在線打孔參數對細支卷煙理化指標的影響

高明奇GAO -qi 顧 亮 李明哲 - 魯 平 紀 朋 馮曉民 - 王 寧 孟 洋 田海英 - 崔 春 胡少東 -

(河南中煙工業有限責任公司技術中心，河南 鄭州 450000)

與普通卷煙相比較，細支煙具有節約資源、低焦低害的優勢。隨著發展環境的悄然變化，細支卷煙逐漸成為中式卷煙的重要組成部分，越來越受到消費者青睞和市場認可[1]。同時，細支煙是普通卷煙的必要補充，是一個重要的細分卷煙市場[2]。當前，細支卷煙主要采用在線打孔的通風方式，主要原因是細支卷煙圓周較小，采用預打孔方式，在上機卷接時部分打孔容易被乳膠堵住，導致通風效率差、穩定性差等問題。

煙支在線激光打孔技術是降焦經濟快捷、有效的手段，在卷煙濾棒中部利用高能激光，將接裝紙打穿，形成微小孔洞，當卷煙在吸食的過程中，起到稀釋煙氣的作用，從而降低了焦油含量，降低了對人體、對環境的不良影響[3]。陳慧斌[4]對打孔透氣度、打孔排數、打孔個數和打孔距離進行正交試驗。結果表明：當接裝紙透氣度相同時，不同的打孔方式對接裝紙透氣度穩定性有一定影響，打孔距離對濾嘴通風率、煙氣指標和感官質量影響規律顯著，打孔排數有一定影響，打孔個數對其基本無影響。馮文等[5]對比研究了激光和靜電打孔方式的區別，結果顯示兩者在物理檢測和常規煙氣成分檢測上基本一致，主要的不同在感官評吸的得分上，通風氣流稀釋了氣溶膠濃度，從而改變了氣溶膠的成分組成。曹伏軍等[6]考察了不同激光脈沖持續時間和打孔數量與卷煙通風率、通風率穩定性及常規煙氣成分(煙堿、焦油和一氧化碳)釋放量的關系，考察了打孔排數和打孔位置對卷煙理化指標的影響。結果表明，在試驗范圍內，激光脈沖持續時間對卷煙通風率及常規煙氣成分釋放量的影響大于打孔數量對二者的影響，打孔數量與常規煙氣成分釋放量相關性不顯著；打孔數量和打孔排數一定時，打孔位置距嘴端越遠，通風率越低，常規煙氣成分釋放量越高。解曉翠等[7]利用在線激光打孔設備制作通風率不同的混合型卷煙和烤煙型卷煙，考察通風率對2種類型卷煙物理指標、煙氣指標的影響。結果表明：通風率對煙氣煙堿量、焦油量和一氧化碳量均有顯著負影響，影響大小依次為一氧化碳>焦油>煙堿。魏玉玲等[8]考察了卷煙材料組合搭配對主流煙氣量及過濾效率的影響，結果表明濾嘴長度及吸阻、接裝紙透氣度高度顯著影響著過濾效率，絲束規格顯著影響著過濾效率。于川芳等[9-10]研究了不同參數卷煙輔助材料組合對通風卷煙、濾棒吸阻及感官質量的影響，結果表明不同濾棒與濾嘴通風組合的效果存在顯著差異。綜上可知，打孔參數是影響卷煙品質的關鍵因素，特別是對于細支卷煙尤為關鍵，但目前有關文獻報道主要集中于正常圓周卷煙，細支卷煙缺乏研究報道。

目前，國內外有關卷煙通風打孔文獻報道主要集中在正常圓周卷煙的打孔設備和煙支設計[11-14]和質量控制方面[15]，有關細支卷煙在線打孔的相關研究尚未見報道，特別是缺乏對細支卷煙在線打孔打孔位置、打孔參數等的系統研究。本試驗擬圍繞細支卷煙在線打孔開展研究，重點關注不同在線打孔位置及參數對細支卷煙理化指標的影響，旨在為細支卷煙的通風打孔設計提供理論依據和數據支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

細支卷煙煙絲：“黃金葉”品牌，河南中煙工業有限責任公司；

未打孔接裝紙：74 mm，南京金陵金箔公司；

超細支醋纖濾棒：圓周16.9 mm，新鄭金芒果實業公司；

細支卷煙用卷煙紙：寬度19.0 mm，牡丹江恒豐紙業有限公司；

電子分析天平：ML204型，感量0.1 mg，瑞士Mettler；

卷接機組：PROTOS70型， 常德煙草機械有限責任公司；

在線式卷煙激光打孔裝置：JK350PD/PS-70型，南京瑞馳電子技術工程實業有限公司；

全功能綜合測試臺：SODIMAX型，法國Sodim Instrumentation公司；

全功能綜合測試臺、濾棒物理指標綜合測試臺：SODIMAX型，法國Sodim Instrumentation公司；

恒溫恒濕箱：KBF型，德國Binder公司；

吸煙機：SM450-PC107直線型，美國Cerulean公司；

氣相色譜儀：6890A型，美國Agilent公司。

1.2 方法

1.2.1 細支卷煙樣品的制備

(1) 利用在線激光打孔設備，分別制作孔排數為2、總孔數為 32、打孔位置(距離唇端)分別為11，14，20 mm的試驗卷煙樣品，以考察總孔數一定時，打孔位置對細支卷煙理化指標的影響。

