碳酸钙颗粒尺寸对卷烟纸透气度和包灰性能的影响

曹淑婉， 李 屹， 余振华， 宋云杉， 鲁红昌， 彭林才， 张俊华*

碳酸钙颗粒尺寸对卷烟纸透气度和包灰性能的影响

曹淑婉1， 李 屹2*， 余振华3， 宋云杉4， 鲁红昌4， 彭林才1， 张俊华1*

（1. 昆明理工大学 化学工程学院，云南 昆明 650500；2. 云南烟叶复烤有限责任公司 大理复烤厂，云南 大理 672100；3. 云南中烟工业有限责任公司 技术中心，云南 昆明 650231；4. 云南红塔蓝鹰纸业有限公司，云南 建水 654300）

以纺锤状轻质碳酸钙为对象，分别就1.10、1.75和2.18 μm三种不同粒径的碳酸钙对卷烟纸的透气度和烟支包灰性能的影响进行了研究。同时，结合计算机图像分析方法，从卷烟燃烧时的碳线整齐度、缩灰率、碳线宽度、掉灰情况、裂口率和弯曲程度6个方面，就碳酸钙粒径对烟支包灰性能的影响进行分析。结果表明，碳酸钙的颗粒尺寸对卷烟纸透气度具有较大的影响，颗粒尺寸越大，卷烟纸的透气度越高，但过大的颗粒尺寸则会导致卷烟纸抗张强度的下降。且不同颗粒尺寸的碳酸钙具有不同的包灰效果，碳酸钙颗粒的尺寸越小，越有利于烟支包灰性能的提升，但对烟支的缩灰率及碳线整齐度会产生不利影响。

卷烟纸；纺锤状轻质碳酸钙；颗粒尺寸；透气度；包灰性能

卷烟产品的多元化发展，对烟草行业提出了新的要求，市场出现了不同样式的新型卷烟，如薄荷风味香烟[1]、中支烟[2]、细支烟等[3]等，满足了消费者在风味与健康等方面的客制化需求，以及物理体验方面的隐性要求。比如卷烟的包灰性能，成为卷烟生产中一个重要的指标[4]。

卷烟纸是烟支的一个重要组件，卷烟纸的燃烧性能不仅影响卷烟的燃烧速率与烟气成分，同时也对烟支的包灰性具有直接关联性[5-7]。其中，碳酸钙作为卷烟纸的主要填料（占纸张总质量的30%～40%），其颗粒形态和尺寸都会对卷烟纸的透气度和包灰性能产生影响[8-9]。在雀静等人的工作中，探讨了碳酸钙的颗粒形态与卷烟纸的透气及包灰性能的关系，发现椭圆状轻质碳酸钙制备的卷烟纸具有最佳的包灰性能，而纺锤体状轻质碳酸钙制备的卷烟纸透气性能最好[10]。同时，有观点认为，纺锤状碳酸钙对成纸的透气度、不透明度、白度均较有利，在高档卷烟纸的生产方面更具有优势[11]。

基于以上，本文主要以纺锤体状轻质碳酸钙为填料，研究其颗粒尺寸对卷烟纸的透气性及包灰性能的影响。采用计算机图像分析方法，对烟支燃烧时4个阶段（包括：烟支点燃、燃烧1/3、燃烧2/3、燃烧结束）的碳线整齐度、缩灰率、碳线宽度、掉灰情况、裂口率和弯曲程度进行了分析，对包灰性能进行准确的评价。并模拟抽吸过程，对燃烧前后碳酸钙的形貌特征，纤维素与碳酸钙官能团结构的变化特征等进行对比分析，以明确碳酸钙颗粒尺寸对烟支包灰性能的作用机理。本文的工作对于国产卷烟品牌提质升级具有重要的指导意义。

