不同结构的通道型材料对加热卷烟烟气温度及抽吸品质的影响

＊周枫 蒋琛 凌孝存 畅晓渊 荆华 郑红亮

（1.深圳烟草工业有限责任公司 广东 518108 2.江苏大亚滤嘴材料有限公司 江苏 212300）

电加热卷烟是加热卷烟的主要形式，在国际市场上发展迅速，针对电加热卷烟的研究已经成为烟草行业的热点问题[1]。研究重点主要集中于加热温度[2]、烟弹构成以及烟气成分等方面，而对加热卷烟专用滤棒的研究鲜有报道。王乐等[3]研究了功能滤嘴结构特征对加热卷烟中特定成分的迁移规律，并没有研究功能滤嘴结构特征对烟气温度及烟气品质的影响。加热卷烟专用滤棒的降温性能对加热卷烟极为重要，因此，考察了不同结构的通道型材料制成的加热卷烟专用滤棒的降温性能，旨在为加热卷烟专用滤棒设计与优化提供技术支撑。

1.材料与方法

(1)试验材料

①卷烟

采用10种不同设计的电加热卷烟烟支，编号1～10号。烟支总长度为45mm，其中发烟释香段长度15mm，所有烟支圆周均为23.00mm。其中样品8和样品9的抽吸段中分别加入了降温凝胶和凉味爆珠；样品10的通道材料端为打孔纸管，可以引入外部冷空气。滤棒结构如图1所示，由通道材料段和抽吸段两部分组成，滤嘴长度为30mm，各部分参数具体见表1。

表1 试验烟支设计参数表

图1 电加热卷烟烟支结构示意图

②仪器

SML1000E电子烟吸烟机（合肥众沃仪器技术有限公司）。

(2)试验方法

①烟气温度检测

表2 不同抽吸容量下、不同的加热卷烟每一口的烟气温度

样品1～10，每种样品随机抽取20支，放入自动吸烟机，利用烟气温度检测器检测烟气温度，并记录每一口的烟气温度。根据文献[4]，中国电子烟消费者抽吸容量的均值为87.2mL，中位值为75.4mL，因此设置自动吸烟机每一口的烟气吸入量为85mL和75mL，设置抽吸口述为8口。考察烟气温度变化趋势和平均烟气温度，评价不同结构的通道型材料的烟气降温效果。

②烟气感官质量评价

将样品1～10放入加热器内，由卷烟品吸专家进行品吸，主要评价烟气对口腔、喉部的刺激感和唇部的灼热感。评价不同材料的通道型材料对烟支抽吸品质的影响。

2.检测及评价结果分析

(1)不同形式的通道型材料对烟气温度的影响

①加热烟的烟气温度在第四口时，会有一个明显的上升。分析认为，前三口的烟气温度对过滤嘴进行加热，直至滤嘴达到自身的热平衡，所以从第四口开始，烟气的温度会有一个明显的上升。

②覆膜纸管对烟气的降温效果比普通纸管显著。分析认为，纸管内覆膜，活化了纸管内壁，利用膜材料的降温特性，强化了滤嘴的降温能力。

③相较于直通式的纸管，多通道的降解管降温性能更加显著。分析认为，烟气在通道型材料内的降温机理为烟气与管材料的接触降温，烟气与管材料接触面积越大，降温性能越强。因为七通道降解管内壁与烟气的接触面积最大，所以，其降温能力比三通道降解管好，更显著好于纸管。

表3 不同结构的通道型材料制成的加热卷烟烟气平均温度

④醋纤空管的降温能力与空管管径有直接关系，管径越小，降温能力越好。分析认为，醋纤空管滤棒本身是丝束交联制成了，内部有大量的烟气通道，当烟气经过时，在空管内被截留，热量的传递被阻断，故而降温能力强。

⑤抽吸段滤棒中加入功能物质对烟气温度的影响取决于功能物质本身。加入降温凝胶可以有效降低烟气温度，但是凉味爆珠对烟气温度的降低作用并不显著。分析认为，降温凝胶具有显著的热性能，可以吸收烟气携带的热量，发生相变，从而降低烟气温度。而凉味爆珠，只能在口感上给消费者带来凉感，而非真正降低烟气温度。

⑥打孔纸管具有最好的降温效果。分析认为，打孔纸管可以大量引入外部冷空气，中和烟气携带的热量，所以其降温效果最显著。

⑦烟气吸入量的加大会提高烟气入口温度。

(2)不同形式的通道型材料对烟气感官质量的影响

表4 不同结构的通道型材料制成的加热卷烟感官质量评分

①通道型材料可以有效降低烟气温度。分析认为，通道型材料内部都具备大空腔，可以容纳更多的烟气，使烟气在空腔内部发生大量碰撞，烟气在空腔内发生沉降，热量的专递被阻断，从而降低了烟气温度。此外，相变凝胶等降温功能物质也可以有效降低烟气温度。而凉味物质作为空腔感觉调节剂，虽然不能实质性降低烟气温度，但是可以较好的调节口腔感受，从而提升抽吸感受。

②醋纤空管作为降温段降低了烟气浓度，抽吸感受不理想。分析认为，烟气在空管滤棒的交联结构中被大量截留，所以烟气浓度降低，抽吸感受不理想。此外，由于醋纤空管滤棒制备过程中需要加入大量的三乙酸甘油酯，在抽吸过程中，一部分三乙酸甘油酯会随烟气进入口腔，带来一定的酸涩感，也会影响抽吸感受。

③打孔纸管引入了外部冷空气，有效降低了烟气温度。但是，也稀释了烟气浓度，从而造成抽吸感受差。而且，抽吸过程中有“空抽”感，抽吸体验差。

3.结语

通道型降温材料可以有效降低加热不燃烧烟的烟气温度，而且可以避开相关企业的知识产权保护范围，有效的加快国内加热不燃烧烟的研发与发展。但仍然面临至诸多挑战：

通道型降温材料的制备效率低。目前，高质量的烟用纸管和烟用多通道降解管受制于工艺、设备的影响，成型速度大多不超过30m/min。因此，提高通道型降温材料的制备速率迫在眉睫。

通道型降温材料的成型适应性较差，复合滤棒的制备速度大多不超过100m/min。由于通道型降温材料往往不具备较好的弹性，在切割、转移、卷制的过程中，都容易发生变形，造成成品不合格的情况。目前，仅仅通过降低复合滤棒成型速度来降低不合格品率，并没有从本质上解决这一问题。因此，新一代通道型降温材料的研发应该在注重降温能力的同时，注重其成型性能。