烤烟主流烟气中氢氰酸释放量的差异性及主要影响因素分析

为研究我国烤烟主产区烟叶卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的差异及主要的影响因素,选取了我国5个主产区,上中下三部位的烤烟烟叶作为试验材料,测定了烟叶化学成分含量和卷烟主流烟气中氢氰酸释放量,并进行方差分析、相关性分析、多元线性回归与通径分析。结果表明,产区间氢氰酸释放量差异达显著性水平,其中黄淮烟区极显著高于其他4个产区;部位间氢氰酸释放量差异达极显著水平,表现为：上部叶>中部叶>下部叶。主流烟气中氢氰酸释放量与烟叶中总植物碱、挥发碱、氨、总氮以及氨基酸等含氮类物质以及丙二酸和氯呈显著性正相关;与总糖、还原糖以及钾氯比呈显著性负相关。回归分析和通径分析结果表明,影响主流烟气中氢氰酸释放量的主要因素为：总氮>总植物碱>脯氨酸>氨>氯。多元逐步回归分析建立了主流烟气中氢氰酸释放量的回归模型,该模型能够解释61.3%因变量的变化,准确预测仍需综合其他因素进一步优化模型。     

卷烟纸助燃剂对卷烟燃烧特性及主流烟气中CO释放量的影响

为了考察卷烟纸助燃剂对卷烟燃烧特性及主流烟气中CO释放量的影响,探讨了卷烟纸助燃剂的类型、用量、含钾比例与卷烟燃烧主流烟气中CO的释放量、卷烟燃烧特性之间的相关性。结果表明,卷烟纸助燃剂用量与卷烟的阴燃温度、烟碱量、焦油量具有相关性,提高助燃剂用量能提高卷烟燃烧时的阴燃温度、加快烟支的燃烧速度,且烟碱量和焦油量随之减少;保持卷烟纸助燃剂用量不变,助燃剂中的含钾比例与烟气常规成分和卷烟燃烧温度无明显相关性;卷烟纸助燃剂的类型、用量、含钾比例与CO释放量无明显相关性,CO释放量与卷烟燃烧时低温区域面积和高温区域面积的比值R具有强烈的正相关。     

单料烟主流烟气HCN与烟叶常规化学成分的相关性

为研究单料烟主流烟气中HCN释放量与其烟叶常规化学成分含量间的相关性,采用连续流动分析仪测定了15个不同类型烤烟烟叶常规化学成分(总糖、总氮、还原糖、烟碱、钾和氯)的含量及其主流烟气中HCN的含量。结果表明,单料烟主流烟气中HCN的释放量与其烟叶中的总氮、烟碱和氯含量呈显著正相关关系,与烟叶中的总糖、还原糖和钾含量呈显著负相关关系。     

烤烟烟叶常规化学成分与主流烟气成分的关系

为研究烟叶原料常规化学成分与主流烟气成分之间的相互关系,测定了全国26个烟叶产区的6个品种和进口烤烟烟叶样品的常规化学成分(烟碱、总糖、还原糖、总氯、总钾和总氮)含量、卷烟烟气成分释放量(总粒相物、烟碱、水分、焦油和一氧化碳)和抽吸口数,并对其进行了相关分析、偏相关分析和通径分析。①简单相关分析显示,烟气总粒相物、烟碱和焦油与烟叶烟碱、总钾和总氮含量呈显著相关;烟气一氧化碳与烟叶烟碱呈显著正相关,但与钾含量呈极显著负相关;抽吸口数与总糖、还原糖和总钾呈显著相关。②偏相关分析表明,烟气总粒相物、烟碱和焦油仅与烟叶烟碱含量呈显著的相关关系,烟气一氧化碳和抽吸口数与总钾含量呈显著负相关。③回归和通径分析表明,对烟气总粒相物、烟碱和焦油起主要作用的是烟叶烟碱含量,其次是钾含量,总氮则主要是通过烟碱的间接作用产生影响;烟气一氧化碳主要受烟叶总钾含量的影响;还原糖主要通过总糖的间接作用对抽吸口数造成影响。烟叶中烟碱和总钾含量对烟气成分影响较大。     

