羅 瑋，謝蘭英，秦亮生，丁 多，文建輝，吳名劍，郭小義，杜 文，尹新強(qiáng)，鄧昌健，卓寧野，龔淑果，孫志偉，鐘科軍

湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，長(zhǎng)沙市勞動(dòng)中路386 號(hào) 410007

加熱卷煙是通過(guò)加熱元件對(duì)煙草物質(zhì)進(jìn)行加熱，煙絲或再造煙葉只加熱但不燃燒，煙支中的霧化介質(zhì)、煙草中的香味成分和外加香味物質(zhì)通過(guò)加熱產(chǎn)生煙霧，煙氣中有害化學(xué)成分的釋放量明顯降低［1-2］。目前，市場(chǎng)在售的主流加熱卷煙有菲利浦·莫里斯國(guó)際公司（PMI）的iQOS 與英美煙草公司（BAT）的glo 兩種產(chǎn)品，當(dāng)兩種煙支在250～350 ℃的加熱條件下達(dá)到霧化溫度后，煙支段材料中霧化劑和料香汽化冷凝從而形成煙霧。由于煙支的降溫段較短，煙支段被全部加熱，導(dǎo)致入口煙氣溫度過(guò)高，其抽吸體驗(yàn)與傳統(tǒng)卷煙存在較大差距。傳統(tǒng)卷煙的醋纖絲束可有效降低煙氣溫度，但同時(shí)存在煙氣截留率高及明顯的高溫濾棒塌陷和軟化現(xiàn)象，不適合加熱卷煙使用。因此，為提高加熱卷煙的煙霧量，須使用低截留率濾棒；但低截留率濾棒通常其降溫效果較差。

以PMI 為代表的各大煙草公司在新型卷煙的煙用輔材、煙支結(jié)構(gòu)、煙草材料等方面進(jìn)行了大量的專(zhuān)利布局。針對(duì)煙氣過(guò)燙等問(wèn)題，重新進(jìn)行了煙支設(shè)計(jì)，并采用不同的解決方案。如PMI 推出的加熱卷煙iQOS 配套煙支Marlboro HeatSticks，其在復(fù)合濾棒中使用了壓紋聚攏聚乳酸（PLA）薄膜降溫材料［3-5］；BAT 的glo 為包圍加熱產(chǎn)品，配套的Kent 煙支使用打孔的硬紙空管濾棒來(lái)降低煙氣溫度；韓國(guó)煙草和人參株式會(huì)社（KT&G 公司）推出的lil 為中心針式加熱產(chǎn)品，其配套的Fit 煙支使用PLA 纖維編織束進(jìn)行降溫。四川中煙工業(yè)有限責(zé)任公司早期的“寬窄”煙支采用18 mm 的壓紋聚攏鋁箔復(fù)合紙進(jìn)行降溫；湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司“MOK”煙支使用打孔壓紋聚攏PLA 材料進(jìn)行降溫［6］；云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司“MC”煙支使用10 mm 的壓紋聚攏PLA 薄膜［7-8］達(dá)到降溫的目的；廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司“MU”煙支使用23 mm 的淀粉空管作為降溫段［9］；南通醋酸纖維有限公司開(kāi)發(fā)了降溫型醋酸纖維顆粒［10］?，F(xiàn)有技術(shù)主要是通過(guò)相變降溫材料對(duì)縱向流動(dòng)的高溫?zé)煔膺M(jìn)行降溫處理，如iQOS 的降溫段材料主要是皺褶、打褶、聚集和折疊的PLA 薄片，由于受濾棒長(zhǎng)度及相變降溫材料的限制，同時(shí)煙氣流速也比較快，導(dǎo)致使用材料降溫有一定困難；過(guò)熱煙氣通過(guò)濾棒時(shí)的橫向傳熱，使得消費(fèi)者抽吸時(shí)有燙嘴唇的感覺(jué)。此外，相變降溫材料PLA 薄片接觸高溫?zé)煔夂髸?huì)出現(xiàn)熔融現(xiàn)象，導(dǎo)致煙氣通道堵塞，影響降溫材料的降溫效果，甚至?xí)霈F(xiàn)抽吸后兩口時(shí)的煙霧量顯著降低等問(wèn)題。因此，在不降低煙霧量的前提下，選取合適的降溫濾棒對(duì)降低加熱卷煙煙氣溫度、提高煙氣感官質(zhì)量具有重要的意義。

