打孔方式对卷烟滤嘴感官品质与通风率的影响

刘洋

【摘要】在卷烟上部添加过滤嘴，以此来达到减少吸烟时入口的烟雾、焦油和燃烧时产生的悬浮粒子数量。打孔作为卷烟生产环节的重要一环，直接关乎吸烟者的感官品质。本文概述了卷烟滤嘴的基本特点，分析了四种不同打孔方式的对比效果，探究了卷烟通风率的影响因素，为卷烟过滤嘴的打孔方式选择提供可行性建议。

【关键词】打孔方式;卷烟;滤嘴;感官品质;通风率

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2022.02.033

Effects of Punching Methods on Sensory Quality and Ventilation Rate of Cigarette Filter

LIU Yang

（Jilin Tobacco Industry Co.，Ltd.，Yanji 133000，China）

Abstract：A filter is added to the upper part of the cigarette to reduce the amount of smoke，tar and suspended particles produced during combustion. As an important part of cigarette production，punching is directly related to the sensory quality of smokers. This paper summarizes the basic characteristics of cigarette filter，analyzes the comparative effects of four different punching methods，explores the influencing factors of cigarette ventilation rate，and provides feasible suggestions for the selection of punching methods of cigarette filter.

Key words：punching method;cigarettes;filter;sensory quality;ventilation rate

卷煙烟雾中含有4000～5000种微粒（主要是焦油），都是烟草不完全燃烧的产物，还包含挥发性的烟草燃烧物质，如乙醛以及其他低分子重量成分。卷烟滤嘴设计旨在过滤烟雾成分，去除所有因燃烧而产生的化学物质。而基于卷烟滤嘴打孔方式的探究，需综合考虑吸烟者的感官品质及通风率，以此达到有效拦截惯性压紧和扩散沉淀的效果，进而减少吸烟时人口的烟雾、焦油和燃烧时产生悬浮粒子。

1研究意义和背景

卷烟产品设计环节考虑的重要指标包括卷烟总通风率、滤嘴通风率及吸阻，这些也是影响卷烟焦油释放量、感官感受的重要指标。在产品质量特性研究中，优选卷烟滤嘴打孔方式更能提升卷烟的感官品质。而当前，不同卷烟滤嘴打孔方式对卷烟滤嘴感官品质与通风率的影响效果不同。所以，不同打孔方式是衡量卷烟质量水平的关键。卷烟总通风率和滤嘴通风率是卷烟降焦减害的重要设计参数。综合考量打孔方式对卷烟滤嘴感官品质与通风率的影响，进而在实际的生产环节选用适宜的制作方法，以此达到控制卷烟质量。

2四种不同打孔方式对比

基于卷烟结构与物性参数的卷烟总通风率、滤嘴通风率及吸阻模型化设计方法，以卷烟结构特征参数和卷烟物性特征参数为变量，以卷烟总通风率、滤嘴通风率以及吸阻为目标函数，通过调整卷烟结构与物性参数获得满足卷烟设计要求的优化方法。常用四种打孔方式的应用情况如表1所示。

3卷烟滤嘴打孔优选

根据卷烟通风孔的设计要求，将卷烟分为三种滤嘴通风结构：无滤嘴通风孔、一排滤嘴通风孔、两排滤嘴通风孔。空气在卷烟内的流动为一维流动，其在卷烟烟丝段、滤嘴段、卷烟纸、卷烟成型纸中的流动均满足达西定律，计算公式如下：

其中，Q——单位时间渗流量;

K——渗透系数;

F——过水断面;

I——水力坡度;

h——总水头损失;

L——渗流路径长度。

在环境温度为（22±2）℃，湿度（60±5）%条件下，卷烟和空气物性参数在气流流动过程中保持不变;卷烟气流入口端、卷烟纸以及滤嘴通风孔外围均为大气压，压降为0。基于以上假设，根据气流质量连续性方程衡算，建立卷烟总通风率、滤嘴通风率、吸阻、卷烟结构参数、物性参数。

在线激光打孔设备的关键技术是光、机、电一体化的综合技术。在线激光打孔设备中激光束的参数、机器与数控系统的性能和精度都直接影响激光打孔的效率和质量。光学聚焦系统可以将激光束会聚到微米量级的范围内，其功率密度可高达108～1015 w/cm²。由于高强热源对材料产生加热影响，使得照射区内温度瞬时上升，引起被照射区内的材料瞬时熔化并大量汽化蒸发，导致气压急剧上升，高速气流猛烈向外喷射成一个小阻坑。精密激光打孔机可加工超微孔，光斑质量好，打出来的孔非常圆，并且每个工件的孔径大小、位置一致，加工出来的质量效果很优质，这也是激光设备被广泛应用的原因。与传统方式相比，激光打孔加工迅速、准确，而且环保健康、耗材低、精度高，打孔图形能够电脑编程任意定制。因此，激光打孔就成了新型的加工方式，只要样品寄出就可以现场打样。

等离子体打孔可以对卷烟总通风率、滤嘴通风率与吸阻实现同时优化设计，对卷烟结构参数与物性参数设计提供了定量设计要求，卷烟设计优化方法准确、方便、可靠，可获得满足卷烟设计要求的结构与物性参数数据。

