卷烟纸助燃剂用量对烟气常规指标的影响

余婷婷，詹建波，程 量，王 浩，郑 晗，余 江，孟啸娟，高 莉

（云南中烟工业有限责任公司技术中心，昆明云南 650231）

卷烟纸助燃剂用量对烟气常规指标的影响

余婷婷，詹建波，程 量，王 浩，郑 晗，余 江，孟啸娟，高 莉

（云南中烟工业有限责任公司技术中心，昆明云南 650231）

为了比较云产卷烟卷烟纸规格对烟气常规指标影响的差异，研究了卷烟纸助燃剂用量、助燃剂钾钠离子比单因素变化的影响规律。检测数据分析结果表明：卷烟纸助燃剂用量对烟气常规指标的整体影响较为显著；助燃剂钾钠比例对烟气常规指标的影响较大。在同一基准条件下，分析比较了云产卷烟卷烟纸参数对烟气常规指标的影响，对卷烟纸生产及实践有着重要的指导意义。

云产卷烟；卷烟纸参数；单因素变化；主流烟气；烟气常规指标

烟用材料指加工卷烟烟支过程中所使用的材料，主要包括：卷烟纸、接装纸、烟用滤棒（“三纸一棒”）。烟用材料决定了卷烟的物理外观，并构成卷烟燃烧、烟气过滤的平台，从而对烟气成分、指标的控制起到关键的作用[1-4]。烟用材料对烟气成分影响的领域与深度不断拓展[5-8]，其中卷烟纸参数规格对烟气常规指标的研究取得大量的研究成果[6-10]。但是由于烟气常规指标涉及原料、工艺以及材料等多方面影响，不同牌号、批次间的研究成果存在差异。因此在同一基准条件下，系统研究卷烟纸参数变化对主流烟气成分的影响，具有重要的生产指导作用。云南中烟技术中心，在同一基准条件下研究了多项烟用材料单因素变量水平变化，对烟气成分中常规及7项指标的影响。作为该系列工作的一部分，本文讨论卷烟纸参数4项单因素变化（卷烟纸克重、透气度、助燃剂用量、助燃剂钾钠比）对卷烟主流烟气中焦油、烟碱、CO释放量指标的影响，为卷烟纸生产及实践提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验卷烟制备

1.1.1 卷烟基准样品制备

以云产品牌某二类卷烟的行业标准为基础，基准样品设计参数如表1所示，其他卷烟加工条件与该品牌生产工艺标准保持一致。

表1 卷烟基准样品参数设计值

1.1.2 卷烟样品单因素变化的样品制备

采用同批次同一配方烟丝，单因素影响卷烟样品按照每次只变化一个参数，其它参数固定的原则制备。选取卷烟纸克重、透气度；助燃剂用量（柠檬酸盐）；助燃剂柠檬酸盐钾/钠比4个因素，各因素变化水平与实测值如表2所示。其中，卷烟纸和成形纸由恒丰纸业公司生产，接装纸由云南玉溪水松纸厂生产，滤棒及制备卷烟由红云红河烟草（集团）有限责任公司昆明卷烟厂生产。

实验使用的烟用材料以云产卷烟生产中实际使用的规格为主，其参数检测均依据标准进行。烟用材料设计值范围依据生产实践需求，设计值及实测值列于表2中。检测结果表明：实测值偏差范围均小于设计值梯度，符合单因素变化设计要求。

表2 烟用材料参数实验设计值及实测值

1.1.3 滤棒制备

滤棒制备依据该牌号卷烟滤棒制备行业标准及工艺要求，其检测依据国家标准[14]进行，检测结果列于表3。检测结果表明滤棒制备符合设计要求，同时物理性能满足工艺要求。本文卷烟样品卷制均使用基准滤棒制备。

表3 基准检测值

1.2 烟支克重及基准样校正方法

实测烟支存在重量波动，直接影响燃烧烟丝总量。因此本文通过下列计算方法对单支烟支克重对应烟气常规指标进行初步校正。

烟支燃烧烟丝重量=（烟支克重实测值-滤棒克重实测均值）×（烟支实测长度-30-3）/（烟支实测长度-25） （1）

烟气校正值=烟气实测值×（653.8mg/烟支燃烧烟丝重量）（2）

式1中：在假设烟支密度一致的条件下，吸烟机检测中烟丝端燃烧总长为84-30-3=51mm（吸烟机检测烟支燃烧至接装纸前3mm处），烟支烟丝总长84-25=59mm，结合单支卷烟烟丝总克重，计算燃烧烟丝总量基准值为653.8mg。式（2）中：通过燃烧烟丝重量（mg）与烟气常规指标间的正相关关系，对烟气常规指标实测值进行修正。同批次单因素变化检测数据，对应该批次基准样校正。

1.3 烟气成分的分析方法

卷烟主流烟气焦油、烟碱、CO的释放量测定采用国家标准或烟草行业标准方法。

本文对卷烟主流烟气常规指标检测结果进行回归分析，具体通过Origin软件对实验检测点进行线性拟合（线性相关系数R大于0.9论述为高度线性相关，R为0.4至0.9论述为一定程度线性相关，R低于0.4论述为无线性相关性）。

1.4 检测设备

ANTARIS型傅立叶变换近红外光谱仪（Thermo Nicolet公司，美国）；SM450直线型吸烟机（英国Cerulean 公司）；）；AP250 型电子分析天平（感量：0.000 01g，美国Ohaus 公司）；Φ44mm 剑桥滤片（英国Whatman 公司）。

