氧化石墨烯-壳聚糖复合物涂布纸降低卷烟烟气中苯酚和巴豆醛

为选择性降低卷烟主流烟气中苯酚和巴豆醛的释放量,采用溶液共混法制备了氧化石墨烯-壳聚糖复合物(GO-CS)悬浮液,并涂布于纤维素纸上,利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和热重分析仪(TG)对其进行表征;利用模拟评价装置考察GO-CS涂布纸的减害性能,并通过成型纸醋(纸+醋纤)复合滤棒进行了卷烟应用评价。结果表明:1GO在CS中分散性良好,GO-CS结构均匀一致,可成功负载于纤维素纸表面;2GO-CS中GO质量分数为10%,纤维素纸GO-CS涂布量为(2.4±0.2)g/m~2时模拟减害效果较好,苯酚和巴豆醛释放量分别降低37.5%和31.5%;3与对照卷烟相比,试验卷烟主流烟气中苯酚和巴豆醛释放量分别降低32.7%和29.3%,卷烟危害性评价指数降低9.1%,烟气常规成分及其他有害成分的释放量变化不大,且卷烟风格及感官质量保持基本一致。     

接装纸打孔参数对卷烟烟气焦油及7种有害成分释放量影响的PLS回归分析

为了研究接装纸打孔参数对卷烟烟气的影响,制备了不同打孔参数的接装纸,并测试了卷烟烟气焦油和有害成分的释放量,采用偏最小二乘回归(PLS)法分析了接装纸打孔参数对烟气焦油和7种有害成分(CO、HCN、NH_3、NNK、B[a]P、苯酚、巴豆醛)释放量的影响。结果表明:1随着不同打孔参数接装纸卷烟滤嘴通风率的增加,烟气中焦油和7种有害成分的释放量降低;2接装纸打孔面积对烟气焦油和7种有害成分释放量的影响最大;3打孔面积、孔数、孔排数、孔带宽度与烟气焦油和7种有害成分的释放量负相关;相同通风率时,孔径与烟气焦油及CO、HCN、NH_3、B[a]P、苯酚、巴豆醛的释放量正相关。     

改性纤维素纸沟槽滤棒选择性降低卷烟烟气中的苯酚

制备了聚乙二醇/乙酰丙酸/三甘醇二乙酸酯改性纤维素纸沟槽滤棒卷烟,考察了改性剂对烟气焦油和苯酚释放量的影响。结果表明:①涂布量为(6.0±0.5)g/m2时,改性剂以单种或是以复配方式对纤维素纸改性,均对烟气苯酚具有高选择性降低效率。其中,乙酰丙酸改性沟槽滤棒卷烟样品较好地保持了卷烟原有的风格吸味。②随着改性剂在纤维素纸上涂布量的增加,对烟气苯酚的选择性降低效果增大;涂布量为(9.0±0.5)g/m2的卷烟样品存放2个月后,改性剂对烟气苯酚的选择性降低效果仍保持稳定且较高的水平。③纤维素纸上涂布(9.0±0.5)g/m2乙酰丙酸时,烟气苯酚释放量下降33.31%,焦油释放量下降2.61%,烟气苯酚的选择性降低率为30.7%,改性剂对苯酚的选择性降低效果显著;卷烟烟气体外毒理学检测结果表明,纤维素纸上涂布乙酰丙酸有利于降低卷烟的危害性。乙酰丙酸改性纤维素纸沟槽滤棒是一种非常有效的选择性减害手段。     