1 实验

1.1 原料及仪器

1.1.1 原料

漂白针叶木浆板（北木牌，加拿大）；漂白阔叶木浆板（鹦鹉牌，巴西）；阳离子瓜尔胶[0.4%（wt）]、非离子瓜尔胶[0.4%（wt）]以及固体轻质碳酸钙A、液体轻质碳酸钙B和C（工业级，均由云南红塔蓝鹰纸业有限公司提供）；柠檬酸钠、柠檬酸钾（工业级，山东宏仕德化工有限公司）；4种不同品牌的国产常规卷烟；烟丝（云烟珍品）。

1.1.2 仪器

自动磨浆机（KRK-2511，熊谷理机工业株式会社）；纤维标准解离器（GBJ-A，长春市月明小型试验机有限责任公司）；纸页成型器（ZQJ1-B-Ⅱ，陕西科技大学机械厂）；快速纸页干燥器（IMT-GZ01，英特耐森制浆造纸实验室设备平板式纸页干燥器）；扫描电子显微镜（TESCAN MIRA4，泰思肯（中国）有限公司）；马尔文激光粒径分析仪（Mastersizer 3000，英国Malvern公司）、马弗炉（SX2-4-10N，上海昕仪仪器仪表有限公司）；傅里叶变换红外光谱仪（Nicolet380，美国Thermo Nicolet公司）；卷烟器（HK-3，温州浩克电器有限公司）；相机（M2011K2C，北京小米科技有限责任公司）。

1.2 实验方法

1.2.1 漂白木浆前处理

分别取30 g针叶木和阔叶木绝干浆料浸泡3～4 h，放入纤维标准解离器中疏解，随后采用PFI打浆机进行打浆（打浆浓度为10%），打浆后测定水分备用，针叶木浆打浆度控制在（90±2）ºSR，阔叶木打浆度控制在（30±2）ºSR，测定水分后待备用。

1.2.2 助剂前处理

称取0.3%的非离子瓜尔胶粉末（相对绝干浆）和0.1%的阳离子瓜尔胶粉末（相对绝干浆），在常温下水化2 h后待用，此时瓜尔胶拥有相对较高的黏度。

1.2.3 抄片与施胶

抄片：设定卷烟纸定量为33 g/m2。称取一定比例的碳酸钙和纤维原料（纤维原料浆浓为10%～12%，针叶木纤维/阔叶木纤维＝2.5∶1），分别和3种碳酸钙混合抄造，并在抄造过程中加入阳离子瓜尔胶与非离子瓜尔胶助剂帮助提高纸张强度及碳酸钙留着，抄造出湿纸页后将其放入纸页成形器中烘干。

施胶：模拟车间时所使用的浸透涂布施胶的方式，将不同规格抄造的纸页裁剪为26.5 mm×55 mm的卷烟纸片，然后将卷烟纸片放入助燃剂溶液（助燃剂为质量分数1.4%的水溶液，其中柠檬酸钾∶柠檬酸钠＝1∶1）中浸泡5 s，之后将浸泡完成的卷烟纸放入快速纸页干燥器105℃加热烘干。将含有碳酸钙A、B、C纸样分别命名为1#卷烟纸、2#卷烟纸、3#卷烟纸。

1.2.4 填料留着率的测定

通过纸张中灰分含量来计算碳酸钙的留着率，在抄片过程中，按照同样的浆料比例抄造一份不加填料的空白对照纸张，分别将1#卷烟纸、2#卷烟纸、3#卷烟纸、相同质量的绝干浆料和空白对照组放入575℃马弗炉中煅烧处理4 h，并按照公式（1）测定填料留着率。