2 结果与讨论

2.1 卷烟纸助燃剂用量（等比钾/钠柠檬酸盐）单因素变化对主流烟气常规指标影响

对卷烟纸助燃剂用量（等比钾/钠柠檬酸盐）单因素变化样品主流烟气成分检测结果进行线性回归分析，其结果如图1所示。

图1 助燃剂用量单因素变化对主流烟气中（a）焦油，（b）烟碱，（c）CO含量的影响

对比线性回归结果：随着助燃剂（等比钾/钠柠檬酸盐）用量的增加，焦油、烟碱、CO释放量下降；较高助燃剂用量下烟碱、CO释放量变化趋缓。焦油、烟碱、CO与助燃剂用量高度线性负相关。根据线性拟合直线计算，助燃剂（等比钾/钠柠檬酸盐）用量从1%增加至3.5%时，烟气常规指标降低幅度分别为焦油7.57%，烟碱7.90%，CO 17.51%。助燃剂用量的增加促进了卷烟的燃烧状态，减少了烟气成分释放量；同时减少了抽吸口数，降低了单支卷烟的烟气释放量。

2.2 卷烟纸2.5%助燃剂用量钾/钠比单因素变化对主流烟气常规指标影响

对卷烟纸助燃剂用量（等比钾/钠柠檬酸盐）单因素变化样品主流烟气成分检测结果进行线性回归分析，其结果如图2所示。

图2 助燃剂柠檬酸盐钾/钠比单因素变化对主流烟气中（a）焦油，（b）烟碱，（c）CO含量的影响

对比线性回归结果：随着助燃剂中柠檬酸钾盐比例上升，焦油、烟碱、CO释放量总体下降，但焦油、烟碱、CO释放量均出现一定回升。助燃剂柠檬酸钾盐比例与焦油释放量高度线性负相关，与烟碱、CO有一定线性负相关性。根据线性拟合直线计算，设计范围内焦油、烟碱、CO的总体降低幅度分别为5.7%，5.30%，9.38%。这说明助燃剂柠檬酸钾盐相对与钠盐更有利于减低焦油、烟碱、CO释放量，但钾盐用量过高时出现回升，应根据产品需求综合选择。

3 结论

以每次只变化一个参数，其它参数固定的原则，研究了云产卷烟烟用卷烟纸助燃剂用量及助燃剂钾钠比率因素水平变化，对主流烟气常规指标的影响。在本文基准条件下对比结果表明：

1）提高柠檬酸盐（等比钾钠）助燃剂用量有利于降低焦油、烟碱、CO，较高助燃剂用量下烟碱、CO释放量变化趋缓；设计范围内烟气常规指标变化幅度分别为：焦油7.57%，烟碱7.90%，CO 17.51%。

2）相同助燃剂柠檬酸盐用量下，提高钾盐比率有利于减低焦油、烟碱、CO释放量，设计范围内烟气常规指标变化幅度分别为：焦油5.7%，烟碱5.30%，CO 9.38%；从变化趋势来看，焦油、烟碱、CO释放量均出现一定回升，柠檬酸盐中钾/钠使用比例应综合考量。

[1] 胡群.卷烟品质、安全性及其相关技术手段的系统研究[J].2005.

[2] 魏玉玲，徐金和，胡群，等.烟用材料组合搭配对主流烟气量及过滤效率的影响[J].数学的实践与认识，2008.

[3] 刘华.烟用材料与焦油量关系的回归设计与分析[J].烟草科技，2008.

[4] ZHOU Sheng，ZHU Lijun，WANG Changguo，etc，Effects of Cigarette Auxiliary Material Parameterson Release Amounts of Tar，CO and Free Radicalsin Cigarette Mainstream Smoke[J].Agricultural Science Technology，2013.

[5] 彭斌，孙学辉，尚平平，等.辅助材料设计参数对烤烟型卷烟烟气焦油、烟碱和CO释放量的影响[J].烟草科技，2012.

[6] 赵乐，彭斌，于川芳，等.基于卷烟辅助材料参数的卷烟烟气有害成分预测模型[J].烟草科技，2012，（5）：35-39.

[7] 胡群，顾波.卷烟纸自然透气度对卷烟物理性能及烟气量的影响[J]烟草科技，2002.

[8] 侯轶，刘明友.卷烟纸中Mg（OH）2-CaCO3加填及其对卷烟烟气的影响[J].中国造纸，2007.

[9] 罗丽莉.黄海群.卷烟纸常用纤维原料热裂解产物的分析[J].中国造纸，2008.

[10] 项磊，郑丰.双层高透气度成形纸在卷烟产品开发中的应用研究[J].黑龙江造纸，2010.

Single Factor Change Influences of Cigarette Paper Parameters on the Targets of the Mainstream Smoke Index

Yu Ting-ting，Zhan Jian-bo，Cheng Liang，Wang Hao，Zheng Han，Yu Jiang，Meng Xiao-juan，Gao Li

In order to compare with the influence of cigarette paper parameters on the mainstream smoke index，the influence of four cigarette paper factor was studied.Test data analysis showed that the influence of air permeability and potassium sodium ratio were most significant；combustion supporting agent had certain influence；influence of cigarette paper basic weight was indistinctive.In the same conditions set of experiments，the comprehensive analysis and comparison of cigarette paper parameters in commonly used have important guiding significance to the production practice in the design range.

yunnan cigarette；cigarette paper parameters；single factor effects；mainstream smoke index

TS411

B

1003–6490（2016）10–0079–03

2016–09–15

云南中烟工业有限责任公司重大专项——功能性烟用材料集成创新超市构建及应用研究项目（016CL01）。

余婷婷（1988—），女，云南昆明人，工程师，主要从事烟用材料设计与研究工作。