微膠囊對卷煙紙陰燃速率和陰燃溫度的影響

徐蘭蘭 王建民 劉朝富，3 劉 哲 沈 妍 羅海濤

（1.鄭州輕工業大學食品與生物工程學院，河南鄭州，450000；2.瑞升煙草技術（集團）有限公司，云南昆明，650106；3.云南紅塔藍鷹紙業有限公司，云南建水，654300；4.江西中煙工業有限責任公司技術中心，江西南昌，330096）

卷煙紙受生產工藝影響，具有特征香的油溶性香料難以在卷煙紙生產中直接應用，且因揮發性的影響，貯存期間特征香成分會產生較大損失。通過微膠囊技術的應用，選擇合適的壁材將油溶性香料進行包覆，一方面解決了特征性香料難以在卷煙紙上添加的問題，另一方面提高了囊芯的穩定性，減少了特征成分的揮發，控制在卷煙燃吸狀態下緩慢釋放出香氣成分[1-2]，有助于增加卷煙的特征香，改善卷煙抽吸品質，對于提升卷煙紙功能有積極作用。

國內外對微膠囊在卷煙紙中的應用已開展一些研究。沈妍等人[3]通過考察不同處理條件對微膠囊卷煙紙的影響，表明了微膠囊在卷煙紙中的可用性。沈靜軒等人[4]開展了苯乙醇微膠囊的穩定性及熱釋放行為的研究，結果表明苯乙醇微膠囊在卷煙紙上的貯存穩定性。秦艷等人[5]開展了沉香精油微膠囊的制備及其在卷煙紙中的應用研究；余振華等人[6]進行了一種具有保濕功能卷煙紙的研發；以上研究均通過應用實驗表明應用于卷煙紙的微膠囊對卷煙品質具有改善作用。目前針對卷煙紙用微膠囊的制備工藝、應用效果等已有文獻報道，但關于微膠囊對卷煙紙燃燒性方面的影響卻鮮有報道。而卷煙紙作為唯一參與燃燒的卷煙輔料，其對卷煙的燃燒性能、煙氣組分、抽吸品質等方面都具有重要影響作用[7-9]。因此考察微膠囊對卷煙紙燃燒性的影響是非常必要的，不僅為微膠囊卷煙紙的應用提供了數據支撐，也為卷煙設計中微膠囊的應用提供參考依據。

本實驗分析了卷煙紙中微膠囊用量、囊芯香精對卷煙紙透氣度、陰燃速率和陰燃最高溫度的影響，為微膠囊在卷煙紙中的應用推廣提供數據參考。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

空心微膠囊粉末（復凝聚法制備）、茉莉香精微膠囊粉末（復凝聚法制備）、酸梅香精微膠囊粉末（復凝聚法制備），云南瑞升煙草技術（集團）有限公司提供；卷煙紙（透氣度70 CU，定量32 g/m2），牡丹江恒豐紙業集團有限責任公司提供；去離子水，中國科學院昆明植物研究所提供。

HJ-6A 數顯恒溫多頭磁力攪拌器，河南愛博特科技發展有限公司；AB204-S 分析天平（感量0.1 mg），瑞士梅特勒-托利多公司；Borgwaldt-A10 透氣度儀，德國博格瓦特凱希公司；FT-20 卷煙紙陰燃特性測試儀，北京澳普樂科技開發有限公司；FLIR-SC660 紅外熱像儀，FLIR Research IR 數據采集軟件，美國菲力爾公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 微膠囊卷煙紙制備

選取空心微膠囊粉末、茉莉香精微膠囊粉末、酸梅香精微膠囊粉末作為實驗原料，并將每種原料分別配制成質量分數0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的水溶液，取300 mm 長的空白卷煙紙浸入溶液中，10 s 后取出，并用玻璃棒刮去多余的溶液，自然陰干后待用。空白卷煙紙浸入清水后陰干作為對照樣。

1.2.2 微膠囊卷煙紙透氣度測定

卷煙紙透氣度為在1 kPa 壓差條件下，每分鐘通過表面積為1cm2的紙樣的空氣流量（cm3），單位通常用CU 來表示。按照國家標準GB/T 23227—2018，采用透氣度儀進行卷煙紙樣品的透氣度測定，每個樣品測定5次，計算平均值。

1.2.3 微膠囊卷煙紙陰燃速率測定

卷煙紙的陰燃速率為；在常溫常濕下，陰燃150 mm 長度、全寬的卷煙紙所需的時間，以s/150 mm表示。按照國家標準GB/T 12655—2017，采用卷煙紙陰燃特性測試儀測定卷煙紙陰燃速率，每個樣品測定5次，計算平均陰燃速率。

