卷煙紙助燃劑用量對煙氣常規指標的影響

余婷婷，詹建波，程 量，王 浩，鄭 晗，余 江，孟嘯娟，高 莉

（云南中煙工業有限責任公司技術中心，昆明云南 650231）

卷煙紙助燃劑用量對煙氣常規指標的影響

余婷婷，詹建波，程 量，王 浩，鄭 晗，余 江，孟嘯娟，高 莉

（云南中煙工業有限責任公司技術中心，昆明云南 650231）

為了比較云產卷煙卷煙紙規格對煙氣常規指標影響的差異，研究了卷煙紙助燃劑用量、助燃劑鉀鈉離子比單因素變化的影響規律。檢測數據分析結果表明：卷煙紙助燃劑用量對煙氣常規指標的整體影響較為顯著；助燃劑鉀鈉比例對煙氣常規指標的影響較大。在同一基準條件下，分析比較了云產卷煙卷煙紙參數對煙氣常規指標的影響，對卷煙紙生產及實踐有著重要的指導意義。

云產卷煙；卷煙紙參數；單因素變化；主流煙氣；煙氣常規指標

煙用材料指加工卷煙煙支過程中所使用的材料，主要包括：卷煙紙、接裝紙、煙用濾棒（“三紙一棒”）。煙用材料決定了卷煙的物理外觀，并構成卷煙燃燒、煙氣過濾的平臺，從而對煙氣成分、指標的控制起到關鍵的作用[1-4]。煙用材料對煙氣成分影響的領域與深度不斷拓展[5-8]，其中卷煙紙參數規格對煙氣常規指標的研究取得大量的研究成果[6-10]。但是由于煙氣常規指標涉及原料、工藝以及材料等多方面影響，不同牌號、批次間的研究成果存在差異。因此在同一基準條件下，系統研究卷煙紙參數變化對主流煙氣成分的影響，具有重要的生產指導作用。云南中煙技術中心，在同一基準條件下研究了多項煙用材料單因素變量水平變化，對煙氣成分中常規及7項指標的影響。作為該系列工作的一部分，本文討論卷煙紙參數4項單因素變化（卷煙紙克重、透氣度、助燃劑用量、助燃劑鉀鈉比）對卷煙主流煙氣中焦油、煙堿、CO釋放量指標的影響，為卷煙紙生產及實踐提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗卷煙制備

1.1.1 卷煙基準樣品制備

以云產品牌某二類卷煙的行業標準為基礎，基準樣品設計參數如表1所示，其他卷煙加工條件與該品牌生產工藝標準保持一致。

表1 卷煙基準樣品參數設計值

1.1.2 卷煙樣品單因素變化的樣品制備

采用同批次同一配方煙絲，單因素影響卷煙樣品按照每次只變化一個參數，其它參數固定的原則制備。選取卷煙紙克重、透氣度；助燃劑用量（檸檬酸鹽）；助燃劑檸檬酸鹽鉀/鈉比4個因素，各因素變化水平與實測值如表2所示。其中，卷煙紙和成形紙由恒豐紙業公司生產，接裝紙由云南玉溪水松紙廠生產，濾棒及制備卷煙由紅云紅河煙草（集團）有限責任公司昆明卷煙廠生產。

實驗使用的煙用材料以云產卷煙生產中實際使用的規格為主，其參數檢測均依據標準進行。煙用材料設計值范圍依據生產實踐需求，設計值及實測值列于表2中。檢測結果表明：實測值偏差范圍均小于設計值梯度，符合單因素變化設計要求。

表2 煙用材料參數實驗設計值及實測值

1.1.3 濾棒制備

濾棒制備依據該牌號卷煙濾棒制備行業標準及工藝要求，其檢測依據國家標準[14]進行，檢測結果列于表3。檢測結果表明濾棒制備符合設計要求，同時物理性能滿足工藝要求。本文卷煙樣品卷制均使用基準濾棒制備。

表3 基準檢測值

1.2 煙支克重及基準樣校正方法

實測煙支存在重量波動，直接影響燃燒煙絲總量。因此本文通過下列計算方法對單支煙支克重對應煙氣常規指標進行初步校正。

煙支燃燒煙絲重量=（煙支克重實測值-濾棒克重實測均值）×（煙支實測長度-30-3）/（煙支實測長度-25） （1）

煙氣校正值=煙氣實測值×（653.8mg/煙支燃燒煙絲重量）（2）

式1中：在假設煙支密度一致的條件下，吸煙機檢測中煙絲端燃燒總長為84-30-3=51mm（吸煙機檢測煙支燃燒至接裝紙前3mm處），煙支煙絲總長84-25=59mm，結合單支卷煙煙絲總克重，計算燃燒煙絲總量基準值為653.8mg。式（2）中：通過燃燒煙絲重量（mg）與煙氣常規指標間的正相關關系，對煙氣常規指標實測值進行修正。同批次單因素變化檢測數據，對應該批次基準樣校正。

1.3 煙氣成分的分析方法

卷煙主流煙氣焦油、煙堿、CO的釋放量測定采用國家標準或煙草行業標準方法。

本文對卷煙主流煙氣常規指標檢測結果進行回歸分析，具體通過Origin軟件對實驗檢測點進行線性擬合（線性相關系數R大于0.9論述為高度線性相關，R為0.4至0.9論述為一定程度線性相關，R低于0.4論述為無線性相關性）。