鑒于此，設(shè)計(jì)和制備了一種加熱卷煙用“降溫低截留”濾棒，研究了降溫載體和降溫材料對(duì)濾棒降溫性能的影響，優(yōu)選了雙壓輥+溝槽成型結(jié)合的濾棒成型工藝。用制備的“降溫低截留”濾棒試制加熱卷煙，采用熱電偶測(cè)溫法測(cè)試了入口煙氣溫度，測(cè)試了煙氣常規(guī)成分和香味成分的變化，探討了濾棒“降溫低截留”的可能機(jī)理，旨在開(kāi)發(fā)一種使用“降溫低截留”濾棒的加熱卷煙產(chǎn)品。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

纖維素紙（定量78 g/m2，湖南瑞深科技實(shí)業(yè)有限公司）；中心加熱型iQOS 器具（Tobacco Heating Device 2.4）、Marlboro 原味藍(lán)色iQOS 煙支（PMI 公司）；中心加熱型PUFFLY-MIO 針式器具（深圳湘元科技有限公司）；成型紙（牡丹江恒豐紙業(yè)股份有限公司）。

煙堿（≥97.0%，國(guó)家煙草質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心提供）；異丙醇（AR，天津市富宇精細(xì)化工有限公司）；正十七碳烷（≥98.5%，北京百靈威科技有限公司）；無(wú)水乙醇（AR，天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司）；甘油、丙二醇、聚乙二醇（PEG）、二氯甲烷（AR，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；去離子水（自制）。

JHWL-1000PCR 涂布機(jī)（廣東東莞永慶興機(jī)械制造有限公司）；CF-1050S 分切機(jī)（海寧友強(qiáng)機(jī)械有限公司）；ZL-23 濾棒成型機(jī)（寧波輕工機(jī)械制造有限公司）；K2-TF 二元復(fù)合機(jī)（由沈陽(yáng)沈飛民品工業(yè)有限公司生產(chǎn)的KDF2 設(shè)備改造）；NSM100加熱卷煙吸煙機(jī)（青島頤中科技有限公司）；FC-I濾棒切割機(jī)（成都瑞拓科技股份有限公司）；7890A氣相色譜儀（美國(guó)Agilent 公司）；Milli-Q50 超純水儀（美國(guó)Millipore 公司）；HY-6 雙層調(diào)速震蕩儀（常州國(guó)華電器有限公司）；CP 224S 電子天平（感量0.000 1 g，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 加熱卷煙抽吸及煙氣常規(guī)分析

采用NSM100 加熱卷煙吸煙機(jī)抽吸加熱卷煙，抽吸間隔27 s，抽吸持續(xù)時(shí)間3 s，抽吸容量55 mL，每支煙抽吸7 口，每個(gè)樣品抽吸10 支煙。

1.2.2 1，2-丙二醇、丙三醇和煙堿的檢測(cè)

參照YQ-EL/T 2—2017［11］的方法檢測(cè)1,2-丙二醇、丙三醇和煙堿。將1.2.1 節(jié)所得濾片放入50 mL 三角瓶中，加入10 mL 含有1,4-丁二醇（內(nèi)標(biāo)，質(zhì)量濃度為2.0 mg/mL）和正十七烷（內(nèi)標(biāo)，質(zhì)量濃度為0.2 mg/mL）的異丙醇溶液，震蕩萃取30 min，取1 mL 萃取液裝入色譜瓶進(jìn)行氣相色譜檢測(cè)。氣相色譜參數(shù)詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)［12］。

1.2.3 含水率的檢測(cè)

