煙用濾嘴棒功能化改進(jìn)及填充紙的技術(shù)發(fā)展

王 健 劉 文，* 朝魯門 陳海兵 孫慶杰 謝一飛

（1.中國制漿造紙研究院有限公司，北京，100102；2.南通煙濾嘴有限責(zé)任公司，江蘇南通，226001）

1 卷煙濾嘴棒的結(jié)構(gòu)及功能

卷煙濾嘴棒由過濾材料和成形紙組成，其通過接裝紙與煙支復(fù)合在一起，結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要功能包括過濾煙氣、防止煙絲脫落等；主要結(jié)構(gòu)包括外置溝槽濾嘴、內(nèi)置溝槽濾嘴、普通濾嘴及空腔濾嘴等。目前，由于濾嘴對主流煙氣的有害成分過濾效果有限，因此，提高濾嘴降焦減害的效果及改善抽吸口感成為了研究的重點(diǎn)[1]。

圖1 卷煙濾嘴棒的結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of cigarette filter

1.1 卷煙濾嘴棒用過濾材料

煙用濾嘴棒的工業(yè)化起源于1930年，棉纖維作為濾嘴棒填充材料應(yīng)用于卷煙產(chǎn)品中，但用時不長。1936年，紙濾嘴棒上市，但紙濾嘴棒發(fā)展緩慢，抽吸體驗感不佳。1953年，醋酸纖維作為過濾材料被應(yīng)用于香煙行業(yè)，1954年，醋酸纖維濾嘴棒占到煙濾嘴棒市場的9%，到1979年，醋酸纖維濾嘴棒占到煙濾嘴棒市場總量的92%。1958年，活性炭復(fù)合材料應(yīng)用于香煙濾嘴棒，開啟了功能化濾嘴棒時代。20世紀(jì)70年代末，聚丙烯絲束于美國、捷克上市，并應(yīng)用于香煙濾嘴棒材料；1989年，聚丙烯絲束在國內(nèi)煙草行業(yè)投入使用并產(chǎn)業(yè)化[2]。近幾年，兼顧醋酸濾嘴棒與紙濾嘴棒共同特點(diǎn)的醋酸紙濾嘴棒也在逐漸產(chǎn)業(yè)化，并有含天然植物顆粒、高分子化合物、介孔材料等功能性濾嘴棒投入市場，以滿足消費(fèi)者的不同需求。

目前，醋酸絲束（纖維）、聚丙烯絲束（纖維）、濾嘴棒填充紙的生產(chǎn)技術(shù)成熟，但使用效果存在差異，因此，市場上大多以醋酸纖維絲束作為煙濾嘴棒的填充材料，也有部分高性能紙濾嘴棒及聚丙烯濾嘴棒應(yīng)用于香煙，僅占到醋酸絲束的30%～40%。

1.2 卷煙濾嘴棒的功能化改進(jìn)

目前，市場上的濾嘴棒填充材料大多以二醋酸纖維為主，醋酸纖維濾嘴棒由濾嘴棒成形紙包裹二醋酸纖維素絲束濾芯制成，可以有效截留過濾煙氣粒相物，技術(shù)相對成熟，因此得到了廣泛的重視與應(yīng)用。煙用濾嘴棒一般可分為普通醋酸纖維濾嘴棒與特種醋纖濾嘴棒，特種酸纖維濾嘴棒又可分為醋酸纖維溝槽濾嘴棒與復(fù)合濾嘴棒等[3]。二醋酸纖維素表面光滑，無機(jī)械損傷，單根纖維呈Y型[4]，在醋酸纖維濾嘴棒中，纖維的圓柱截面與煙氣流向垂直，纖維間的距離一般比煙氣微粒大2～3個數(shù)量級，煙氣通過濾嘴內(nèi)部時，醋酸纖維交織提供一定的空間，煙氣交叉移動，彼此頻繁碰撞，在冷凝作用下集聚成較大的球狀粒子[5]滯留，但醋酸纖維是合成類纖維，表面活性低，所以其對煙氣有害物質(zhì)的截留能力有限。

