聚乳酸膜材料在加热卷烟中的应用研究

  目的  研究聚乳酸（PLA）膜材料和聚乳酸膜纸复合材料在加热卷烟中的应用特性。  方法  利用自制温度数据采集系统、扫描电镜(SEM)、静态顶空-气相色谱质谱仪(SHS-GC/MS)和热重分析仪(TGA)对加热卷烟中2种PLA膜材料和1种PLA膜纸复合材料的物理性状、挥发性成分进行对比分析,研究这几种降温材料的降温效果及对加热卷烟烟雾量的影响。  结果  ① 当热重温度从50℃升到110℃,膜纸复合材料的失重率高于膜材料的失重率;②随着顶空处理温度的升高,PLA膜材料和PLA膜纸复合材料的释放物种类和释放量均显著增加;③对比110℃时每克材料中释放物的峰面积,PLA膜纸复合材料中的丙二醇和三醋酸甘油酯的释放量均高于PLA膜材料,L-丙交酯释放量仅为PLA膜材料的1/10;④降温材料类型及成棒工艺对烟支烟雾量有较大影响;⑤在高温烟气作用下,PLA膜材料发生了大面积的熔融粘连,孔道大量消失;PLA膜纸复合材料只是局部发生了熔融粘连,并且由于纸的骨架支撑作用保留了大量的孔道,有利于烟气流动。  结论  PLA膜材料和PLA膜纸复合材料的物理形态、成棒工艺对加热卷烟有显著影响。      

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。      

不同类型的加热卷烟原料性能比较

  目的  为开发适用于加热卷烟烟支用原料,掌握不同制造工艺原料的物理化学特性的区别。  方法  通过收集不同的加热卷烟原料样品,采用光学显微镜法、差示扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry, DSC）、热重红外联用（TG-IR）和裂解气相色谱质谱联用（Py/GC-MS）分析了加热卷烟原料叶丝结构及热性能。  结果  ① 光学显微镜照片显示加热卷烟用原料烟叶叶丝表面湿润,辊压法和稠浆法再造烟叶丝结构紧密,干法造纸法造纸法叶丝结构呈多孔疏松,湿法造纸法再造烟叶丝纤维结构明显,结构略疏松;②热性能分析表明叶丝、辊压法和稠浆法再造烟叶丝在50℃~400℃温度区间吸热量为（1023±150）J/g、（1280±200）J/g和（1190±180）J/g,较其它再造烟叶丝样品低,吸热量小反映了样品需要较少的外源能量即可达到目标温度;③热重红外联用和裂解气相色谱质谱联用结果表明不同工艺下的加热卷烟原料逸出气体的主要成分差别不大,主要为甘油、二氧化碳和烟碱等,稠浆法样品相较其它样品而言,在200℃~400℃下物质释放更稳定。  结论  烟丝、辊压法和稠浆法再造烟叶丝较干法和湿法再造烟叶丝结构更为致密,单位质量升高相同温度时吸热量更低,在烟支制造过程中提高发烟段原料填充量及节约加热烟具能量等方面具有优势。      

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。      

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。      

加热不燃烧卷烟烟气降温技术研究进展

加热不燃烧卷烟（加热烟草制品）以其抽吸质量与抽吸习惯与传统卷烟类似、释放有害成分少、无阴燃等特点而受到市场青睐。针对其入口烟气温度过高这一技术难题,本文汇总与分析了近年来的加热不燃烧卷烟烟气降温技术相关专利,总结了降温材料和降温结构的应用问题,展望了加热不燃烧卷烟降温技术的发展方向。      

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。      

石墨炉原子吸收光谱法测定加热卷烟烟草材料中的四种痕量元素

  目的  建立石墨炉原子吸收光谱法（GF-AAS）测定加热卷烟（HTP）烟草材料中铅、镍、铬、镉含量的检测方法。  方法  考察样品前处理条件、灰化温度、原子化温度对检测结果的影响,采用加标回收和重复性试验验证检测结果的准确性和精密度。  结果  （1）四种元素工作曲线线性良好（r2 > 0.999）;（2）Pb、Ni、Cr、Cd加标回收率为93.7%~105.7%,RSD≤5.0%（n=6）,方法检出限分别为0.076、0.025、0.015、0.006 mg/kg。（3）9种加热卷烟烟草材料中Pb、Ni、Cr、Cd元素平均含量分为0.97、1.07、1.28、1.80 mg/kg。  结论  该方法操作简单、成本较低,同时精密度和准确性较高,适用于大批量加热卷烟烟草材料中的4种痕量元素的含量测定。      

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。      

酶电极法快速测定加热卷烟中的甘油含量

  目的  快速准确测定加热卷烟中的甘油含量。  方法  建立了基于生物传感器的酶电极分析法,检测结果与气相色谱法进行了对比分析,对加热卷烟抽吸过程甘油的转移率进行测定。  结果  结果表明:（1）酶电极法测定甘油的标准工作曲线线性关系良好（R2=0.9998）,检出限和定量限分别为0.045 mg/mL、0.149 mg/mL,加标回收率为97.64%~102.32%,RSD为2.15%（n=6）,重复性良好。（2）酶电极法与气相色谱法两种分析方法的测定结果之间的差异无统计学意义。（3）加热卷烟抽吸过程中甘油的转移率为33%~41%。  结论  与气相色谱法相比,酶电极法具有酶专一性高、稳定性好、检测快速灵敏等特点,适合于加热卷烟及加热卷烟用烟芯材料中甘油含量的快速检测。      

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。      

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...     