全國(guó)職業(yè)院校導(dǎo)游技能大賽已經(jīng)連續(xù)舉辦了8年，賽項(xiàng)的設(shè)置越來(lái)越科學(xué)合理，真正地展示了職業(yè)院校學(xué)生的導(dǎo)游職業(yè)技能和綜合素養(yǎng)。通過(guò)對(duì)參賽方案的解讀和對(duì)第三屆全國(guó)導(dǎo)游大賽視頻的研讀，總結(jié)出了幾點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)游詞的創(chuàng)作技巧。

參考YC/T 345—2010［13］的方法檢測(cè)含水率。將1.2.1 節(jié)所得濾片放入50 mL 三角瓶中，加入10 mL 含有5.0 mg/mL 異丙醇內(nèi)標(biāo)物的甲醇，振蕩萃取30 min 后，取1 mL 萃取液裝入色譜瓶后，用配有熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD）的氣相色譜儀進(jìn)行檢測(cè)。氣相色譜參數(shù)詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)［12］。

1.2.4 香味成分的檢測(cè)

采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法檢測(cè)加熱卷煙煙氣中的香味成分。將1.2.1 節(jié)所得濾片放入固相微萃取頂空瓶中，60 ℃下用75 μm CAR/PDMS 固相萃取頭萃取30 min，萃取頭在氣相色譜進(jìn)樣口脫附后進(jìn)行氣相色譜/質(zhì)譜分析，每次進(jìn)樣完成后，萃取頭在300 ℃下保持30 min。氣相色譜參數(shù)詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)［12］。

1.2.5 降溫材料的涂布

稱(chēng)取一定量的降溫材料PEG600 與PEG4000 溶于95%（體積比）的乙醇中，加熱攪拌溶解，配制成涂布液，使用涂布機(jī)將涂布液涂布在纖維素紙上，降溫材料的涂布干質(zhì)量約為30 g/m2，經(jīng)90 ℃烘干，密封打包，熟化14 d。

1.2.6 降溫紙材料的分切

使用分切機(jī)將1.2.5 節(jié)中熟化好的降溫紙材料分切為不同寬度的盤(pán)紙，然后將其裝入密封袋中密封備用。

1.2.7 降溫濾棒的復(fù)合成型

將分切好的盤(pán)紙采用壓輥的方式進(jìn)行預(yù)壓紋，將壓紋后的紙張送入濾棒成型機(jī)經(jīng)雙壓輥反復(fù)折疊成型，制成108 mm 長(zhǎng)紙質(zhì)降溫濾棒。采用二元復(fù)合機(jī)將84 mm 長(zhǎng)醋纖棒與108 mm 長(zhǎng)紙質(zhì)降溫濾棒復(fù)合成136 mm 長(zhǎng)的二元復(fù)合濾棒。

采用加熱卷煙吸煙機(jī)自帶的熱電偶測(cè)溫裝置，自動(dòng)獲得逐口煙氣溫度分布圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 載體材料的選擇

以三段式煙支結(jié)構(gòu)（圖1）為研究對(duì)象。該結(jié)構(gòu)中，由于煙支段與降溫段直接相連，使得降溫段與煙支段接觸處的溫度可達(dá)200～220 ℃，而聚乳酸材料的熔點(diǎn)為155～185 ℃，其耐高溫效果較差，直接與煙支段相連會(huì)發(fā)生完全熔化現(xiàn)象，不能起到降溫的效果。因此，在濾棒載體上負(fù)載相變降溫材料，再通過(guò)反復(fù)折疊形成直通多孔結(jié)構(gòu)的方式制作“降溫低截留”濾棒。

圖1 三段式煙支結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of structure of a three-section heated tobacco stick

載體的選擇首先要滿(mǎn)足耐高溫能力較強(qiáng)，在220 ℃左右不發(fā)生熔化和燃燒，不發(fā)生熱變形和熱塌陷，同時(shí)還具有一定的回彈性。選取聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乳酸、硬成型紙、銅版紙、纖維素紙等材料，考察其在220 ℃下加熱10 min 后的變化情況，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1 可見(jiàn)，除3 種紙張無(wú)明顯變化外，聚合物材料均會(huì)出現(xiàn)熔化扭曲變形現(xiàn)象，表明這些聚合物不適合作為三段式加熱卷煙的降溫段載體材料。綜合載體的負(fù)載性能和加工成型性能，選取纖維素紙為降溫段的載體材料。

