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本文作者：王濤1溫光和2牟定榮1李景權(quán)2作者單位：1.紅塔煙草(集團(tuán))有限公司2.云南瑞升煙草技術(shù)(集團(tuán))有限公司

隨著“低焦油、低危害”卷煙的快速發(fā)展，針對(duì)卷煙復(fù)合濾嘴用過(guò)濾材料的應(yīng)用研究得到廣泛關(guān)注，但真正開發(fā)應(yīng)用于中式烤煙型卷煙的過(guò)濾材料卻很少。其一方面是由于過(guò)濾材料難于匹配中式卷煙抽吸風(fēng)格，另一方面是由于過(guò)濾材料本身存在安全性和均衡性方面的問(wèn)題。例如，活性炭過(guò)濾材料對(duì)中式卷煙的風(fēng)格影響較大，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一定的異味，影響卷煙的抽吸品質(zhì)［1］;過(guò)濾材料中使用分子篩和海泡石等無(wú)機(jī)材料，除對(duì)卷煙生產(chǎn)有許多負(fù)面影響外，還會(huì)對(duì)卷煙抽吸產(chǎn)生安全隱患和品質(zhì)影響［2-3］;茶末、茶梗和膨脹煙梗等一些天然材料，其孔結(jié)構(gòu)多為密閉的細(xì)胞空腔，對(duì)煙氣有害物質(zhì)的過(guò)濾效率較低［4-5］;生物提取物、中草藥提取物等添加劑，其生物活性對(duì)降低有害物質(zhì)有一定的作用，但其穩(wěn)定性不好［6-7］。這些問(wèn)題的存在，嚴(yán)重制約了上述改性過(guò)濾材料在中式卷煙中的生產(chǎn)與應(yīng)用。因此，研制一種吸附能力強(qiáng)、不影響卷煙感官品質(zhì)、同時(shí)具有良好加工性能的過(guò)濾嘴用吸附材料，成為煙草行業(yè)亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

木材顆粒材料是一種以天然木材為原料，經(jīng)過(guò)提取、造粒等系列工藝制備出的一種不規(guī)則顆粒狀材料。木材顆粒作為復(fù)合濾嘴添加材料具有以下優(yōu)勢(shì):①木材顆粒具有良好的加工強(qiáng)度和機(jī)械加工性能;②具有疏松多孔空腔結(jié)構(gòu)，具有較大的比表面積，高過(guò)濾效率和強(qiáng)吸附能力;③來(lái)源廣泛，成本低廉、制備方法簡(jiǎn)單;④屬于介孔材料，對(duì)卷煙煙氣具有選擇性的吸附、脫附和特殊的催化作用。本文報(bào)道了一種新穎的具有獨(dú)特表面形貌的木材顆粒，并對(duì)其在中式卷煙中應(yīng)用做了進(jìn)一步研究。

1實(shí)驗(yàn)部分

1．1材料與儀器

木材顆粒，自制;2．7/35000規(guī)格絲束;3．9/31000規(guī)格絲束;3．0/35000規(guī)格絲束;紅塔煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司玉溪煙絲。提取設(shè)備、造粒設(shè)備均自制;40，60目標(biāo)準(zhǔn)分樣篩;PhilipsXL30ESEM型臺(tái)式掃描電子顯微鏡;ASAP2020M型比表面積及微孔物理吸附儀;KDF-2E型濾棒成型機(jī);KDF-2型濾棒成型機(jī);JK3D型復(fù)合成型機(jī);HBRM/CS20型孔道轉(zhuǎn)盤式吸煙機(jī);Trace-2000型氣相色譜儀;HP6890型氣相色譜儀;HP5793型質(zhì)譜檢測(cè)儀。

1．2樣品制備

1．2．1木材顆粒樣品制備

將木材原料粉碎后裝入提取設(shè)備，加入50%乙醇，進(jìn)行加熱提取，提取一定時(shí)間后，冷卻，過(guò)濾，干燥，得到木材粉末。將木材粉末進(jìn)入造粒設(shè)備，制成木材顆粒，選取的顆粒粒級(jí)范圍為40～60目，顆粒自然堆積體積為(3．5±0．1)cm3/g，調(diào)節(jié)顆粒含水率為(8±2)%。

1．2．2濾棒制備

選用2．7/35000規(guī)格絲束，將40～60目木材顆粒在KDF-2E成型機(jī)上按添加量0．9mg/mm進(jìn)行料棒卷制，選用3．9/31000規(guī)格絲束在KDF-2成型機(jī)上卷制白棒;料棒與白棒在復(fù)合成型機(jī)上進(jìn)行復(fù)合成型，卷制成二元復(fù)合濾棒，復(fù)合長(zhǎng)度比為1∶1。選用3．0/35000絲束在KDF-2濾棒成型機(jī)上按相同參數(shù)卷制純醋纖濾棒，其參數(shù)見表1。

