卷煙紙特性對卷煙主流煙氣中氨含量的影響

白雪平 黃朝章 張建平 蘇明亮 趙藝強 吳清輝

(福建中煙工業公司技術中心,福建廈門,361022)

卷煙紙特性對卷煙主流煙氣中氨含量的影響

白雪平 黃朝章 張建平 蘇明亮 趙藝強 吳清輝

(福建中煙工業公司技術中心,福建廈門,361022)

研究了卷煙紙透氣度、定量、亞麻漿配比、助燃劑類型及含量對卷煙主流煙氣中氨含量的影響。結果發現,卷煙紙助燃劑類型及含量和卷煙紙透氣度對卷煙主流煙氣中氨含量的影響具有顯著的線性規律。提高卷煙紙透氣度、卷煙紙助燃劑含量和鉀鹽的比例,均有利于降低卷煙主流煙氣中氨的含量;卷煙紙定量和亞麻漿配比對卷煙主流煙氣中氨含量的影響無顯著的線性規律。

卷煙紙;氨;透氣度;亞麻漿配比;助燃劑

氨是煙草天然成分,由于用于卷煙中的煙草是呈酸性的,所以煙草中的氨以質子形式存在,即以煙草中天然羧酸的銨鹽形式存在,否則會揮發逸失。卷煙經燃吸后,氨在煙氣氣相和粒相中都有存在,卷煙主流煙氣中氨含量雖然遠低于煙草,但卻直接作用于人體[1-2]。卷煙煙氣中的氨來源于煙草及其他輔助材料中的含氮化合物,包括蛋白質、氨基酸、硝酸鹽、銨鹽、酰胺、生物堿及含氮雜環化合物[3],適宜的含氮化合物含量可以保持煙氣適當的生理強度和濃度,但過高的含氮化合物含量不僅使煙氣粗糙,產生焦糊味,而且會產生大量有害成分,在卷煙抽吸過程中,這些含氮化合物會不同程度地產生氨。氨不僅影響卷煙的吃味,還會刺激人體的視覺及呼吸系統,長期吸入會對人體造成較嚴重的危害。因此,氨是卷煙主流煙氣中公認的一種主要有害成分。

卷煙紙屬于薄頁紙,一般定量在 26～32 g/m2之間,作為卷煙輔助材料,在煙草工業中占有較重要的地位[4-6]。卷煙紙占卷煙煙支質量的 5%,由于它直接參與燃燒,可通過控制煙支的燃燒性和對煙氣的稀釋作用,來影響卷煙的燃燒性、香味和焦油產生量以及其他的煙氣有害成分如一氧化碳的變化等[7-9]。卷煙紙透氣度、定量、助燃劑含量對卷煙煙氣常規指標的影響以往已有不少研究[10-11]。然而,關于卷煙紙特性對卷煙主流煙氣中氨的系統性影響程度的文獻未見報道,本實驗研究了卷煙紙透氣度、定量、亞麻漿配比、助燃劑類型及含量對卷煙主流煙氣中氨釋放量的影響,為低危害卷煙卷煙紙設計參數的優化選擇提供參考。

1 實 驗

1.1 儀器和材料

水中氨離子標準溶液 (分析純,中國計量科學研究院生產)、甲烷磺酸 (體積分數 >99%,Acros)、濃鹽酸 (分析純,廣東汕頭西隴化工廠生產);卷煙樣品 (煙支 64 mm+濾嘴 20 mm,由福建中煙工業公司提供),卷煙紙參數變化如表1所示。

表1 卷煙紙參數變化

離子色譜儀、戴安 ED-50電導檢測器、戴安CSRS-Ⅱ抑制器、戴安 I onpacCS12A陽離子交換分析柱、戴安 I onpacCG12A陽離子交換預柱 (美國戴安公司生產);70 mL打孔氣體吸收瓶 (上海訊宏儀器公司生產);S M400直線型吸煙機 (英國 Filtrona公司生產);AG104電子天平 (感量 0.0001 g,瑞士Mettler2Toledo儀器公司生產);Human型超純水系統(Pgeneral公司生產 )。