(2) 利用在線激光打孔設備，對“黃金葉”品牌某規格細支卷煙進行打孔數量和激光脈沖持續時間的調整試驗，以考察打孔數量和激光脈沖持續時間對卷煙通風率及常規煙氣成分釋放量的影響。

1.2.2 細支卷煙樣品理化指標檢測

(1) 卷煙樣品調節：按GB/T 16447—2004執行。

(2) 卷煙主流煙氣及濾嘴中總粒相物、焦油和水分的測定：按GB/T 19609—2004執行。

(3) 主流煙氣中煙堿的測定：按GB/T 23355—2009執行。

(4) 濾嘴中煙堿的測定：按YC/T 154—2001執行。

(5) 卷煙抽吸：按GB/T 16450—2004執行。

2 結果與分析

2.1 打孔位置對細支卷煙物理指標的影響

由表1可知，煙支通風率和打孔位置均無一致性變化趨勢，但二者均在中間位置值時通風率最大，且11 mm與14 mm 位置之間通風率差值明顯大于14 mm與20 mm位置之間。對于相同打孔參數而言，打孔位置距唇端14 mm左右通風效率較高，且距離>14 mm時，通風效率變化隨距離變化的幅度減小。總體而言，與正常圓周卷煙在線打孔相比[6]，細支卷煙在線打孔位置對通風率的影響相對較小，原因為細支卷煙煙絲段吸阻明顯大于正常圓周卷煙，打孔位置上游段(煙絲段和煙絲段)吸阻隨打孔位置變化較小，對通風率影響幅度減弱。

表1 不同打孔位置卷煙樣品物理指標

同時，從表1中數據趨勢可看出，細支卷煙通風率的穩定性隨打孔位置增大有所提高，分析原因為打孔位置距離唇端較近時，在線打孔反射棱鏡角度增大，聚光能力相對減弱，穩定性變差。對于在線激光打孔特定的激光聚光頭而言，有一個適宜的打孔距離范圍，在此范圍內所打通風孔形狀規則，大小均勻，利于達到穩定的卷煙通風率。

2.2 打孔位置對細支卷煙化學指標的影響

由表2可知，與通風率變化趨勢一致，總粒相物、焦油和一氧化碳釋放量均隨距唇端打孔距離的增加而先減少后增加，即14 mm距唇端打孔位置時，煙堿、焦油和一氧化碳釋放量相對最低。同時，與改變打孔數量等參數相比，打孔位置對細支卷煙主流煙氣影響幅度相對較小，打孔位置對細支卷煙的主流煙氣影響有限。

鑒于打孔位置對細支卷煙主流煙氣影響相對較小，在細支卷煙設計中，可結合細支濾棒結構、設備條件等情況選擇適宜的在線激光打孔位置。

2.3 打孔數量及激光脈沖持續時間對細支卷煙物理指標的影響

固定打孔位置為距唇端14 mm，制備了不同打孔參數的細支卷煙樣品，對不同打孔數量和激光脈沖持續時間下的細支卷煙的理化指標進行分析，重點檢測了細支卷煙樣品的總通風率、濾嘴通風率等指標，結果見表3。由表3可知，細支卷煙總通風率和嘴通風率均隨打孔數量和激光脈沖持續時間增加而增大，且幅度明顯大于打孔位置的影響幅度。

根據試驗結果，在正常使用范圍內，打孔數量對通風率的影響幅度明顯大于激光脈沖持續時間，與文獻[6]報道一致。同時，通風率穩定性隨打孔數量增加明顯提高。打孔數量的增加有利于控制通風孔的大小和規格，提高通風的均勻穩定性，同時打孔數量增加，卷煙煙氣細膩柔和[16]。同時，打孔數量的增加會降低細支卷煙吸阻，提升卷煙抽吸輕松感。

2.4 打孔數量及激光脈沖持續時間對細支卷煙化學指標的影響

固定打孔位置為距唇端14 mm， 考察了打孔數量等對細支卷煙常規煙氣成分釋放量的影響，結果見表4。由表4可知，與通風率變化趨勢一致，總粒相物、焦油和一氧化碳釋放量均隨打孔數量和激光脈沖持續時間增加而顯著降低，表明通風率的改變對細支卷煙主流煙氣的影響顯著。通過調整細支卷煙在線打孔數量及激光脈沖持續時間，可以實現目標通風率，進而達到適宜的煙氣指標。細支卷煙設計指標調整幅度較小，可以考慮調整在線激光脈沖持續時間；調整幅度較大，可調整在線激光打孔數量。

表2 不同打孔位置卷煙樣品主流煙氣

表3 不同打孔參數卷煙樣品物理指標

表4 不同打孔參數卷煙樣品主流煙氣?

? 樣品及順序與表3一致。

3 結論

在線激光打孔參數是影響細支卷煙品質的關鍵因素，本試驗圍繞細支卷煙打孔位置、打孔數量及激光脈沖持續時間等在線打孔參數開展研究，對比評價了不同在線打孔參數對細支卷煙物理化學指標的影響，并探討分析了造成差異的原因。試驗結果表明在線激光打孔位置對細支卷煙理化指標的影響較小，明顯小于對正常圓周卷煙的影響，且打孔位置位于濾嘴中間時細支卷煙通風率最大，主流煙氣釋放量最小；與在線激光打孔位置相比，打孔數量及激光脈沖持續時間對細支卷煙理化指標的影響顯著增大，隨打孔數量和激光脈沖持續時間的增加，細支卷煙通風率提高，主流煙氣釋放量降低。綜上，可適當調整在線打孔參數達到細支卷煙設計目標。

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