卷烟燃烧参数、灰分外观和烟气成分相互关系研究

【目的】揭示卷烟燃烧三个维度之间相互关系。【方法】利用统计分析方法研究了卷烟燃烧参数（燃烧温度、耗氧量和燃烧速率）、灰分外观指标（灰色值、裂口率、缩灰率、炭线宽度、炭线整齐度和持灰力）和烟气成分（烟气常规成分和七种有害成分）之间的相关性。【结果】(1)烟丝静燃速率、卷烟吸燃速率和耗氧量之间呈极显著正相关,但均与燃烧温度和卷烟纸阴燃速率无显著相关性;卷烟静燃速率仅与耗氧量显著正相关,燃烧温度仅与卷烟纸阴燃速率呈极显著负相关。(2)燃烧速率参数不仅与多种烟气成分显著负相关,亦与灰分外观质量显著正相关,与燃烧温度和耗氧量相比,是调节卷烟烟气和灰分外观质量更为有效的燃烧参数。     

卷烟燃烧锥形态表征及影响因素

为揭示卷烟燃烧锥形态的影响因素，利用机器视觉技术测定了113个不同设计参数的卷烟样品在ISO抽吸条件下的燃烧锥面积、长度、半峰宽、两侧偏离角，并分析了烟丝参数、卷烟纸参数、燃烧参数与表征燃烧锥形态的各项指标的相互关系。结果表明：(1)基于机器视觉技术可以快速表征卷烟燃烧锥形态，方法重复性高、稳定性好。(2)燃烧参数中，温度对偏离角2（燃烧锥右侧倾角）有显著影响；燃烧锥长度、面积、半峰宽随烟丝燃烧速率、氧消耗量增加而增大；卷烟吸燃速率与燃烧锥长度、面积、半峰宽呈显著正相关，与偏离角2呈显著负相关。(3)燃烧锥尺寸随再造烟叶丝含量、卷烟纸定量和碳酸钙含量的增加而升高，随烟丝宽度和烟支单支质量增加呈先升后降的变化趋势，随钾钠比增加呈先升后降的变化趋势；与气流烘丝相比，薄板烘丝可显著提升卷烟燃烧锥尺寸。     

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%。     

卷烟纸自然透气度对卷烟物理性能及烟气量的影响

为探讨卷烟纸自然透气度对卷烟物理性能及烟气量的影响情况 ,采用国标方法检测了卷烟纸自然透气度分别为 4 0、5 0、6 0、70、80CU时烟支的质量 (g)、圆周、卷烟稀释率、烟支段稀释率、开式吸阻、闭式吸阻、烟气总粒相物、焦油量、烟碱量、一氧化碳量、烟支抽吸口数、静燃速率等 12个理化指标 ,并得到卷烟纸自然透气度与各指标的相关方程。结果表明 ,卷烟纸自然透气度对卷烟的一些物理指标如烟支质量 (g)、圆周、开式吸阻和闭式吸阻影响不大 ,但对卷烟稀释率和烟支段稀释率有影响 ,分别与两者成线性关系 ;卷烟的抽吸口数随卷烟纸自然透气度的增加而减少 ,但当卷烟纸自然透气度超过70CU时 ,卷烟的抽吸口数减少已不明显 ;卷烟的静燃速率随卷烟纸自然透气度的增加而呈上升趋势 ,但增加幅度随卷烟纸自然透气度的增加而减少 ;卷烟烟气中总粒相物、焦油量、烟碱量、一氧化碳量随着卷烟纸自然透气度的增加逐渐减少 ,但当卷烟纸自然透气度超过 70CU时 ,烟气中总粒相物、焦油量的减少已不明显 ,烟气中的烟碱量和一氧化碳量随卷烟纸自然透气度增加基本上呈线性降低。     

卷烟燃吸状态下的气体流量分配

为了考察卷烟燃吸时的气体流量分配规律,设计了一种测定烟支不同部分进气量的装置;采用该装置测定了卷烟燃吸状态下燃烧锥端、卷烟纸段和滤嘴段的进气量,分析了卷烟燃吸时不同部分的气体流量分配规律和燃烧锥烟气净生成量。结果表明：(1)卷烟燃吸时,卷烟纸段和滤嘴段进气量大于未燃卷烟,燃烧锥端进气量小于未燃卷烟,滤嘴通风卷烟的滤嘴通风率大于未燃卷烟。(2)无滤嘴通风卷烟燃吸时,燃烧锥端进气量与烟丝段长度呈线性递减关系,卷烟纸段进气量与烟丝段长度的二次方呈正比关系。(3)卷烟抽吸时燃烧锥存在净生成气体量,且烟气净生成量与燃烧锥进气量呈正比,实验卷烟燃吸时每毫升燃烧锥端进气量约净生成0.24 mL气体。     