式中，为纸中填料留着率，A为卷烟纸样的灰分，B为空白卷烟纸样的灰分，C为浆料的灰分，D为碳酸钙的煅烧质量损失。

1.2.5 碳酸钙颗粒尺寸和形貌分析

首先，将三种市售碳酸钙放入真空冷冻干燥机中，冷冻干燥后，涂抹制片并喷金处理，通过扫描电镜测试碳酸钙形貌，并通过马尔文粒径分析仪对其粒径进行分析。

将手工卷好的烟支静燃处理，剥离出外层的卷烟纸烟灰，将其制片后喷金，通过扫描电子显微镜（SEM）分析烟灰中残存碳酸钙的颗粒尺寸和形貌。

1.2.6 卷烟纸在不同温度处理后的成分分析

分别取施胶完成的卷烟纸50 mg，放入已经恒重过后的坩埚中，并将其置于预先升温的马弗炉中，温度分别设置为300、400、600、800和900℃，5 min后取出放入干燥器中冷却，然后分别将处理后的卷烟纸进行红外光谱（FT-IR）分析，扫描范围为650～4000 cm-1，扫描次数12次。

1.2.7 烟支的包灰性能评价

将施胶完成的卷烟纸与接装纸、成形纸进行粘接，之后用手动卷烟器将其卷为手工烟，每个规格的卷烟纸各卷制3支。选用直径、长短相近，粘接状况较好的烟支进行燃烧分析。

将烟支放置在避风的测试箱中，将烟支直立固定在测试箱中的烟支座上，并使烟支的搭口背对摄像机方向，点燃烟支，关闭测试箱，使烟支静燃；将摄像机架在测试箱预留窗口，对烟支燃烧过程进行全程录像，燃烧结束后分别截取烟支点燃、燃烧1/3、燃烧2/3和燃烧完成4个阶段的图片，导入电脑，用图像分析软件ImageJ对图片进行分析处理，每种烟支分别进行3次重复实验，烟支包灰示意如图1所示。

不同类型的烟支分别进行三次重复实验并对烟柱包灰性能进行评价打分，烟支包灰性能评价指标包括碳线宽度、碳线整齐度、缩灰率、裂口率、掉灰情况、弯曲程度。而各指标的权重主要依据云南中烟工业有限责任公司对消费者关于烟支包灰性能关注程度的市场调研进行确定，调研结果显示，消费者对烟支的包灰性能关注程度由重到轻依次为：掉灰情况、裂口率、缩灰率、弯曲程度、碳线宽度和碳线整齐度，其中裂口率指卷烟纸灰分裂口后可能会形成外翻的灰片，从而造成灰柱不光滑；而碳线宽度和碳线整齐度作为动态指标，表征烟丝和卷烟纸燃烧的匹配程度。因此，本文对这6个指标的权重依次设置为：0.3、0.2、0.15、0.15、0.1和0.1。最终，根据不同品牌多种价位的烟支检测样本，分析各指标检测结果的分布情况，确定各项指标得分，并依据各单项指标得分及相应的权重对烟支的包灰性能进行综合评价，并按照公式（2）计算得到卷烟的综合包灰性能得分。

＝1×0.1＋2×0.1＋3×0.15

＋4×0.2＋5×0.3＋6×0.15 （2）

其中，为卷烟的综合包灰性能得分，1为碳线宽度得分，2为碳线整齐度得分，3为缩灰率得分，4为裂口率得分，5为掉灰情况得分，6为弯曲程度得分。

图1 烟支包灰示意

碳线宽度：烟支竖直静燃并录像，获取卷烟燃烧1/3、燃烧2/3、燃烧结束三个阶段的图像，利用图像分析软件ImageJ量取碳线区的宽度，将作为碳线宽度，取三个燃烧阶段碳线宽度的平均值。根据本实验所采用四种12支市售卷烟样品所得出的碳线宽度计算结果，对范围为（4%，5.5%）的烟支包灰性能进行评分。碳线宽度评分时满分100分，当≤4%时，碳线宽度得分1为95分；4%＜≤4.5%，碳线宽度得分1为90；4.5%＜≤5%，碳线宽度得分1为85；5%＜≤5.5%，碳线宽度得分1为80；＞5.5%时，碳线宽度得分1为75分，具体计算如式（3）所示。

