PEG/SiC对PLA材料改性研究及其在加热卷烟中的应用

  目的  加热卷烟烟支结构较短,入口烟气温度相对传统卷烟较高,需添加降温材料以降低烟气温度。通过对聚乳酸（PLA）材料进行改性处理,以开发出适用于加热卷烟用的降温材料。  方法  采用熔融挤出方法制备聚乙二醇（PEG）/碳化硅（SiC）改性PLA复合材料,利用拉伸机、热重（TG）、差示扫描量热仪（DSC）与加热卷烟吸烟机考察复合材料力学性能、热特性以及对烟气降温效果、关键成分释放的影响。  结果  （1）较纯相PLA而言,添加PEG后复合材料拉伸强度、冲击强度明显下降,熔融指数与断裂延伸率增大,韧性增强;进一步添加SiC后,复合材料断裂延伸率与熔融指数减小。（2）添加PEG后,复合材料起始热分解温度降低,20%添加量下DSC曲线在53.32℃处出现主吸热峰,热焓变化值为48.63 J/g;加入SiC后,该峰热焓变化值减小,主吸热峰转至PLA熔融吸热峰处。（3）逐口烟气温度随PEG含量增加呈明显降低趋势,加入SiC后,复合材料导热系数增大,对烟气降温效果进一步提高;添加改性复合材料后,主流烟气中总粒相物、烟碱、水分、甘油含量降低,CO释放量变化不明显,不同改性样品间各成分释放差异较小。  结论  利用PEG、SiC对PLA进行改性处理,可有效提升对烟气的降温效果。      

基于造纸法的加热卷烟降温材料的制备及应用

为解决加热卷烟中聚乳酸薄膜降温功能材料加工性能差且容易在烟气加热下塌陷粘连, 阻塞气流通道的问题, 采用造纸法制备了植物纤维/聚乳酸(PLA)复合材料, 并将其应用于加热卷烟的降温段, 制得了抗塌陷的降温滤棒, 研究了纤维配比、压光工艺对复合材料降温性能的影响, 以及复合材料对烟气主要成分的吸收性能。结果表明:①植物纤维/PLA纤维配比约为5∶5(质量比, 下同)的复合材料在20~100 ℃范围具有较优的吸热性能。②随着植物纤维配比的增加, 复合材料的降温效果先增强后减弱, 在植物纤维/PLA纤维配比为4∶6时达到最佳, 此时平均温度降温效果和最高温度降温效果分别为25.3 ℃和29.3 ℃, 优于目前常用的降温材料。③压光降低了材料的孔隙率和比表面积, 不利于烟气和降温材料间的传热, 其中压光温度对复合材料降温性能影响较小, 而高压光压力(>10 N/mm)将明显降低复合材料降温性能。④植物纤维/PLA复合材料具有更好的降温效果, 因此冷凝作用使得降温材料对烟气主要成分(总粒相物、丙二醇、丙三醇、烟碱和水分)的吸收性略高于聚乳酸薄膜降温材料。      

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。      

加热烟草制品(HTPs)气溶胶成分的MD-GC/MS分析

  目的  了解加热烟草制品（HTPs）气溶胶成分特点。  方法  采用中心切割二维气相色谱-质谱法,对17个典型的HTPs气溶胶成分进行了分析。  结果  （1）HTPs气溶胶的主要成分与普通卷烟烟气相近,但释放量较低,其中66.7%的成分种类在HTPs气溶胶中的每口释放量小于卷烟烟气释放量的10%;（2）HTPs气溶胶中占比最高的成分为甘油（35.8%）,烟碱（25.7%）,1, 2-丙二醇（10.8%）,乙酸（3.1%）,糠醛（3.1%）等;苯甲醇、苯乙醇、茄酮、新植二烯等成分释放量与卷烟烟气较为接近;（3）不同种类HTPs气溶胶主要成分基本一致,但含氧裂解产物和酚类物质的释放量差别较大。      

