三醋酸甘油酯施加量对细支爆珠滤棒及卷烟烟气的影响

唐嘉志 刘娜 彭黔荣 阮艺斌 杨敬国 张辞海 王伟国

摘要 為了研究不同三醋酸甘油酯施加量对细支爆珠滤棒物理性质及卷烟主流烟气有害成分释放量的影响，在其他条件不变的情况下，对不同三醋酸甘油酯施加量的细支爆珠滤棒的吸阻、硬度、圆周等物理性质进行了研究，并比较了不同三醋酸甘油酯施加量的细支爆珠滤棒所卷制的卷烟主流烟气有害成分释放量。结果表明：细支爆珠滤棒重量、吸阻、硬度与三醋酸甘油酯施加量呈正相关，相关系数分别为0.999、0.923和0.863。对于不同三醋酸甘油酯施加量的细支爆珠滤棒，添加爆珠会使滤棒圆周、圆度、吸阻和硬度分别平均增加0.01 mm、0.02 mm、455.50 Pa和0.22百分点，但不会影响三醋酸甘油酯的施加。细支爆珠卷烟主流烟气中苯酚释放量与三醋酸甘油酯施加量呈负相关，当三醋酸甘油酯施加量为12～42 mg/支时，三醋酸甘油酯施加量每增加10 mg/支，细支爆珠卷烟主流烟气中苯酚释放量就下降0.54 μg/支。

关键词 三醋酸甘油酯;细支爆珠滤棒;细支爆珠卷烟;物理性质;主流烟气

中图分类号 TS-41+1  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2021）22-0177-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.22.044

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Application Amount of Glycerol Triacetate on Slim Breakable Capsule Filter Rod and Cigarette Smoke

TANG Jia-zhi  LIU Na  PENG Qian-rong2 et al

（1. Guiding Cigarette Factory of China Tobacco Industrial Limited Liability Company， Guiding，Guizhou 551300;2. Technology Center of China Tobacco Industrial  Limited Liability Company，Guiyang，Guizhou 550009）

Abstract In order to study the influences of different application amounts of glycerol triacetate on the physical properties of slim breakable capsule filter rod and the release of harmful components in mainstream cigarette smoke， while keeping other conditions unchanged， the suction resistance， hardness， circumference and other physical properties of slim breakable capsule filter rod were studied at different application amounts of glycerol triacetate， and the release of harmful components in mainstream smoke of cigarettes at different application amounts of glycerol triacetate were compared.  The results showed that the weight， suction resistance and hardness of slim breakable capsule filter rod were positively correlated with the application amount of glycerol triacetate， the correlation coefficients were 0.999， 0.923 and 0.863 respectively. The circumference， roundness， suction resistance and hardness of slim filter rod with breakable capsule increased 0.01 mm，0.02 mm，455.50 Pa and 0.22 percent points respectively with the addition of breakable capsule at different amounts of glycerol triacetate. The release of phenol in mainstream cigarette smoke was negatively correlated with the application amount  of glycerol triacetate in slim breakable capsule filter rod， when the application amount of glycerol triacetate ranged from 12 mg/cig. to 42 mg/cig.， the release of phenol in mainstream cigarette smoke of slim breakable capsule cigarette reduced 0.54 μg/cig. as the application amount of glycerol triacetate in filter rod added 10 mg/cig..

Key words Glycerol triacetate;Slim breakable capsule filter rod;Slim breakable capsule cigarette; Physical properties;Mainstream cigarette smoke

三醋酸甘油酯是卷烟滤棒中醋酸纤维丝束必不可少的增塑剂，对卷烟成品的吸食品质有一定的影响，其用量直接影响滤棒的重量、吸阻、硬度等，从而影响醋酸纤维滤棒的过滤效果及卷烟的感官质量[1-4]。细支爆珠卷烟在降焦减害、降本增效、增香保润等方面具有天然的优势，已成为近年来快速增长的中式卷烟新品类[5-10]。目前，国内关于三醋酸甘油酯施加量对细支爆珠滤棒物理性质以及细支爆珠卷烟主流烟气有害成分释放量的影响研究鲜见报道。笔者考察了细支爆珠滤棒成型过程中不同三醋酸甘油酯施加量对滤棒物理性质的影响，并对比了5种不同三醋酸甘油酯施加量的细支爆珠滤棒所卷制的卷烟主流烟气有害成分释放量，以期为细支爆珠滤棒的设计与生产、细支爆珠卷烟的产品研发与减害提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