近年來，研究者做了很多相應(yīng)的研究來實現(xiàn)卷煙濾嘴棒的功能化，主要包括以下2方面。

在增香保潤方面，醋酸纖維濾嘴棒中添加甘草、沙棘子、辛夷、薄荷葉、茶葉等天然物質(zhì)的提取物，以絲束加香、載體加香、復(fù)合加香等方法[6]，不僅可以有效地起到增香維穩(wěn)的效果，在降低嗆感、緩釋煙氣的同時也可起到降焦減害的作用。降低了煙氣對人體呼吸道的危害。此外，天然植物如蘋果皮渣[7]、玉米[8]、魔芋[9]、橄欖果[10]、益母草[11]等多糖提取物也可達(dá)到保潤的效果。

在降焦減害方面，張愛華[12]利用1.0 mg/mL的生化制劑血紅素（C34H32ClFeN4O4）的大環(huán)狀結(jié)構(gòu)作為主劑，在Fe2+的作用下選擇性吸附CO，降低焦油量，經(jīng)檢測，在溫度30 ℃的作用下可使焦油釋放量降低17%左右。張麗麗[13]在濾嘴棒中添加功能性介孔碳材料，結(jié)果表明，當(dāng)介孔碳材料添加量為10 mg/cig時，可選擇性降低卷煙煙氣中25%以上的苯酚，當(dāng)介孔碳材料添加量為20 mg/cig時，可降低39%以上的苯酚。Deevi等人[14]將殼聚糖和活性炭復(fù)合而成的濾嘴添加劑應(yīng)用于香煙中，可有效降低煙堿、焦油、CO、NH3的含量。戴亞等人[15]和Wang等人[16]從天然植物中提取的多種酮、酚類及其衍生物和從新鮮動物血液中提取的血紅素添加到卟啉化合物中，然后將其加入至濾嘴中，可有效降低多種稠環(huán)芳烴（PAHs）、亞硝胺（TSNAs）和芳香胺等有害成分。此外，納米材料由于其表面活性位多、化學(xué)反應(yīng)接觸面大應(yīng)用于香煙濾嘴棒中，可有效降低主流煙氣中的有害成分，Pd、CuO、Fe2O3納米混合物可有效降低CO、NOx的含量[17]。南通煙嘴試驗廠研制的減害增塑劑[18]，可使煙氣中的苯并芘（B[α]P）降低22.4%，并保持卷煙原有的吸味和風(fēng)格。

2 濾嘴棒填充紙的制備和應(yīng)用

2.1 填充紙制備技術(shù)發(fā)展

2.1.1 植物纖維濾嘴棒紙

紙質(zhì)填充材料原料主要以針葉木漿和闊葉木漿為主，添加針葉木漿的目的主要是提高強(qiáng)度，而添加闊葉木漿的目的主要是保證原紙的透氣度[19]。在纖維原料的選擇上，金成等人[20]將不同打漿度的麻漿以不同的比例配抄，生產(chǎn)出柔軟度極佳的高性能無皺麻類紙濾嘴棒。實驗表明，保持紙機(jī)托輥壓力在0.1～0.5 MPa，壓榨水分在45%～55%之間的工藝條件，當(dāng)高打漿度漿與低打漿度漿的質(zhì)量比為4∶1時，抄造出的濾嘴棒填充紙性能最優(yōu)，由此制備的濾嘴棒的煙油截留率大幅度提升，并可抑制細(xì)菌滋生，降低了抽吸的危害并利于濾嘴棒原材料的貯存。尹嵩等人[21]將麻類纖維、竹類纖維、羅布麻纖維、水溶性維倫分別與木漿纖維按照3∶7的質(zhì)量比抄造成紙并卷成濾嘴棒，應(yīng)用到經(jīng)典1956型紅塔山卷煙中，經(jīng)檢測，4種紙質(zhì)濾嘴棒都滿足紙質(zhì)濾嘴棒的指標(biāo)，與純木漿紙嘴棒相比，含麻紙制成濾嘴棒可使卷煙煙氣中水分降低36.88%，焦油量降低26.97%，粒相物的去除效果最好，且煙氣濃度充足，煙香較協(xié)調(diào)舒適，但煙香較淡；竹紙制成的濾嘴棒可提升煙氣水分含量43.75%，煙氣濃郁，煙香細(xì)膩，并有效降低了煙氣刺激性，有一定的保潤作用；羅布麻紙制成的濾嘴棒可提升煙氣水分含量26.25%，但煙香略單薄，稍有雜氣；水溶性維倫紙制成的濾嘴棒對煙氣指標(biāo)影響不大。