其中，β为碳线宽度，L1为卷烟纸到碳线上端的距离，L2为卷烟纸到碳线下端的距离，D为卷烟直径。

碳线整齐度：烟支竖直静燃并录像，获取烟支燃烧1/3、燃烧2/3、燃烧结束3个阶段的图像，利用图像分析软件量取竖直方向上碳线最高点与最低点的距离，将作为碳线整齐度，取三个燃烧阶段碳线整齐度的平均值。根据本实验卷烟样品所得出的碳线整齐度计算结果，对范围为（70%，85%）的烟支包灰性能进行评分。碳线整齐度评分时满分100分，≥85%时，碳线整齐度得分2为95分；80%≤＜85%，碳线整齐度得分为90；75%≤＜80%，碳线整齐度得分2为85；70%≤＜75%，碳线整齐度得分2为80；＜70%时，碳线整齐度的得分2为75分，具体计算如式（4）所示。

其中，为碳线整齐度，为燃烧线最高点与最低点的距离，为卷烟直径。

缩灰率：烟支竖直静燃并录像，获取烟支燃烧1/3、燃烧2/3、燃烧结束3个阶段的图像，利用图像分析软件ImageJ量取卷烟直径和碳线上方灰柱的直径，将作为缩灰率，取3个燃烧阶段缩灰率的平均值，缩灰率数值越大，卷烟包灰越紧。根据本实验卷烟样品所得出的缩灰率计算结果，对范围为（6%，12%）的烟支包灰性能进行评分。缩灰率进行评分时满分100分，≥12%时，缩灰率得分3为95分；10%≤＜12%，缩灰率得分3为90；8%≤＜10%，缩灰率得分R3为85；6%≤＜8%，缩灰率得分3为80；＜6%时，缩灰率得分3为75分，具体计算如式（5）所示。

其中，为缩灰率，1为灰柱直径，为卷烟直径。

裂口率：烟支竖直静燃并录像，获取卷烟燃烧结束阶段的图像，利用图像分析软件ImageJ量取卷烟灰柱投影总面积，将图片处理后量取灰柱裂口总面积1，将作为裂口率，裂口率数值越小，裂口率越低。根据本实验卷烟样品所得出的裂口率计算结果，对范围为（1.5%，3%）的烟支包灰性能进行评分。裂口率进行评分时满分100分，≤1.5%时，裂口率得分4为95分，1.5%＜＜2%，裂口率得分4为90；2%≤＜2.5%，裂口率得分R4为85；2.5%≤＜3%，裂口率得分4为80，≥3%时，裂口率得分4为75分；具体计算如式（6）所示。

其中，为裂口率，1为灰柱裂口总面积，为卷烟灰柱投影总面积。

掉灰情况：烟支竖直静燃至完全燃烧阶段，收集平台上掉落灰分称量，平台上灰分质量与烟支质量之比为卷烟掉灰情况，根据本实验卷烟样品所得出的掉灰情况进行评分。当无灰分掉落时，掉灰情况得分5为100分，当≤0.5%时，掉灰情况得分5为90分，当0.5%＜≤2%时，掉灰情况得分5为80分，当2%＜≤5%时，掉灰情况得分5为70分，当＞5%时，掉灰情况得分5为60分。

弯曲程度：烟支竖直静燃至完全燃烧阶段，获取卷烟燃烧结束阶段的图像，利用图像分析软件量取卷烟灰柱顶端与烟支未燃烧部分的距离，将该数值与卷烟直径的比值作为弯曲程度，根据本实验卷烟样品所得出的弯曲情况计算结果，对范围为（30%，90%）的烟支包灰性能进行评分。弯曲程度进行评分时满分100分，≤30%时，弯曲程度得分6为95分，30%＜≤50%，弯曲程度得分6为90；50%＜≤70%，弯曲程度得分6为85；70%＜ξ≤90%，弯曲程度得分6为80，＞90%时，弯曲程度得分6为75分，具体计算如式（7）所示。