胆碱-赖氨酸离子液体选择性降低卷烟烟气中的氰化氢和巴豆醛

为选择性降低卷烟主流烟气中氰化氢(HCN)和巴豆醛的释放量,采用滤嘴减害添加剂模拟测试装置对20种天然氨基酸进行了筛选,优选赖氨酸制备了气相二氧化硅固载的胆碱-赖氨酸离子液体([Ch][Lys]/SiO_2)颗粒材料(0.30~0.20 mm,60~80目),对材料进行了结构表征和减害性能模拟评价,并通过二元复合滤棒形式进行了卷烟应用效果考察和感官质量评价。减害性能测试结果显示:赖氨酸对降低HCN和巴豆醛有显著效果(P0.01);[Ch][Lys]/SiO_2的作用效果优于赖氨酸,可使对照卷烟烟气中HCN和巴豆醛的释放量分别降低83%和29%,降幅与添加量(0~0.3 mmol/支)线性正相关。卷烟应用效果表明:二元复合滤棒中[Ch][Lys]/SiO_2的添加量为0.08 mmol/支时,试验卷烟烟气中HCN和巴豆醛释放量较对照卷烟分别降低28%和10%;烟气常规成分及氨、NNK、B[a]P、苯酚等其他代表性有害成分的释放量变化较小;卷烟风格基本一致,感官质量无显著差异(P0.05)。     

接装纸对卷烟烟气焦油及7种有害成分的影响

为了降低吸烟的危害性,考察了三种不同接装纸(静电打孔、激光打孔和自然透气接装纸)对卷烟主流烟气中焦油、7种有害成分(CO,HCN,NNK,NH3,B[a]P,苯酚和巴豆醛)及危害性指数的影响。结果表明:①在相同焦油水平时,自然透气接装纸卷烟具有较低的滤嘴通风率;②在相同滤嘴通风率下,相对静电打孔、激光打孔接装纸卷烟,自然透气接装纸卷烟具有较低的焦油、CO、HCN、NNK、B[a]P和巴豆醛释放量,以及CO/焦油比值;③在相同滤嘴通风率下,三种接装纸卷烟烟气中苯酚和NH3的释放量差别不明显;④在相同滤嘴通风率下,自然透气接装纸卷烟的危害性指数较低。自然透气接装纸具有较好的降焦减害性能,可用于低危害卷烟的开发。     

均苯三甲酸合铁同时选择性降低卷烟主流烟气巴豆醛和氢氰酸

为选择性降低卷烟主流烟气中的巴豆醛和氢氰酸(HCN)的释放量,采用水热合成法制备了金属有机骨架(MOFs)多孔材料均苯三甲酸合铁(Ⅲ)(Fe-BTC),运用X射线粉末衍射(XPRD)、比表面积孔径分析(BET)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)等技术对合成材料的晶体结构、孔结构参数及热稳定性进行了表征,并将材料添加于卷烟滤嘴中进行了烟气减害测试。结果表明:1)Fe-BTC是一种典型的MOFs多孔材料,在419.7℃以下具有良好的热稳定性。2)与对照卷烟相比,Fe-BTC材料的试验卷烟主流烟气中巴豆醛的选择性降低率可达15.68%、HCN的选择性降低率可达14.44%,而烟气常规成分释放量与对照卷烟基本一致。     

海藻酸盐纤维中线选择性降低烟气有害成分释放量

为选择性降低卷烟烟气有害成分释放量,将自制海藻酸盐纤维制备成三维编织线,利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和热重分析仪(TG)对其进行表征;并通过中线滤嘴形式进行了减害效果评价。结果表明:①金属离子能有效结合到海藻酸盐纤维中;纤维之间、纱线之间有较多的孔隙,有利于烟气扩散;②与对照卷烟相比,实验卷烟主流烟气中HCN、氨和苯酚的释放量分别降低17.4%、16.3%和12.7%,卷烟危害性指数降低0.6,烟气常规成分及其他有害成分释放量的变化不大;③放置6个月内,海藻酸盐功能纤维材料对烟气HCN、氨和苯酚的吸附效果基本保持不变。     

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。     

切丝宽度对卷烟主流烟气7种Hoffmann成分释放量的影响

为研究切丝宽度对卷烟主流烟气中7种Hoffmann成分释放量（CO,NNK,NH3,HCN,BaP,巴豆醛,苯酚）的影响,通过改变切丝宽度,测定卷烟主流烟气中7种Hoffmann成分的释放量．结果表明：在考察的切丝宽度范围内,随着切丝宽度的增加,烟气中CO,HCN和苯酚逐渐下降,NH,逐步上升,NNK和BaP先上升后下降,而巴豆醛和卷烟危害性指数保持不变;降低切丝宽度有利于选择性降低烟气中的NH3、BaP和巴豆醛,提高切丝宽度有利于选择性降低烟气中CO,HCN和苯酚．兼顾卷烟品质和卷烟减害,最佳切丝宽度为0．95mm．     

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.     

