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(duì)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(shí)通過電子低壓的撞擊器對(duì)氣溶膠離子數(shù)量與質(zhì)量進(jìn)行測(cè)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(duì)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(huì)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(bào)道一般是關(guān)于各種材料對(duì)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(huì)生產(chǎn)氣溶膠。然而現(xiàn)階段，在研究主流煙氣的氣溶膠時(shí)，一般集中于化學(xué)成分、開發(fā)方法與粒度的分布測(cè)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(bào)道［1］。所以為了全方面研究三紙一棒在主流煙氣對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(gè)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(duì)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(huì)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(shí)，會(huì)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(huì)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(huì)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(shí)抽吸口數(shù)也會(huì)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(gè)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(duì)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(huì)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?，?huì)增加濾嘴的稀釋率，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(huì)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(huì)減小粒子凝并的作用，會(huì)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(duì)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(huì)增大。然而，因?yàn)橥L(fēng)稀釋的氣流大小會(huì)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(huì)增加氣溶膠的粒子質(zhì)量，從20000增至32000時(shí)，煙氣氣溶膠的粒子質(zhì)量會(huì)逐漸降低，但降低幅度不大，可考慮為測(cè)量的誤差導(dǎo)致的。伴隨透氣度增加，會(huì)增大稀釋率，弱化粒子凝并的作用。透氣度由6000增至12000時(shí)，基本不會(huì)改變粒數(shù)的平均粒徑，分別是0.085與0.085μm；由12000增至20000時(shí)，會(huì)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(píng)價(jià)

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(huì)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(huì)伴隨卷煙紙的透氣度增加而不斷減?。粰幟仕岬柠}含量對(duì)煙氣氣溶膠的粒子數(shù)量與質(zhì)量也會(huì)產(chǎn)生影響，只是不夠明顯；接裝紙的透氣度增加，也會(huì)對(duì)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(duì)于粒子質(zhì)量基本不會(huì)產(chǎn)生影響；成型紙的透氣度增加會(huì)，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(huì)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(shí)，會(huì)增加主流煙氣之中的粒子質(zhì)量，但是會(huì)使得粒子數(shù)量有一定的降低，當(dāng)由800Pa上升到900Pa之時(shí)，會(huì)顯著降低主流煙氣中的粒子質(zhì)量，并且不會(huì)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(duì)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(huì)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(duì)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(guó)煙草學(xué)報(bào)，2015，24（02）：142～144.

［2］孔浩輝，吳君章，沈光林.ELPI設(shè)定條件對(duì)卷煙主流煙氣氣溶膠檢測(cè)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(cè)分析工作。