其中，为弯曲程度，为卷烟灰柱顶端与烟支的距离，为卷烟直径。

对于不同品牌的烟支各单项指标的测定结果范围可能存在一定差异，可按照实验结果适当调整评分范围。

1.2.8 卷烟包灰性能各指标方差分析

1）卷烟包灰性能各指标组间平均和计算方法如式（8）所示：

2）卷烟包灰性能各指标组内平均和计算方法如式（9）所示：

3）值的计算如式（10）所示：

临界查表可知，其中(2, 6)＝5.14，当F值大于临界时，则认为该指标在碳酸钙颗粒尺寸变化过程中存在显著性差异。

2 结果与讨论

2.1 测试方法的可行性

分别取国内4家中烟公司生产的常规规格烤烟型卷烟样品4种，零售价格在5～100元/包之间，每种样品分别重复三次实验，并对每支烟支进行包灰性能的综合评价，结果如表1所示。可以看出，同一种样品包灰性能综合评分的相对偏差介于0.57%～2.35%，可见结果具有较好的精密度、稳定性和可重复性。

表1 不同品牌烟支包灰性能的测定

2.2 碳酸钙颗粒尺寸对卷烟纸透气度的影响

图2为三种纺锤体状轻质碳酸钙的SEM图，它们的粒径分布及形态总结见表2。可以看出，碳酸钙A粒径主要集中在1.71～3.09 μm，中值粒径为2.18 μm；碳酸钙B则主要集中在1.28～2.30 μm，中值粒径为1.75 μm；碳酸钙C的粒径主要集中在0.82～1.48 μm，中值粒径为1.10 μm。其中碳酸钙A粒径分布最分散，颗粒尺寸跨度最大；碳酸钙C的颗粒分布最集中，颗粒尺寸跨度最小。

表2 三种碳酸钙的粒径分布情况

图2 三种碳酸钙的颗粒形貌及粒径分布

卷烟纸为三维网络结构，具有多孔性，碳酸钙填充在纤维缝隙，其粒径大小影响碳酸钙在纤维间的位置[12]。当粒径较小时，碳酸钙与纤维之间位置的关系以填充为主；当粒径较大时，碳酸钙与纤维之间位置的关系则以扩充为主（图3），而该位置关系会对卷烟纸的相关性能产生显著影响[13-14]。由表3可以看出，随着碳酸钙粒径的增加，其纸张的透气度逐渐增加。当碳酸钙粒径由1.10 μm（碳酸钙C）增加到2.18 μm时（碳酸钙A），纸样的透气度由309 CU增加到645 CU，增幅达到108.7%。同时，增加碳酸钙粒径有助于其与纤维发生搭桥作用，提高留着率[15-17]。可以看出，当碳酸钙的粒径由1.10 μm增加到2.18 μm时，碳酸钙的留着率由69.5%增加到76.3%。而随着碳酸钙留着率的增加，纸页中纤维间的结合力降低，导致纸页的机械强度由0.508 kN/m下降到0.461 kN/m。

图3 卷烟纸张中填料与纤维的关系示意图

表3 不同粒径碳酸钙卷烟纸的性能

2.3 碳酸钙颗粒尺寸对卷烟纸包灰性能的影响

进一步，对3种不同碳酸钙制备的烟支进行包灰性能测试，每组重复三次如图4所示。可以看出，在烟支燃烧过程中9个烟支样品均保持完整，未发生断裂现象。分别从烟支点燃、燃烧1/3、燃烧2/3、燃烧结束4个阶段的碳线整齐度、缩灰率、碳线宽度、掉灰情况、裂口率和弯曲程度进行分析，综合各项指标数据对包灰性能进行准确的评价，并对试验结果进行统计分析，结果见表4。

