用于加热卷烟的石蜡改性二醋酸纤维素降温滤嘴的制备与表征

摘要：以二醋酸纤维素滤棒为载体，以食品级石蜡为相变吸热材料，采用浸渍法制备了石蜡/醋纤降温滤棒，研究了石蜡熔点和负载量对加热卷烟主流烟气温度的影响，并采用热重/差热分析仪（TG/DTA）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、差示扫描量热仪（DSC）和场发射扫描电子显微镜（SEM）等技术对石蜡/醋纤滤棒进行了表征。石蜡/醋纤滤棒是通过醋纤滤棒的吸附作用完成复合，在抽吸过程中具有良好的热稳定性，当52#石蜡乳化液质量分数为60% 时，即石蜡负载量为35 mg 时，由石蜡/醋纤滤棒组成的三段式降温滤嘴对主流烟气具有显著的降温效果，可将主流烟气温度从68 ℃ 降低到42 ℃。

关键词：加热卷烟；石蜡；醋纤滤棒；降温滤嘴；主流烟气温度

中图分类号：TS41+1 文献标志码：A

随着全球控烟力度的持续增大和消费者健康意识的增强，加热卷烟因其无需点燃烟丝、提供烟碱、基本无焦油等优点成为全球烟草行业的发展热点。同时加热卷烟采用了真正的烟草成分，抽吸体验与口味特点更接近于传统卷烟，更容易被消费者所接受[1-2]。加热卷烟以加热代替燃烧（加热温度为200～400 ℃，无阴燃），使烟草成分通过蒸馏和裂解释放烟气，因而产生的有害成分减少，其烟气释放量与烟气浓度也相对较低[3-6]。

为了满足消费者的入口烟气口感，加热卷烟一般长度较短、烟气吸阻较低。虽然加热卷烟产生的气溶胶初始温度明显低于传统卷烟，但是到达口腔主流烟气的感官温度反而高于传统卷烟，会出现烟支入口端烫嘴和烟气灼烧感等不舒适感受，可能会对消费者的口腔黏膜、气管黏膜和嘴唇等造成一定的损伤，严重影响消费者的抽吸体验[7-8]。造成这种情况的主要原因是：（1）加热卷烟气溶胶从产生到进入口腔的物理距离明显比传统卷烟更短，因此热交换的通路缩短，不利于热交换；（2）加热卷烟气溶胶含水量明显高于传统卷烟，是传统卷烟的10～20 倍，温度下降或冷凝时会释放出大量热量；（3）加热卷烟的抽吸过程中，与周围环境的自然对流或强制对流明显少于传统卷烟[9]。因此，降低气溶胶温度及感官温度是加热卷烟研发中亟需解决的关键共性技术，降温技术也是加热卷烟的核心技术之一。

加热卷烟的常用降温方法主要有改变结构、吸水降温及材料降温3 种方式。改变结构即改变烟支滤棒的结构，增加烟气流通的路径，延长烟气在滤嘴中的流动时间，或完成烟气在滤嘴中的冷凝过程，从而达到降温效果[10-14]。吸水降温是利用除去烟气中的水分达到降温效果[15]。材料降温是通过相变材料或者高分子材料以不同的方式添加到滤嘴中，通过材料特性吸收热量以达到降温效果[16-19]。通常，材料降温方式主要是采用聚乳酸来吸收热量，但聚乳酸经过抽吸后会有缩头和熔融现象，同时聚乳酸成本相对较高。

石蜡是碳原子数约为18～30 的烃类混合物，主要组分为直链烷烃（约占80%～95%），还有少量带个别支链的烷烃和带长侧链的单环环烷烃。石蜡根据其熔点不同分成不同品种，如35#、45#、48#、52#等牌号的石蜡。石蜡拥有较高的相变潜热和较宽的相变温度范围，化学性质稳定，蒸气压低，无过冷和相分离现象，是常用的有机相变材料之一。而且食品级石蜡（GB1886.26—2016）是以含油蜡为原料，经发汗或溶剂脱油，再经脱氢精制或白土精制所得到，具有来源广泛、价格便宜和安全无毒等优点[20]。