白雪平 黃朝章 張建平 蘇明亮 趙藝強(qiáng) 吳清輝

(福建中煙工業(yè)公司技術(shù)中心,福建廈門,361022)

卷煙紙?zhí)匦詫?duì)卷煙主流煙氣中氨含量的影響

白雪平 黃朝章 張建平 蘇明亮 趙藝強(qiáng) 吳清輝

(福建中煙工業(yè)公司技術(shù)中心,福建廈門,361022)

研究了卷煙紙透氣度、定量、亞麻漿配比、助燃劑類型及含量對(duì)卷煙主流煙氣中氨含量的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),卷煙紙助燃劑類型及含量和卷煙紙透氣度對(duì)卷煙主流煙氣中氨含量的影響具有顯著的線性規(guī)律。提高卷煙紙透氣度、卷煙紙助燃劑含量和鉀鹽的比例,均有利于降低卷煙主流煙氣中氨的含量;卷煙紙定量和亞麻漿配比對(duì)卷煙主流煙氣中氨含量的影響無(wú)顯著的線性規(guī)律。

卷煙紙;氨;透氣度;亞麻漿配比;助燃劑

氨是煙草天然成分,由于用于卷煙中的煙草是呈酸性的,所以煙草中的氨以質(zhì)子形式存在,即以煙草中天然羧酸的銨鹽形式存在,否則會(huì)揮發(fā)逸失。卷煙經(jīng)燃吸后,氨在煙氣氣相和粒相中都有存在,卷煙主流煙氣中氨含量雖然遠(yuǎn)低于煙草,但卻直接作用于人體[1-2]。卷煙煙氣中的氨來(lái)源于煙草及其他輔助材料中的含氮化合物,包括蛋白質(zhì)、氨基酸、硝酸鹽、銨鹽、酰胺、生物堿及含氮雜環(huán)化合物[3],適宜的含氮化合物含量可以保持煙氣適當(dāng)?shù)纳韽?qiáng)度和濃度,但過(guò)高的含氮化合物含量不僅使煙氣粗糙,產(chǎn)生焦糊味,而且會(huì)產(chǎn)生大量有害成分,在卷煙抽吸過(guò)程中,這些含氮化合物會(huì)不同程度地產(chǎn)生氨。氨不僅影響卷煙的吃味,還會(huì)刺激人體的視覺(jué)及呼吸系統(tǒng),長(zhǎng)期吸入會(huì)對(duì)人體造成較嚴(yán)重的危害。因此,氨是卷煙主流煙氣中公認(rèn)的一種主要有害成分。

卷煙紙屬于薄頁(yè)紙,一般定量在 26～32 g/m2之間,作為卷煙輔助材料,在煙草工業(yè)中占有較重要的地位[4-6]。卷煙紙占卷煙煙支質(zhì)量的 5%,由于它直接參與燃燒,可通過(guò)控制煙支的燃燒性和對(duì)煙氣的稀釋作用,來(lái)影響卷煙的燃燒性、香味和焦油產(chǎn)生量以及其他的煙氣有害成分如一氧化碳的變化等[7-9]。卷煙紙透氣度、定量、助燃劑含量對(duì)卷煙煙氣常規(guī)指標(biāo)的影響以往已有不少研究[10-11]。然而,關(guān)于卷煙紙?zhí)匦詫?duì)卷煙主流煙氣中氨的系統(tǒng)性影響程度的文獻(xiàn)未見報(bào)道,本實(shí)驗(yàn)研究了卷煙紙透氣度、定量、亞麻漿配比、助燃劑類型及含量對(duì)卷煙主流煙氣中氨釋放量的影響,為低危害卷煙卷煙紙?jiān)O(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化選擇提供參考。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 儀器和材料

水中氨離子標(biāo)準(zhǔn)溶液 (分析純,中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院生產(chǎn))、甲烷磺酸 (體積分?jǐn)?shù) >99%,Acros)、濃鹽酸 (分析純,廣東汕頭西隴化工廠生產(chǎn));卷煙樣品 (煙支 64 mm+濾嘴 20 mm,由福建中煙工業(yè)公司提供),卷煙紙參數(shù)變化如表1所示。