工藝上，濾嘴棒填充紙的抄造常以濕法造紙為主，而紙質(zhì)填充材料在濾嘴棒成形之前，通常都需要經(jīng)過壓紋處理，目前的工業(yè)生產(chǎn)主要通過在線壓紋的方式，壓紋紋路為直螺紋，但在線壓紋無法靈活運(yùn)用功能助劑材料；離線壓紋因操作難度較大尚未在生產(chǎn)中使用，其壓紋紋路為花螺紋、斜螺紋，且壓紋方式靈活，可實現(xiàn)不同壓紋的轉(zhuǎn)變進(jìn)而賦予紙張功能化。沈靖軒等人[22]研究了不同的壓紋方式及紋路對濾嘴棒填充紙性能的影響。結(jié)果表明，經(jīng)在線壓紋的濾嘴棒填充原紙制成的濾嘴棒，其吸阻穩(wěn)定性和降焦效果較好；經(jīng)離線花螺紋處理的紙柔軟度較高；相較于離線花螺紋處理，經(jīng)離線斜螺紋處理的原紙有較高的抗張強(qiáng)度和較好的降焦效果。鄔憲娜等人[23]采用半干起皺法生產(chǎn)濾嘴棒填充原紙，控制其起皺水分45%～55%，生產(chǎn)的濾嘴棒填充紙可達(dá)到較好的起皺效果，從而保證其成棒時擁有較高的柔軟度。

針對原紙的物理性能，彭慶華[24]利用聚丙烯酰胺作為助留劑，節(jié)約填料和纖維、降低上網(wǎng)漿料和網(wǎng)下白水的濃度，且紙張的強(qiáng)度、白度、勻度等物理指標(biāo)沒有受到影響，成紙易干燥，紙張表面更加平整、柔軟。楊光旺[25]將瓜爾膠加入濾嘴棒紙中，與其他化學(xué)助劑相比，瓜耳膠在使用時不需要單獨(dú)的溶解、攪拌設(shè)備，也不存在分子鏈剪切導(dǎo)致的降解問題，可有效增強(qiáng)濾嘴棒填充原紙的勻度、強(qiáng)度，并降低了生產(chǎn)成本。楊良駒等人[26]將植物提取物加入到濾嘴棒填充紙中，在賦予香氣的同時，并在一定程度上提高了紙張的強(qiáng)度。

隨著社會的發(fā)展，煙民對健康問題及香煙的口感越來越重視，因此，為滿足煙民不同的需求，紙-醋酸纖維復(fù)合型濾嘴棒的研發(fā)成為了煙草行業(yè)的熱點(diǎn)。其中，活性炭復(fù)合濾嘴技術(shù)最為成熟、應(yīng)用最為廣泛。卷煙濾嘴常用的是椰子殼活性炭，且不同種類的活性炭可以選擇性地濾除20多種煙氣有害成分，包括甲醛、乙醛、重金屬元素和放射性元素等，但不能顯著地提高對粒相物的過濾效率。在用量一定的情況下，截留效率隨所用活性炭比表面積和孔容的增大而增大，一般而言，對于二元復(fù)合濾嘴，活性炭顆粒負(fù)載于近煙支段的紙濾嘴中；在三元復(fù)合濾嘴中，活性炭既可含于近煙支段中，也可加入近煙支段與近嘴段之間的空腔中，空腔也可以被其他材料所替代[27]，已有Pd-Cu/ACF[28]和Pd-Cu/超級活性炭（SAC）[29]廣泛應(yīng)用于卷煙濾嘴棒中，在大幅度降低主流煙氣焦油的同時又可降低CO的含量。孟仟祥[30]發(fā)明了選擇性降害濾嘴棒添加劑等，該添加劑在提高紙張強(qiáng)度的同時又可簡化生產(chǎn)工序，以SiO2+Al2O3為載體、山梨醇苷或木糖醇苷為穩(wěn)定劑、β-環(huán)糊精或纖維素為黏合劑共同組成具有生物活性的添加劑，可有效增強(qiáng)原紙強(qiáng)度并消除煙氣中的芳香類有機(jī)化合物。馬智勇等人[31]利用濕法造紙抄造出活性炭纖維紙（ACFP），現(xiàn)已作為二元濾嘴棒的一部分應(yīng)用于部分品牌香煙。由于ACFP負(fù)載活性炭顆粒，因此相較于單一醋酸纖維濾嘴棒，其吸附性更加優(yōu)越，可有效減少香煙煙氣中的部分氣相物及粒相物。李克等人[32]將保濕劑加到濾嘴棒填充紙上，大幅度提高了煙氣的含水量，起到了一定的保潤作用并降低了NH3的釋放量。高明奇等人[33]將氧化石墨烯-殼聚糖復(fù)合物負(fù)載到濾嘴棒填充紙上，實驗表明，采用溶液共混法制備了氧化石墨烯-殼聚糖復(fù)合物（GO-CS）懸浮液，并選取10%的比例涂布于纖維素紙上，可選擇性降低卷煙煙氣中37.5%的苯酚和31.5%巴豆醛的釋放量，且卷煙抽吸品質(zhì)不變。