1.2 實驗方法

1.2.1 煙氣的捕集

將樣品卷煙在溫度 (22±1)℃、相對濕度 (60±2)%的條件下平衡 48 h,然后根據質量選出合適煙支。在溫度 (22±2)℃、相對濕度 (60±5)%的條件下,用 S M400直線型吸煙機按照 YC/T29—1996規定的標準條件抽吸卷煙,每個孔道抽吸 4支卷煙,在捕集器和抽吸筒之間連接裝有 25 mL 0.005 mol/L HCl吸收液的吸收瓶,用劍橋濾片和吸收瓶捕集卷煙主流煙氣。

1.2.2 測試樣品的制備

將 1張捕集有粒相物的劍橋濾片折疊后放入 100 mL錐形瓶中,準確加入 25 mL 0.005 mol/L HCl,室溫下振蕩 40 min,靜置 5 min,萃取。準確移取 5 mL萃取液和 5 mL吸收液至 25 mL容量瓶中,用 0.005 mol/L HCl稀釋定容至刻度。取 2 mL稀釋溶液,經0.45μm微孔濾膜過濾,對濾液進行離子色譜分析(處理好的樣品必須在冷藏條件下 2天內進行分析),采用對照標樣與煙氣樣品色譜峰的保留時間進行定性,采用外標法進行定量。

1.2.3 離子色譜條件

流動相 A:0.05 mol/L甲烷磺酸;流動相 B:水;流速:1.2 mL/min;進樣量:25μL;柱溫:30℃;抑制器電流:90 mA。淋洗梯度條件見表2。

表2 淋洗液梯度洗脫程序

2 結果與討論

2.1 標樣及樣品色譜圖

在選定的實驗條件下獲得的標樣及樣品的色譜圖見圖1所示。圖1表明,標準溶液及樣品光譜峰均分離良好,且峰形良好,可以進行定量分析。

圖1 離子色譜氨檢測圖譜

2.2 卷煙紙對卷煙主流煙氣中氨含量的影響

2.2.1 卷煙紙助燃劑含量對卷煙主流煙氣中氨含量的影響

助燃劑含量一般為卷煙紙質量的 0.5%～2.0%,其含量雖少,但通過添加助燃劑可降低燃燒熱解的初始溫度,降低卷煙在燃燒過程中產生的有害氣體[8]。在助燃劑鉀、鈉質量比為 50∶50下,實驗考察了不同含量的檸檬酸鉀對卷煙主流煙氣氨含量的影響,實驗結果 (見圖2)表明,隨著卷煙紙中助燃劑含量的增加,主流煙氣中氨含量顯著下降。

圖2 卷煙紙助燃劑含量對卷煙主流煙氣中氨含量的影響

2.2.2 卷煙紙助燃劑類型對卷煙主流煙氣中氨含量的影響

作為助燃劑的檸檬酸鉀和檸檬酸鈉,雖然兩種鹽性質相似,但效果卻有較大區別,鉀鹽性質更為活潑,助燃效果更好。研究顯示,助燃劑陰離子相同時陽離子對焦油的影響不同。劉志華等人[12]研究不同堿金屬檸檬酸混合助燃劑對煙氣焦油和 CO含量的影響,發現增加鉀鹽比例,減少鈉鹽比例,可以降低煙氣焦油和 CO的生成。

本實驗固定助燃劑的含量 (以無水檸檬酸根計)為 2.8%,考察不同比例的檸檬酸鉀和檸檬酸鈉對卷煙主流煙氣氨的影響。實驗結果表明,隨著檸檬酸鉀比例的降低,煙氣中氨的釋放量增加。