1．2．3卷煙樣品的制備

在卷煙機(jī)組上使用“玉溪”煙絲卷制，并接裝木材顆粒復(fù)合濾嘴，以接裝同濾棒參數(shù)的純醋纖濾嘴作為對(duì)照樣，兩者進(jìn)行對(duì)比研究。

1．3分析方法

1．3．1木材顆粒的表面形貌

掃描電鏡的工作參數(shù)為電壓20．0kV，束流30～40μA，真空10－8Pa。

1．3．2木材顆粒的比表面積

比表面積及微孔物理吸附儀工作參數(shù)為脫氣溫度90℃，脫氣10h。

1．3．3感官評(píng)吸［8］

按照GB5606．4—2005所描述的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

1．3．4煙氣常規(guī)檢測(cè)［9］

按照GB5606．5—2005對(duì)卷煙進(jìn)行。

1．3．5卷煙主流煙氣中低分子醛酮、氫氰酸、多環(huán)芳烴和氨離子檢測(cè)［10-12］

按照YC/T253—2008，YC/T254—2008和GB/T21130—2007進(jìn)行。

2結(jié)果與討論

2．1木材顆粒形貌

由圖1可知，木材顆粒表面呈現(xiàn)出無(wú)序多孔狀，其表面由大量破裂的細(xì)胞壁構(gòu)成，呈無(wú)規(guī)則魚鱗狀。在煙氣氣溶膠流經(jīng)時(shí)，這種形貌結(jié)構(gòu)能夠增大對(duì)氣溶膠粒子的截留幾率，延長(zhǎng)和干涉氣溶膠粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間和軌跡，從而獲得更高的過(guò)濾效率。

2．2木材顆粒比表面積

由表2可知，木材顆粒具有多孔性和較大的比表面積，且平均孔徑適中(平均孔徑3．23nm屬于介孔材料范疇)與電鏡檢測(cè)結(jié)果相符。

2．3木材顆粒復(fù)合濾嘴煙氣常規(guī)分析

由表3可知，在卷煙物理參數(shù)設(shè)計(jì)相同的基礎(chǔ)上，添加木材顆粒復(fù)合濾嘴與對(duì)照樣相比，其煙樣總粒相物下降了1．1mg/支(8．53%)，焦油下降了0．9mg/支(8．57%)，CO下降了0．2mg/支(2．17%)，煙堿量沒有變化。添加木材顆粒復(fù)合濾嘴可以降低卷煙主流煙氣的總粒相物、焦油量和CO。這是由于木材顆粒表面的魚鱗形貌對(duì)卷煙氣溶膠粒子的物理吸附作用而引起的。然而，煙堿雖然同樣以粒相物形式存在，但其具有較好的揮發(fā)性，容易被新鮮煙氣洗脫［13］。上述現(xiàn)象降低了木材顆粒對(duì)煙堿吸附作用，從而使其對(duì)煙堿量影響不顯著。

2．4木材顆粒復(fù)合濾嘴7種有害物質(zhì)檢測(cè)結(jié)果

由表4可知，在卷煙物理參數(shù)設(shè)計(jì)相同的基礎(chǔ)上，與對(duì)照樣相比，7種有害成分降低幅度大小不一，其中CO降低了0．2mg/支(2．17%)，B(a)P降低了2ng/支(22．22%)，NNK降低了0．1ng/支(4．50%)，巴豆醛降低了0．6μg/支(3．49%)，HCN降低了24．1μg/支(20．37%)，氨離子降低了0．2μg/支(3．77%)，苯酚降低了4μg/支(21．16%)。與普通醋纖濾嘴相比，添加木材顆粒復(fù)合濾嘴后，HCN、B(a)P和苯酚的降低效果較為明顯，這是因?yàn)槟静念w粒顯弱堿性，對(duì)酸性的有害物質(zhì)作用較為明顯。

2．5卷煙感官評(píng)吸

由表5可知，添加木材顆粒復(fù)合濾嘴后，卷煙感官質(zhì)量性能得到了大幅提升。其中煙氣濃度和煙香豐富性增加，舒適性得到了改善。這是因?yàn)槟静念w粒吸附性較好，降低了煙氣中的焦油等物質(zhì)。

3結(jié)論

(1)木材顆粒表面具呈魚鱗狀特殊形貌，具有介孔吸附材料特性，可以作為卷煙復(fù)合濾棒的添加材料。(2)木材顆粒復(fù)合濾嘴可以降低卷煙主流煙氣中的焦油和7種有害物質(zhì)，下降幅度分別達(dá)到了焦油8．57%，CO2．17%，B(a)P22．22%，NNK4．50%，巴豆醛3．49%，HCN20．37%，氨離子3．77%和苯酚21．16%。(3)木材顆粒復(fù)合濾嘴對(duì)比在線對(duì)照樣，可以提升煙氣濃度、增加煙香豐富性和改善舒適性。