表1 降溫段載體材料的性能Tab.1 Properties of carrier materials for cooling section

2.2 降溫材料的選擇

選擇相變降溫材料時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足材料安全無(wú)毒、相變晗較大、相變溫度在40～60 ℃之間、易溶于乙醇-水體系、易于負(fù)載在纖維素紙表面?；诖?，選擇將木糖醇、硬脂酸、月桂酸、十六醇、十八醇、PEG2000、PEG4000、PEG6000 等物質(zhì)負(fù)載在纖維素紙上，涂布量為30 g/m2，再采用手工折疊成棒的方法，制成降溫濾棒。以iQOS 煙支為對(duì)照樣，將iQOS 的聚乳酸降溫段替換成涂覆不同材料的降溫棒，采用NSM100 加熱卷煙吸煙機(jī)自帶的熱電偶測(cè)溫裝置測(cè)試煙氣的最高入口溫度，并評(píng)吸煙氣香氣量的大小，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2 可知，PEG2000、PEG4000、PEG6000 等聚乙二醇類(lèi)相變降溫材料的降溫效果與iQOS 的聚乳酸材料基本相當(dāng)（入口煙氣溫度基本相同），且對(duì)煙氣香氣量的影響也不大。因此，選取PEG 為優(yōu)選的相變降溫材料。

表2 降溫材料種類(lèi)對(duì)加熱卷煙煙氣溫度與煙氣香氣量的影響Tab.2 Types of cooling materials on smoke temperature and aroma contents of heated tobacco products

2.3 PEG 種類(lèi)與配比的選擇

選取聚乙二醇為相變降溫材料，考察不同分子量PEG 混合作為降溫材料對(duì)煙氣溫度的影響，將PEG200、PEG400、PEG600、PEG800 劃分為低分子量PEG；PEG1000、PEG1500、PEG2000、PEG4000、PEG6000 劃分為中等分子量PEG；PEG8000、PEG10000、PEG20000 劃分為高分子量PEG。研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)高分子量PEG、中等分子量PEG 分別與低分子量PEG 混合使用時(shí)，降溫材料的降溫效果更佳。

低分子量PEG 與中等分子量PEG 能較好地溶于無(wú)水乙醇中，使得涂覆等制作工序容易進(jìn)行；而PEG8000、PEG10000、PEG20000 等需要將無(wú)水乙醇加熱到60～70 ℃才能將其溶解，且溶解度小于低分子量PEG 與中等分子量PEG，容易造成涂覆作業(yè)不方便、乙醇溶劑浪費(fèi)較大等問(wèn)題。研究中還發(fā)現(xiàn)，采用高分子量PEG 時(shí)，PEG 等原料容易粘附在涂布設(shè)備中，影響設(shè)備正常運(yùn)行，增加設(shè)備的清洗成本。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中采用低分子量PEG、中等分子量PEG 復(fù)配即可較好地滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，有利于獲得更高的性?xún)r(jià)比。

表3 為PEG 涂布量為30 g/m2時(shí)，不同質(zhì)量比的中、低分子量PEG 對(duì)煙氣溫度的影響。由表3可知，單獨(dú)采用PEG2000 或PEG4000 作為降溫材料時(shí)，煙氣溫度與iQOS 基本相當(dāng)，但中、低分子量PEG 復(fù)配使用時(shí)，煙氣溫度較單獨(dú)使用一種PEG的煙氣溫度低7～10 ℃。

表3 PEG 種類(lèi)與配比對(duì)加熱卷煙煙氣溫度的影響Tab.3 Types and ratios of PEG on smoke temperature of heated tobacco products

