濾嘴對煙氣影響研究

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本文作者：李海鋒湯德芳王輝作者單位：浙江中煙工業有限責任公司技術中心

隨著人們生活水平的提高，消費者對健康會日益關注，低焦油卷煙［1］將會成為國內卷煙消費的主流。因此，中式低焦油卷煙的設計開發及應用將成為熱點。近年來，國內卷煙企業已開始積累一些開發低焦油卷煙的技術，如在“三紙一棒”上的通風稀釋、調整煙絲結構中梗絲、膨脹煙絲和煙草薄片的比例等［1］，但特殊濾嘴或新型濾嘴對中式低焦油卷煙的影響研究還鮮有報道，溝槽濾嘴就是其中之一［2］。溝槽濾嘴是由溝槽濾棒和接裝紙卷制而成，其中溝槽濾棒是一種由特殊結構的溝槽純纖維素紙包裹醋酸纖維絲束濾芯制成［3］。接裝紙透氣度和濾棒吸阻是溝槽濾嘴的重要指標，也是影響卷煙吸味和主流煙氣的重要因素之一。濾棒吸阻或煙支通風率過大，盡管能減少煙氣焦油量，卻對卷煙吸味產生不利影響，要么抽吸困難，要么煙味變得平淡;濾棒吸阻或煙支通風率過小，則不能達到減害降焦效果［4］，以致不能在中式低焦油卷煙中應用。鑒于此，筆者就不同吸阻溝槽濾棒和不同透氣度接裝紙對低焦油卷煙主流煙氣的影響進行了研究，旨在為中式低焦油卷煙設計中應用溝槽濾嘴提供一定的參考。

1材料與方法

1．1材料

普通(不打孔)接裝紙和7種打孔接裝紙，其中7種打孔接裝紙的透氣度分別為150、250、300、350、400、500和800CU;卷煙紙:透氣度60CU、定量29g/m2;4種溝槽濾棒:長度136mm，吸阻分別為260、280、320、360mmH2O;濾棒成形紙:透氣度6000CU，定量26g/m2。BS210S型電子天平(感量0．0001g)，SKBF240恒溫恒濕箱，BORGWALD-KCRm200轉盤吸煙機，CERULEANSM450吸煙機，BORG-WALDTA10透氣度測試儀，QTM濾棒物理測試臺，AGILENT液相分析儀，AGILENTGC/MS氣質聯用儀，AGILENTGC氣相分析儀，DIONEX離子色譜分析儀，GC-TEA氣相－熱能聯用分析儀，BRANLUEBBE流動分析儀。

1．2試驗方法

1．2．1卷煙樣品的卷制。在同一機臺上分別用透氣度為150、250、300、350、400、500、800CU打孔接裝紙和普通(不打孔)接裝紙，以及長度136mm，吸阻為280mmH2O的溝槽濾棒(一切四)進行卷煙接裝。另外，分別用普通(不打孔)接裝紙和300CU打孔接裝紙，以及長度136mm，吸阻分別為260、280、320、360mmH2O的溝槽濾棒(一切四)進行卷煙接裝。煙絲采用同一牌號和同一批次。卷煙紙規格為:60CU、29g/m2，煙支圓周24．50mm，煙支長度84mm。

1．2．2常規卷煙煙氣成分分析。分別采用GB/T16447-2004、GB/T19609-2004、GB/T23356-2009、YC/T156-2001規定的方法測定卷煙樣品的焦油量、煙氣煙堿量、煙氣一氧化碳量。

1．2．3卷煙危害性評價指數分析。卷煙危害性評價指數由CO、HCN(氫氰酸)、NNK、NH3(氨)、B［a］P(苯并［a］芘)、PHE(苯酚)、CRO(巴豆醛)這7種有害成分釋放量組成，分別采用GB/T23356-2009、YC/T253-2008、GB/T23228-2008、YC/T377-2010、GB/T21130-2007、YC/T255-2008、YC/T254-2008規定的方法測定卷煙危害性評價指數，其計算方式［5］為:（略）。

2結果與分析

2．1溝槽濾嘴對常規煙氣成分的影響

在溝槽濾嘴中，因溝槽濾棒的純纖維素紙不僅具有與醋酸纖維絲束相似的對煙氣粒相物的機械截留作用，而且其截留效率遠高于醋酸纖維絲束。同時，由于在純纖維素紙上制成的特殊壓紋溝槽擴大了其比表面積，改變了卷煙煙氣在溝槽濾嘴中的慣性碰撞和擴散沉積［3］。因此，這將使得溝槽濾嘴對煙氣成分的影響更顯復雜，以下就不同透氣度接裝紙和不同吸阻溝槽濾棒對常規煙氣成分(焦油量、煙氣煙堿量、CO量)的影響進行了相關試驗。

