卷煙煙氣氣溶膠粒度分布受“三紙一棒”的影響分析

蔣光輝，周 蕓，范 忠，吳晶晶（廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，廣西南寧市530001）

卷煙煙氣氣溶膠粒度分布受“三紙一棒”的影響分析

蔣光輝，周 蕓，范 忠，吳晶晶（廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，廣西南寧市530001）

為了有效考察各種材料參數(shù)、濾棒、卷煙紙、成型紙與接裝紙對卷煙煙氣氣溶膠的粒度分布影響，需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的吸煙條件來抽吸16種不同的試驗(yàn)卷煙，在線稀釋主流煙氣，同時通過電子低壓的撞擊器對氣溶膠離子數(shù)量與質(zhì)量進(jìn)行測量。本次研究結(jié)果指出，麻漿在氣溶膠的粒子數(shù)量與質(zhì)量方面的影響相對顯著；卷煙紙檸檬酸的鹽含量在粒子質(zhì)量方面的影響較為顯著；伴隨過濾棒吸阻增加，會加大氣溶膠的粒子數(shù)量與質(zhì)量。

卷煙煙氣；氣溶膠；三紙一棒

引言

近幾年，煙用材料研究報道一般是關(guān)于各種材料對煙氣中焦油、有害成分與煙堿影響，在熱裂解與燃燒反應(yīng)中，煙草會生產(chǎn)氣溶膠。然而現(xiàn)階段，在研究主流煙氣的氣溶膠時，一般集中于化學(xué)成分、開發(fā)方法與粒度的分布測量等，關(guān)于主流煙氣的氣溶膠與煙用材料關(guān)系研究比較少，只有 Ishizu與Okada有過少量濾嘴的通風(fēng)率、濾棒報道［1］。所以為了全方面研究三紙一棒在主流煙氣對于氣溶膠粒度的分布影響，通過煙用材料的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，對主流煙氣氣溶膠的粒子數(shù)量與質(zhì)量影響，從而改變卷煙煙氣的品質(zhì)。

1 研究材料和方法

1.1 材料以及儀器

通過同種煙絲配方與各種材料參數(shù)設(shè)置十六種試驗(yàn)的卷煙，具體從表1中可以看出，6#樣品是對照的樣品。而LM1屬于單孔道的吸煙機(jī)［2］。

1.2 試驗(yàn)的方法

通過ELPI和吸煙機(jī)構(gòu)成試驗(yàn)的系統(tǒng)，具體從圖1中可以看出，吸煙機(jī)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)吸煙的要求，1次/min，每1秒鐘抽吸17mL，然后形成真空。

2 結(jié)果

2.1 紙質(zhì)對于卷煙煙氣的氣溶膠粒度的分布影響

混合漿、木漿與麻漿三類樣品粒子質(zhì)量的大小順序如下：麻漿、木漿與混合漿，且大多數(shù)樣品主要分布于（0.4829～0.761 3μm的范圍，混合漿、麻漿與木漿在這個粒徑范圍中，粒子質(zhì)量在總質(zhì)量中占比為77.31%、77.79%與79.82%。三種試驗(yàn)卷煙的主流煙氣中氣溶膠粒子數(shù)量大約為65%，較小粒徑為0.021μm，粒子的數(shù)量大小依次是麻漿、混合漿與木漿。

圖1 試驗(yàn)流程圖

2.2 卷煙紙實(shí)際透氣度對于卷煙煙氣卷煙煙氣中氣溶膠的粒度分布影響

在卷煙紙30U、40CU與60CU透氣度下，主流煙氣中氣溶膠質(zhì)量分布會伴隨卷煙紙的透氣度增加，使氣溶膠粒子的質(zhì)量降低。因?yàn)樵黾油笟舛葧r，會增強(qiáng)氣體擴(kuò)散作用與稀釋作用，降低了卷煙抽吸口數(shù)，也就會減少主流煙氣中的焦油量，焦油量分別是12.7mg/支、10.1mg/支與9.9mg/支。并且粒子質(zhì)量的降低幅度也會伴隨透氣度增加減小，究其原因，當(dāng)透氣度到達(dá)一定的水平以后，自由的燃燒速度回漸漸穩(wěn)定，同時抽吸口數(shù)也會漸漸穩(wěn)定。就氣溶膠中粒子質(zhì)量分布而言，三種樣品粒子質(zhì)量主要在0.483～0.761μm的范圍。三種樣品粒子主要是小粒徑，粒徑為0.021μm，這個粒徑的粒子數(shù)在粒子總數(shù)中占比為0.085與0.087μm。

2.3 接裝紙的透氣度對于卷煙煙氣中氣溶膠的粒度分布影響

在150CU、300CU與450CU接裝紙的透氣度條件下，試驗(yàn)卷煙會伴隨接裝紙的透氣度增加，增加氣溶膠的粒子質(zhì)量改變幅度。因?yàn)樵黾油笟舛龋瑫黾訛V嘴的稀釋率，值得每口煙氣之中燃燒產(chǎn)物含量降低。伴隨接裝紙的透氣度增加，會增大抽吸口數(shù)與濾嘴稀釋率，增加氣溶膠粒子數(shù)量。伴隨稀釋率增大，會減小粒子凝并的作用，會增加粒子數(shù)，可見，接裝紙的透氣度和氣溶膠的粒子數(shù)呈現(xiàn)出正相關(guān)的關(guān)系。