2.4 降溫材料PEG 涂布量的選擇

經(jīng)過(guò)多次的降溫材料優(yōu)選試驗(yàn)，選取PEG600和PEG4000 為最優(yōu)的降溫材料組合，兩種PEG 材料的用量比為1∶2。在此基礎(chǔ)上，繼續(xù)考察降溫材料涂布量對(duì)加熱卷煙入口最高煙氣溫度的影響，結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2 可見(jiàn)，降溫材料PEG 的涂布量從15 g/m2增加到30 g/m2時(shí)，加熱卷煙的入口最高煙氣溫度由63 ℃降至49 ℃，溫度降幅高達(dá)14 ℃，表明增加降溫材料的用量，可顯著降低煙氣的溫度。但當(dāng)涂布量從30 g/m2增加到40 g/m2時(shí)，入口最高煙氣溫度僅降低2 ℃，溫度降幅較小。因此，從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度考慮，優(yōu)選降溫材料的涂布量為30 g/m2。

圖2 PEG 涂布量對(duì)加熱卷煙煙氣溫度的影響Fig.2 Amount of PEG coating on smoke temperature of heated tobacco products

2.5 降溫濾棒的溝槽成型工藝

為獲得兩端貫通的均勻孔隙降溫濾棒，預(yù)先在紙張折疊環(huán)節(jié)采用梳整成型、單壓輥成型、雙壓輥成型3 種方案進(jìn)行了濾棒試制實(shí)驗(yàn)。研究中發(fā)現(xiàn)采用上述3 種方案試制的降溫濾棒普遍存在圓度較差、硬度較低問(wèn)題，不適合后續(xù)復(fù)合棒的規(guī)?；a(chǎn)。為解決上述問(wèn)題，采用雙壓輥+溝槽成型結(jié)合的技術(shù)方案，具體是在降溫濾棒中使用一層涂布有降溫材料的溝槽纖維素紙進(jìn)行包裹，該溝槽纖維素紙的寬度為20 mm，溝槽的個(gè)數(shù)為17 個(gè)，再在降溫濾棒外層包裹一層定量為45 g/m2的普通成型紙（圖3）。由于該降溫濾棒采用溝槽結(jié)構(gòu)，溝槽纖維素紙可在濾棒邊緣形成溝槽狀的小孔，有效增加濾棒的填充效果，使得成型后的濾棒圓度明顯改善，滿(mǎn)足圓度≤0.35 mm 的要求，同時(shí)濾棒的硬度也顯著提高，能夠保證后期復(fù)合濾棒的加工要求，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。

表4 是兩種降溫濾棒的物理指標(biāo)參數(shù)，圖4a是未采用溝槽成型的降溫濾棒實(shí)物圖。由圖4a 與表4 可見(jiàn)，未使用溝槽成型的降溫濾棒的圓度較差，圓度均值為0.52 mm，硬度只有73%，且濾棒極易形成橢圓或凸輪的形狀，嚴(yán)重影響后續(xù)的復(fù)合加工與生產(chǎn)。圖4b 是采用溝槽成型的降溫濾棒實(shí)物圖。由圖4b 與表4 可見(jiàn)，使用溝槽成型的降溫濾棒圓度較好，圓度均值為0.27 mm，達(dá)到了圓度≤0.35 mm 的目標(biāo)，硬度提高至83%，可滿(mǎn)足后續(xù)復(fù)合生產(chǎn)加工的需要。

圖3 降溫濾棒端面結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Schematic diagram of the cross section of cooling filter rods

圖4 未使用溝槽成型（a）與使用溝槽成型（b）的降溫濾棒外觀(guān)圖Fig.4 Endon appearance of cooling filter rods without groove forming（a）and with groove forming（b）

表4 兩種降溫濾棒的物理指標(biāo)參數(shù)Tab.4 Physical parameters of two cooling filter rods

2.6 降溫濾棒的降溫機(jī)理

為考察降溫段長(zhǎng)度對(duì)濾棒降溫性能的影響，采用與iQOS 煙支相同的醋纖段與煙支段，僅將iQOS 的降溫段與空管段（合計(jì)26 mm 長(zhǎng)）替換成31、26、23 mm 長(zhǎng)的“降溫低截留”濾棒，考察了不同長(zhǎng)度的降溫段對(duì)煙氣溫度、煙氣成分及煙氣水分分布的影響，結(jié)果見(jiàn)圖5。由圖5 可知，降溫段的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，出口煙氣溫度就越低。即使是使用最短降溫段（23 mm）的煙支，其出口煙氣溫度也較iQOS 降低了8 ℃。