在其他生产要素均相同的情况下，调节活门开度，生产不同三醋酸甘油酯施加量的细支爆珠滤棒1#～42#各4 000支，滤棒规格均为圆周16.8 mm、长度120 mm、吸阻4 100 Pa;选取4个三醋酸甘油酯施加量，对应生产添加和不添加爆珠的细支滤棒（样品编号1、2、3、4）;将5种不同三醋酸甘油酯施加量的细支爆珠滤棒（样品编号A、B、C、D、E），在相同生产条件下生产烟丝净含量相同的细支爆珠卷烟各4 000支，烟支圆周17.1 mm、长度90.0 mm。

苯并芘、苯并芘-d12（内标）（美国Sigma公司）;苯酚（梯希爱（上海）化成工业发展有限公司）;NNK、NNK-d4（内标）（加拿大TRC公司）;环己烷、异丙醇（HPLC级，天津市科密欧化学试剂有限公司）;乙腈（美国Sigma公司）; 4-二硝基苯肼、吡啶（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）;邻苯二甲酸氢钾（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）;氢氧化钠（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）;氯胺-T（分析纯，美国Sigma公司）; 3-二甲基巴比妥酸（分析纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司）;甲磺酸（梯希爱（上海）化成工业发展有限公司）;盐酸（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）;乙酸铵（HPLC级，美国Honeywell公司）;异烟酸（分析纯，美国Sigma公司）。

1.2 仪器与设备

KDF2滤棒成型机;ZJ17卷接机组（常德烟草机械有限责任公司）;CH-XL卷烟/滤棒综合测试台（北京欧美利华科技有限公司）;SM450直线型吸烟机（英国CERULEAN公司）;RM-200A转盘吸烟机（德国Borgwaldt公司）、7890A气相色谱仪、10-ISQ气相色谱-质谱联用仪（美国Thermo公司）、ACQUITY UPLC超高效液相色谱仪（美国Waters公司）;TSQ Vantage液相色谱-三重四极杆质谱联用仪（美国Waters公司）;ICS 3000离子色谱仪（美国Dionex公司）;Futura Ⅱ连续流动分析仪（法国Alliance）;Milli-Q超纯水仪（美国Millipore公司）。

1.3 试验方法

滤棒样品均固化不低于48 h，卷烟样品参照GB/T 16447—2004方法平衡。

分别从固化后的1#～42#滤棒中随机取样各30支，在标准大气环境下在同一综合测试台上、由相同操作人员按照GB/T 22838—2009标准检测滤棒物理性能，取平均值;按照YC/T 331—2010标准检测滤棒中三醋酸甘油酯施加量。

按照GB/T 16447—2004的方法平衡卷烟样品，不捏破爆珠，在標准大气环境下用同一台吸烟机、由相同操作人员按照GB/T 19609—2004、GB/T 23356—2009、GB/T 23355—2009方法检测焦油、CO和烟碱的释放量，按照YC/T 253—2008、TQ/T 29—2013、YC/T 377—2010、GB/T 21130—2007、YC/T 255—2008和YC/T 254—2008方法检测氢氰酸、NNK、氨、苯并芘、苯酚和巴豆醛的释放量，并按照文献[11-12]的方法计算卷烟危害性评价指数H值。