2.1.2 醋酸纖維紙

以單一的植物纖維抄造的濾嘴棒填充紙，作為填充材料在性能上存在一定的缺陷，如強(qiáng)度不足、口感欠佳、易造成熱塌陷等，不能滿足煙草行業(yè)的使用要求。因此，諸多專家對濾嘴棒填充紙進(jìn)行性能改進(jìn)。陳雪峰等人[34]將醋酸纖維與植物纖維混合，采用濕法造紙配抄醋酸纖維紙（CAP）。結(jié)果表明，CAP的定量在30～50 g/m2為佳，制成的醋酸纖維紙濾嘴棒（CAPF）兼具2種材料的特點(diǎn)：吸附性好、回彈性能佳、對焦油的截留效果好，同時還提高了廢棄醋酸纖維的利用率，減少了其焚燒處理帶來的環(huán)境負(fù)擔(dān)。此外，陳雪峰等人還利用馬尼拉麻漿抄造了濾嘴棒填充紙，相較于純針葉木漿，馬尼拉麻漿配抄所得填充紙張更加柔軟。

以CAP作為填充材料，盛培秀等人[35]在對CAP性能研究基礎(chǔ)上對CAPF做了系統(tǒng)性研究，結(jié)果表明，CAP原紙的緊度及抗張強(qiáng)度隨醋酸纖維含量的升高而降低，柔軟度隨醋酸纖維含量升高而升高，為保證原紙的強(qiáng)度，醋酸纖維的添加臨界比例為70%；由于木漿纖維的吸水能力強(qiáng)于醋酸纖維，因此CAP的吸水能力適中，可有效保持煙氣中的香氣、水分，減少了煙氣的雜氣及刺激性；經(jīng)分析檢測，CAPF的總孔面積約是單一醋酸纖維濾嘴棒的3倍，由于植物纖維富有紋孔、導(dǎo)管、毛細(xì)孔等，且當(dāng)纖維經(jīng)過分絲帚化作用后，其比表面積增大，因此，其對煙氣的過濾效果優(yōu)于單一醋酸纖維濾嘴棒，通過煙氣焦油量降低了15%～41%，降焦效率提高1.5%/mm以上，且CAPF濾嘴棒可有效降低煙氣中的氫氰酸（HCN）、氨氣（NH3）、苯并芘（B[α]P）、甲基亞硝酸胺吡啶基丁酮（NNK），其中，由于NH3極易溶于水，且木漿纖維具有較強(qiáng)的吸濕性[36]，因此NH3、B[α]P降低15%以上，NNK降低20%以上；在抽吸感覺上，CAPF優(yōu)于紙-醋酸纖維復(fù)合濾嘴棒，且刺激性較低。

在生產(chǎn)過程中，由于醋酸纖維難以與植物纖維間形成氫鍵，紙張強(qiáng)度較差，在分切、濾嘴棒成形等過程中，尺寸較小的纖維易脫落，從而造成污染生產(chǎn)環(huán)境，因此，王浩等人[37]將細(xì)菌纖維素（BC）作為填料應(yīng)用于CAP，使其抗張強(qiáng)度明顯提升，有效地改善了其在抄造過程中掉毛、掉粉的情況，從而可以減少針葉木漿的用量，有效地解決了CAPF在抽吸過程中易發(fā)生的“熱塌陷”，且減少了“紙味”。劉愛民[38]利用涂布陽離子淀粉來提高紙張強(qiáng)度，結(jié)果表明，當(dāng)陽離子淀粉添加量為絕干漿的0.5%～0.6%時，可有效降低原輔料成本。馬濤等人[39]將植物蛋白纖維加入植物漿中，并與醋酸纖維混合抄造，有效地解決了紙濾嘴棒在抽吸過程中形成的“熱塌陷”問題。

