打浆度对造纸法再造烟叶燃烧性能和烟气指标的影响

为研究造纸法再造烟叶生产工艺中打浆度对燃烧性能及烟气指标的影响,采用扫描电镜观察片基结构,并进行物理指标(厚度、透气度、松厚度)、热重分析、烟气指标(抽吸口数、总粒相物、焦油释放量、烟碱含量、一氧化碳释放量、水分含量)的检测,考察不同打浆度条件下再造烟叶的片基结构和物理性能差异,及其对燃烧性能和烟气指标的影响。结果表明,打浆度为25°SR时,再造烟叶厚度、透气度、松厚度均最高,分别为0. 168 mm、1 226. 19 cu、3. 0 cm~3/g。打浆度由25°SR升至65°SR时,再造烟叶片基结构由疏松到致密,厚度、透气度、松厚度均下降。打浆度为25°SR时,具有较低的热解温度和较高的燃烧速率,且燃烧充分,剩余物较少。打浆度与烟气指标中总粒相物、焦油释放量、一氧化碳释放量呈正相关,与抽吸口数呈负相关,打浆度为25°SR时,焦油释放量、一氧化碳释放量最低,分别为4. 2、11. 6 mg/支。     

2种有机酸钾盐卷烟纸助剂对卷烟热解性能的影响

【目的】明确两种有机酸钾盐卷烟助剂对卷烟纸热解性能的影响。【方法】通过在卷烟纸上添加不同浓度的两种有机酸钾盐,采用同步热分析、主流烟气检测及感官质量评价,研究其对卷烟纸热解性能的影响。【结果】随着碳酸钾和柠檬酸钾浓度的升高,热失重的起始温度逐渐降低,卷烟纸在升温初期失重速度及失重量的增加与添加浓度基本对应;随着在卷烟纸上柠檬酸钾添加量的增加,抽吸口数逐渐降低,烟碱含量和焦油含量也逐渐减少,添加量为3%时CO的释放量最低,随着添加量的增加又以上升趋势变化。随着在卷烟纸上碳酸钾添加量的增加,抽吸口数先逐渐降低后又以缓慢上升的趋势变化,烟碱含量和焦油含量也呈现下降趋势,在3.5%的添加量时,卷烟纸的烟碱含量最低,卷烟抽吸口数最少;浓度为2.5%时,CO含量最低。【结论】卷烟纸助剂的使用催化了卷烟纸的热裂解进程,导致主流烟气中的焦油和CO含量降低,影响卷烟的感官质量。     

工艺加工对干法再造烟叶品质的影响

通过分析检测干法再造烟叶在制丝工艺过程中化学成分、烟气常规指标、烟气有害成分、致香成分以及感官质量的变化,考察工艺加工对干法再造烟叶品质的影响,为干法再造烟叶在卷烟中的应用提供科学依据。结果表明：经过松散回潮、加料贮叶、增温增湿、烘丝等处理,干法再造烟叶的总糖和还原糖含量有所增加,烟碱含量呈下降趋势;总粒相物、焦油、CO及各有害成分的释放量均呈下降趋势,危害指数降低了4．52％;工艺加工后大部分致香物质的总量略高于加工前,其中烟草中重要的致香成分巨豆三烯酮、β大马酮、新植二烯、β二氢大马酮、香叶基丙酮等的含量明显增加;再造烟叶感官质量明显提升,甜润感和烟气清晰度得到改善。上述结论表明,工艺加工过程对干法再造烟叶的内在品质有一定的提升作用,干法再造烟叶能很好地适应卷烟制丝线的工艺加工。     

纳米氧化铁对再造烟叶烟气 CO 释放量的影响及其机制

将不同粒径的纳米氧化铁以湿法添加到再造烟叶中，制成卷烟燃烧后进行烟气分析。采用X 射线衍射（XRD）技术检测添加不同粒径纳米氧化铁再造烟叶的烟灰。结果表明：再造烟叶中加入纳米氧化铁有利于降低烟气 CO 和总粒相物（TPM）的释放量，且随着加入的纳米氧化铁粒径的增大，CO 和 TPM 释放量的降低率随之减小；由 XRD 谱图可推知再造烟叶卷烟烟气中 CO 的催化氧化机制：再造烟叶卷烟燃吸过程中，不管烟支是在富氧的抽吸过程还是贫氧的阴燃过程，纳米氧化铁都催化氧化烟气 CO 生成 CO2。     

