不同結構的通道型材料對加熱卷煙煙氣溫度及抽吸品質的影響

＊周楓 蔣琛 凌孝存 暢曉淵 荊華 鄭紅亮

（1.深圳煙草工業有限責任公司 廣東 518108 2.江蘇大亞濾嘴材料有限公司 江蘇 212300）

電加熱卷煙是加熱卷煙的主要形式，在國際市場上發展迅速，針對電加熱卷煙的研究已經成為煙草行業的熱點問題[1]。研究重點主要集中于加熱溫度[2]、煙彈構成以及煙氣成分等方面，而對加熱卷煙專用濾棒的研究鮮有報道。王樂等[3]研究了功能濾嘴結構特征對加熱卷煙中特定成分的遷移規律，并沒有研究功能濾嘴結構特征對煙氣溫度及煙氣品質的影響。加熱卷煙專用濾棒的降溫性能對加熱卷煙極為重要，因此，考察了不同結構的通道型材料制成的加熱卷煙專用濾棒的降溫性能，旨在為加熱卷煙專用濾棒設計與優化提供技術支撐。

1.材料與方法

(1)試驗材料

①卷煙

采用10種不同設計的電加熱卷煙煙支，編號1～10號。煙支總長度為45mm，其中發煙釋香段長度15mm，所有煙支圓周均為23.00mm。其中樣品8和樣品9的抽吸段中分別加入了降溫凝膠和涼味爆珠；樣品10的通道材料端為打孔紙管，可以引入外部冷空氣。濾棒結構如圖1所示，由通道材料段和抽吸段兩部分組成，濾嘴長度為30mm，各部分參數具體見表1。

表1 試驗煙支設計參數表

圖1 電加熱卷煙煙支結構示意圖

②儀器

SML1000E電子煙吸煙機（合肥眾沃儀器技術有限公司）。

(2)試驗方法

①煙氣溫度檢測

表2 不同抽吸容量下、不同的加熱卷煙每一口的煙氣溫度

樣品1～10，每種樣品隨機抽取20支，放入自動吸煙機，利用煙氣溫度檢測器檢測煙氣溫度，并記錄每一口的煙氣溫度。根據文獻[4]，中國電子煙消費者抽吸容量的均值為87.2mL，中位值為75.4mL，因此設置自動吸煙機每一口的煙氣吸入量為85mL和75mL，設置抽吸口述為8口。考察煙氣溫度變化趨勢和平均煙氣溫度，評價不同結構的通道型材料的煙氣降溫效果。

②煙氣感官質量評價

將樣品1～10放入加熱器內，由卷煙品吸專家進行品吸，主要評價煙氣對口腔、喉部的刺激感和唇部的灼熱感。評價不同材料的通道型材料對煙支抽吸品質的影響。

2.檢測及評價結果分析

(1)不同形式的通道型材料對煙氣溫度的影響

①加熱煙的煙氣溫度在第四口時，會有一個明顯的上升。分析認為，前三口的煙氣溫度對過濾嘴進行加熱，直至濾嘴達到自身的熱平衡，所以從第四口開始，煙氣的溫度會有一個明顯的上升。

②覆膜紙管對煙氣的降溫效果比普通紙管顯著。分析認為，紙管內覆膜，活化了紙管內壁，利用膜材料的降溫特性，強化了濾嘴的降溫能力。

③相較于直通式的紙管，多通道的降解管降溫性能更加顯著。分析認為，煙氣在通道型材料內的降溫機理為煙氣與管材料的接觸降溫，煙氣與管材料接觸面積越大，降溫性能越強。因為七通道降解管內壁與煙氣的接觸面積最大，所以，其降溫能力比三通道降解管好，更顯著好于紙管。

表3 不同結構的通道型材料制成的加熱卷煙煙氣平均溫度

④醋纖空管的降溫能力與空管管徑有直接關系，管徑越小，降溫能力越好。分析認為，醋纖空管濾棒本身是絲束交聯制成了，內部有大量的煙氣通道，當煙氣經過時，在空管內被截留，熱量的傳遞被阻斷，故而降溫能力強。

⑤抽吸段濾棒中加入功能物質對煙氣溫度的影響取決于功能物質本身。加入降溫凝膠可以有效降低煙氣溫度，但是涼味爆珠對煙氣溫度的降低作用并不顯著。分析認為，降溫凝膠具有顯著的熱性能，可以吸收煙氣攜帶的熱量，發生相變，從而降低煙氣溫度。而涼味爆珠，只能在口感上給消費者帶來涼感，而非真正降低煙氣溫度。

⑥打孔紙管具有最好的降溫效果。分析認為，打孔紙管可以大量引入外部冷空氣，中和煙氣攜帶的熱量，所以其降溫效果最顯著。

⑦煙氣吸入量的加大會提高煙氣入口溫度。

(2)不同形式的通道型材料對煙氣感官質量的影響

表4 不同結構的通道型材料制成的加熱卷煙感官質量評分

①通道型材料可以有效降低煙氣溫度。分析認為，通道型材料內部都具備大空腔，可以容納更多的煙氣，使煙氣在空腔內部發生大量碰撞，煙氣在空腔內發生沉降，熱量的專遞被阻斷，從而降低了煙氣溫度。此外，相變凝膠等降溫功能物質也可以有效降低煙氣溫度。而涼味物質作為空腔感覺調節劑，雖然不能實質性降低煙氣溫度，但是可以較好的調節口腔感受，從而提升抽吸感受。

②醋纖空管作為降溫段降低了煙氣濃度，抽吸感受不理想。分析認為，煙氣在空管濾棒的交聯結構中被大量截留，所以煙氣濃度降低，抽吸感受不理想。此外，由于醋纖空管濾棒制備過程中需要加入大量的三乙酸甘油酯，在抽吸過程中，一部分三乙酸甘油酯會隨煙氣進入口腔，帶來一定的酸澀感，也會影響抽吸感受。

③打孔紙管引入了外部冷空氣，有效降低了煙氣溫度。但是，也稀釋了煙氣濃度，從而造成抽吸感受差。而且，抽吸過程中有“空抽”感，抽吸體驗差。

3.結語

通道型降溫材料可以有效降低加熱不燃燒煙的煙氣溫度，而且可以避開相關企業的知識產權保護范圍，有效的加快國內加熱不燃燒煙的研發與發展。但仍然面臨至諸多挑戰：

通道型降溫材料的制備效率低。目前，高質量的煙用紙管和煙用多通道降解管受制于工藝、設備的影響，成型速度大多不超過30m/min。因此，提高通道型降溫材料的制備速率迫在眉睫。

通道型降溫材料的成型適應性較差，復合濾棒的制備速度大多不超過100m/min。由于通道型降溫材料往往不具備較好的彈性，在切割、轉移、卷制的過程中，都容易發生變形，造成成品不合格的情況。目前，僅僅通過降低復合濾棒成型速度來降低不合格品率，并沒有從本質上解決這一問題。因此，新一代通道型降溫材料的研發應該在注重降溫能力的同時，注重其成型性能。