结果均低于常规卷烟。(2)以单位焦油计,细支卷烟大多数中性致香成分的释放量与常规卷烟基本一致。细支卷烟2(5H)-呋喃酮、3-甲基-2(5H)-呋喃酮、苯乙酮、愈创木酚、5-乙酰氧基甲基-2-糠醛、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚和亚油酸甲酯的单位焦油释放量显著高于常规卷烟。细支卷烟1-戊烯-3-酮、丙酮酸甲酯、2-甲基-2-环戊烯-1-酮、柠檬烯和2,3-二甲基-2-环戊烯-1-酮的单位焦油释放量显著低于常规卷烟。(3)细支与常规卷烟多种物理指标(烟支圆周、烟丝质量、滤嘴通风率、吸阻等)和热解反应的不同协同导致了卷烟常规烟气指标及中性致香成分分析结果的差异。     

卷烟纸参数对细支卷烟烟气常规成分释放量的影响

为研究细支卷烟卷烟纸参数(定量、透气度、助燃剂中钾钠比,以及麻浆、灰分和助燃剂的质量分数)对烟气常规成分释放量的影响,根据国内外细支烟用卷烟纸的设计特点进行了样品设计和制作,分析了细支烟卷烟纸参数对烟气常规成分释放量的影响,并与常规卷烟进行了对比。结果表明:(1)透气度、助燃剂质量分数、钾钠比与细支烟主流烟气焦油、烟碱和CO的释放量呈现强的负相关关系。相同的助燃剂质量分数和钾钠比增加幅度,细支烟焦油、烟碱和CO释放量的降低率比常规卷烟大;相同的透气度增加幅度,常规卷烟焦油、烟碱和CO释放量的降低率比细支烟大。(2)卷烟纸定量与细支烟焦油和烟碱的释放量具有一定的负相关关系,与CO释放量具有一定的正相关关系。相同的定量增加幅度,细支烟焦油和烟碱释放量降低率比常规卷烟大,细支烟CO释放量降低率与常规卷烟基本一致。(3)麻浆和灰分的质量分数与细支烟焦油释放量均具有一定负相关关系,与烟碱和CO的释放量不相关;常规卷烟卷烟纸麻浆和灰分质量分数对烟气常规成分释放量影响不明显。     

卷烟规格对主流烟气6种有害成分释放量的影响

为探索卷烟规格对卷烟主流烟气6种有害成分(苯酚、巴豆醛、HCN、苯并[a]芘、氨、NNK)释放量的影响,选取烟支圆周、烟支长度和烟丝宽度作为影响因素,对120个卷烟样品主流烟气6种有害成分释放量进行了多因素方差分析。结果表明:①烟支圆周对6种烟气有害成分释放量的影响最大,烟支长度次之;而烟丝宽度除了对HCN的释放量有影响外,对其他成分的释放量影响不大。②在烟支圆周17.0～24.2 mm范围内,6种烟气有害成分释放量与烟支圆周均正相关;在24.2～27.0 mm范围内,巴豆醛和HCN的释放量与烟支圆周负相关,氨的释放量几乎不变,其余3种有害成分释放量与烟支圆周正相关。③6种烟气有害成分释放量与烟支长度均正相关。④除HCN的释放量与烟丝宽度负相关外,其余5种有害成分的释放量与烟丝宽度无关。     

卷烟纸组分对常规和细支卷烟烟气释放量及感官质量的影响

为考察卷烟纸组分(亚麻配比、包灰剂质量分数、助燃剂质量分数和助燃剂中钾钠比)对常规和细支卷烟烟气成分释放量及感官质量的影响,采用偏最小二乘(PLS)回归法分别建立了常规和细支卷烟烟气成分释放量及感官质量的多因素预测模型。结果表明:(1)常规卷烟的焦油和大多数主流烟气成分的释放量均随卷烟纸包灰剂质量分数、助燃剂质量分数以及钾钠比的升高而呈下降趋势;细支卷烟的烟气TPM、烟碱、CO释放量以及单位焦油CO的释放量均随包灰剂质量分数和钾钠比的增大呈下降趋势。(2)单位焦油烟气组分受该4个因素的影响表现出较大的复杂性和差异性。(3)随亚麻配比的增大,包灰剂和助燃剂质量分数及钾钠比的降低,常规卷烟的感官质量得到改善;随亚麻配比和钾钠比的增大、包灰剂和助燃剂质量分数的降低,细支卷烟的感官质量得到改善。     

