涂布型雪茄风味卷烟纸的应用效果研究

胡少东 鲁 平 陈孟起 朱 琦 王平军 许 衡杜 佳 何保江 屈 展 徐秀娟，*

（1.河南中烟工业有限责任公司技术中心，河南郑州，450000；2.民丰特种纸股份有限公司，浙江嘉兴，314001；3.中国烟草总公司郑州烟草研究院，河南郑州，450001）

雪茄型卷烟融合了雪茄烟和烤烟的感官特征，兼具雪茄烟浓郁丰盈和烤烟纯净舒适的风味特色，是一种烟气中具有明显雪茄香味的卷烟[1]。雪茄型卷烟通常使用外加香的方式凸显产品特点，常见的加香方式有烟丝加香和卷烟材料加香。卷烟纸作为一种重要的卷烟材料，与其他卷烟材料（如接装纸、成形纸）相比，最重要的特点是参与燃烧，其对卷烟的燃烧性、烟支外观、烟气化学成分及感官质量均有重要影响[2-4]。在卷烟纸上加香不仅可以使雪茄型卷烟的外形与雪茄烟更为接近，而且香精香料的添加可以提高雪茄香味，对强化雪茄型卷烟的风格特征，提升感官品质具有重要作用。近年来关于卷烟纸的研究，主要集中在功能性添加剂的开发，如燃烧调节剂、降害型助剂等[5-7]，以及一些理化指标的分析测试[8-9]，而对雪茄型加香卷烟纸的报道较少[10]。目前，市售雪茄型卷烟多采用棕色卷烟纸，主要起到突出卷烟外观特点的作用，一般通过印刷工艺制得[11]。近年来，天然植物提取物（如烟草源提取物）作为一种植物色素，在卷烟纸的涂布液中得以应用，不仅能增强烟香，而且能够对纸染色[12-13]。但是，针对涂布型雪茄风味卷烟纸对卷烟的品质影响尚未见相关报道。因此，本研究对涂布型雪茄风味卷烟纸物理性能及卷烟纸对卷烟感官质量、烟气成分等性能的影响进行研究，旨在为雪茄型卷烟的产品设计提供技术支撑。

1 实 验

1.1 材料及试剂

空白卷烟纸（透气度65 CU、定量27 g/m2的木浆横纹卷烟纸，民丰特种纸股份有限公司提供）；基于烟草来源的A、B、C 3种雪茄风味涂布液原液（中国烟草总公司郑州烟草研究院提供）；雪茄风味卷烟纸（以下简称卷烟纸）由涂布液在空白卷烟纸上涂布制得，固定涂布机机台及工艺参数；卷烟样品在河南中烟工业有限责任公司采用同一批配方烟丝，在同一机台上卷制，对照样为空白卷烟纸。

1.2 实验方法

1.2.1 涂布液的配制

用电子秤（精度为0.1 kg）分别称取不同雪茄风味涂布液原液和乙醇/丙二醇溶剂，使用乙醇/丙二醇溶剂将原液稀释成一定浓度的雪茄风味涂布液放入胶料桶中，搅拌5 min后备用。涂布完成后剩余料液回收贮存。雪茄风味涂布液代号分别为A、B、C。根据稀释程度不同，涂布液分别编号为A-1（原液）、A-2（稀释至50%）、A-3（稀释至25%）、B-1（原液）、B-2（稀释至50%）、B-3（稀释至25%）、C-1（原液）、C-2（稀释至50%）、C-3（稀释至25%）。

1.2.2 卷烟纸物理性能、燃烧性能测定

按 照GB/T 23227—2018、GB/T 451.2—2002、GB/T 12914—2018、YC/T 197—2005、GB/T 462—2008分别对卷烟纸的透气度、定量、抗张能量吸收、阴燃速率和水分进行测定。

1.2.3 卷烟主流烟气、燃烧性能测定及感官质量评价

所有卷烟样品按照GB/T 16447—2004规定的条件平衡温度、湿度；对平衡后的卷烟样品进行分选，分选标准为：设计质量±20 mg，设计吸阻±45 Pa，设计总通风率±5%，质量、吸阻和总通风率设计值为空白卷烟样品的平均值。卷烟样品物理指标分析按照GB/T 22838—2009进行测试。