加热卷烟中6种酮类单体香料的转移行为

  目的  考察酮类单体香料在加热卷烟主流烟气中的转移规律。  方法  利用GC-MS方法分析加热卷烟主流烟气中6种酮类香气成分的逐口释放量,探究6种酮类单体香料在加热卷烟中的转移行为。  结果  ① 异佛尔酮和薄荷酮的逐口释放量随着抽吸口数增加逐渐减少,而其他4种酮类香气成分呈现先增加后减小的趋势。②在0.1‰和0.5‰两个添加量下,6种酮类单体香料逐口转移率分别介于0.7%~10.5%和1.8%~12.6%,逐口转移率之和与抽吸口数之间呈现出良好的线性正相关。③6种酮类单体香料的总转移率分别介于31.3%~69.0%和20.9%~87.7%;其中异佛尔酮、β-二氢大马酮、薄荷酮和金合欢基丙酮的总转移率在低添加量时较大,而4-氧代异佛尔酮和β-紫罗兰酮反之。      

不同材质、长度滤棒基棒对加热卷烟烟气气溶胶吸光度的影响

为探究不同材质、长度的滤棒基棒对加热卷烟烟气气溶胶吸光度的影响，通过改造某牌号加热卷烟作为气溶胶源，将5、10、15、20 mm的中空醋酸纤维、聚乳酸(PLA)、醋酸纤维共12种基棒分别连接至气溶胶源样品上作为测试样品。采用光透射法测量样品的烟气吸光度，以测试样品相对于气溶胶源样品烟气吸光度的变化作为吸光度衰减率，分析了不同基棒对加热卷烟烟气吸光度的影响。结果表明：(1)气溶胶源样品烟气吸光度在第3至第6口变异系数均小于6%，相对稳定；(2)基棒越长，衰减率越高，基棒长度变化对逐口衰减率的影响程度存在一定差异，中空醋酸纤维基棒、聚乳酸(PLA)基棒的长度与逐口衰减率呈指数关系，除第1口外R²均大于0.90，醋酸纤维基棒长度与逐口衰减率呈线性关系，除第2口和第5口外R²均大于0.87。     

TG-FTIR联用研究HnB烟草基质在400℃以下的热解特性和气相产物

  目的  明确加热不燃烧（HnB）烟草基质热解特性和气相产物释放情况。  方法  采用热重-红外联用分析仪（TGFTIR）,在100 mL/min的空气流量和20℃/min的升温速率条件下,测试了甘油含量0~30%的烟草基质的热失重、气态产物组成随温度（30℃~400℃）的变化规律。  结果  ① 烟草基质主要的失重阶段处于130℃~360℃之间,该温度区间的失重速率极大值点有2个,1个处于200℃~235℃之间,另1个处于297℃~310℃之间。②烟草基质甘油含量在20%~30%时,150℃即释放出易挥发小分子,如:烟碱、碳水化合物、酚类和有机酸类、烷烃和烯烃类化合物等;甘油含量在0~10%时,200℃以上这些物质才会出现。③在4个失重阶段的失重速率极大值点附近温度下（100℃、200℃、300℃和400℃）,甘油含量对受热释放物中各类成分的比例产生了影响。  结论  上述规律可以为加热不燃烧卷烟的温度设计和烟草基质的甘油含量选择提供参考。      

加热不燃烧卷烟烟草材料的热分析研究

利用热重/差示扫描量热法和热裂解分析研究了空气氛围下典型电加热和炭加热新型卷烟烟草材料热行为。结果表明:①两种典型的加热不燃烧卷烟烟草材料的热失重都分为四个阶段,碳加热型卷烟A主失重阶段发生在133-270℃,电加热型卷烟B主失重阶段发生在232-347℃;②两种烟草材料在前两个阶段失重量均要明显高于传统卷烟,主要是相对高比例的料香及烟雾生成剂的使用及较高的含水量;③两种典型的烟草材料在350℃热裂解,主要检出物质均为甘油、丙二醇和烟碱,其他主要物质还有乙酸、酮、醛和长链烷烃。      

温度对加热卷烟酸性成分释放的影响

为考察温度对加热卷烟酸性成分释放的影响,分析了在不同加热温度下3种加热卷烟烟气中酸性成分释放的种类及释放量差异,并与传统卷烟进行了对比。结果表明:①加热卷烟主流烟气中酸性成分的释放量和种类均低于传统卷烟,不同加热卷烟酸性成分的释放量也存在明显差异。②甲酸、乙酸、乳酸在加热卷烟主流烟气酸性成分中所占比例较大,当加热温度为200~300 ℃时,其释放量和迁移量快速增加,在300 ℃之后增幅减缓。在200~350 ℃时,棕榈酸释放量和迁移量快速增加,在350 ℃之后增幅减缓。③加热卷烟游离态有机酸的迁移率与其沸点相关,沸点越高,迁移率越低。      