進(jìn)一步考察了降溫段長(zhǎng)度對(duì)煙氣成分及水分分布的影響，結(jié)果見(jiàn)表5。由表5 可見(jiàn)，與iQOS 相比，采用31、26、23 mm 的降溫濾棒，煙氣中TPM、煙堿與焦油釋放量的變化都較小，表明降溫棒對(duì)煙氣成分的吸附較少。通過(guò)測(cè)試煙支抽吸后水分在不同部位的分布，發(fā)現(xiàn)iQOS 中PLA 降溫段水分的吸附量是3.02 mg/支，而采用31、26、23 mm 降溫濾棒水分的吸附量分別為6.46、5.83、2.71 mg/支，表明“降溫低截留”濾棒的吸水能力較強(qiáng)，降溫濾棒中涂布的PEG 具有相變降溫的作用，同時(shí)PEG含有羥基官能團(tuán)，在相變降溫的過(guò)程中更容易捕捉煙氣中的水分。對(duì)于加熱卷煙，無(wú)論是中心加熱還是包圍加熱方式，在加熱過(guò)程中，煙支段材料中的水分最先被汽化，使得前3 口煙氣中水分釋放量明顯偏高，水蒸氣在口腔中冷凝為液體時(shí)所釋放的熱量非常大（水在0.1 MPa，100 ℃時(shí)的液化潛熱高達(dá)2 257.2 kJ/kg），從而導(dǎo)致加熱卷煙比傳統(tǒng)卷煙煙氣有更高的感知溫度，使得口腔的（特別是舌頭）燙感明顯增強(qiáng)。而“降溫低截留”濾棒一方面利用PEG 的相變作用降溫，另一方面通過(guò)PEG 分子中的羥基來(lái)吸附水蒸氣，將水蒸氣的液化潛熱吸收在降溫濾棒上，同時(shí)由于纖維素紙的導(dǎo)熱能力較差，降溫材料吸收的熱量不易快速傳遞到抽吸端，故不會(huì)出現(xiàn)濾棒燙嘴唇的問(wèn)題。

圖5 降溫段長(zhǎng)度對(duì)加熱卷煙煙氣溫度的影響Fig.5 Effect of cooling section length on smoke temperature of heated tobacco products

表5 降溫段長(zhǎng)度對(duì)煙氣常規(guī)成分及水分分布的影響Tab.5 Effects of cooling section length on yields of routine components and moisture distribution of smoke

表6 iQOS 加熱卷煙抽吸后其香味成分、煙堿、甘油、丙二醇向主流煙氣的遷移率及在濾棒中的截留率Tab.6 Migration of aroma components，nicotine，glycerol and propanediol to mainstream smokeand their retention by filter rods of iQOS after smoking

表7 實(shí)驗(yàn)樣加熱卷煙抽吸后其香味成分、煙堿、甘油、丙二醇向主流煙氣的遷移率及在濾棒中的截留率Tab.7 Migration of aroma components，nicotine，glycerol and propanediol to mainstream smokeand their retention by filter rods of the experimental heated tobacco products after smoking