卷烟逐口烟丝消耗量的测定

为准确测定卷烟抽吸时的逐口烟丝消耗量,基于力矩平衡原理设计了一种能实时监测卷烟抽吸过程中烟支质量损失的装置,结合抽吸比率实验获得了卷烟抽吸时的逐口烟丝消耗量,并进一步考察了滤嘴通风率对逐口烟丝消耗量的影响,探讨了燃烧锥端进气量与烟丝消耗量之间的关系。结果表明：1）设计装置能准确测定出烟支的质量变化,且精密度RSD<1%;2）由卷烟抽吸失重曲线可明显区分出烟支阴燃和吸燃过程,并根据卷烟吸燃前后质量差计算得到了卷烟抽吸逐口质量损失,其大小随抽吸口序的增加而增加;3）结合抽吸比率实验测得了卷烟抽吸逐口烟丝消耗量,实验所用1#、2#和3#卷烟稳定抽吸时其逐口烟丝消耗量在19.9～26.2 mg之间;4）相同口序下卷烟抽吸消耗的烟丝量随滤嘴通风率增大而减小;5）燃烧锥端进气量与烟丝消耗量呈线性关系,且每毫升燃烧锥端进气量消耗的烟丝量与烟丝燃烧性相关。     

卷烟燃烧动态吸阻研究

为了研究卷烟燃烧过程中动态吸阻的变化特性及其影响因素,选取3R4F标准卷烟作为试验样品,运用建立的动态吸阻计算方法考察了烟支燃烧过程中动态吸阻随燃烧线位置的变化规律,并分别分析了烟支中烟丝密度、不同抽吸状态(有滤嘴通风、无滤嘴通风和烟丝部分)以及不同抽吸模式对烟支动态吸阻的影响规律。结果表明:烟支动态吸阻随燃烧线长度呈现先增大、后降低并趋于平稳、最后再增大的趋势;烟支两端烟丝密度大的部分具有较大的动态吸阻值,烟支中间密度稳定部分具有较均匀的动态吸阻值;对于3种不同抽吸状态,静态吸阻与动态吸阻的差异性显著,按照偏差分析由小到大的排序为:有滤嘴通风无滤嘴通风烟丝部分;不同抽吸模式下测试所得的静态吸阻值相近,烟支前半部分的动态吸阻相差不大,后半部分的动态吸阻相差较大,有利于根据不同抽吸模式的人群进行卷烟设计,从而达到提高卷烟感官质量的目的。     

烟丝和卷烟纸中金属元素对自由燃烧速率的影响

采用火焰原子吸收法测定42个不同牌号卷烟烟丝、卷烟纸及烟灰中8种金属元素的含量,并研究金属元素含量对烟支自由燃烧速率的影响。结果表明:钾、钠、镁、锰、锌、铜与卷烟烟支自由燃烧速率关系密切。其中,钾对烟支自由燃烧速率具有促进作用、镁为抑制作用,其余元素则因来源(卷烟纸或烟丝)差异呈现不同的影响趋势。     

一种具有防伪功能的卷烟纸

①技术领域[0001]本发明涉及卷烟纸制造行业技术的技术领域,尤其涉及一种具有特殊外观、外观独特并具有防御功能的卷烟纸。②背景技术[0002]卷烟纸,也称为盘纸,是卷烟的重要材料。主要起包裹烟丝的作用,同时对烟支的阴燃性、燃烧速度、烟支主流烟气生成和侧流烟气的释放量、卷烟感官抽吸品质和燃吸外观等有重要影响。     

烟支燃烧温度影响因素的多因素方差与逐步回归分析

为了考察云烟某牌号卷烟叶组配方(膨胀梗丝含量和再造烟叶含量)与卷烟材料(卷烟纸,接装纸,成型纸透气度和滤棒)对烟支中点燃烧温度的影响规律,基于热电偶烟支温度测定仪准确检测烟支中点燃烧温度,采用多因素方差分析、逐步线性回归等分析方法考察了影响烟支中点燃烧温度的因素效应大小。结果表明:(1)烟支样品燃烧温度检测方法精密度高,重复性检测结果变异系数均小于5.0%;(2)在0.05显著性水平下,烟支吸阻、卷烟纸透气度、再造烟叶含量是影响烟支中点燃烧温度的主要因素,标准化逐步线性回归系数分别为-0.668、-0.485和0.253;(3)随着再造烟叶含量增加,烟支中点燃烧温度呈现增加的趋势;卷烟纸透气度和烟支吸阻的增加,烟支中点燃烧温度有降低的趋势。调整叶组配方参数和卷烟材料设计参数可作为调控烟支燃烧温度的有效手段,对降低卷烟的危害性指数与保障烟气指标稳定性提供技术参考。     

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。     

烟支规格对卷烟物理、烟气、燃吸特性及感官质量的影响

为探究烟支规格对卷烟质量的影响,在烟丝原料、填充密度、卷烟纸透气度、接装纸规格、丝束材料以及滤棒吸阻条件相同的情况下卷制4种规格卷烟[烟支规格(烟支圆周×长度):常规(24.3 mm×84 mm)、22 mm卷烟(22 mm×84 mm)、中支(20 mm×89 mm)、细支(16.9 mm×97 mm)],检测其物理...     