碳酸钾对卷烟纸燃烧热解及卷烟主流烟气成分的影响

为了解卷烟纸助燃剂对卷烟燃烧热解的作用,选择以碳酸钾为助燃剂,考察不同碳酸钾添加量对卷烟纸的阴燃速率、热重分析、热解反应动力学的影响,同时观察主流烟气常规成分释放量的变化。结果表明,随着碳酸钾添加量的增加,卷烟纸的阴燃速率、热失重温度和热解活化能都呈下降趋势,相应地卷烟的总粒相物、焦油、烟气烟碱量和CO量也同样都出现降低趋势。这说明碳酸钾对卷烟纸的燃烧热解起到催化作用,也对主流烟气成分的释放量产生显著影响。     

烤烟烟叶理化特性对烟气烟碱、CO、焦油量的影响

对河南不同产地、津巴布韦和巴西的烤烟烟叶中的焦油、烟气烟碱、CO等有害成分的释放量进行了检测和分析，并对烟叶的填充力、静燃速率和化学成分中的还原糖、总氮、烟碱、K2O、Cl^-、SO4^2-及有机钾与烟气有害成分影响进行了相关性分析，结果表明，河南烤烟烟气有害成分含量高于漳巴布韦、巴西。烟气有害成分与烟叶的K2O、有机钾、还原糖／烟碱和K／C1、静燃速率呈显著负相关；与烟碱、Cl^-、SO4^2-呈显著正相关；烟气有害成分与还原糖与上部烟呈显著负相关，与中部烟和全部样品比较相关性不明显；烟叶填充力也呈类似结果；说明与烟叶燃烧性有关的因素对烟气中有害成分含量有明显影响。     

初烤烟叶外观质量与其主流烟气有害成分释放量关系研究

为明确初烤烟叶主要外观质量与其主流烟气有害成分释放量的关系,收集我国代表产地初烤烟叶样品218份,应用方差分析,研究了不同成熟度、颜色、身份、油分、叶片结构、色度特征的初烤烟叶主流烟气烟碱、焦油及7项有害成分(一氧化碳、苯并芘、苯酚、氰化氢、NNK、氨、巴豆醛)释放量的差异。结果表明,烟叶颜色、身份、叶片结构对主流烟气有害成分释放量的影响较大,成熟度、油分、色度对主流烟气有害成分释放量的影响较小;橘黄烟叶主流烟气焦油、烟碱、苯酚、氨、氰化氢释放量显著或极显著大于柠檬黄烟叶;身份较厚的烟叶主流烟气烟碱、苯酚释放量显著较高;随叶片结构趋于疏松,其主流烟气焦油、烟碱、苯酚释放量呈显著降低趋势,巴豆醛释放量呈显著升高趋势。     

河南烤烟化学成分与烟气成分的相关性分析

对河南不同产地、津巴布韦和巴西产的烤烟烟叶烟气中的焦油、烟气烟碱、CO等有害成分的释放量进行了检测和分析,并对化学成分中的还原糖、总氮、烟碱、K2O、Cl-、SO24-及有机钾对焦油、烟气烟碱、CO的影响进行了相关性分析.结果表明河南烤烟烟气的焦油、烟气烟碱、CO量均高于津巴布韦、巴西烤烟,上述烟气成分与烟叶的K2O、有机钾、还原糖/烟碱、K/Cl呈显著负相关;与烟碱、Cl-和SO24-则为显著正相关;与还原糖比较,上部叶呈显著负相关,中部叶和全部样品相关性不明显.     

烤烟物理特性与化学成分的典型相关分析

为探索烤烟物理特性与化学成分的关系,检测了92种河南烤烟样品的6项物理指标和7项常规化学成分,并进行了简单相关分析和典型相关分析.结果表明:1)填充值与总糖、还原糖呈极显著负相关,与总氮、氯呈极显著或显著正相关;叶片厚度与总植物碱、总氮、氯呈极显著正相关,与总糖、还原糖呈极显著负相关;叶面密度与总植物碱、总氮呈极显著正相关,与总糖、还原糖呈极显著负相关;阴燃时间与还原糖、氯呈极显著或显著负相关;抗张强度与总植物碱、总氮、氯呈极显著或显著负相关,与总糖呈极显著正相关;平衡含水率与总糖、还原糖呈极显著正相关,与总植物碱呈极显著负相关.典型相关分析结果与简单相关分析基本一致,相关性显著的3对典型变量间的典型相关系数分别为0.817,0.538,0.524.2)影响烤烟物理特性的常规化学成分主要有总植物碱、总糖、还原糖、总氮和氯,钾和淀粉的影响较小.     