在增香保潤方面，張云龍等人[40]將植物顆粒與木漿混合打漿制成顆粒濾嘴棒，并將其與醋酸纖維混合制成紙-醋酸纖維復(fù)合濾嘴棒，在不影響紙濾嘴棒降焦性能的同時，有效地豐富了卷煙香氣，緩解了卷煙煙氣的嗆感。姚二民等人[41]將茶葉粉加入到紙與醋酸纖維二元復(fù)合的濾嘴棒中制成茶質(zhì)濾嘴，茶葉中的不飽和官能團(tuán)降低了卷煙煙氣中的焦油、煙堿含量，有效地降低了煙氣自由基、亞硝胺、多環(huán)芳烴及酚類成分等，且茶多酚含有的清香提高了卷煙的感官品質(zhì)。

在選擇性降害方面，為減少紙-醋酸纖維復(fù)合濾嘴棒卷煙中氫氰酸、苯酚、巴豆醛的釋放量，高明奇等人[42]將負(fù)載氧化石墨烯纖維均勻涂布到濾嘴棒壓紋紙上，由于氧化石墨烯具有比表面積大、活性位點(diǎn)多、安全環(huán)保等特性，且可通過膠黏劑與植物纖維結(jié)合牢固，避免了吸食時負(fù)載的氧化石墨烯脫落，因此其在紙上的留著率高且操作簡單，可有效拓展紙-醋酸纖維復(fù)合濾嘴棒的實用性和安全性。金勇等人[43]將醋酸纖維利用胺類官能團(tuán)化處理，再將其與植物纖維配抄成紙，經(jīng)檢測，以該類紙作為填充材料制備的濾嘴棒，對苯酚、鄰苯二酚、間苯二酚的去除率可達(dá)36.04%、18.03%、36.81%?？稍诒ＷC卷煙感官質(zhì)量不變的情況下，將每支煙的焦油量降低3～5 mg。董有等人[44]利用海泡石提高了填充紙對有害物質(zhì)的吸附，相較于單一醋酸纖維濾嘴棒，加有海泡石的紙-醋酸纖維復(fù)合濾嘴棒的焦油透過量減少了19%，煙堿透過量減少了28%。

2.2 填充紙與其他填充材料的性能對比

目前，市面上主要以醋酸纖維、聚丙烯纖維、紙作為香煙濾嘴棒的填充材料。醋酸纖維無毒無味，且成絲性能良好，熱穩(wěn)定佳，制成的卷煙濾嘴棒具有口感好、回彈性好的優(yōu)點(diǎn)。醋酸纖維過濾嘴因其綜合性能良好迅速廣泛地應(yīng)用于卷煙產(chǎn)品中[45]，當(dāng)二醋酸纖維以精制棉籽絨纖維、木材纖維等為原料時[46]，用醋酸或酸酐在催化劑的作用下羥基酯化得到的熱塑性樹脂，其性能取決于乙?；潭?，二醋酸纖維是由三醋酸纖維水解使酯化度由3降至2.0～2.7得到，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定[47]，具有可生物降解性[48]。日本學(xué)者研究表明，當(dāng)醋酸纖維的取代度＞2.1時，醋酸纖維難以自然降解[49]，作為快消品，由醋酸纖維制成的濾嘴棒不易自然降解，在使用后通常以焚燒的形式進(jìn)行處理，且產(chǎn)量有限，對原材料的要求嚴(yán)格，工藝復(fù)雜，投資成本大，造成了環(huán)境危害及資源浪費(fèi)。

不同的濾嘴棒填充材料具有不同的特點(diǎn)如表1所示。相對于醋酸纖維濾嘴棒，聚丙烯絲束吸阻更小且價格低廉，其對煙氣自由基的截留效果好，但由于聚丙烯絲束在濾嘴棒接裝時呈非圓形[50]，這種結(jié)構(gòu)使之不能像二醋酸纖維通過增塑劑黏接，因此其成棒率低、濾嘴接裝率低[51]。

表1 幾種常見填充材料的抽吸特點(diǎn)Table 1 Suction characteristics of common filling materials

