不同抽吸模式對(duì)主要減害降焦技術(shù)的影響研究

趙常山，趙立恒，張鳳梅，司曉喜，朱瑞芝，劉春波，張 濤， 何 沛，王昆淼，申欽鵬，劉志華，向能軍

(云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司 技術(shù)中心，云南 昆明 650231)

“卷煙抽吸方法工作組”(WG 9)第一次會(huì)議決定成立WG 9 特別工作小組，對(duì)吸煙機(jī)發(fā)展歷史、抽吸形態(tài)參量、煙蒂長度、過濾通風(fēng)孔堵塞、卷煙煙氣和煙堿攝入等5方面內(nèi)容進(jìn)行了廣泛資料調(diào)查和研究，提交了“人類吸煙行為數(shù)據(jù)的回顧及對(duì)吸煙機(jī)新ISO 標(biāo)準(zhǔn)的建議”；通過綜合考慮人類吸煙行為數(shù)據(jù)和吸煙機(jī)性能，特別工作組向WG 9 提供了3個(gè)抽吸方案(A、B、C)和CI(加拿大深度)抽吸方法；WG 9商定向“國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/煙草及煙草制品技術(shù)委員會(huì)”(ISO/TC 126)提交2個(gè)抽吸方案，多數(shù)專家同意B方案，較少數(shù)專家同意CI抽吸方法，另外2名代表?xiàng)墮?quán)；WG 9向ISO/TC 126第26屆會(huì)議(2006.5，美國拉斯維加斯)提交了最終研究報(bào)告.卷煙抽吸模式已成為熱點(diǎn)問題，煙草科技工作者開展了大量關(guān)于抽吸方式對(duì)煙氣成分釋放量影響的研究[1-21].目前卷煙減害降焦主要有濾嘴通風(fēng)稀釋技術(shù)、煙絲配方設(shè)計(jì)、嘴棒吸阻和卷煙紙透氣度等[22-24]技術(shù)，然而不同抽吸模式對(duì)主要減害降焦技術(shù)影響的研究報(bào)道較少.因此，項(xiàng)目組開展現(xiàn)行的ISO模式、多數(shù)專家同意的B模式以及較少數(shù)專家同意的CI模式3種不同抽吸模式(相關(guān)參數(shù)見表1)對(duì)主要減害降焦技術(shù)的影響研究，為新形勢(shì)下卷煙設(shè)計(jì)提供參考.

表1 3種不同抽吸模式相關(guān)參數(shù)

1 材料與方法

1.1 材料

根據(jù)混合水平正交設(shè)計(jì)[23]，設(shè)計(jì)了不同的卷煙樣品16個(gè).按設(shè)計(jì)的參數(shù)在玉溪卷煙廠卷煙生產(chǎn)線上制備卷煙，樣品卷煙的技術(shù)參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)吻合.卷煙樣品參數(shù)見表2.

表2 不同減害降焦技術(shù)設(shè)計(jì)的卷煙樣品

1.2 方法

參照現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣品卷煙主流煙氣中煙堿(Nic)、焦油(Tar)、水分、一氧化碳(CO)、苯并[a]芘(B[a]P)、苯酚、甲醛、乙醛、丙烯醛、巴豆醛、N-亞硝基降煙堿(NNN)、N-甲基-N-亞硝胺)-1-(3-吡啶基)-丁酮(NNK)、苯、1,3-丁二烯、氨(NH3)和氫氰酸(HCN)的釋放量.在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，通過方法回收率、精密度和檢出限等方法驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終選擇的卷煙抽吸支數(shù)見表3.

表3 煙支數(shù)量

利用變量投影重要性分析法[24]，分別開展3種抽吸模式對(duì)主要減害降焦技術(shù)的影響研究工作.

2 結(jié)果與討論

2.1 變量投影重要性分析結(jié)果

每種卷煙樣品中15種煙氣化學(xué)成分平行測(cè)定3次，取平均值開展變量投影重要性分析.卷煙樣品煙氣化學(xué)成分的VIP值如圖1所示.

根據(jù)變量投影重要性VIP值和標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)b值，分析不同的抽吸模式對(duì)主要減害降焦技術(shù)的影響，結(jié)果如表4所示.

表4 不同抽吸模式對(duì)主要減害降焦技術(shù)的影響

注：x1為卷煙紙透氣度；x2為濾棒吸阻；x3為濾嘴通風(fēng)率；x4為煙絲配方;★表示該變量對(duì)煙氣釋放量結(jié)果的影響較大，+表示為正的影響，-表示為負(fù)的影響.