按照GB/T 23356—2009、GB/T 23355—2009和GB/T 19609—2004分别测定卷烟样品主流烟气CO、烟碱和焦油。

按照GB 15296.4—2011和YC/T 497—2014对卷烟进行感官评价。

使用包灰检测仪（BACST600型号，中国科学院安徽光学精密机械研究所）对卷烟的燃烧性能进行检测。

2 结果与讨论

2.1 涂布液对卷烟纸的影响

涂布液常用溶剂为乙醇、水、丙二醇等。结合烟草提取物的溶解性能，采用A-1涂布液，以乙醇、丙二醇为溶剂，考察了不同体积比的乙醇/丙二醇溶剂对卷烟纸主要性能指标影响，结果如表1所示。

由表1可以看出，各溶剂体系下，涂布过程均基本正常，无明显刺激性气味，对车间生产环境无显著影响。但当乙醇/丙二醇体积比为3∶7和1∶1时，涂布完成后纸张偏潮湿，纸张涂布过程中出现纸张起皱现象，主要是由于溶剂中丙二醇沸点为187℃，而现有工艺条件下卷烟纸干燥段温度一般不高于120℃，因此丙二醇不能完全除去，且丙二醇吸湿性较强，直接影响纸张强度，在后续分切中出现断纸现象。为尽可能地减少干燥过程中低沸点香味物质的损失，结合实际情况，本体系优选的溶剂为乙醇，干燥温度设定范围为70～80℃。

表1 不同体积比的乙醇/丙二醇溶剂对卷烟纸的影响Table 1 Effect of different volume ratio of ethanol/propylene glycol solvent to cigarette paper

涂布液干物质（涂布纸张干燥后，添加在纸张上的烟草提取物固体物质）在纸张上的实际添加比例R可按照式（1）计算。

式中，Ql为实际消耗涂布液质量；C为涂布液中干物质质量分数；Qp为涂布完成后卷烟纸质量，根据试制纸张幅宽、定量、长度可计算得到。根据不同涂布液稀释程度不同，计算可得纸张上干物质实际添加比例范围为5%～15%。

不同涂布液制得的卷烟纸主要物理指标检测如表2所示。从表2可以看出，与对照样相比，卷烟纸定量和阴燃速率2项指标数据均有增加，且定量从27.1 g/m2最多增加到27.8 g/m2，阴燃速率从78 s/150 mm最多增加到86 s/150 mm；抗张能量吸收、透气度2项指标均有减小，且抗张能量吸收从9.87 J/m2最多降低到6.87 J/m2、透气度从64.8 CU最多降低到59.4 CU。对于A、B、C不同系列涂布液的卷烟纸，关键指标数据的变化规律基本一致，但是对于同一系列不同稀释程度涂布液的卷烟纸，关键指标数据的变化无明显规律。由于雪茄风味涂布液附着在卷烟纸表面，卷烟纸透气孔洞减少，孔隙率变小，同时卷烟纸与对照样相比，经历了涂布、润湿、干燥的过程，因此，定量、阴燃速率增加，抗张能量吸收、透气度减小[14-15]。

表2 卷烟纸主要物理指标测试值Table 2 Measured value of cigarette paper’s main physical properties

卷烟纸定量、抗张能量吸收、透气度、阴燃速率关键指标如图1所示。

图1 卷烟纸关键物理指标检测值Fig.1 Measured value of cigarette’s key physical properties

2.2 卷烟纸对涂布型雪茄风味卷烟（卷烟）嗅香及感官质量的影响

卷烟嗅香是卷烟未燃烧时独特的嗅觉感受，主要受烟草本香、烟丝及卷烟纸中香料影响，独特的卷烟嗅香使卷烟更具辨识度[16]。由于A、B、C是有差异性的3种雪茄风味涂布液，综合考虑使用A-3、B-3及C全系列卷烟纸上机卷烟，对卷烟嗅香、品质特征、味觉特征和风格特征进行评价，嗅香评价结果见表3。

从表3可以看出，在同一烟丝配方情况下，对照样嗅香除了烟草香之外，无其他明显嗅香，而雪茄风味卷烟纸嗅香除了烟草香之外，还有辛香、可可香、膏香、豆香、焦甜香、蜜甜香、奶香、花香等香韵，但是对于不同的雪茄风味卷烟纸，其卷烟嗅香香韵种类和强度存在一定区别。卷烟的感官评价结果见图2。