卷烟阴燃和吸燃时CO的释放

为了深入研究卷烟燃吸过程中CO的释放情况,采用先进的热电偶测温装置与烟草热解燃烧反应系统相结合的方式,确保用于模拟卷烟内部热解燃烧反应的热条件准确。根据卷烟燃烧时燃烧线的迁移分为3个区域进行研究,分别是阴燃燃烧线前端的焦炭区域R1,吸燃时燃烧线经过的预加热烟丝区域R2,吸燃燃烧线后端的新鲜烟丝区域R3。试验结果表明:(1) R1和R2在阴燃时已达到较高的温度,是侧流烟气中CO生成的主要来源,对吸燃时主流烟气CO的贡献较少;(2) R3在吸燃时虽然温度较低(400℃),但是却对主流烟气中CO的释放贡献最大;(3)由于热传导的影响,阴燃时温度越高的卷烟,R3的温度越高,所释放的CO含量也随之增加。     

卷烟纸罗纹对卷烟燃烧温度和烟气常规成分的影响

为探讨卷烟纸罗纹参数变化对卷烟燃烧温度和烟气常规成分的影响,对不同参数卷烟进行卷烟燃烧锥温度和主流烟气常规成分的测定。结果发现:卷烟纸罗纹形式、罗纹强度和压纹方式对卷烟燃烧温度和卷烟常规烟气成分有不同程度影响;采用无罗纹卷烟纸、浅罗纹卷烟纸、正压卷烟纸的卷烟,其燃烧最高温、抽吸最高温平均温度、抽吸平均温度、阴燃平均温度、峰值平均值较高,烟气CO释放量较低;烟气中焦油、CO与抽吸燃烧锥最高温平均值呈现显著负相关关系。卷烟纸罗纹参数优化设计可改变卷烟燃烧温度,降低主流烟气焦油和CO释放量。      

草酸钾添加量对卷烟纸热解性能及主流烟气的影响

通过在卷烟纸上添加不同量的草酸钾,采用常规烟气分析、同步热分析,研究其对卷烟纸热解性能及主流烟气的影响.结果表明:在卷烟纸上添加草酸钾后对卷烟主流烟气中的焦油和CO有一定的降低作用,随着添加量的继续增加,抽吸口数、CO和焦油释放量均呈先下降后缓慢上升趋势;在草酸钾添加量为1.5%时,其降焦及降CO效率最高;随着草酸钾添加量的增加,卷烟纸热解起始温度降低,在200～300℃时反应活化能降低.     

主流烟气中的氨与烟叶中的氨、亚硝酸根、硝酸根的相关性

为了解单料烟主流烟气中的氨释放量与其烟叶中的亚硝酸根、硝酸根和氨含量的相关性,采用离子色谱法测定了18个2007和2008年山东、云南、福建产的不同部位烤烟烟叶样品和3个进口烤烟烟叶样品中的亚硝酸根、硝酸根和氨含量及其单料烟主流烟气中的氨含量,并对检测结果进行了简单相关分析和相关系数的显著性检验.结果表明,单料烟主流烟气中氨的释放量与其烟叶中的亚硝酸根含量显著正相关,与烟叶中的氨和硝酸根含量相关性不显著.     

卷烟燃烧参数、灰分外观和烟气成分相互关系研究

【目的】揭示卷烟燃烧三个维度之间相互关系。【方法】利用统计分析方法研究了卷烟燃烧参数（燃烧温度、耗氧量和燃烧速率）、灰分外观指标（灰色值、裂口率、缩灰率、炭线宽度、炭线整齐度和持灰力）和烟气成分（烟气常规成分和七种有害成分）之间的相关性。【结果】(1)烟丝静燃速率、卷烟吸燃速率和耗氧量之间呈极显著正相关,但均与燃烧温度和卷烟纸阴燃速率无显著相关性;卷烟静燃速率仅与耗氧量显著正相关,燃烧温度仅与卷烟纸阴燃速率呈极显著负相关。(2)燃烧速率参数不仅与多种烟气成分显著负相关,亦与灰分外观质量显著正相关,与燃烧温度和耗氧量相比,是调节卷烟烟气和灰分外观质量更为有效的燃烧参数。     

Determination of 14 polycyclic aromatic hydrocarbons in mainstream smoke from U.S. brand and non-U.S. brand cigarettes