1.2.4 微膠囊卷煙紙陰燃最高溫度測定

將卷煙紙與紅外熱像儀平行固定，縱向垂直懸掛于熱像儀視窗前。點燃卷煙紙后，當陰燃卷煙紙出現在紅外熱像儀視窗中，開啟錄像功能，電腦連續錄制卷煙紙的陰燃過程，形成紅外熱圖數據流，當陰燃卷煙紙超出紅外熱像儀視窗后停止錄像。每個樣品測定5次，計算卷煙紙平均陰燃最高溫度。

2 結果與討論

2.1 微膠囊對卷煙紙透氣度的影響

圖1 為不同微膠囊卷煙紙的透氣度。從圖1 可知，隨微膠囊用量的增加，不同香精微膠囊對卷煙紙透氣度影響程度不同。隨空心微膠囊和酸梅香精微膠囊用量增加，卷煙紙透氣度逐漸降低。茉莉香精微膠囊對卷煙紙的透氣度基本沒影響。分析認為，微膠囊的平均粒徑是影響透氣度的主要因素。3 種復凝聚法微膠囊的粒徑大小和分布不同，茉莉香精微膠囊平均粒徑約為29 μm，空心微膠囊平均粒徑約為16 μm，酸梅香精微膠囊平均粒徑約為12 μm。隨著微膠囊用量的增加，粒徑相對偏小的空心微膠囊和酸梅香精微膠囊相對粒徑偏大的茉莉香精微膠囊，對纖維間空隙的填充率更大，減小了紙張的總空隙率，造成了卷煙紙透氣度的降低。

2.2 微膠囊對卷煙紙陰燃速率的影響

圖1 不同微膠囊卷煙紙的透氣度

圖2 為不同微膠囊卷煙紙的陰燃速率。由圖2 可知，隨微膠囊用量的增加，對卷煙紙陰燃速率影響不同?？招奈⒛z囊用量0.5%時對卷煙紙陰燃速率沒有影響，隨其用量的增加，卷煙紙陰燃速率逐漸增大，但增幅不大，用量為2.0%時，陰燃速率相比對照樣增加了9.4%；茉莉香精微膠囊隨用量增加卷煙紙陰燃速率先減小后增大，用量超過1.0%后，陰燃速率基本無變化，并與對照樣陰燃速率基本相同；酸梅香精微膠囊隨用量增加卷煙紙陰燃速率先減小后增大，用量超過1.5%后，陰燃速率略降低，用量為2.0%時與對照樣陰燃速率基本相同。微膠囊用量對卷煙紙陰燃速率的影響主要原因為:一是用量變化造成透氣度的降低，陰燃速率會變大[10]，另一個主要因素是微膠囊的囊芯香精參與燃燒，對燃燒速率產生了影響。卷煙紙燃燒時，微膠囊壁材破裂包覆的囊芯香精參與燃燒，隨著有助于燃燒的香精量的增加，卷煙紙燃燒速率加快。

2.3 微膠囊對卷煙紙陰燃最高溫度的影響

圖2 不同微膠囊卷煙紙的陰燃速率

圖3 不同微膠囊卷煙紙的陰燃最高溫度

3 結 論

本實驗分析了卷煙紙中微膠囊用量、囊芯香精對卷煙紙透氣度、陰燃速率和陰燃最高溫度的影響。

3.1 隨微膠囊用量的增加，不同香精微膠囊對卷煙紙透氣度影響不同。分析認為，微膠囊的平均粒徑是影響透氣度的主要因素，粒徑偏小的微膠囊相對粒徑偏大的微膠囊，對纖維間空隙的填充率更大，降低了紙張總空隙率，造成卷煙紙透氣度的降低。

3.2 隨微膠囊用量的增加，不同香精微膠囊對卷煙紙陰燃速率的影響不同。分析認為，微膠囊用量變化對卷煙紙陰燃速率的影響，一是因為用量變化造成透氣度變化影響了陰燃速率，二是微膠囊囊芯香精的燃燒性對陰燃速率的影響。

3.3 當微膠囊用量≤1.5%時，不同香精微膠囊對卷煙紙陰燃最高溫度的影響變化非常小，當達到一定用量時，對燃燒溫度有影響。分析認為，微膠囊用量低時，微膠囊壁材、囊芯的燃燒性對燃燒溫度的影響不顯著，當達到一定用量時，微膠囊壁材、囊芯的燃燒性對燃燒狀態影響增大，影響到卷煙紙的陰燃最高溫度。