表3 卷烟嗅香评价结果Table 3 Tested results of cigarette’s smell fragrance

图2 卷烟感官评价得分Fig.2 Sensory score of cigarette

从品质特征指标来看，卷烟各项指标得分均不低于对照样，且香气、丰浓、细柔指标得分均高于对照样，重点指标香气得分最高的卷烟是C-2；从味觉特征指标来看，卷烟甜味、综合味觉指标均不低于对照样，且甜味指标得分均高于对照样，重点指标酸味得分最高的是C-2，甜味、苦味指标得分最高的是C-3；从风格特征指标来看，卷烟干草香、木香、焦香、可可香、烘焙香得分均不低于对照样，重点指标干草香指标得分最高的是C-2和C-3，可可香指标得分最高的是C-1和C-3，蜜甜香指标得分最高的是C-2，卷烟树脂香、辛香、酸香、膏香、豆香、果香、花香指标得分与对照样相同；从感官指标总分来看，卷烟总得分均高于对照样，其中，总得分最高的是C-2，为50.79，总分最高增加6.79分。总体来说，C系卷烟与A-3、B-3卷烟相比，在品质特征、味觉特征和风格特征方面均有一定优势。

2.3 卷烟纸对卷烟主流烟气成分的影响

卷烟主流烟气烟碱、焦油、CO的检测结果见表4。由表4可见，A-3卷烟实测烟气烟碱量为0.90 mg/支、焦油量为10.7 mg/支、CO量为12.1 mg/支，均为卷烟样品中最高值。感官评价优选的C-2卷烟实测烟气烟碱量为0.77 mg/支、焦油量为10.3 mg/支、CO量为11.3 mg/支，与其他卷烟样品相比，其实测烟气烟碱量较低，焦油量和CO量处于中间水平。卷烟主流烟气实测值均在产品设计范围内。

表4 卷烟主流烟气指标检测结果Table 4 Tested results of cigarette’s mainstream smoke

2.4 卷烟纸对卷烟燃烧性能的影响

卷烟纸与烟丝共同燃烧形成烟灰，对于同种烟丝配方，卷烟纸的差异会对卷烟的燃烧及卷烟包灰情况造成影响[17-19]。采用多孔道吸烟机，在ISO条件下模拟卷烟抽吸过程，采用旋转拍照的方法采集卷烟燃烧状态图片，使用图像处理软件对卷烟燃烧图片进行处理分析[20]裂口率、缩灰率、碳线宽度指标评价卷烟包灰情况，根据燃烧速率指标评价卷烟燃烧情况。每个卷烟抽吸5支。卷烟包灰的图像采集对比图见图3。由图3可见，卷烟燃烧状态良好，包灰效果良好，无明显大裂片、碎片及空洞，碳线整齐且较细。

图3 卷烟燃烧状态Fig.3 Burning status of cigarette

使用图像处理软件分析灰色值、裂口率、缩灰率、碳线宽度、燃烧速率指标见表5。由表5可知，与对照样相比，卷烟灰色值有明显提升，增加范围为9.1～34.4，裂口率、缩灰率无明显变化规律，碳线宽度基本保持不变，燃烧速率略有降低，降低范围为0.22～1.30。这主要是由于涂布液干物质的涂覆，卷烟纸透气度变小，空气进入量减少，不利于烟丝充分燃烧。

表5 卷烟包灰指标检测结果Table 5 Tested results of cigarette ash performance

3 结论

本研究以雪茄风味涂布液为基础，探讨了涂布液对卷烟纸物理性能的影响，并将涂布型雪茄风味卷烟纸用于卷烟产品，探讨了雪茄风味卷烟纸的应用效果。

3.1 雪茄风味涂布液优选的溶剂为乙醇、干燥温度为70～80℃，涂布液干物质添加比例最高可达15%。

3.2 与空白卷烟纸相比，涂布型雪茄风味卷烟纸定量从27.1 g/m2最多增加到27.8 g/m2，阴燃速率从78 s/150 mm最多增加到86 s/150 mm；抗张能量吸收、透气度2项指标均有减小，且抗张能量吸收从9.87 J/m2最多降低到6.87 J/m2、透气度从64.8 CU最多降低到59.4 CU。

3.3 使用涂布型雪茄风味卷烟纸的卷烟嗅香明显，感官评价得分高于空白卷烟，感官评价总分最高增加6.79分，可有效提高卷烟雪茄特点。添加不同涂布液的卷烟，嗅香和感官评价得分存在明显差异。

3.4 涂布型雪茄风味卷烟主流烟气中烟碱、焦油、CO含量均在控制范围内。雪茄风味卷烟烟灰灰色优于空白卷烟，灰色值增加范围为9.1～34.3，燃烧速率略有降低，降低范围为0.22～1.30。