紙的成本低、工藝簡單、對焦油和煙堿截留效率更高，而且尤為突出的是紙的生物降解性好，因此相比醋酸纖維，紙質(zhì)濾嘴棒在處理時可通過自然降解而非焚燒的形式，對自然環(huán)境更加綠色友好。

相比于醋酸絲束與聚丙烯絲束，紙濾嘴棒的生產(chǎn)成本低、工藝技術(shù)成熟、使用回收后可通過自然降解的方式，因此更為綠色環(huán)保。此外，以紙作為載體可以通過涂布、加填等造紙工序負(fù)載一些功能性助劑，從而實現(xiàn)增香、保潤、降焦減害等作用，在實際應(yīng)用時更為靈活。

2.3 紙濾嘴棒的性能和應(yīng)用

在相同壓降條件下，單一醋酸纖維濾嘴棒對煙氣中的截留效率低于復(fù)合濾嘴棒（見圖2），而復(fù)合濾嘴棒常以紙-醋酸纖維濾嘴棒組成，紙濾嘴棒常置于近煙絲端，醋酸纖維濾嘴棒常置于近嘴端，這樣既可以利用濾嘴棒填充紙對焦油的高截留效果，又可以保證抽吸的口感，因此，濾嘴棒填充紙的研究亦是煙草行業(yè)的熱點(diǎn)。

圖2 濾嘴壓降與過濾效率的關(guān)系Fig.2 Relationship between filter pressure and efficiency

作為煙氣過濾的重要組成部分，濾嘴棒的過濾機(jī)理一般為直接攔截、慣性沖擊、擴(kuò)散沉積。由于原料的不同，紙濾嘴棒與醋酸纖維濾嘴棒有不同的抽吸特點(diǎn)（見表2），相對于醋酸纖維濾嘴棒，紙濾嘴棒由大量的植物纖維作為填充物，經(jīng)過起皺處理，其孔隙多、比表面積大，為煙堿、焦油提供了大量的吸附空間，且植物纖維上有大量的羥基，提供了氫鍵結(jié)合位點(diǎn)，使濾嘴棒紙有更強(qiáng)的氫鍵結(jié)合力，因此，紙濾嘴棒的降焦能力更強(qiáng)。與醋酸纖維濾嘴棒相比，裝有紙濾嘴棒卷煙主流煙氣中氨氣、苯并芘（B[α]P）的釋放量偏低，氫氰酸、苯酚、巴豆醛的釋放量偏高，主流煙氣中CO、甲基亞硝胺吡啶基丁酮的釋放量沒有顯著的影響，由此可見，紙濾嘴棒能有效地降低卷煙主流煙氣中粒相物的釋放量，在降低主流煙氣中氣相物的釋放量上與醋酸纖維濾嘴棒相當(dāng)[52]。但由于氫鍵作用，紙濾嘴棒易受潮軟化，造成“熱塌陷”等問題，從而影響口感。此外，紙濾嘴棒的吸附能力強(qiáng)，在吸附有害成分的同時也會吸附煙草里的香氣成分，抽吸過程中其本身的“紙味”也會影響煙民的抽吸體驗。

表2 紙濾嘴棒與醋酸纖維濾嘴棒優(yōu)缺點(diǎn)分析Table 2 Analysis of advantages and disadvantages of paper filter and acetate filter

目前，由于消費(fèi)者對健康及卷煙口感的關(guān)注普遍增強(qiáng)，因此，既要做到降焦減害又要做到保持香煙的口感成為了煙草行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，二元、三元等紙-醋酸纖維復(fù)合濾嘴棒的應(yīng)用越來越廣泛。復(fù)合濾嘴棒種類繁多，按作用可分為降焦減害濾嘴棒和加香濾嘴棒；按結(jié)構(gòu)可分為二元復(fù)合和三元復(fù)合濾嘴棒；按添加劑的成分可分為活性炭濾嘴棒、鋁硅酸鹽類濾嘴棒、生物濾嘴和催化劑濾嘴棒等[53]。市面上已有以紙和醋酸纖維復(fù)合而成的二元及三元等復(fù)合濾嘴的廣泛應(yīng)用，相較于單一醋酸纖維濾嘴，其增香及降焦減害的效果更為突出，紙的制作工藝相對簡單成熟且成本較低，可利用涂布、加填等工序?qū)崿F(xiàn)功能化改進(jìn)。因此，濾嘴棒填充紙的研究已經(jīng)引起煙草行業(yè)的關(guān)注。