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。     

切丝宽度与烘丝方式对不同规格卷烟的影响

为研究切丝宽度、烘丝方式对不同规格卷烟烟支的物理质量、主流烟气常规指标和卷烟机台运行情况的影响规律,选取切丝宽度分别为0.8,0.9,1.0 mm,烘丝方式分别为KLD滚筒干燥和HDT气流干燥的烟丝在中支、细支、短支卷烟规格上开展试验。对于同一规格的卷烟,烟支的圆周和重量保持不变。结果表明:① 与滚筒烘丝相比,气流烘丝卷制的烟支吸阻升高,硬度增大,端部落丝减小;② 与滚筒烘丝相比,气流烘丝卷制时的机台平整盘位置值增大,压实量减小;③ 随着切丝宽度的减小,烟支含末率升高,主流烟气中的CO量、焦油量、总粒相物、烟碱增加,中、细支卷烟空头率降低;④ 中、细支卷烟建议采用0.8,0.9 mm较细的切丝宽度来解决烟支空头率较高的问题;⑤ 短支卷烟建议采用HDT气流烘丝的方式来解决端部落丝较大的问题。     

烤烟型细支与常规卷烟烟气中9种主要成分的逐口释放量比较

为研究不同圆周卷烟主流烟气主要成分逐口释放的差异,对同一烤烟型配方烟丝的细支卷烟和常规卷烟主流烟气中焦油、烟碱、CO、NNK、B[a]P、苯酚、巴豆醛、HCN和NH_39种主要成分逐口释放量进行量化分析。结果显示:①细支卷烟和常规卷烟的平均抽吸口数存在极显著差异,分别为5.49,6.72口;各成分在细支卷烟中的逐口释放量及总量均低于常规卷烟,其中焦油、烟碱、NNK、B[a]P、苯酚、HCN和NH_3成分在细支卷烟中的波动均小于常规卷烟,而CO和巴豆醛则相反;②随着抽吸口数的增大,细支卷烟和常规卷烟中焦油、烟碱、CO、NNK、B[a]P、苯酚、HCN和NH_3成分均逐步增加,仅巴豆醛第一口释放量大于第二口;③常规卷烟烟气中9种主要成分的单口烟气释放量随抽吸口数递增而增加的趋势整体上更显著于细支卷烟,而在控制焦油因素情况下,细支卷烟各成分逐口释放量与抽吸口数相关性发生变化的程度更甚于常规卷烟。     

卷烟吸燃耗氧量影响因素

为研究卷烟设计参数、抽吸参数和燃烧速率对卷烟燃吸耗氧量的影响,采用吸烟机和顺磁氧气分析联用系统建立了卷烟吸燃耗氧量的测试方法,考察了不同抽吸条件下和不同设计参数的卷烟吸燃耗氧量变化,并研究了吸燃耗氧量与燃烧速率和烟气常规成分之间的相互关系。结果表明：(1)卷烟吸燃耗氧量随抽吸容量、抽吸持续时间、膨胀烟丝含量、再造烟叶丝含量、卷烟纸定量、卷烟纸钾钠比、卷烟纸填料含量和烟支圆周的增加而升高,随烟支单支质量、膨胀梗丝含量和卷烟纸透气度的增加而降低,随烟丝宽度和卷烟纸助燃剂含量的增加呈先升后降变化趋势。(2)卷烟吸燃耗氧量与卷烟吸燃速率、烟丝静燃速率和卷烟静燃速率显著正相关,与烟碱、TPM、焦油及抽吸口数显著负相关,与水分和CO无显著相关性。     

烟丝含水率对细支卷烟的影响

考察了烟丝含水率对细支卷烟烟支物理性能、烟支内部烟丝结构分布、烟支静燃速率、抽吸时燃烧锥落头率、卷烟主流烟气释放和感官质量的影响。结果表明,细支卷烟烟丝含水率为11.5%~13.8%,在卷烟单重一致的情况下,烟丝结构分布、卷烟抽吸时燃烧锥落头率以及感官抽吸品质受烟丝含水率影响大。烟丝含水率增大,烟丝抗造碎性能增强,烟支中大尺寸烟丝所占比例增加,烟末减少,卷烟抽吸时燃烧锥落头现象明显减轻;烟丝含水率从11.5%增加到12.9%,燃烧锥落头率可从65%降低至30%。烟丝含水率过高会导致卷烟烟气浓度减小,满足感降低。此外,烟丝含水率增大,细支卷烟的烟支硬度、烟支静燃速率、烟气焦油和烟碱释放量也会发生细微的变化。综上,建议细支卷烟生产过程中烟丝含水率尽量控制在12.5%~12.9%。     