基于卷烟辅助材料参数的卷烟烟气有害成分预测模型

为考察卷烟辅助材料参数(卷烟纸克重、卷烟纸透气度、成型纸透气度、接装纸透气度和滤棒吸阻)对卷烟主流烟气有害成分释放量的影响,采用中心组合结合正交设计制备试验卷烟,利用线性回归法和逐步回归法建立卷烟辅助材料参数对主流烟气7种有害成分(CO,NNK,NH3,HCN,BaP,苯酚、巴豆醛)及2种常规化学成分(焦油、烟碱)释放量的多因素预测模型,根据统计学原理中交叉验证标准差(RMSECV)最小的原则筛选出最优预测模型。在不同卷烟配方条件下,外部验证结果表明:CO,NNK,NH3,HCN,BaP,巴豆醛、苯酚、烟碱和焦油等9种有害成分平均预测相对偏差分别为6.9%,8.7%,6.6%,11.8%,4.1%,8.2%,5.3%,4.0%和4.8%。9种有害成分预测模型预测精度良好,对于不同的配方和辅助材料具有广泛的适用性。     

胺基修饰的介孔二氧化硅选择性降低卷烟烟气中的氢氰酸

为选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸(HCN)的释放量,制备了一种胺基功能化的介孔二氧化硅材料(MCM-41-NH2),运用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、比表面积孔径分析(BET)以及13C固体核磁共振谱(”C-NMR)对材料进行了表征,并将材料添加于卷烟滤嘴进行了烟气减害测试.结果表明:①与MCM-41材料相比,MCM-41-NH2的晶型无明显改变,但孔径和比表面积下降了50％.②该材料对卷烟主流烟气中HCN的选择性降低率达到25.7％,而烟支物理参数及烟气常规成分释放量与对照卷烟基本一致.     

卷烟滤嘴在降焦减害中的研究进展

对滤嘴材料、滤嘴参数设计、滤嘴的结构进行了综述。①阐述了醋酸纤维和聚丙烯纤维改性技术,纸质滤材技术,新型滤材技术的特点和降焦、减害效果。②介绍了滤嘴长度、吸阻以及增塑剂添加量、滤嘴通风率等滤嘴参数对烟气焦油、有害成分释放的影响情况。③对引起越来越多消费者青睐的异型结构滤嘴、复合结构滤嘴,阐明了其技术特点和降焦、减害效果。卷烟滤嘴参数优化设计成为降焦减害普遍采用的技术;高效、环保滤材和特殊结构滤嘴未来将在越来越多的低焦油低有害成分释放卷烟产品上应用。     

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。      

爆珠破碎对主流烟气有害成分释放量和滤嘴截留的影响

为了研究爆珠破碎对卷烟烟气有害成分释放量的影响,以国内典型爆珠卷烟为样品,分析了爆珠破碎对主流烟气7种有害成分释放量和滤嘴截留效率的影响。结果表明:(1)在ISO抽吸条件下,相对于常规卷烟,爆珠卷烟除了苯并芘高于常规卷烟外,其他有害成分单支释放量与常规卷烟没有差异;(2)对于爆珠破碎后的单支卷烟有害成分释放量,巴豆醛单支释放量降低,差异显著;其他成分释放量没有明显差异;(3)对于主流烟气有害成分单位毫克烟碱释放量来说,爆珠是否破碎对氨、NNK和巴豆醛有显著影响,爆珠破碎后氨和NNK单位毫克烟碱释放量升高,巴豆醛单位毫克烟碱释放量降低;(4)爆珠是否破碎对滤嘴中NNK和苯酚有显著影响,爆珠破碎后滤嘴对苯酚的截留增加,对NNK的截留能力减弱。     