2.7 降溫濾棒低截留效果驗(yàn)證

為考察降溫濾棒的低截留效果，采用與iQOS煙支相同的醋纖段與煙支段，僅將iQOS 的降溫段與導(dǎo)流段（合計(jì)26 mm）替換成26 mm 長(zhǎng)的“降溫低截留”濾棒。在NSM100 加熱卷煙吸煙機(jī)上采用iQOS 器具抽吸iQOS 加熱卷煙與實(shí)驗(yàn)樣卷煙（中心加熱方式），將濾片收集并采用二氯甲烷萃取，獲得香味成分、煙堿、甘油和丙二醇等4 類(lèi)物質(zhì)向主流煙氣的遷移率和在濾棒中的截留率，結(jié)果分別見(jiàn)表6 與表7。由表6 可知，iQOS 濾棒（空管段和醋纖段，不含聚乳酸段）對(duì)香味成分、煙堿、甘油和丙二醇的截留率分別達(dá)到79.4%、19.6%、24.7%和42.4%，表明濾棒（不含聚乳酸段）對(duì)這4類(lèi)物質(zhì)的吸附量較大，其對(duì)應(yīng)的主流煙氣遷移率為35.6%、23.1%、4.7%和16.3%。從表7 可見(jiàn)，實(shí)驗(yàn)樣卷煙濾棒（降溫段和醋纖段）對(duì)香味成分、煙堿、甘油和丙二醇的截留率分別為78.3%、26.2%、15.8%和67.5%，其對(duì)應(yīng)的主流煙氣遷移率分別為32.6%、21.2%、13.5%和19.9%。對(duì)比兩種卷煙的香味成分和煙堿向主流煙氣的遷移率可知，實(shí)驗(yàn)樣卷煙中香味成分與煙堿這兩類(lèi)物質(zhì)向主流煙氣的遷移率分別達(dá)到iQOS 卷煙的91.6%和91.8%，該結(jié)果表明，使用“降溫低截留”濾棒的實(shí)驗(yàn)樣卷煙的截留能力與iQOS 卷煙基本相當(dāng)，其低截留效果較好。

2.8 “降溫低截留”濾棒試制加熱卷煙與iQOS 加熱卷煙降溫性能的比較

采用2.5 節(jié)中的帶溝槽降溫濾棒，使用二元復(fù)合機(jī)制得136 mm 復(fù)合降溫濾棒，在PROLAB 卷煙機(jī)上使用再造煙葉煙絲卷制圓周為22.6 mm、長(zhǎng)度為84 mm 的加熱卷煙，通過(guò)切割的方法獲得46 mm 長(zhǎng)加熱卷煙（煙絲無(wú)序排列）。采用中心針式加熱煙具，使用加熱卷煙吸煙機(jī)自帶的熱電偶測(cè)溫裝置測(cè)試濾嘴出口端iQOS 加熱卷煙與自制加熱卷煙的煙氣溫度情況，結(jié)果見(jiàn)圖6。由圖6 可見(jiàn)，自制加熱卷煙的最高入口煙氣溫度較iQOS 降低了15 ℃，表明降溫濾棒的降溫效果明顯，且降溫性能穩(wěn)定可靠。

圖6 加熱卷煙逐口煙氣溫度分布圖Fig.6 Puff-by-puff smoke temperature profiles from the two heated tobacco products

3 結(jié)論

①“降溫低截留”濾棒的優(yōu)選載體材料為纖維素紙，PEG600 與PEG4000 復(fù)配材料是優(yōu)選的相

變降溫材料。②壓紋后的紙張采用雙壓輥進(jìn)樣和濾棒溝槽成型相結(jié)合的技術(shù)方案，可有效改善濾棒的填充效果，使得成型后的濾棒圓度大為改善，滿(mǎn)足圓度指標(biāo)≤0.35 mm 的技術(shù)要求，同時(shí)能將濾棒的硬度由73%提升至83%，可滿(mǎn)足后期復(fù)合濾棒的加工要求，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。③采用優(yōu)選的PEG 復(fù)配材料制備的降溫低截留濾棒及加熱卷煙，其主流煙氣的入口溫度較iQOS 對(duì)照樣降低10 ℃以上，同時(shí)對(duì)煙氣的截留率與iQOS 濾棒基本相當(dāng)。④PEG 復(fù)配材料降溫的可能機(jī)理是中等分子量的PEG 主要起相變降溫作用，低分子量PEG 由于含大量的親水羥基官能團(tuán)能顯著吸附煙氣中的水蒸氣，將水蒸氣的液化潛熱吸收在濾棒上，兩方面的共同作用使入口煙氣溫度顯著降低。同時(shí)由于纖維素紙的導(dǎo)熱能力較差，降溫濾棒吸收的熱量不易快速傳遞到抽吸端，不會(huì)出現(xiàn)濾棒燙嘴唇的問(wèn)題。