两种抽吸模式下不同圆周卷烟主流烟气释放物及毒理学分析

为评价不同圆周卷烟的主流烟气释放物及其毒理学特征,以叶组相同的3种圆周卷烟为研究对象,分析了ISO和加拿大深度(HCI)抽吸模式下的主流烟气常规指标、烟气危害性评价指数(H)和体外毒理学指标,并考察了主流烟气常规指标的逐口释放规律。结果表明:(1)ISO抽吸模式下,中支卷烟主流烟气常规指标的单位烟碱释放量和H指数最低;HCI抽吸模式下,不同圆周卷烟主流烟气的单位烟碱H指数随着圆周的减小而降低。(2)在不同抽吸模式下,卷烟烟气总粒相物的细胞毒性整体上随卷烟圆周的减小而降低,遗传毒性和致突变性无显著差异。(3)不同圆周卷烟主流烟气常规指标的逐口释放量整体上呈现随抽吸口数增加而增加的趋势。     

特殊旋转滤嘴卷烟的制备及对主流烟气常规指标的影响

为制备特殊旋转滤嘴卷烟并了解其旋转前后的差异,通过探索滤嘴设计参数,成功制备了4种滤嘴打孔线长度不同(0、1、2、3 mm)的样烟,考察了滤嘴旋转前后样烟物理、烟气指标和感官质量的差异。结果表明:(1)根据卷制效果评分可确定样烟最佳滤嘴设计参数为滤棒环切深度3 mm,接装纸预打孔孔径0.15 mm,无胶区宽度11 mm。(2)滤嘴旋转后通风率变小,吸阻变大。样烟滤嘴通风率均随滤嘴打孔线长度的增加而升高,吸阻则降低。(3)滤嘴旋转后样烟焦油、烟碱、CO、水分、TPM、单口焦油和单口烟碱增加,抽吸口数则减少。随滤嘴打孔线长度的延长,滤嘴旋转前后样烟焦油、烟碱和CO释放量的变化范围逐步下降。(4)滤嘴旋转后样烟烟气浓度和吃味变浓。随滤嘴打孔线长度延长,样烟烟气浓度和吃味变淡,干燥感增加。当滤嘴打孔线长度为1 mm时,样烟的感官质量最佳。(5)旋转后接装纸和成形纸的打孔线错开造成滤嘴通风率和燃烧锥处空气吸入量发生变化,从而影响主流烟气通风稀释和烟支燃烧速率,最终导致样烟常规烟气指标和感官质量的差异。     

烟丝分布对卷烟主流烟气中氨和焦油释放量的影响

为分析烟丝分布对卷烟主流烟气中氨和焦油释放量的影响,使用相同的烟用材料卷制成3种卷烟,其烟丝在烟支两端的分布分别为前端密后端疏(A)、前后端均匀分布(B)和前端疏后端密(C);比较3种卷烟主流烟气中氨和焦油释放量的差异;并应用逐口抽吸分析3种卷烟氨和焦油释放量变化的原因.结果表明:①烟丝分布改变以后,卷烟的逐口抽吸也发生了变化,从而对主流烟气焦油和氨的释放量产生影响;②与对照B相比,A和C两种卷烟焦油和氨的释放量均有所降低;烟丝分布前端疏后端密的卷烟(C)主流烟气中氨和焦油的释放量均小于烟丝前端密后端疏分布的卷烟(A).     

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。     

两种抽吸模式下卷烟主流烟气成分释放量的差异

为应对烟草制品成分管制新的要求,以典型的不同焦油量(1.0~13.3 mg/支)的9种烤烟型和11种混合型卷烟样品为研究对象,从单支卷烟、单位烟碱和单位焦油的角度分析考察了ISO和加拿大深度抽吸(HCI)两种模式下卷烟主流烟气成分(TPM、焦油、烟碱、CO、TSNAs、B[a]P、羰基化合物、苯酚、HCN、氨和VOCs)释放量的差异。结果表明:1对于单支卷烟烟气成分释放量而言,HCI抽吸模式显著高于ISO抽吸模式,与中高焦油量(6.0 mg/支)卷烟样品相比,低焦油(≤6.0 mg/支)卷烟样品的烟气成分释放量在两种抽吸模式下的差异更大。2以单位烟碱计,NNN、NNK、B[a]P和1,3-丁二烯在两种抽吸模式下的释放量基本一致。低焦油样品在HCI抽吸模式下CO、甲醛、巴豆醛和HCN的单位烟碱释放量显著高于ISO抽吸模式,而对于中高焦油量卷烟样品,两种抽吸模式下4种成分的单位烟碱释放量相当。3以单位焦油计,对于NNN、NNK、B[a]P和苯酚,HCI抽吸模式下各成分的单位焦油释放量略低于ISO抽吸模式。对于CO、甲醛、巴豆醛和HCN,低焦油样品在HCI抽吸模式下单位焦油释放量高于ISO抽吸模式。     