功能性氨基酸离子液体的制备及卷烟应用评价

为开发可同时降低烟气中氰化氢(HCN)和巴豆醛释放量的卷烟减害功能材料,制备了20种四丁基铵-氨基酸离子液体(TBAILs),对其进行了结构表征及减害性能评价;并以涂布纸-醋纤二元复合滤棒形式开展了卷烟应用实验,考察了对HCN和巴豆醛的降低性能及其稳定性。结果表明:①红外光谱、核磁共振谱表征证明合成产物为TBAILs,热重分析显示TBAILs在150℃下具有较好的热稳定性。②卷烟减害性能模拟评价结果表明,制备的20种TBAILs对HCN释放量的降低率均高于80%,其中13种对巴豆醛释放量降低率60%。③将制备的四丁基铵-苏氨酸离子液体([N_(4444)][Thr])应用于卷烟,与对照样品相比,在10 mg/支添加量下主流烟气中HCN和巴豆醛分别降低50.8%和27.7%,卷烟感官质量变化较小。卷烟样品放置3月后离子液体减害性能保持稳定。     

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。     

辅助材料设计参数对卷烟7种烟气有害成分释放量的影响

为考察辅助材料设计参数对卷烟7种烟气有害成分释放量的影响,采用单因素影响设计法制备了40种试验卷烟,考察了卷烟纸透气度、卷烟纸定量、滤棒吸阻、接装纸透气度、成型纸透气度和滤嘴通风度对这些卷烟主流烟气CO、氢氰酸、NNK、氨、苯并[a]芘、苯酚、巴豆醛释放量的影响。结果表明:①卷烟纸定量对苯酚和CO的释放量有显著的影响,随着卷烟纸定量的增加,苯酚释放量下降,CO量增加;②卷烟纸透气度与HCN,NH3,BaP,CO和苯酚释放量有显著的负相关关系,影响大小依次为HCN>NH3>BaP≈CO>苯酚;③滤棒吸阻与NNK,NH3,HCN,苯酚,BaP和CO释放量有显著的负相关关系,影响大小依次为苯酚>NH3>NNK>HCN>BaP>CO;④滤棒成型纸透气度和接装纸透气度对CO,NNK,NH3,HCN,巴豆醛,苯酚和BaP释放量均有一定的影响,但成型纸透气度的影响较小,接装纸透气度的影响较明显。随着接装纸透气度的增大,成型纸透气度对有害成分释放量的影响程度增大;⑤滤嘴通风度与CO,NH3,HCN,巴豆醛,苯酚和BaP有显著的负相关关系,其影响大小依次为HCN>CO>巴豆醛>NH3>苯酚>BaP。辅助材料设计参数对卷烟7种烟气有害成分有一定的影响。     

烟叶部位、产地与卷烟主流烟气7种有害成分释放量关系研究

为研究烟叶不同部位、产地对卷烟主流烟气中7种有害成分释放量的影响,分析了5个国内产地的烤烟型单料烟的上部、中部、下部样本。结果表明烟叶部位与主流烟气中7种有害成分释放量总体上的关系为:氢氰酸(HCN)、苯酚、氨(NH3)、焦油、危害性指数呈上部>中部>下部;巴豆醛为上部<中部<下部;中部烟叶N-亚硝胺(NNK)的释放量较低,一氧化碳(CO)释放量较高;苯并芘(BaP)释放量变化规律性不强。烟叶不同部位与卷烟主流烟气中单位焦油有害成分释放量的关系为:CO、HCN、苯酚、巴豆醛、NH3、BaP呈上部<中部<下部变化趋势;NNK、危害性指数有一致规律,均为中部烟叶较低。     

富硒烟叶对烟气有害成分释放量作用分析

测定分析了天然富硒烟叶、外加硒的烟叶、盆栽富硒烟叶卷烟烟气中主要有害成分释放量,结果表明硒元素对烟气主要有害成分释放量具有抑制作用。(1)以天然富硒白肋烟为原料的卷烟可降低烟气中苯并[a]芘、TSNA、氨的释放量,以天然富硒烤烟为原料的卷烟可降低烟气中B[a]P、HCN、巴豆醛的释放量,但烟气中苯酚等的释放量稍有增加。(2)在卷烟工业过程中外加有机硒10μg.cig-1或无机硒2μg.cig-1均可明显降低烟气B[a]P、NNK、NNN、NAB、氢氰酸、氨等的释放量。(3)农业生产过程中外源施硒可降低烟气中苯酚、巴豆醛、HCN、氨等的释放量,但同时可增加烟气中CO、NNK的释放量。综合来看,卷烟工业过程中外源加硒可降低烟气有害成分释放量。