Characterization of an antioxidant polylactic acid (PLA) film prepared with α-tocopherol,BHT and polyethylene glycol using film cast extruder

Polylactic acid (PLA) films were prepared with α-tocopherol, buthylated hydroxytoluene (BHT), and polyethylene glycol 400 (PEG 400) using a cast film extruder in an effort to create an antioxidant film. Film properties were characterized by radical scavenging activity and thermal, physical, and gas barrier properties. Final resin compounding and pelletization was achieved by a twin screw extruder and a pelletizator to permit the homogenization of all resin components prior to film casting. Three different PLA films were fabricated for this study: pure PLA film, PLA film with BHT and PEG 400 (BP-PLA film), PLA film with α-tocopherol, BHT, and PEG 400 (ABP-PLA film). The addition of PEG 400 into the pure PLA film decreased the glass transition temperature (T_g) of the film. The BP-PLA and ABP-PLA film had around 51 °C of T_g while pure PLA film had 66 °C. Due to the decreased T_g of both the BP-PLA and ABP-PLA film, both films had an increased elongation at break (%E). The addition of plasticizer into the pure PLA film also caused increased water vapor permeability (WVP) and decreased oxygen permeability (OP). The ABP-PLA film had highest DPPH radical scavenging activity, 90%, while pure PLA and BP-PLA film had only 0 and 14%, respectively.     

正二十烷/醋酸纤维素相变过滤材料的制备及其性能

为使过滤材料在使用过程中可实现烟气快速降温,以二醋酸纤维为载体基质,正二十烷为相变材料,采用静电纺丝技术制备了正二十烷/醋酸纤维素复合相变过滤材料,并通过掺杂单壁碳纳米管进一步加快其吸热降温速率。探讨了正二十烷质量分数对纺丝液可纺性、过滤材料表观形貌和热性能的影响,以及单壁碳纳米管质量分数对过滤材料表观形貌、热性能及储热速度的影响。结果表明:添加正二十烷使纺丝液可纺性下降,但随其质量分数的增加,纺丝液的可纺性与成纤性能有所改善,纤维平均直径增加,过滤材料熔融热焓增大,当正二十烷与二醋酸纤维素的质量比为3∶10时,过滤材料的相变焓效率最高,达84.1%;随着单壁碳纳米管质量分数的增加,过滤材料瞬时吸热速率提高,添加质量分数为1.0%时,过滤材料瞬时吸热速度由纯二醋酸纤维的0.062 ℃/s增加到0.202 ℃/s。     

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...     

赖氨酸Amadori和Heyns化合物热裂解产物对烟草风味的影响研究

  目的  比较赖氨酸Amadori和Heyns化合物的热解产物及对其烟草风味的影响。  方法  以赖氨酸和葡萄糖或果糖为原料,以偏重亚硫酸钠为催化剂、甲醇和冰醋酸为溶剂,分别合成赖氨酸的Amadori和Heyns化合物,采用在线热裂解-气相色谱/质谱联用技术(Py-GC/MS)对比了2种化合物的热解产物差异,并通过感官评吸实验比较了二者对卷烟风味的影响。  结果  （1）赖氨酸Amadori和Heyns化合物热解均能产生醛酮类、呋喃类、吡啶类、吡嗪类及吡咯类香味物质,同一类别产物的相对含量有较大差异。（2）赖氨酸Heyns化合物热解得到的风味成分数量更多。（3）赖氨酸Amadori化合物和Heyns化合物对卷烟的主要作用为增香、增浓和降低刺激,并使烟气更加流畅顺滑,赖氨酸Heyns化合物增加了卷烟白肋烟特征。  结论  赖氨酸Amadori化合物和Heyns化合物的热解产物不同,对卷烟风味的影响存在差异。      

Thermal and rheological properties of L-polylactide/polyethylene glycol/silicate nanocomposites films

The melt rheology and thermal properties of polylactide (PLA)-based nanocomposite films that were prepared by solvent casting method with L-PLA, polyethylene glycol (PEG), and montmorillonite clay were studied. The neat PLA showed predominantly solid-like behavior (G' > G″) and the complex viscosity (η*) decreased systematically as the temperature increased from 184 to 196 °C. The elastic modulus (G') of PLA/clay blend showed a significant improvement in the magnitude in the melt, while clay concentration was at 6% wt or higher. At similar condition, PEG dramatically reduced dynamic modulii and complex viscosity of PLA/PEG blend as function of concentration. A nanocomposite blend of PLA/PEG/clay (74/20/6) when compared to the neat polymer and PLA/PEG blend exhibited intermediate values of elastic modulus (G') and complex viscosity (η*) with excellent flexibility. Thermal analysis of different clay loading blends indicated that the melting temperature (T(m)) and glass transition temperature (T(g)) remained unaffected irrespective of clay concentration due to immobilization of polymer chain in the clay nanocomposite. PEG incorporation reduced the T(g) and the T(m) of the blends (PLA/PEG and PLA/PEG/clay) significantly, however, crystallinity increased in the similar condition. The transmission electron microscopy (TEM) image of nanocomposite films indicated good compatibility between PLA and PEG, whereas clay was not thoroughly distributed in the PLA matrix and remained as clusters. The percent crystallinity obtained by X-ray was significantly higher than that of differential scanning calorimeter (DSC) data for PLA.