表1 卷煙紙參數(shù)變化

離子色譜儀、戴安 ED-50電導(dǎo)檢測(cè)器、戴安CSRS-Ⅱ抑制器、戴安 I onpacCS12A陽(yáng)離子交換分析柱、戴安 I onpacCG12A陽(yáng)離子交換預(yù)柱 (美國(guó)戴安公司生產(chǎn));70 mL打孔氣體吸收瓶 (上海訊宏儀器公司生產(chǎn));S M400直線型吸煙機(jī) (英國(guó) Filtrona公司生產(chǎn));AG104電子天平 (感量 0.0001 g,瑞士Mettler2Toledo儀器公司生產(chǎn));Human型超純水系統(tǒng)(Pgeneral公司生產(chǎn) )。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 煙氣的捕集

將樣品卷煙在溫度 (22±1)℃、相對(duì)濕度 (60±2)%的條件下平衡 48 h,然后根據(jù)質(zhì)量選出合適煙支。在溫度 (22±2)℃、相對(duì)濕度 (60±5)%的條件下,用 S M400直線型吸煙機(jī)按照 YC/T29—1996規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件抽吸卷煙,每個(gè)孔道抽吸 4支卷煙,在捕集器和抽吸筒之間連接裝有 25 mL 0.005 mol/L HCl吸收液的吸收瓶,用劍橋?yàn)V片和吸收瓶捕集卷煙主流煙氣。

1.2.2 測(cè)試樣品的制備

將 1張捕集有粒相物的劍橋?yàn)V片折疊后放入 100 mL錐形瓶中,準(zhǔn)確加入 25 mL 0.005 mol/L HCl,室溫下振蕩 40 min,靜置 5 min,萃取。準(zhǔn)確移取 5 mL萃取液和 5 mL吸收液至 25 mL容量瓶中,用 0.005 mol/L HCl稀釋定容至刻度。取 2 mL稀釋溶液,經(jīng)0.45μm微孔濾膜過(guò)濾,對(duì)濾液進(jìn)行離子色譜分析(處理好的樣品必須在冷藏條件下 2天內(nèi)進(jìn)行分析),采用對(duì)照標(biāo)樣與煙氣樣品色譜峰的保留時(shí)間進(jìn)行定性,采用外標(biāo)法進(jìn)行定量。

1.2.3 離子色譜條件

流動(dòng)相 A:0.05 mol/L甲烷磺酸;流動(dòng)相 B:水;流速:1.2 mL/min;進(jìn)樣量:25μL;柱溫:30℃;抑制器電流:90 mA。淋洗梯度條件見表2。

表2 淋洗液梯度洗脫程序

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)樣及樣品色譜圖

在選定的實(shí)驗(yàn)條件下獲得的標(biāo)樣及樣品的色譜圖見圖1所示。圖1表明,標(biāo)準(zhǔn)溶液及樣品光譜峰均分離良好,且峰形良好,可以進(jìn)行定量分析。

圖1 離子色譜氨檢測(cè)圖譜

2.2 卷煙紙對(duì)卷煙主流煙氣中氨含量的影響

2.2.1 卷煙紙助燃劑含量對(duì)卷煙主流煙氣中氨含量的影響

助燃劑含量一般為卷煙紙質(zhì)量的 0.5%～2.0%,其含量雖少,但通過(guò)添加助燃劑可降低燃燒熱解的初始溫度,降低卷煙在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的有害氣體[8]。在助燃劑鉀、鈉質(zhì)量比為 50∶50下,實(shí)驗(yàn)考察了不同含量的檸檬酸鉀對(duì)卷煙主流煙氣氨含量的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果 (見圖2)表明,隨著卷煙紙中助燃劑含量的增加,主流煙氣中氨含量顯著下降。

圖2 卷煙紙助燃劑含量對(duì)卷煙主流煙氣中氨含量的影響

2.2.2 卷煙紙助燃劑類型對(duì)卷煙主流煙氣中氨含量的影響

作為助燃劑的檸檬酸鉀和檸檬酸鈉,雖然兩種鹽性質(zhì)相似,但效果卻有較大區(qū)別,鉀鹽性質(zhì)更為活潑,助燃效果更好。研究顯示,助燃劑陰離子相同時(shí)陽(yáng)離子對(duì)焦油的影響不同。劉志華等人[12]研究不同堿金屬檸檬酸混合助燃劑對(duì)煙氣焦油和 CO含量的影響,發(fā)現(xiàn)增加鉀鹽比例,減少鈉鹽比例,可以降低煙氣焦油和 CO的生成。

本實(shí)驗(yàn)固定助燃劑的含量 (以無(wú)水檸檬酸根計(jì))為 2.8%,考察不同比例的檸檬酸鉀和檸檬酸鈉對(duì)卷煙主流煙氣氨的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著檸檬酸鉀比例的降低,煙氣中氨的釋放量增加。