图4 碳酸钙颗粒尺寸对卷烟纸包灰性能影响

表4 碳酸钙颗粒尺寸对卷烟纸包灰性能的影响

可以看出，卷烟纸的缩灰率受碳酸钙尺寸影响较大，这主要是由于碳酸钙分解产生的CaO颗粒与助燃剂中的钾、钠离子形成团聚粘连，使得灰柱质地紧致收缩。当碳酸钙尺寸较小时，分解产生的CO2会在无孔CaO层和CaO层内孔扩散，使烟柱较宽，缩灰率降低（3#卷烟纸，缩灰率均值为8.90%）[18-19]。

而卷烟纸的裂口率随着碳酸钙粒径的增加而增加。卷烟纸产生裂口主要体现在卷烟纸灰分向外发生外翻，当卷烟纸灰分的收缩速度与烟丝灰分的收缩速度不匹配，烟丝灰分的收缩速度过快两者之间产生间隙及卷烟纸各部位收缩速度不一致均会导致烟支灰柱产生裂口，同时还会造成掉灰、灰柱弯曲明显的情况产生[20-21]。由表4可知，用粒径为1.10 μm的碳酸钙制得的卷烟纸裂口率最低（3#卷烟纸，裂口率均值为1.33%）。

另外，卷烟纸燃烧时的碳线整齐度和碳线宽度随着碳酸钙粒径的增加而增加，而碳线整齐度越高，样品均匀性越好。但过高的碳线宽度不利于卷烟的包灰。总体来看，1#卷烟纸卷制的烟支碳线整齐度及缩灰率较好，但裂口率较高同时在燃烧过程中存在少量掉灰情况且弯曲程度较高；2 #卷烟纸卷制的烟支存在微量掉灰情况；3#卷烟纸卷制的烟支在燃烧过程中未发生烟灰掉落，燃烧时具有较窄的碳线宽度、较低的裂口率，且燃烧过程中烟柱未发生明显弯曲，包灰性能较好。

针对碳酸钙颗粒尺寸的不同，分别对卷烟纸的包灰性能中各单项指标进行单因素方差分析，结果如表5所示。各单项指标的值＞(2, 6)＝5.14的临界值，且单因素方差＜0.01, 说明含有不同碳酸钙颗粒尺寸的烟支的包灰指标在统计上有显著差异, 可以确认颗粒尺寸在统计上对烟支的各包灰指标性能有显著相关。

对三种碳酸钙燃烧后的形貌及颗粒尺寸进行分析发现，烟支静燃后，三种碳酸钙的颗粒尺寸均下降并发生团聚（图5）。其中，碳酸钙C呈球形，被大量分解，其颗粒尺寸由1.10 μm降低到0.63 μm；碳酸钙B部分分解；而碳酸钙A仍保持纺锤状，未发生大量分解，颗粒尺寸由2.18 μm降低到1.54 μm（表6）。结果表明，CaCO3的尺寸越小，其比表面积越大，从而有利于CaCO3热分解，故颗粒尺寸最小的碳酸钙C分解程度最高，这与卢尚青等人的研究结果一致[22]。

表5 包灰各单项指标的方差分析

图5 三种碳酸钙燃烧后形貌及粒径分布

表6 不同颗粒碳酸钙燃烧后的物理性质

对不同温度煅烧后的卷烟纸样品的FT-IR分析，见图6。随着温度升高，卷烟纸中的纤维素逐渐分解。与对照组相比，当温度升高到600℃时，纤维素在3379 cm-1处的O-H伸缩振动、2902 cm-1处的甲基C-H伸缩振动，以及1169、1141和1046 cm-1处的C-O特征吸收峰消失；仅留下1462 cm-1处碳酸钙的C-O伸缩振动，891 cm-1和711 cm-1处CO32-的面内弯曲振动和面外弯曲振动，说明纤维素被完全分解。

