不同抽吸模式对主要减害降焦技术的影响研究

赵常山，赵立恒，张凤梅，司晓喜，朱瑞芝，刘春波，张 涛， 何 沛，王昆淼，申钦鹏，刘志华，向能军

(云南中烟工业有限责任公司 技术中心，云南 昆明 650231)

“卷烟抽吸方法工作组”(WG 9)第一次会议决定成立WG 9 特别工作小组，对吸烟机发展历史、抽吸形态参量、烟蒂长度、过滤通风孔堵塞、卷烟烟气和烟碱摄入等5方面内容进行了广泛资料调查和研究，提交了“人类吸烟行为数据的回顾及对吸烟机新ISO 标准的建议”；通过综合考虑人类吸烟行为数据和吸烟机性能，特别工作组向WG 9 提供了3个抽吸方案(A、B、C)和CI(加拿大深度)抽吸方法；WG 9商定向“国际标准化组织/烟草及烟草制品技术委员会”(ISO/TC 126)提交2个抽吸方案，多数专家同意B方案，较少数专家同意CI抽吸方法，另外2名代表弃权；WG 9向ISO/TC 126第26届会议(2006.5，美国拉斯维加斯)提交了最终研究报告.卷烟抽吸模式已成为热点问题，烟草科技工作者开展了大量关于抽吸方式对烟气成分释放量影响的研究[1-21].目前卷烟减害降焦主要有滤嘴通风稀释技术、烟丝配方设计、嘴棒吸阻和卷烟纸透气度等[22-24]技术，然而不同抽吸模式对主要减害降焦技术影响的研究报道较少.因此，项目组开展现行的ISO模式、多数专家同意的B模式以及较少数专家同意的CI模式3种不同抽吸模式(相关参数见表1)对主要减害降焦技术的影响研究，为新形势下卷烟设计提供参考.

表1 3种不同抽吸模式相关参数

1 材料与方法

1.1 材料

根据混合水平正交设计[23]，设计了不同的卷烟样品16个.按设计的参数在玉溪卷烟厂卷烟生产线上制备卷烟，样品卷烟的技术参数与设计参数吻合.卷烟样品参数见表2.

表2 不同减害降焦技术设计的卷烟样品

1.2 方法

参照现行的国家标准和行业标准测试样品卷烟主流烟气中烟碱(Nic)、焦油(Tar)、水分、一氧化碳(CO)、苯并[a]芘(B[a]P)、苯酚、甲醛、乙醛、丙烯醛、巴豆醛、N-亚硝基降烟碱(NNN)、N-甲基-N-亚硝胺)-1-(3-吡啶基)-丁酮(NNK)、苯、1,3-丁二烯、氨(NH3)和氢氰酸(HCN)的释放量.在现行标准的基础上，通过方法回收率、精密度和检出限等方法验证的实验结果，最终选择的卷烟抽吸支数见表3.

表3 烟支数量

利用变量投影重要性分析法[24]，分别开展3种抽吸模式对主要减害降焦技术的影响研究工作.

2 结果与讨论

2.1 变量投影重要性分析结果

每种卷烟样品中15种烟气化学成分平行测定3次，取平均值开展变量投影重要性分析.卷烟样品烟气化学成分的VIP值如图1所示.

根据变量投影重要性VIP值和标准回归系数b值，分析不同的抽吸模式对主要减害降焦技术的影响，结果如表4所示.

表4 不同抽吸模式对主要减害降焦技术的影响

注：x1为卷烟纸透气度；x2为滤棒吸阻；x3为滤嘴通风率；x4为烟丝配方;★表示该变量对烟气释放量结果的影响较大，+表示为正的影响，-表示为负的影响.

2.2 不同抽吸模式下卷烟设计的参考

由图1和表4可知，在ISO模式下卷烟滤嘴通风率的改变对烟气释放量结果的影响程度较大；B模式下，卷烟滤嘴通风率的改变对烟气释放量结果的影响程度减弱，烟丝配方调整对烟气释放量结果的影响程度增强；CI模式下，烟丝配方调整对烟气释放量结果的影响程度较大.

综合考虑不同抽吸模式对主要减害降焦技术影响效果的差异性，结合卷烟设计的实际，ISO模式下，较低烟气化学成分释放量的卷烟设计可主要通过增加滤嘴通风率的方式来实现，同时可以配合使用调整烟丝配方等方式显著降低焦油、烟碱、HCN、苯并芘、苯酚、1,3-丁二烯和苯等烟气成分的释放量；B模式下，随着滤嘴通风孔50%的堵塞和机器抽吸卷烟时抽吸容量的增加，卷烟滤嘴通风率的改变对烟气化学成分释放量的影响程度减弱，烟丝配方的改变对烟气化学成分释放量的影响程度加强，较低烟气化学成分释放量的卷烟设计可主要通过增加滤嘴通风率和调整烟丝配方的方式来实现，同时可以配合使用调整卷烟纸透气度和嘴棒吸阻等方式显著降低乙醛、丙烯醛等烟气成分的释放量；CI模式下，随着滤嘴通风100 %的堵塞，卷烟滤嘴通风率的改变对烟气化学成分释放量的影响程度进一步减弱，烟丝配方的改变对烟气化学成分释放量的影响程度进一步加强，较低烟气化学成分释放量的卷烟设计，可主要采用调整烟丝配方的方式来实现，同时可以配合使用调整卷烟纸透气度和嘴棒吸阻等方式显著降低NNK、1,3-丁二烯等烟气成分的释放量.

通过对不同减害降焦技术设计的16个卷烟样品分析研究，考察了不同抽吸模式对主要减害降焦技术的影响，其中涉及的变量投影重要性分析法是变量重要程度评价中筛选变量的常用方法，依据对因变量解释能力的大小筛选自变量.然而由于3种模式下样品制作和样品分析测试等过程的不同，会出现比如：①在CI模式下，嘴棒吸阻( 2 500和3 300 Pa)和卷烟纸透气度(35 CU和55 CU)2个自变量的贡献没有烟丝配方(纯丝、90%丝+10%薄、90%丝+10%梗和80%丝+10%梗+10%薄)明显，②在CI模式下，滤嘴通风孔100%堵塞，滤嘴通风率仍对NNK、NNN和1,3-丁二烯有较大影响，③由于NNN和NNK含量较低，分析结果的细微波动可能会带来三种模式下被影响的程度和方式不完全一致等结果.因此，在不同抽吸模式下，建议参考以上结论及影响，并在保证感官和产品质量的基础上进行卷烟的维护和开发.

3 结语

通过不同抽吸模式对主要减害降焦技术影响效果的差异性研究发现：ISO模式下卷烟滤嘴通风率的改变对烟气释放量结果的影响程度较大；B模式下卷烟滤嘴通风率的改变对烟气释放量结果的影响程度减弱，烟丝配方调整对烟气释放量结果的影响程度增强；CI模式下烟丝配方调整对烟气释放量结果的影响程度较大.同时结合卷烟设计的实际，提出不同抽吸模式下低危害卷烟设计的实现方式，为新形势下新卷烟产品的研究开发提供参考.