圖3 卷煙紙助燃劑類型對(duì)卷煙主流煙氣中氨含量的影響

2.2.3 卷煙紙亞麻漿配比對(duì)卷煙主流煙氣中氨含量的影響

使用亞麻漿卷煙紙的卷煙燃燒后木質(zhì)氣較少,在卷煙的香氣透發(fā)、余味純凈上更能反映卷煙本來(lái)的味道,因此卷煙產(chǎn)品使用亞麻漿卷煙紙的比例越來(lái)越大,尤其是中高檔卷煙。開展亞麻漿配比與卷煙煙氣指標(biāo)的研究,已成為煙草行業(yè)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)考察了卷煙紙不同亞麻漿配比對(duì)煙氣氨含量的影響,結(jié)果見圖4。圖4表明,在卷煙紙定量、透氣度和助燃劑類型不變的情況下,亞麻漿配比為 0,25%,75%時(shí),主流煙氣中氨的含量變化不大。

圖4 卷煙紙亞麻漿配比對(duì)卷煙主流煙氣中氨含量的影響

2.2.4 卷煙紙定量對(duì)卷煙主流煙氣中氨含量的影響

近幾年,國(guó)內(nèi)外卷煙紙的定量普遍有所升高,較高定量的卷煙紙卷制香煙后可取得較好的外觀效果,煙支不透明性好、挺度好[13]。本實(shí)驗(yàn)考察了卷煙紙定量對(duì)卷煙主流煙氣中氨含量的影響。結(jié)果表明,當(dāng)卷煙紙定量從 28 g/m2增加至 32 g/m2時(shí),卷煙主流煙氣中氨的釋放量略有下降。其原因是高定量的卷煙紙?jiān)诮M織結(jié)構(gòu)上變得疏松、均勻、自然孔隙度好,燃燒性變好[10]。

圖5 卷煙紙定量對(duì)卷煙主流煙氣中氨含量的影響

2.2.5 卷煙紙透氣度對(duì)卷煙主流煙氣中氨含量的影響

卷煙紙透氣度的大小直接影響煙支的燃燒性,同時(shí)也影響卷煙煙氣的稀釋度,從而影響主流煙氣中氨的釋放量。由圖6可見,隨著卷煙紙透氣度的提高,卷煙煙氣被稀釋,煙氣中的氨呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。卷煙紙透氣度是影響卷煙紙內(nèi)在質(zhì)量的重要指標(biāo)之一,適當(dāng)提高透氣度有利于降低煙氣中的氨含量。

3 結(jié) 論

3.1 卷煙紙助燃劑類型、助燃劑含量、透氣度對(duì)卷煙主流煙氣中氨含量的影響具有顯著的線性規(guī)律。提高卷煙紙助燃劑含量和鉀鹽的含量,均有利于降低卷煙主流煙氣中氨的含量。

3.2 卷煙紙定量和亞麻漿配比對(duì)卷煙主流煙氣中氨含量的影響無(wú)顯著的線性規(guī)律。

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Effect of C igarette Paper on Ammon ia Content in Ma instream Smoke

BA IXue-ping HUANG Chao-zhang＊ZHANG Jian-ping SU Minng ZHAO Yi-qiang WU Qing-hui
(Technology Center of China Tobacco Fujian Industrial Corporation,Xiam en,Fujian Pro361022)

The effects of the permeability,the basisweight,the proportion of hemp pulp and the types and amount of the burning conditioner of cigarette paper on the ammonia content in cigarette mainstream s moke were explored.The results indicated that:The influence of the permeability,the types and amount of the burning conditioner of cigarette paper on ammonia content in cigarettemainstream s moke is in accordance with linear correlation;The ammonia content decreases regularly and linearlywith the increase of the amount of burning conditioner of cigarette paper,the permeability and the amountsof the potassium salt;The influence of the basisweight,the proportion of hemp pulp on the ammonia content in cigarette mainstream s moke isn't in accordance with significant linear correlation.

cigarette paper;ammonia;permeability;the proportion of hemp pulp;burning conditioner

TS761.1

A

0254-508X(2010)12-0027-04

白雪平女士,工程師;主要從事煙草學(xué)分析研究。

(＊E-mail:huangchaozhang@fjtic.cn)

2010-06-25

(責(zé)任編輯:郭彩云)