同时，由于纤维素裂解生成了醛和酯类化合物，导致2519和1793 cm-1处的C=O吸收峰强度增 加[23-25]。当处理温度大于600℃时，其1462 cm-1处C-O伸缩振动的吸收峰强度明显降低，同时在 3643 cm-1处产生Ca-O吸收峰，且该处的吸收峰峰强随处理温度的增加而逐渐增大，表明卷烟纸纸样中CaCO3开始分解并生成CaO和CO2，且CaCO3分解程度随着处理温度的增加而增大。当处理温度达到900℃时，卷烟纸样中各吸收峰强度均减弱，仅有Ca-O吸收峰强度增加，说明烟支中的纤维素完全分解，而CaCO3分解为CaO[26-27]。而CaO可以与助燃剂中的钾、钠离子形成团聚粘连，从而达到卷烟完全燃烧的同时灰片不散落，提高了烟支的包灰效果[28]。

图6 卷烟纸不同温度下FT-IR图谱

3 结论

本文就平均粒径分别为1.10、1.75和2.18 μm的三种纺锤状轻质碳酸钙，对卷烟纸透气度和包灰性能的影响进行了研究，主要结论如下：

1）较大粒径有助于提高填料的留着率和纸张的透气度，但会影响纸张的抗张强度。

2）碳酸钙在卷烟燃烧时会分解产生CaO，且其粒径越小就越利于分解。而分解产生的CaO可与助燃剂中的钾、钠离子形成团聚粘连，从而提升烟支的包灰性能；但小粒径的碳酸钙对烟支的碳线整齐度和缩灰率有负面影响。

3）在卷烟纸生产过程中，可根据卷烟纸所需性能要求来选择碳酸钙粒径。其中，较大的粒径有利于提升卷烟纸的透气度；而较小的粒径则对卷烟纸的包灰性能有利。

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Effect of Grain Size of Calcium Carbonate on Air Permeability and Ash Setting Properties of Cigarette Paper

CAO Shuwan1, LI Yi2*, YU Zhenhua3, SONG Yunshan4,LU Hongchang4, PENG Lingcai1, ZHANG Junhua1*

（1. Faculty of Chemical Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650500, China;2. Dali Branch of Yunnan Leaf Tobacco Redrying Co., Ltd., Dali 650202, China;3. Technology Center of Tobacco Yunnan Industrial Co., Ltd., Kunming 650231, China;4. Yunnan Hongta Blue Eagle Paper Co., Ltd., Jianshui 654300, China）

In this study, the effects of fusiform light calcium carbonate with different particle sizes of 1.10, 1.75 and 2.18 μm on the air permeability and ash retention of cigarette paper were studied. And the influence of the particle size of calcium carbonate on the ash retention performance of cigarette was analyzed from the aspects of carbon line uniformity, ash shrinkage rate, carbon line width, ash drop, crack rate and bending degree based on the computer image analysis method. The results reveal that the grain size of light calcium carbonate greatly influenced the breathability of cigarette paper. The larger the grain size, the higher the breathability of cigarette paper. However, excessive grain size led to a decrease in the tensile strength of cigarette paper. Moreover, calcium carbonate with different particle sizes has different ash condensation effects, the smaller grain size improved the ash condensation performance of cigarettes in aspects of burn line width, ash crack rate, ash loss, and degree of the crook, but it was not good for the ash shrink rate and burn line uniformity of cigarettes.

cigarette paper; fusiform light calcium carbonate; grain size; air permeability; ash condensation

2023-11-28

云南中烟工业有限责任公司科技开发项目（No: 2021539200340270）；红塔蓝鹰纸业有限公司科技开发项目（No: HTBE/FWHT2023-005）。

曹淑婉（1997～），女，硕士；研究方向：卷烟材料开发。caoshuwan1997@163.com

李屹（1982～），男，硕士，工程师；研究方向：打叶复烤工艺管理、设备管理。122205999@qq.com

张俊华（1979～），男，博士，教授；研究方向：生物质能源化工与绿色催化、卷烟材料开发与品质分析。zhangjh@kust.edu.cn

TS727.2

A

1004-8405(2023)04-0039-10

10.16561/j.cnki.xws.2023.04.08