4计算方法

获取卷烟原辅材料特性及卷煙规格数据，判断水松纸的透气度，水松纸的透气度为0时，计算卷烟纸通风率p_v，再计算总通风率t_v，具体计算公式如下：

p_v=-7.78+6.1×10^-7×j_t×d×l₁×p_d

t_v=p_v

其中，j_t——卷烟纸透气度，单位cu;

d——烟支直径，单位mm;

l₁——无滤嘴烟支长度，单位mm;

p_d——卷烟吸阻，单位Pa。

水松纸的透气度不为0时，先计算总通风率t_v，再计算卷烟纸通风率p_v，具体计算公式如下：

t_v=-18.09+1.06×f_v+0.017×p_d+2.6×10^-4×j_t×d×l₁

p_v=t_v-f_v

其中，f_v——卷烟滤嘴通风率;

p_d——卷烟吸阻，单位Pa;

j_t——卷烟纸透气度，单位CU;

d——烟支直径，单位mm;

l₁——无滤嘴烟支长度，单位mm。

在设计烟支结构、原料特性、选择卷烟材料、控制焦油释放量等环节，主要依据卷烟吸阻、通风率的检测方法和工艺原理，结合大量不同品牌、不同规格的卷烟，建立起各指标、卷烟原辅材料特性等预测模型。实现产品设计的可预知性，用以研究卷烟物理指标、原辅材料间的内在关系。在实际生产中，为解决卷烟物理指标问题，依据模型并明确问题原因，改进生产环节的质量指标，避免生产中的盲目性，不断提升卷烟内在品质。

5研究综述

等离子体打孔和在线激光打孔对比静电打孔和激光预打孔，具有更高的实际生产优势。在卷烟生产中，通过优选打孔方式可以使过滤通风率达到较佳的效果。在同一接装纸透气度上，等离子体打孔和静电打孔的卷烟滤嘴通风率更高;等离子体打孔、在线激光打孔可以使卷烟滤嘴通风率有较好的稳定性，更有利于改善卷烟的感官品质。当滤嘴通风率较低时，采用在线激光打孔可以使卷烟感官品质得到极大改善[1]。在线打孔通风率符合性控制较好，但稳定性控制存在波动[2]。

等离子打孔和静电打孔技术的应用可以增加打孔密度、减小打孔孔径、增加打孔宽度、提高卷烟滤嘴通风率稳定性等效果。在实现价值上，这两种打孔方式对降低焦油量、烟气烟碱量和一氧化碳量等烟气指标的改善效果突出[3]。

在卷烟滤嘴接装纸上开至少一个大孔，当开多孔时按等距的方式排列，两孔间有一定的间隔，开孔位置位于接装纸中间位置，将该接装纸制成具有降焦和减少烟气成分释放量的滤嘴。本实用新型的滤嘴，有效提高了卷烟纸的透气度，避免了传统接装纸打孔因风阻造成的通风率衰减问题，同时，滤嘴成型纸可采用普通成型纸，进一步地降低卷烟生产成本，并为卷烟烟支外观提供了美化空间[4]。

在实际生产中，选取成型纸透气度8000 CU，接装纸透气度250 CU，打孔排数3排，既能降低卷烟烟气中烟碱、焦油和一氧化碳含量，又能减少烟气香味损失[5]。同一成分在不打孔滤嘴情况下的迁移率与打孔滤嘴迁移率的比值随分子质量数的变化趋势一致，且随分子质量数的增加而减小;剖析了5种口味爆珠的关键成分，并建立了10种单体香料的GC-MS/MS 分析方法，证实了爆珠添加于6 mm处时均大于18 mm处时释放量最高[6]。

在样烟常规烟气指标和感官质量控制环节，制备滤嘴打孔线分别为0mm、1 mm、2 mm、3 mm的样烟，样烟最佳滤嘴设计参数为：滤棒环切深度3 mm，接装纸预打孔孔径0.15 mm，无胶区宽度11 mm。当滤嘴打孔线长度为1 mm时，样烟的感官质量最佳;避免旋转后接装纸和成型纸的打孔线错开造成滤嘴通风率和燃烧锥处空气吸入量发生变化[7]。

综上所述，对卷烟滤嘴通风率及感官品质分析中，四种不同过滤嘴打孔方式均收到了较佳的效果，而等离子体打孔可以是卷烟获得更佳的感官品质，这为卷烟过滤嘴生产提供可行性借鉴。A

【参考文献】

[1]崔春，楚文娟，田海英，等.打孔方式对细支卷烟滤嘴通风率及感官品质的影响[J].轻工学报，2020，35（4）：40-45.

[2]汪兵云.在线打孔参数对卷烟通风率的影响[J].现代农业科技，2021（14）：164+167.

[2]曹伏军，解晓翠，刘畅，等.等离子和静电打孔接装纸特性及其对卷烟物理和常规烟气指标的影响[J].中国烟草学报，2021，27（3）：21-26.

[4]云南中烟工业有限责任公司.一种具有降焦和减少烟气成分释放量的滤嘴：CN201621343073.1[P].2017-07-18.

[5]胡少东，楚文娟，鲁平，等.成形纸透气度、接装纸透气度和打孔排数对卷烟滤嘴通风率的影响[J].轻工学报，2020，35（1）：85-94.

[6]古君平，陶红，汪军霞，等.卷烟滤嘴设计对爆珠单体香料成分释放行为的影响[J].烟草科技，2021，54（1）：32-45.

[7]杨建礼，常小红，葛畅，等.特殊旋转滤嘴卷烟的制备及对主流烟气常规指标的影响[J].烟草科技，2020，53（3）：50- 58.