2 结果与分析

2.1 三醋酸甘油酯施加量对细支爆珠滤棒物理性质的影响

细支爆珠滤棒物理性质随三醋酸甘油酯施加量的变化见图1～3。从图1～3可以看出，在细支爆珠滤棒加工条件相同的情况下，单颗爆珠重量变化不大[（13.0±0.5）mg]，细支爆珠滤棒重量、吸阻、硬度均随三醋酸甘油酯施加量的增大而增大，呈正相关关系，相关系数分别为0.999、0.923和0.863。随着三醋酸甘油酯施加量的增大，由纤维丝束表面向内部渗透，纤维丝束黏合在一起，表面逐步固化，细支爆珠滤棒的吸阻和硬度不断提高。当三醋酸甘油酯施加量超过80 mg/支，整根纤维丝束形成黏性流层，出现融洞，称为胶孔，细支爆珠滤棒吸阻随之下降。当三醋酸甘油酯施加量超过60 mg/支，多余的三醋酸甘油酯难以被纤维丝束吸收，细支爆珠滤棒硬度不再上升。因此，当三醋酸甘油酯施加量不超过60 mg/支时，细支爆珠滤棒的硬度随三醋酸甘油酯施加量的增大而增加，而硬度的增加幅度随着三醋酸甘油酯施加量的增大而逐渐减小。

2.2 添加爆珠对细支滤棒物理性质和三醋酸甘油酯施加量的影响

细支滤棒和细支爆珠滤棒的物理性质以及三醋酸甘油酯施加量见表1。由表1可知：同一细支滤棒样品在相同加工条件下，添加爆珠会增加细支滤棒的圆周、圆度、吸阻和硬度，平均增加值分别为0.01 mm、0.02 mm、455.50 Pa和0.22百分点，表明添加爆珠不仅能够提高滤棒的紧实度，而且能够通过重塑丝束的分布状态来提高滤棒的圆度，而硬度的提高和圆度的降低有利于提高滤棒的搓接质量，吸阻的增大则有利于降焦减害。同一细支滤棒样品在相同加工条件下，对比是否添加爆珠对细支滤棒中三醋酸甘油酯施加量的影响，配对样本t检验表明t值为1.01 小于临界值t（ 0.05）（3.182），表明是否添加爆珠不会对细支滤棒中三醋酸甘油酯施加量产生影响。

2.3 三醋酸甘油酯施加量对细支爆珠卷烟主流烟气有害成分释放量的影响

5种不同三醋酸甘油酯施加量下细支爆珠卷烟主流烟气的检测结果见表2。由表2可知，随着三醋酸甘油酯施加量的增加，苯酚释放量相应降低，而细支爆珠卷烟主流烟气中其他有害成分的释放量未表现出规律性变化;细支爆珠卷烟主流烟气中苯酚释放量随三醋酸甘油酯施加量的增加而降低，表明细支爆珠卷烟主流烟气中苯酚释放量与三醋酸甘油酯施加量呈负相关关系;在12～42 mg/支范围内，三醋酸甘油酯施加量每增加10 mg/支，细支爆珠卷烟主流烟气中苯酚释放量下降0.54 μg/支（图4）。

3 结论

细支爆珠滤棒成型过程中不同三醋酸甘油酯施加量会对滤棒的吸阻、硬度、圆度等物理性质产生影响，在其他条件不变的情况下细支爆珠滤棒重量、吸阻、硬度与三醋酸甘油酯施加量呈正相关，相关系数分别为0.999、0.923和0.863。当三醋酸甘油酯施加量超过80 mg/支时，细支爆珠滤棒会出现胶孔，使得吸阻下降;当三醋酸甘油酯施加量低于60 mg/支时，细支爆珠滤棒的硬度随三醋酸甘油酯施加量的增大而增加，而硬度的增加幅度随着三醋酸甘油酯施加量的增大而逐渐减小。对于不同三醋酸甘油酯施加量的细支爆珠滤棒，添加爆珠会使滤棒的圆周、圆度、吸阻和硬度分别平均增加0.01 mm、0.02 mm、455.50 Pa和0.22百分点，但不会影响三醋酸甘油酯的施加。硬度的提高和圆度的降低有利于提高滤棒搓接质量，吸阻的增大则有利于卷烟降焦减害。细支爆珠卷烟主流烟气中苯酚释放量与三醋酸甘油酯施加量呈负相关关系;在12～42 mg/支范围内，三醋酸甘油酯施加量每增加10 mg/支，细支爆珠卷烟主流烟气中苯酚释放量下降0.54 μg/支。

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