3 結(jié)語與展望

當(dāng)前，“綠色發(fā)展”是煙草行業(yè)發(fā)展主題，煙草行業(yè)發(fā)展的目標(biāo)是“增香保潤，降焦減害”，單一醋酸纖維濾嘴棒因其性能穩(wěn)定、口感好仍是市面上的主力，但其降焦油能力遜于紙濾嘴棒，且醋酸纖維的資源制約及回收問題十分嚴(yán)峻，所以濾嘴棒要做到既保留煙草香味、提高抽吸品質(zhì)又要選擇性降害是目前發(fā)展的重點(diǎn)。

濾嘴棒的主要作用在于降低焦油含量、通過化學(xué)或物理作用減少自由基等有害物質(zhì)、改善內(nèi)質(zhì)等[55]。利用兼具2種填充材料特點(diǎn)的醋酸纖維-紙類作為填充基材，可以實現(xiàn)廢醋酸纖維的多效利用并盡可能減少環(huán)境污染，緩解我國煙用醋酸纖維工藝復(fù)雜、投資成本大、資源制約及回收技術(shù)不成熟的現(xiàn)狀，減少環(huán)境負(fù)擔(dān)。

針對醋酸纖維紙在實地生產(chǎn)中掉毛、掉粉問題，可以通過改善生產(chǎn)工藝來提高原紙的物理強(qiáng)度并賦予濾嘴棒材料一定的增香減害功能，從而使該功能濾嘴棒達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)水平，具體研究內(nèi)容如下。

優(yōu)化原紙生產(chǎn)工藝，通過調(diào)配醋酸纖維和木漿的比例及打漿度確定出最適合濾嘴棒生產(chǎn)的生產(chǎn)工藝；此外，通過添加一定量的增強(qiáng)劑如聚乙烯醇，加用其他植物纖維（如麻類、竹類或納米纖維素），利用天然淀粉和多元醇制成天然塑化劑，從而使醋酸纖維和木漿纖維在不影響原紙松厚度、透氣度的情況下增強(qiáng)其物理強(qiáng)度從而減少其掉毛、掉粉現(xiàn)象。

通過加入香料達(dá)到增香維穩(wěn)的效果，由于現(xiàn)有的紙和醋酸纖維復(fù)合濾嘴棒存在一定的熱塌陷及抽吸存在“紙味”的問題，現(xiàn)有的加香技術(shù)是利用微膠囊添加植物香料、沉香、多糖、食用香精及多糖美拉德產(chǎn)物[55]來遮蓋“紙味”，使卷煙的香氣更加吃味、持久，從而緩解植物纖維對煙氣香味的大量截留所造成的香味不足的問題，但醋酸纖維紙具有一定的強(qiáng)度且兼具紙質(zhì)特點(diǎn)，是良好的香料載體，可創(chuàng)新性通過將加香物質(zhì)通過抄造及涂布的方式加入，從而達(dá)到一定的增香維穩(wěn)作用。

提高復(fù)合濾嘴棒的減害功能，煙草行業(yè)永恒不變的主題就是降焦減害，通過浸漬涂布等方式加入一些天然的草本物質(zhì)檢測是否可降低卷煙煙氣中的有害物質(zhì)。甘草、薄荷、枇杷等有天然的香氣且潤肺生津，已有研究證明枇杷葉三萜酸通過調(diào)節(jié)活化蛋白激酶AMPK/Nrf2和核因子NFκB通路改善吸煙所致的慢性阻塞性肺疾?。–OPD）炎癥反應(yīng)[56]，加以甘草及富含三萜酸類天然植物提取物來緩解吸煙帶來的危害，緩釋煙氣中的有害成分，提高抽吸品質(zhì)。

目前，單一醋酸纖維濾嘴棒和紙濾嘴棒都存在一定的缺陷，且新型煙草的興起占據(jù)了一定的份額，傳統(tǒng)香煙面臨著重大的挑戰(zhàn)。綜合成本與效果，醋酸纖維紙結(jié)合了醋酸纖維和紙二者的特點(diǎn)，是理想的填充材料，但在生產(chǎn)應(yīng)用中，醋酸纖維仍存在一些問題，因此，對醋酸纖維的研究仍任重道遠(yuǎn)。