甘油施加比例对加热卷烟薄片热性能及热解产物的影响

  目的  深入研究甘油在加热卷烟中的热稳定性及其对烟草薄片挥发性成分的影响。  方法  采用热重(TG)、差示扫描量热(DSC)和热重–气质联用分析仪(TG–GC–MS),考察不同甘油添加比例（5%~40%）烟草薄片的热性能及热解产物的释放规律。  结果  ① 根据烟草薄片的微商热重（DTG）曲线,可将热失重划分为三个失重区间,烟草薄片的最大失重区间在120℃~260℃。②甘油施加比例对烟草薄片的第二失重区间（120℃~260℃）和第三失重区间（260℃~350℃）的吸热、放热状态具有较大影响。③高温条件下甘油化学性质不稳定,容易发生分子内、分子间反应,以及乙酰化反应。④在鉴定出的烟草薄片32种化合物中,有9种化合物的释放浓度与甘油添加比例密切相关,其中6种化合物来自甘油自身的反应,3种化合物来自于烟草中的主要固有组分。  结论  甘油能促进烟草薄片中某些化合物的释放。但甘油在高温条件下热不稳定,较高添加比例下,甘油反应产物显著增加。      

基于静态顶空-GC/MS的加热卷烟用滤嘴载香颗粒评价研究

[目的]建立一种基于静态顶空-GC/MS的加热卷烟用滤嘴载香颗粒评价方法.[方法]采用静态顶空-GC/MS考察不同温度下4种载香颗粒中12种香味成分的释放行为,通过CH2Cl2萃取和GC/MS分析添加4种载香颗粒的加热卷烟主流烟气中香味成分释放量验证静态顶空-GC/MS评价结果.[结果]载香颗粒在加热卷烟实际抽吸降温段...     

基于细胞水平的甜度定量测定方法及其在卷烟中的应用

  目的  建立一种体外细胞的甜度定量测定方法并应用于卷烟甜感评价,以弥补感官质量评吸存在的不足。  方法  通过构建小分子标签的重组甜味素受体细胞系,利用PTI钙离子成像技术检测钙离子的响应,建立甜度定量测定方法,应用于特色香料及烟气甜度测定。  结果  特色香料相对甜度值与烟气甜度值呈正相关,其中百香果提取物能获得较好烟气甜感与口腔甜感。  结论  此方法可用于以增加甜感为目的的卷烟烟用香精香料评价及烟气甜感评价。      

基于配方功能的烟叶原料动态化平衡预测及分配方法探索

【目的】为缓解新品类卷烟规模快速增长带来的烟叶原料供给结构性矛盾,实现烟叶原料及时调配、及时优化、及时满足的动态平衡。【方法】以江苏中烟调拨初烤烟叶为材料,采用支持向量机（Support Vector Machine, SVM）、高斯核函数（Radial Basis Function, RBF）等方法构建配方功能预测模型,运用层次分析法（Analytic Hierarchy Process, AHP）建立烟叶适用性评价方法,确定不同配方功能类别的基础保障原料和动态平衡原料。【结果】确定了苏产卷烟的10个配方功能类别,并以香气质、香气量、烟气浓度以及浓劲比等12个烟叶样本特征指标计算烟叶原料的适用性分值和适用性指数;按照配方功能类别,完成对2020年度调拨烟叶的分配,设计形成100个打叶复烤配方模块。【结论】本研究建立了一种基于配方功能的烟叶原料动态化平衡预测及分配方法,可有效指导某一功能类别或相同品牌不同功能类别烟叶原料的配方模块设计。     