烟叶中重金属铅向主流烟气中的迁移分析

利用ICP-MS方法,测定了全国主产烟区烟叶中铅向其单料卷烟主流烟气的迁移率以及不同抽吸条件对铅迁移的影响。结果表明,南方烟区烟叶中的铅含量高于北方烟区,烟叶中铅含量表现为下部叶中部叶上部叶;铅向主流烟气中的迁移率表现为上部叶中部叶下部叶,烟叶中铅向主流烟气的迁移量产区间差异明显;相对于标准抽吸容量,抽吸容量降低10 mL,铅向主流烟气的迁移量显著减少,抽吸容量增加10 mL时,无显著差异;铅向主流烟气的迁移量随抽吸频率的增加而增大。     

不添加料液的混合型膨胀烟丝生产工艺及质量分析

  目的  研究白肋烟不添加料液、不进行烘焙处理的生产模式对混合型膨胀烟丝综合质量的影响。  方法  设计了不加料、不烘焙白肋烟烟片处理线的混合型膨胀烟丝生产工艺流程,同时,研究了切片、松散回潮工序白肋烟和烤烟烟片分组加工技术,并对膨胀工序热风温度进行了优化设置。  结果  经对比,白肋烟不添加料液、不烘焙处理的混合型膨胀烟丝较传统工艺路径处理的混合型膨胀烟丝的质量指标有以下变化:（1）膨胀烟丝的结构变化不显著、填充值显著升高。（2）总糖含量显著降低,总烟碱、总氮、总挥发碱、总氯含量显著升高,总钾含量变化不显著。（3）烟气烟碱、焦油、一氧化碳量显著降低;HCN、NNK、B[a]P、苯酚、巴豆醛等释放量以及卷烟危害评价指数均不同程度降低。  结论  与传统工艺路径处理的混合型膨胀烟丝相比,白肋烟不添加料液、不进行烘焙处理的混合型膨胀烟丝不会对卷烟感官品质造成不利影响,降焦减害效果则更加明显,且能大大简化工艺流程、提高生产效率、降低生产成本。      

“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.     

卷烟纸罗纹对卷烟燃烧温度和烟气常规成分的影响

为探讨卷烟纸罗纹参数变化对卷烟燃烧温度和烟气常规成分的影响,对不同参数卷烟进行卷烟燃烧锥温度和主流烟气常规成分的测定。结果发现:卷烟纸罗纹形式、罗纹强度和压纹方式对卷烟燃烧温度和卷烟常规烟气成分有不同程度影响;采用无罗纹卷烟纸、浅罗纹卷烟纸、正压卷烟纸的卷烟,其燃烧最高温、抽吸最高温平均温度、抽吸平均温度、阴燃平均温度、峰值平均值较高,烟气CO释放量较低;烟气中焦油、CO与抽吸燃烧锥最高温平均值呈现显著负相关关系。卷烟纸罗纹参数优化设计可改变卷烟燃烧温度,降低主流烟气焦油和CO释放量。      

薄荷类爆珠卷烟中薄荷醇的分布与转移

为考察薄荷醇在薄荷类爆珠卷烟中的分布及转移,剖析了薄荷醇在3个卷烟样品的烟支滤嘴、爆珠、烟丝、卷烟纸中的含量分布、主流烟气转移、逐口抽吸转移及不同放置时间的变化规律。结果表明:①烟支中薄荷醇的含量分布为:卷烟纸 ? 烟丝 < 滤嘴 < 爆珠,说明烟支近嘴端高比例分布有利于薄荷醇在主流烟气中的迁移;②主流烟气薄荷醇转移率8.90%~10.25%,滤嘴截留率67.18%~73.07%,说明大部分薄荷醇在抽吸过程中被截留在滤嘴中,薄荷醇的有效利用率较低;③随着卷烟的抽吸,主流烟气逐口薄荷醇的转移量也随之增加,前3口薄荷醇转移量增加较快,第4口开始呈稳步增加趋势,最后1口或倒数第2口达最大值,这与烟支抽吸过程凉感由弱到强一致;④爆珠中薄荷醇在放置12个月内未呈明显变化;滤嘴、烟丝、主流烟气薄荷醇放置前6个月内未呈明显变化,但放置9个月后呈减少趋势,12个月后呈明显加速减少趋势,即薄荷类卷烟的市场货架期最好控制在1年以内。