Tobacco smoke contains thousands of chemical compounds, including many carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). To determine the concentration ranges of PAHs in tobacco smoke and to understand what factors alter their levels, we quantitatively measured 14 PAHs in mainstream smoke from a transnational U.S. brand (Marlboro) and from locally popular brand cigarettes from 14 countries. We used standardized machine smoking conditions (35-mL puff volume, 60-s puff interval, and 2-s puff duration), extraction of total particulate matter from the Cambridge filters, and gas chromatography/mass spectrometry detection. Deliveries of total PAHs in mainstream smoke of local brands were statistically significantly higher (p < 0.01) than Marlboros in seven countries. In four countries, Marlboro cigarettes had mainstream smoke total PAH levels that were statistically significantly higher (p < 0.01) than local brands. In the remaining three countries, the differences in PAH levels were not statistically significant. Under standard machine smoking conditions, PAH levels were negatively correlated with cigarette filter ventilation levels. We found that several local brands containing primarily flue-cured tobacco filler had relatively high mainstream smoke PAH deliveries, in agreement with findings by previous researchers that flue-cured tobacco typically delivers more PAHs than other tobacco types. We also observed that PAHs were inversely correlated with total carcinogenic tobacco-specific nitrosamines and nitrate content, but these correlations were not statistically significant at the 95% confidence interval. The findings suggest that tobacco blend and nitrate levels may influence PAH deliveries, but other factors may confound this relation.     

TDLAS技术在线分析主流烟气气相物中CO的逐口释放特征

为准确分析卷烟主流烟气气相物中CO的逐口释放特征,改造了单孔道吸烟机,建立了一套基于可调谐二极管半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术的卷烟主流烟气逐口在线分析系统。利用该系统,分析了管路和滤片夹持器残留对烟气逐口分析结果的影响,对4种不同类型卷烟中CO的逐口释放量进行了检测,探讨了其传递规律。结果表明:①清除残留前后CO的逐口传递规律明显不同;②在清除模式下,主流烟气中CO的释放量先降低后逐口增加,其中第2口的CO释放量最低。与传统检测方法相比,基于TDLAS技术的改造型单孔道吸烟机,能快速完成烟气中CO的检测,并有效避免烟气中其他成分的干扰。      

国内外烤烟烟气焦油、7种代表性有害成分及烟碱释放量对比分析研究

选取国内代表性烟叶产区的C3F等级烟叶样品,以及国内卷烟工业企业用量较多的、与C3F等级接近的巴西、美国、津巴布韦、赞比亚和马拉维等5个我国主要烤烟进口国烟叶样品,卷制成单料烟。考察选取的进口烟叶与国产烟叶样品烟气焦油、卷烟危害性评价指数、7种代表性有害成分和烟碱释放量差异,分析了5个进口国家烤烟烟叶有害成分释放量特点。结果表明:国产C3F等级烟叶烟气的单位燃烧烟丝重量NNK和苯酚释放量均值为最低,卷烟危害性评价指数最低。      

卷烟劲头与其烟丝、烟气主要化学成分的相关性

测定了33种成品卷烟及17种单料烤烟烟丝的pH值、总挥发碱、总烟碱、游离烟碱、总氮和还原糖及其烟气总粒相物、总粒相物pH值、焦油、烟碱、游离烟碱和含水率,评价了其劲头,并将其劲头与其常规化学指标进行了灰色关联分析。结果发现,烟丝及烟气中的总烟碱是影响卷烟劲头的主要因素,游离烟碱是次要因素。     

加热卷烟中酯类香料单体的转移行为

【目的】在加热卷烟香精调配中更加科学合理地使用酯类香料单体。【方法】采用气相色谱技术建立加热卷烟主流烟气中酯类香料的检测方法,研究酯类香料在加热卷烟抽吸前后的转移规律。【结果】(1)25种酯类香料的烟芯持留率、散失率、烟芯残留率、滤嘴截留率和烟气转移率分别介于6.33%～81.95%、13.12%～76.60%、3.86%～26.00%、6.47%～41.00%和3.03%～33.47%之间。(2)肉桂酸异戊酯、δ-十二内酯、γ-十二内酯、葫芦巴内酯、乙酸茴香酯和乙酸薄荷酯等6种香料的烟气转移率﹥30%,可为提升加热卷烟的香气丰富性提供支撑。(3)香料的沸点与烟芯持留率、烟气转移率、烟芯残留率和滤嘴截留率之间存在良好的正相关关系,与滤嘴迁移率、降温段迁移率和散失率之间存在负相关关系。(4)互为同系物或同分异构体的酯类香料随碳链增长、结构稳定性增强,在烟芯持留率和烟气转移率加大,环境散失率降低。