逐口分析定长切丝对细支卷烟烟气NNK释放量的影响

为分析定长切丝对细支卷烟主流烟气中焦油和NNK逐口释放量的影响,使用相同原辅材料和质量指标,除切丝模式外其余各项工艺参数不变,卷制某规格2种卷烟,以常规切丝模式卷制的样品作为对照样,以40 mm定长切丝模式卷制的样品为实验样,比较主流烟气中焦油和NNK的释放量及逐口释放量的差异。结果表明:(1)采用40 mm定长切丝模式卷烟主流烟气NNK释放量降低17.07%;(2)40 mm定长切丝模式可使细支卷烟烟气焦油和NNK的逐口释放量变化幅度减小;(3)细支卷烟烟支逐口最高温度的中位数值逐口升高;(4)应用40 mm定长切丝后,烟气的最高抽吸温度主要分布在第5口,而对照样最高抽吸温度的分布则较离散。     

卷烟燃烧过程中烟丝形态结构变化的表征方法

为了研究卷烟燃烧过程中烟丝形态结构变化对烟气释放的影响,从烟丝的微观结构、燃烧锥平面结构等方面,建立了表征卷烟燃吸过程中烟丝形态结构变化的新方法,并探讨了卷烟燃吸过程中烟丝形态结构变化对主流烟气CO释放量的影响。结果表明:(1)烟丝形态结构发生变化的特征温度为300~350℃。在该温度区间内,烟丝的宽度和厚度均出现了显著的收缩,同时烟丝整体发生卷曲;(2)通过对包埋固定后的燃烧锥进行切片,获得了燃烧锥长度及面孔率等燃烧锥结构的表征参数;(3)烟丝宽度从0.6 mm增至1.4 mm,卷烟燃烧锥长度变短,面孔率增加,单位质量烟丝的CO释放量降低17.42%;(4)烟丝长度从大于4.0 mm降低至小于1.6 mm,卷烟燃烧锥长度变短,面孔率增加,单位质量烟丝的CO释放量降低16.73%。     

烟丝长度及其混料配比对细支卷烟质量特性的影响

为探索适宜细支卷烟的烟丝结构,分析了烟丝宽度、长度及不同长度烟丝混料配比与细支卷烟的烟支密度、物理指标和主流烟气指标的关系,结果表明:①烟支压实段(烟支端头第5～9 mm区间)密度、烟支密度压实比(压实段与17～52 mm区间填充段的密度比)均与烟丝长度呈负相关,而烟支密度标准偏差与烟丝长度正相关;烟支吸阻、硬度、滤嘴通风率、含末率、端部落丝量等指标与烟丝长度负相关;总粒相物、焦油量、水分、CO量与烟丝长度极显著正相关。②烟丝宽度0.85 mm时,细支卷烟的烟支密度、物理指标和主流烟气指标呈现良好的可调控性,且水分高而稳定,有利于抽吸品质中润感的保持;长度6.80 mm的烟丝混料配比为4.0%时,烟支压实比高,硬度、吸阻低,滤嘴通风率高,且指标稳定性好,主流烟气的焦油量和CO量均相对较低,烟碱量适中。③烟丝长度直接影响烟支轴向密度,进而通过烟支密度间接影响细支卷烟的物理指标和主流烟气指标。④通过对长度6.80 mm和≤2.29 mm烟丝的混料配比控制以及梗片的丝状处理,碎丝率增加约0.4百分点,卷烟机剔除率降低约1.0个百分点,吸阻稳定性提升,硬度略有增加,细支卷烟机生产效率有所提升。     

“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.     

卷烟燃烧锥面孔率与主流烟气CO释放量的关系

为了研究卷烟燃烧过程中形成的燃烧锥结构与主流烟气CO释放量之间的关系,采用包埋切片法考察了卷烟燃烧锥的内部结构,分析了卷烟燃烧锥面孔率变化影响烟气CO释放量的机理,并通过调节燃烧锥结构降低了主流烟气CO释放量。结果表明:(1)卷烟燃烧锥的面孔率与CO释放量呈显著的负相关关系,燃烧锥面孔率越大,燃烧锥结构越疏松,烟丝燃烧越充分,主流烟气CO总释放量越低;(2)降低烟丝的填充密度、添加低比例的膨胀烟丝均可使燃烧锥面孔率增加和烟气CO释放量降低;(3)在常规卷烟样品中添加1%的可膨胀石墨,可有效调节燃烧锥结构,燃烧锥面孔率从18.25%增大至35.60%,主流烟气CO释放量降低12.30%,卷烟危害性指数从7.31下降至7.01。