2.2 不同抽吸模式下卷煙設(shè)計(jì)的參考

由圖1和表4可知，在ISO模式下卷煙濾嘴通風(fēng)率的改變對(duì)煙氣釋放量結(jié)果的影響程度較大；B模式下，卷煙濾嘴通風(fēng)率的改變對(duì)煙氣釋放量結(jié)果的影響程度減弱，煙絲配方調(diào)整對(duì)煙氣釋放量結(jié)果的影響程度增強(qiáng)；CI模式下，煙絲配方調(diào)整對(duì)煙氣釋放量結(jié)果的影響程度較大.

綜合考慮不同抽吸模式對(duì)主要減害降焦技術(shù)影響效果的差異性，結(jié)合卷煙設(shè)計(jì)的實(shí)際，ISO模式下，較低煙氣化學(xué)成分釋放量的卷煙設(shè)計(jì)可主要通過增加濾嘴通風(fēng)率的方式來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)可以配合使用調(diào)整煙絲配方等方式顯著降低焦油、煙堿、HCN、苯并芘、苯酚、1,3-丁二烯和苯等煙氣成分的釋放量；B模式下，隨著濾嘴通風(fēng)孔50%的堵塞和機(jī)器抽吸卷煙時(shí)抽吸容量的增加，卷煙濾嘴通風(fēng)率的改變對(duì)煙氣化學(xué)成分釋放量的影響程度減弱，煙絲配方的改變對(duì)煙氣化學(xué)成分釋放量的影響程度加強(qiáng)，較低煙氣化學(xué)成分釋放量的卷煙設(shè)計(jì)可主要通過增加濾嘴通風(fēng)率和調(diào)整煙絲配方的方式來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)可以配合使用調(diào)整卷煙紙透氣度和嘴棒吸阻等方式顯著降低乙醛、丙烯醛等煙氣成分的釋放量；CI模式下，隨著濾嘴通風(fēng)100 %的堵塞，卷煙濾嘴通風(fēng)率的改變對(duì)煙氣化學(xué)成分釋放量的影響程度進(jìn)一步減弱，煙絲配方的改變對(duì)煙氣化學(xué)成分釋放量的影響程度進(jìn)一步加強(qiáng)，較低煙氣化學(xué)成分釋放量的卷煙設(shè)計(jì)，可主要采用調(diào)整煙絲配方的方式來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)可以配合使用調(diào)整卷煙紙透氣度和嘴棒吸阻等方式顯著降低NNK、1,3-丁二烯等煙氣成分的釋放量.

通過對(duì)不同減害降焦技術(shù)設(shè)計(jì)的16個(gè)卷煙樣品分析研究，考察了不同抽吸模式對(duì)主要減害降焦技術(shù)的影響，其中涉及的變量投影重要性分析法是變量重要程度評(píng)價(jià)中篩選變量的常用方法，依據(jù)對(duì)因變量解釋能力的大小篩選自變量.然而由于3種模式下樣品制作和樣品分析測(cè)試等過程的不同，會(huì)出現(xiàn)比如：①在CI模式下，嘴棒吸阻( 2 500和3 300 Pa)和卷煙紙透氣度(35 CU和55 CU)2個(gè)自變量的貢獻(xiàn)沒有煙絲配方(純絲、90%絲+10%薄、90%絲+10%梗和80%絲+10%梗+10%薄)明顯，②在CI模式下，濾嘴通風(fēng)孔100%堵塞，濾嘴通風(fēng)率仍對(duì)NNK、NNN和1,3-丁二烯有較大影響，③由于NNN和NNK含量較低，分析結(jié)果的細(xì)微波動(dòng)可能會(huì)帶來三種模式下被影響的程度和方式不完全一致等結(jié)果.因此，在不同抽吸模式下，建議參考以上結(jié)論及影響，并在保證感官和產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行卷煙的維護(hù)和開發(fā).

3 結(jié)語

通過不同抽吸模式對(duì)主要減害降焦技術(shù)影響效果的差異性研究發(fā)現(xiàn)：ISO模式下卷煙濾嘴通風(fēng)率的改變對(duì)煙氣釋放量結(jié)果的影響程度較大；B模式下卷煙濾嘴通風(fēng)率的改變對(duì)煙氣釋放量結(jié)果的影響程度減弱，煙絲配方調(diào)整對(duì)煙氣釋放量結(jié)果的影響程度增強(qiáng)；CI模式下煙絲配方調(diào)整對(duì)煙氣釋放量結(jié)果的影響程度較大.同時(shí)結(jié)合卷煙設(shè)計(jì)的實(shí)際，提出不同抽吸模式下低危害卷煙設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方式，為新形勢(shì)下新卷煙產(chǎn)品的研究開發(fā)提供參考.