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卷烟纸阴燃速率与细支烟燃烧锥落头之间的相关性研究

2020-12-02 1539 上传者：管理员

摘要：为了研究卷烟纸阴燃速率与细支烟燃烧锥落头之间的相关性，本文首先研究卷烟纸阴燃性能对烟支阴燃性能的影响，在引入燃烧锥高、偏离角、锥面积概念的基础上，对烟支阴燃性能所形成的燃烧锥形状进行统计分析，并利用卷烟燃烧锥落头倾向测试仪测试卷烟纸阴燃速率对细支卷烟燃烧锥落头倾向的影响。结果表明：烟支阴燃速率受卷烟纸阴燃速率影响非常大，烟支阴燃速率不同造成燃烧锥形状差异较大，阴燃速率与锥高、锥面积成显著正相关，与偏离角呈负相关，说明阴燃速率越快，燃烧锥高越高，偏离角越小，锥面积越大；抽吸前两口时，三个样品的燃烧锥形态无明显区别，燃烧锥重心离燃烧线较近；烟支阴燃速率越大，抽吸口数越小，A、B、C样品的抽吸口数分别为5.9、6.4、7.0；卷烟纸阴燃速率越大，燃烧锥落头率也越大，A、B、C三个样品燃烧锥落头率分别是30%、25%、12.5%。

关键词：
烟气浓度
燃烧锥形状
燃烧锥落头率
细支卷烟
阴燃速率
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细支卷烟以其适中的烟气浓度和满足感获得越来越多消费者的喜好，近年来实现了快速成长，对实现行业可持续发展具有重要意义[1,2,3,4]。然而，部分细支卷烟在弹落烟灰过程中出现较为明显的燃烧锥落头现象，影响了消费体验。影响常规卷烟燃烧锥落头主要原因有两方面：一是由于烟丝结构自身的不均匀性，导致局部结构松散而发生落头[5]；二是由于卷烟纸与烟丝燃烧行为不匹配，卷烟的包灰性能下降，在弹落烟灰时，燃烧锥易从卷烟主体部分脱落[6]。乔月梅等[7]，通过考察不同定量、透气度、纸浆类型、助燃剂比例、钾盐比例的卷烟纸对常规烟燃烧锥落头的影响，发现对卷烟燃烧锥掉落率的影响大小依次是助燃剂比例>卷烟纸定量>麻浆比例>卷烟纸助燃剂钾盐比例>卷烟纸透气度。然而，对于细支卷烟的燃烧锥落头现象尚未有系统深入的研究。

与常规卷烟相比，细支卷烟由于圆周小和烟支较长等特点，支撑燃烧锥的稳固性差，更容易发生燃烧锥落头现象[8]，研究卷烟纸的阴燃性能，利用其阴燃速率来降低细支烟燃烧锥落头率较有价值。通过卷烟纸阴燃速率与细支卷烟阴燃速率的相关性分析，探讨卷烟纸阴燃速率对烟支燃烧锥落头率的影响，揭示卷烟纸阴燃速率与燃烧锥落头之间的关系，旨在降低细支卷烟的燃烧锥落头率，提升细支卷烟的消费体验。

1、材料与方法

1.1材料、仪器及试剂

用三种阴燃速率不同的卷烟纸在同一台细支卷烟机上用相同标准卷制成的A、B、C样品。

FT-25卷烟纸阴燃特性测试仪（北京澳普乐科技开发有限公司）；JRV-3卷烟自由燃烧速度测定仪（郑州嘉德机电科技有限公司）；卷烟燃烧锥落头倾向测试系统V1.0（合肥众沃仪器技术有限公司）。

表1不同细支卷烟样品参数

1.2方法

1.2.1卷烟纸阴燃速率的测定

卷烟纸阴燃速率的测定方法按照《YC/T197—2005卷烟纸阴燃速率的测定》进行。

1.2.2卷烟样品制备

分别采用阴燃速率为65s/150mm、75s/150mm、85s/150mm的卷烟纸在同一台细支卷烟机上用相同标准卷制，设备状态稳定10min后各取样5条，样品对应标记为A、B、C，备用。

1.2.3卷烟阴燃速率的测定

所用检测仪为JRV-3卷烟自由燃烧速度测定仪（郑州嘉德机电科技有限公司）。

1.2.4卷烟燃烧锥落头率的测定

所用检测仪为众沃卷烟燃烧锥落头倾向测试系统V1.0，施力方式：弹击；施力频次：2；施力力度：402N；作用时间：0.03s；夹持力度:157N；夹持位置:19mm；施力位置:32mm；烟蒂长度:47mm。每组样品40支分5次检测，统计落头支数计算落头率。

2、结果和讨论

2.1卷烟纸阴燃速率对燃烧锥形态的影响

燃烧锥形态包括锥高、偏离角、锥面积[9]，锥高为锥底到锥尖的垂直高度，偏离角为烟支径向方向与锥边的夹角，锥面积可由锥底直径和锥高求出，见图1。

图1燃烧锥形态

烟支阴燃速率受卷烟纸阴燃速率影响非常大，A、B、C三个样品的阴燃速率分别是8.32mm/min、7.44mm/min、5.97mm/min，烟支阴燃速率不同造成燃烧锥形状差异较大。图2为A、B、C三个样品在阴燃状态下形成的燃烧锥，燃烧锥形态表现出来较大差异，A样品燃烧锥高最大，偏离角最小，C样品燃烧锥高最小，偏离角最大，B样品居于二者中间，A、B、C三个样品燃烧锥高分别是14.2mm、12.4mm、9.1mm，偏离角分别是9.23。、11.04。、13.18。，锥面积为38.4mm2、33.6mm2、24.6mm2,A的燃烧锥重心离燃烧线最远，C的燃烧锥重心离燃烧线最近；从掉头倾向来看，显然A更易掉头，C最不易掉头，B的落头倾向应在二者中间。