片烟在线调控技术在细支卷烟生产中的应用研究

  目的  提升细支卷烟烟丝结构均匀性。  方法  设计开发了片烟在线调控单元,主要由大片筛分提取、叶片旋转分切和细梗分离净化等装置组成。  结果  在制丝线开展了对比试验,表明⑴在线调控模式对烟片结构有效调整,中、短丝率得以提高;⑵原料利用率降低0.29百分点,单箱原料消耗有所增加;⑶卷包机台的生产效率明显提高,总剔除率、残烟量明显下降;⑷卷烟物理指标和主流烟气指标批间的稳定性明显提高,其中单支质量标偏、开放吸阻标偏和总通风率标偏分别下降8.84%、12.70%和18.41%,焦油、烟碱和CO标准偏差分别下降89.92%、24.07%和32.09%;⑸配方烟丝结构和烟支烟丝密度分布的均匀性明显提高,卷烟感官质量保持稳定。  结论  说明采用片烟在线调控模式对于优化细支卷烟烟丝结构具有显著作用,有利于提升产品质量的稳定性。      

等离子和静电打孔接装纸特性及其对卷烟物理和常规烟气指标的影响

[目的]为综合对比评价等离子打孔和静电打孔接装纸的特性及其对卷烟物理指标和常规烟气成分释放量的影响.[方法]采用两种打孔方式不同透气度和不同孔带宽度的接装纸进行电镜扫描和卷烟试验.[结果](1)试验条件下,静电打孔接装纸比等离子打孔接装纸的孔密度更高、孔径更小.(2)在相同孔带宽度和接装纸透气度下,静电打孔和等离子打孔...     

加热烟草制品(HTPs)烟气中吡嗪和吡啶类物质分布及影响因素研究

[目的]探讨吡嗪和吡啶类物质在HTPs烟气中的生成、分布及影响因素.[方法]抽吸后采用剑桥滤片和水溶液分别捕集烟气粒相物和气相物,使用GC/MS测定其中的吡嗪和吡啶类物质含量,并研究烟叶类型、加热温度对生成量的影响.[结果](1) HTPs烟气中吡啶类物质以吡啶为主,吡嗪类物质以2-甲基吡嗪和二甲基吡嗪为主,在不同品牌...     

应用后合成法制备的胺基功能化材料降低卷烟主流烟气中挥发性羰基化合物研究

采用后合成方法将胺基嫁接到载体上制备降低卷烟主流烟气中挥发性羰基化合物的材料,通过考察载体、胺基试剂和胺基试剂的用量对降低卷烟主流烟气中挥发性羰基化合物性能的影响,确定了后合成材料的较佳条件,即以三氧化二铝为载体,以3-胺基丙基三乙氧基硅烷（APTES）为胺基化试剂,两者的比例是:1 g三氧化二铝:5 mmol APTES。卷烟应用试验结果表明,应用该材料制备的二元复合滤棒卷制试验卷烟,与对照卷烟相比,试验卷烟的烟碱和焦油释放量基本不变,甲醛释放量降低55.2％、乙醛释放量降低25.0％、丙醛释放量降低20.7％、巴豆醛释放量降低17.8％,评吸结果表明,两种卷烟总体风格特点和感官质量基本一致。      

烟叶真空回潮的建模与控制

  背景和目的  稳定的真空回潮出口水分是卷烟质量的关键,然而由于回潮机内烟包水分和温度不可测,出口水分随来料、蒸汽和环境变化而改变。因此本文构建了烟叶真空回潮的建模与控制系统,以期稳定出口烟叶水分。  方法  研制了真空回潮实验机,首先,增加测点、获得输入输出数据,专利技术处理采样数据和稳态数据,构建出真空回潮的稳态模型和动态模型,观测到机内压力、温度、烟包水分和温度等状态量,试验表明观测误差可接受;其次,针对时变、非线性、大时延、多入多出的受控对象,按人工智能算法由数字仿真训练回潮时间约束条件下水分最大化的参考模型,由全状态反馈的积分控制,让被控对象按参考模型工作。  结果  试验数据表明:1）该系统能够提高回潮能力,在包心不超过70℃的条件下增加水分由2%提高到6%;2）该系统可以稳定出口水分,不受蒸汽、喷水、烟包和环境剧烈变化的影响,并且,回潮水分可预先设定。  结论  本文建立的烟叶真空回潮的建模与控制系统可以实现真空回潮的可观、可控且指标精准。