1.4 檢測設備

ANTARIS型傅立葉變換近紅外光譜儀（Thermo Nicolet公司，美國）；SM450直線型吸煙機（英國Cerulean 公司）；）；AP250 型電子分析天平（感量：0.000 01g，美國Ohaus 公司）；Φ44mm 劍橋濾片（英國Whatman 公司）。

2 結果與討論

2.1 卷煙紙助燃劑用量（等比鉀/鈉檸檬酸鹽）單因素變化對主流煙氣常規指標影響

對卷煙紙助燃劑用量（等比鉀/鈉檸檬酸鹽）單因素變化樣品主流煙氣成分檢測結果進行線性回歸分析，其結果如圖1所示。

圖1 助燃劑用量單因素變化對主流煙氣中（a）焦油，（b）煙堿，（c）CO含量的影響

對比線性回歸結果：隨著助燃劑（等比鉀/鈉檸檬酸鹽）用量的增加，焦油、煙堿、CO釋放量下降；較高助燃劑用量下煙堿、CO釋放量變化趨緩。焦油、煙堿、CO與助燃劑用量高度線性負相關。根據線性擬合直線計算，助燃劑（等比鉀/鈉檸檬酸鹽）用量從1%增加至3.5%時，煙氣常規指標降低幅度分別為焦油7.57%，煙堿7.90%，CO 17.51%。助燃劑用量的增加促進了卷煙的燃燒狀態，減少了煙氣成分釋放量；同時減少了抽吸口數，降低了單支卷煙的煙氣釋放量。

2.2 卷煙紙2.5%助燃劑用量鉀/鈉比單因素變化對主流煙氣常規指標影響

對卷煙紙助燃劑用量（等比鉀/鈉檸檬酸鹽）單因素變化樣品主流煙氣成分檢測結果進行線性回歸分析，其結果如圖2所示。

圖2 助燃劑檸檬酸鹽鉀/鈉比單因素變化對主流煙氣中（a）焦油，（b）煙堿，（c）CO含量的影響

對比線性回歸結果：隨著助燃劑中檸檬酸鉀鹽比例上升，焦油、煙堿、CO釋放量總體下降，但焦油、煙堿、CO釋放量均出現一定回升。助燃劑檸檬酸鉀鹽比例與焦油釋放量高度線性負相關，與煙堿、CO有一定線性負相關性。根據線性擬合直線計算，設計范圍內焦油、煙堿、CO的總體降低幅度分別為5.7%，5.30%，9.38%。這說明助燃劑檸檬酸鉀鹽相對與鈉鹽更有利于減低焦油、煙堿、CO釋放量，但鉀鹽用量過高時出現回升，應根據產品需求綜合選擇。

3 結論

以每次只變化一個參數，其它參數固定的原則，研究了云產卷煙煙用卷煙紙助燃劑用量及助燃劑鉀鈉比率因素水平變化，對主流煙氣常規指標的影響。在本文基準條件下對比結果表明：

1）提高檸檬酸鹽（等比鉀鈉）助燃劑用量有利于降低焦油、煙堿、CO，較高助燃劑用量下煙堿、CO釋放量變化趨緩；設計范圍內煙氣常規指標變化幅度分別為：焦油7.57%，煙堿7.90%，CO 17.51%。

2）相同助燃劑檸檬酸鹽用量下，提高鉀鹽比率有利于減低焦油、煙堿、CO釋放量，設計范圍內煙氣常規指標變化幅度分別為：焦油5.7%，煙堿5.30%，CO 9.38%；從變化趨勢來看，焦油、煙堿、CO釋放量均出現一定回升，檸檬酸鹽中鉀/鈉使用比例應綜合考量。

[1] 胡群.卷煙品質、安全性及其相關技術手段的系統研究[J].2005.

[2] 魏玉玲，徐金和，胡群，等.煙用材料組合搭配對主流煙氣量及過濾效率的影響[J].數學的實踐與認識，2008.

[3] 劉華.煙用材料與焦油量關系的回歸設計與分析[J].煙草科技，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，孫學輝，尚平平，等.輔助材料設計參數對烤煙型卷煙煙氣焦油、煙堿和CO釋放量的影響[J].煙草科技，2012.

[6] 趙樂，彭斌，于川芳，等.基于卷煙輔助材料參數的卷煙煙氣有害成分預測模型[J].煙草科技，2012，（5）：35-39.

[7] 胡群，顧波.卷煙紙自然透氣度對卷煙物理性能及煙氣量的影響[J]煙草科技，2002.

[8] 侯軼，劉明友.卷煙紙中Mg（OH）2-CaCO3加填及其對卷煙煙氣的影響[J].中國造紙，2007.

[9] 羅麗莉.黃海群.卷煙紙常用纖維原料熱裂解產物的分析[J].中國造紙，2008.

[10] 項磊，鄭豐.雙層高透氣度成形紙在卷煙產品開發中的應用研究[J].黑龍江造紙，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

云南中煙工業有限責任公司重大專項——功能性煙用材料集成創新超市構建及應用研究項目（016CL01）。

余婷婷（1988—），女，云南昆明人，工程師，主要從事煙用材料設計與研究工作。