分别取25组样品做相关性分析，结果如下：

表2燃烧锥形态与卷烟阴燃速率间的关系

从表2可看出，阴燃速率与锥高、锥面积成显著正相关，与偏离角呈负相关，说明阴燃速率越快，燃烧锥锥高越高，偏离角越小，锥面积越大，更容易落头。

图2不同阴燃速率形成的燃烧锥

2.2烟支抽吸前两口时的燃烧锥表现形态

抽吸前两口时，燃烧锥基本在烟支端部的密实部分（密实端长度约11mm），三个样品的燃烧锥形态无特明显区别，椎体高在6～7mm，燃烧锥重心离燃烧线较近，约在2～2.5mm之间。形成原因有两个：一是烟支密实端相对燃烧较慢：二是卷烟纸阴燃性能的叠加还没有表现出来。这个位置由于燃烧锥重心离燃烧线较近，卷烟纸夹持较紧，不容易出现落头，在实际检测中也没有在此位置出现燃烧锥掉落现象。

图3抽吸前两口时燃烧锥形态

2.3阴燃速率对抽吸口数的影响

A、B、C样品的阴燃速率不同，进行燃烧锥掉头检测时，抽吸口数也不同，如图4，样品A、B、C的抽吸口数为5.9、6.4、7.0，分析认为，造成抽吸口数有差异的主要原因是阴燃速率，抽吸时由于剧烈燃烧，卷烟纸的燃烧性能所产生的作用相对微小，抽吸口与口之间卷烟纸的阴燃性能影响了烟支的阴燃速率，阴燃速率大的烟支相对较短，抽吸口数较少，阴燃速率小的烟支相对较长，抽吸口数就多。

图4各样品抽吸口数

2.4阴燃速率与燃烧锥落头率的关系

燃烧锥与径向夹角﹥45。即视为落头，图,5为检测时燃烧锥落头图片，图6为燃烧锥燃烧正常图片。

图5燃烧锥落头

图6燃烧锥燃烧正常

每组样品每次检测40支，平行检测3次，各样品的落头率检测情况见表3。从表3可看出，用阴燃速率最大的卷烟纸卷制的A样品落头率最大，用阴燃速率最小的卷烟纸卷制的C样品落头率也最小，三个样品落头率差别明显，可见卷烟纸阴燃速率能显著影响卷烟燃烧锥的落头率。

表3各样品落头率检测情况

3、结论

(1）卷烟纸的阴燃速率严重影响卷烟的阴燃速率，进而影响燃烧锥的形态，从锥高、偏离角、锥面积等要素对燃烧锥的形态进行了描述，从试验得出，所用卷烟纸的阴燃速率越大，卷烟的阴燃速率越大，呈显著正相关，且自由燃烧状态下燃烧锥高越大，偏离角越小，锥面积越大，A、B、C三个样品燃烧锥高分别是14.2mm、12.4mm、9.1mm，偏离角分别是9.23。、11.04。、13.18。,锥面积为38.4mm2、33.6mm2、24.6mm2。

(2）抽吸前两口时，三个样品的燃烧锥形态无明显区别，椎体高在6～7mm，燃烧锥重心离燃烧线较近，约在2～2.5mm之间。

(3）烟支阴燃速率不同，抽吸口数也不同，A、B、C样品的抽吸口数为5.9、6.4、7.0，这是因为抽吸口与口之间卷烟纸的阴燃性能影响了烟支的阴燃速率，阴燃速率大的烟支相对较短，抽吸口数较少，阴燃速率小的烟支相对较长，抽吸口数就多。

(4）卷烟纸阴燃速率越大，烟支阴燃速率越大，燃烧锥落头率也越大，A、B、C三个样品燃烧锥落头率分别是30%、25%、12.5%。

(5）卷烟纸阴燃速率对焦油释放量和感官品质有一定影响，若为了降低燃烧锥落头率而一味控制卷烟纸阴燃速率是不可取的，要结合烟丝结构的调整等措施来综合控制细支烟燃烧锥的掉落。

参考文献：

[1]王斌.国产细支烟发展思路探讨——以江苏中烟为例[J].现代商贸工业,2015,36(2):4-5.

[2]甘学文,胡启秀,蒋锦锋,等.HCI模式对超细卷烟常规烟气成分测试结果的影响[J].烟草科技,2014(7):40-44.

[5]王海滨,刘德虎,吴兆刚,等.卷烟燃烧端掉落现象的分析与研究[C].中国烟草学会2010年学术年会论文集,2010:285-287.

[6]王道宽,连芬燕,刘雯,等.卷烟包灰性能的影响因素[J].烟草科技,2013(4):12-15.

[7]乔月梅,赵秋蓉,李力群,等.卷烟纸参数对卷烟燃烧锥掉落率的影响分析研究[J].农产品加工,2017(12):44-48.

[8]王亮,夏平宇,罗玮,等.烟丝结构分布对细支卷烟燃烧锥落头的影响[J].烟草科技,2018(11):80-84.

[9]穆林,惠健全,冯亚婕,等.卷烟烟灰灰度值测定方法的建立及应用[J].烟草科技,2018(7):67-72.