圖3 卷煙紙助燃劑類型對卷煙主流煙氣中氨含量的影響

2.2.3 卷煙紙亞麻漿配比對卷煙主流煙氣中氨含量的影響

使用亞麻漿卷煙紙的卷煙燃燒后木質氣較少,在卷煙的香氣透發、余味純凈上更能反映卷煙本來的味道,因此卷煙產品使用亞麻漿卷煙紙的比例越來越大,尤其是中高檔卷煙。開展亞麻漿配比與卷煙煙氣指標的研究,已成為煙草行業研究的一個熱點。本實驗考察了卷煙紙不同亞麻漿配比對煙氣氨含量的影響,結果見圖4。圖4表明,在卷煙紙定量、透氣度和助燃劑類型不變的情況下,亞麻漿配比為 0,25%,75%時,主流煙氣中氨的含量變化不大。

圖4 卷煙紙亞麻漿配比對卷煙主流煙氣中氨含量的影響

2.2.4 卷煙紙定量對卷煙主流煙氣中氨含量的影響

近幾年,國內外卷煙紙的定量普遍有所升高,較高定量的卷煙紙卷制香煙后可取得較好的外觀效果,煙支不透明性好、挺度好[13]。本實驗考察了卷煙紙定量對卷煙主流煙氣中氨含量的影響。結果表明,當卷煙紙定量從 28 g/m2增加至 32 g/m2時,卷煙主流煙氣中氨的釋放量略有下降。其原因是高定量的卷煙紙在組織結構上變得疏松、均勻、自然孔隙度好,燃燒性變好[10]。

圖5 卷煙紙定量對卷煙主流煙氣中氨含量的影響

2.2.5 卷煙紙透氣度對卷煙主流煙氣中氨含量的影響

卷煙紙透氣度的大小直接影響煙支的燃燒性,同時也影響卷煙煙氣的稀釋度,從而影響主流煙氣中氨的釋放量。由圖6可見,隨著卷煙紙透氣度的提高,卷煙煙氣被稀釋,煙氣中的氨呈現出下降的趨勢。卷煙紙透氣度是影響卷煙紙內在質量的重要指標之一,適當提高透氣度有利于降低煙氣中的氨含量。

3 結 論

3.1 卷煙紙助燃劑類型、助燃劑含量、透氣度對卷煙主流煙氣中氨含量的影響具有顯著的線性規律。提高卷煙紙助燃劑含量和鉀鹽的含量,均有利于降低卷煙主流煙氣中氨的含量。

3.2 卷煙紙定量和亞麻漿配比對卷煙主流煙氣中氨含量的影響無顯著的線性規律。

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Effect of C igarette Paper on Ammon ia Content in Ma instream Smoke

BA IXue-ping HUANG Chao-zhang＊ZHANG Jian-ping SU Minng ZHAO Yi-qiang WU Qing-hui
(Technology Center of China Tobacco Fujian Industrial Corporation,Xiam en,Fujian Pro361022)

The effects of the permeability,the basisweight,the proportion of hemp pulp and the types and amount of the burning conditioner of cigarette paper on the ammonia content in cigarette mainstream s moke were explored.The results indicated that:The influence of the permeability,the types and amount of the burning conditioner of cigarette paper on ammonia content in cigarettemainstream s moke is in accordance with linear correlation;The ammonia content decreases regularly and linearlywith the increase of the amount of burning conditioner of cigarette paper,the permeability and the amountsof the potassium salt;The influence of the basisweight,the proportion of hemp pulp on the ammonia content in cigarette mainstream s moke isn't in accordance with significant linear correlation.

cigarette paper;ammonia;permeability;the proportion of hemp pulp;burning conditioner

TS761.1

A

0254-508X(2010)12-0027-04

白雪平女士,工程師;主要從事煙草學分析研究。

(＊E-mail:huangchaozhang@fjtic.cn)

2010-06-25

(責任編輯:郭彩云)