表1 各種材料與儀器

2.4 成型紙的透氣度對于卷煙煙氣中氣溶膠粒度的分布影響

隨著成型紙與接裝紙透氣度的增加，濾嘴通風(fēng)車會增大。然而，因?yàn)橥L(fēng)稀釋的氣流大小會因?yàn)槌尚图埮c接裝紙透氣度決定，所以為有效探討接裝紙與成型紙?jiān)跉馊苣z方面產(chǎn)生的影響，通過6000CU、12000CU、20000CU與32000CU成型紙進(jìn)行研究，在煙絲配方與接裝紙的透氣度150CU不變條件下，伴隨成型紙的透氣度增加，會增加氣溶膠的粒子質(zhì)量，從20000增至32000時，煙氣氣溶膠的粒子質(zhì)量會逐漸降低，但降低幅度不大，可考慮為測量的誤差導(dǎo)致的。伴隨透氣度增加，會增大稀釋率，弱化粒子凝并的作用。透氣度由6000增至12000時，基本不會改變粒數(shù)的平均粒徑，分別是0.085與0.085μm；由12000增至20000時，會漸漸減小粒數(shù)的平均粒徑，主要是因?yàn)榭諝庀♂寣?dǎo)致凝并作用降低。

2.5 綜合性的評價

與卷煙煙氣的粒子數(shù)量、質(zhì)量變化率、材料參數(shù)變化率相結(jié)合進(jìn)行研究，具體從表2中可以看出，研究后得出下面的結(jié)論：麻漿紙質(zhì)卷煙紙?jiān)跓煔鈿馊苣z的粒子數(shù)量與質(zhì)量方面有著顯著影響，會使得粒子數(shù)量與質(zhì)量不斷增加；卷煙煙氣氣溶膠的粒子數(shù)量與質(zhì)量降低幅度會伴隨卷煙紙的透氣度增加而不斷減小；檸檬酸的鹽含量對煙氣氣溶膠的粒子數(shù)量與質(zhì)量也會產(chǎn)生影響，只是不夠明顯；接裝紙的透氣度增加，也會對主流煙氣中氣溶膠的粒子數(shù)量產(chǎn)生影響，并且影響比較明顯，但是對于粒子質(zhì)量基本不會產(chǎn)生影響；成型紙的透氣度增加會，可以導(dǎo)致主流煙氣中氣溶膠的粒子數(shù)量與質(zhì)量增加，一旦透氣度到達(dá)特定數(shù)值，會漸漸降低這種影響的程度；與普通的濾嘴比起來，溝槽的濾嘴可以明顯降低煙氣之中氣溶膠的粒子數(shù)量與質(zhì)量，但是復(fù)合型濾嘴可以顯著提升主流煙氣之中氣溶膠的粒子質(zhì)量，并且可以將粒子數(shù)量降低；如果，濾棒吸阻由800Pa下降到700Pa之時，會增加主流煙氣之中的粒子質(zhì)量，但是會使得粒子數(shù)量有一定的降低，當(dāng)由800Pa上升到900Pa之時，會顯著降低主流煙氣中的粒子質(zhì)量，并且不會使得粒子數(shù)量發(fā)生改變。

3 結(jié)論

綜上所述，本文分析了各種材料參數(shù)中三紙一棒對于卷煙燃燒中主流煙氣中氣溶膠粒子分布影響情況，選用麻漿紙質(zhì)卷煙，或是降低卷煙紙的透氣度，能夠顯著提升主流煙氣之中氣溶膠的粒子數(shù)量與質(zhì)量；選用溝槽濾嘴能夠?qū)⒅髁鳠煔庵袣馊苣z的粒子數(shù)量與質(zhì)量降低；加大卷煙紙檸檬酸的鹽含量，能夠?qū)⒅髁鳠煔庵袣馊苣z的粒子質(zhì)量提高，并且會降低粒子的數(shù)量。此外，選用木漿紙質(zhì)的卷煙紙與復(fù)合型濾嘴，能夠?qū)⒅髁鳠煔庵袣馊苣z的粒子質(zhì)量提高，降低粒子的數(shù)量。根據(jù)上述內(nèi)容可知，對材料參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，能夠?qū)χ髁鳠煔庵袣馊苣z的粒子數(shù)量與質(zhì)量進(jìn)行改變。

表2 各種卷煙材料中粒子數(shù)量與質(zhì)量情況

［1］沈光林，孔浩輝，畢新慧.不同單料煙葉主流煙氣氣溶膠粒度分布差異［J］.中國煙草學(xué)報，2015，24（02）：142～144.

［2］孔浩輝，吳君章，沈光林.ELPI設(shè)定條件對卷煙主流煙氣氣溶膠檢測結(jié)果的影響［J］.煙草科技，2016，17（02）：53～56.

TS411

A

2095-2066（2016）29-0239-02

2016-9-14

蔣光輝（1980-），男，工程師，本科，主要從事卷煙檢測分析工作。