2．1．1溝槽濾嘴中打孔接裝紙對常規煙氣成分的影響。如圖1所示，隨著接裝紙透氣度的增加，常規煙氣成分均呈現規律性下降的趨勢，這與王理民等研究的結果相似［4］，焦油量下降量相對較多，CO量和煙堿量下降量相當，即當接裝紙的透氣度由“不打孔”上升為800CU時，焦油量下降50．00%，CO量下降45．16%，煙堿量下降42．72%。同時，也說明了盡管溝槽濾棒結構特殊，但打孔接裝紙對煙氣成分影響的趨勢是一致的，即隨著打孔接裝紙透氣度的增加，煙氣成分均呈逐漸下降的趨勢。

2．1．2溝槽濾棒吸阻對常規煙氣成分的影響。如圖2所示，應用打孔接裝紙和不打孔接裝紙的卷煙均隨著溝槽濾棒吸阻的增加，煙氣成分均呈規律性下降趨勢，即當應用打孔接另外，從各常規煙氣成分下降的幅度也可看出，應用打孔接裝紙時，焦油量、CO量和煙堿量下降幅度均比應用無打孔接裝紙時大，這說明應用打孔接裝紙將有利于溝槽濾嘴在中式低焦油卷煙中應用。

2．2溝槽濾棒對卷煙危害性評價指數的影響

卷煙危害性評價指數是近年來煙草行業為減害降焦工作提出的新要求。采用卷煙危害性評價指數可以定量評價卷煙煙氣生物危害性，為行業進一步推進減害降焦工作提供技術依據。以下就不同透氣度接裝紙和不同吸阻溝槽濾棒對CO、HCN、NNK、NH3、B［a］P、苯酚和巴豆醛這7種物質釋放量的影響進行了相關試驗。

2．2．1溝槽濾棒中打孔接裝紙對卷煙危害性評價指數的影響。圖1已給出打孔接裝紙對CO量的影響，其余見圖3、4、5。從圖1、3、4、5可看出，其共同點是隨著打孔接裝紙透氣度的增加，CO、HCN、NNK、NH3、B［a］P、苯酚和巴豆醛這7種物質釋放量均呈下降的趨勢，但下降到一定幅度時，即當接裝紙透氣度達到300CU左右時，NH3、苯酚和B［a］P這3種裝紙(透氣度300CU)時，溝槽濾棒吸阻由65mmH2O上升至90mmH2O，焦油量下降19．30%，CO量下降11．54%，煙堿量下降18．64%;當應用無打孔接裝紙時，濾嘴吸阻由65mmH2O上升到90mmH2O，焦油量下降11．88%，CO量下降7．25%，煙堿量下降16．33%。但若為追求煙氣成分降低，一味地增加濾嘴吸阻，將會大大影響抽吸，甚至抽吸困難。因此，需合理選擇濾棒吸阻，這樣既降低煙氣成分，同時又保持吸味。物質的下降幅度將趨于平緩，而NNK將不再下降。因此，單方面增加打孔接裝紙透氣度只對7種物質中部分物質釋放量有一定降低作用，從而對低焦油卷煙中降低卷煙危害性評價指數的貢獻將會受到一定的限制，見圖6，即隨著打孔接裝紙透氣度的增加，卷煙危害性評價指數呈下降趨勢，當打孔接裝紙透氣度增加到300CU時，卷煙危害性評價指數下降幅度將減小。

2．2．2溝槽濾棒吸阻對卷煙危害性指數的影響。圖2已給出了不同溝槽濾棒吸阻對CO的影響，其余見圖7、8、9。從圖2、7、8、9可以看出，隨著溝槽濾棒吸阻的增加，CO、HCN、NNK、NH3這4種物質下降幅度相對較大，B［a］P、苯酚和巴豆醛這3種物質無明顯下降。這說明了溝槽濾棒吸阻對CO、HCN、NNK、NH3影響較顯著，對B［a］P、苯酚和巴豆醛影響較小。因此，單方面增加濾棒吸阻只對7種物質中部分物質釋放量有一定降低作用，盡管如此，但隨著濾棒吸阻的增加，對降低卷煙危害性評價指數仍會有貢獻，見圖10。同時，從打孔接裝紙和溝槽濾棒吸阻對7種物質釋放量作用可看出，盡管打孔接裝紙和溝槽濾棒吸阻對7種物質的各自釋放量的下降作用明顯不同，即單方面增加打孔接裝紙透氣度或單方面增加溝槽濾棒吸阻只針對7種物質中某些物質釋放量有降低作用，但兩者可相互彌補，即通過打孔接裝紙和溝槽濾棒吸阻的配伍性，可全面降低7種物質釋放量，最終達到降低卷煙危害性評價指數的目的。

3結論

盡管隨著溝槽濾嘴中接裝紙透氣度或溝槽濾棒吸阻的增加，常規煙氣成分、卷煙危害性評價指數均呈下降趨勢，但對卷煙危害性評價指數中7種物質釋放量的影響作用卻有明顯的異同。因此，通過打孔接裝紙和溝槽濾棒的配伍性，可以全面有效降低卷煙危害性評價指數中的7種物質，也是實現溝槽濾嘴在中式低焦油卷煙中應用的重要手段之一。