降低造纸法再造烟叶烟气中焦油释放量的研究

[目的]为寻找能够有效降低造纸法再造烟叶的焦油释放量的技术手段。[方法]系统考察了原料梗叶比例、打浆度、定量、涂布率、外加纤维比例、钾盐及碳酸钙等因素对PRT焦油释放量的影响,并对这些因素的降焦效果进行了验证。[结果]①打浆度、定量、外加纤维比例、钾盐及碳酸钙对造纸法再造烟叶的焦油释放量均有显著影响。②原料梗叶比对造纸法再造烟叶的焦油释放量也有一定影响,在梗叶比为2:1时再造烟叶的焦油释放量最低。③再造烟叶涂布率与其焦油释放量之间呈正相关关系,涂布率的增加会造成焦油释放量的增加。④集合了外加纤维比例、打浆度、定量因素制备的再造烟叶的焦油释放量下降了50%以上,且掺配于卷烟产品中也具有明显的降焦效果。[结论]再造烟叶焦油释放量可以通过调节工艺过程参数而降低,集成了降焦因素的PRT样品掺配到卷烟中,可使卷烟的焦油释放量大幅降低。因此,可综合考虑,适当采用这些具有降焦效果的技术条件来降低PRT的焦油释放量,并掺配于卷烟中实现"减害降焦"。     

丙二醇对烟叶加热非燃烧状态下烟气释放的影响

为考察丙二醇对烟叶加热非燃烧状态下烟气释放的影响,采用差示扫描量热法(DSC)和热失重法(TGA)分析了不同丙二醇添加量烟丝样品的热性能;在200~400℃下,利用实验室加热装置对各样品进行了加热,分析了烟气粒相物、烟碱、水分和焦油释放量。结果表明:添加丙二醇与添加甘油对烟丝热性能的影响虽总体趋势一致,但也存在一定差异;烟气粒相物和焦油释放量均随丙二醇添加量的增加呈增大趋势,添加丙二醇能够显著增加烟气水分释放量,但对烟碱释放量无明显影响;添加丙二醇烟丝样品与添加甘油烟丝样品相比,烟气水分释放量较大,烟气烟碱释放较小,在较低加热温度下的烟气粒相物和焦油释放量较高。     

干法再造烟叶掺配量对卷烟品质的影响

为探讨干法再造烟叶在卷烟生产中的适宜掺配量,以某知名品牌卷烟的烟丝为基础,在卷烟中分别添加5%、8%、12%、15%的干法再造烟叶,探讨干法再造烟叶掺配量对卷烟品质的影响。结果表明:在烟丝中掺入干法再造烟叶能有效降低卷烟的化学指标和烟气指标,与纯烟丝卷烟样品相比,掺入15%干法再造烟叶的卷烟样品总糖、还原糖、烟碱含量分别下降了14.64%、16.59%、35.68%,烟气烟碱、焦油、CO释放量分别降低了17.50%、15.03%、11.55%,且优于掺入同等比例造纸法再造烟叶的卷烟样品;感官质量方面,掺配干法再造烟叶卷烟样品的抽吸品质优于掺配造纸法再造烟叶的卷烟样品和纯烟丝卷烟样品,且掺配量为8%时,卷烟样品的感官评吸质量最好。可见,干法再造烟叶在卷烟抽吸品质提高及减害降焦方面已经达到甚至超过了造纸法再造烟叶。     

开片状况对上部烟叶烘烤过程中失水特性的影响

【目的】探究烘烤过程中不同开片度上部烟叶的失水干燥特性,为烘烤工艺优化提供参考。【方法】以烤烟K326不同开片度(0.35,0.31和0.25)上部叶为试验材料,分析鲜烟叶的组织结构以及烘烤过程中烟叶水分和形态的变化。【结果】(1)鲜烟叶栅栏组织细胞密度、栅栏组织厚度、栅栏组织厚度/海绵组织厚度、紧密度随着烟叶开片度的减小而显著增大,海绵组织厚度、疏松度随着烟叶开片度的减小而显著降低。鲜烟叶中叶片水分质量所占比例随着烟叶开片度的减小而显著降低,主脉水分质量所占比例随着烟叶开片度的减小而显著增大。(2)烘烤过程中温度为42~48℃时,烟叶全叶、叶片、主脉含水率随着烟叶开片度的减小呈增大趋势;在38~42℃,叶片的失水比率随着烟叶开片度的减小而增大,45~48℃叶片失水比率随着烟叶开片度的减小而降低;烘烤过程中,叶片的束缚水/自由水随着开片度的减小而增大,叶片横向收缩率、主脉周长收缩率随烟叶开片度减小而降低。【结论】随着K326上部叶开片度的减小,烟叶失水干燥特性变差。     

滤嘴通风对卷烟燃烧温度及主流烟气中七种有害成分的影响

利用热电偶测温装置考察不同滤嘴通风度对卷烟燃烧锥温度的影响,进而探索不同通风度滤嘴对卷烟主流烟气中有害成分的影响.结果表明,燃吸时随着滤嘴通风度0～31.04％范围内,烟支燃烧高温区体积呈下降趋势;随着卷烟滤嘴通风度的增加,卷烟主流烟气中的7种有害成分释放量均呈下降趋势,与滤嘴通风度呈线性负相关;通过增加卷烟的滤嘴通风度可减少卷烟烟气中有害成分的绝对释放量,但不能起到选择性降低有害成分的目的.     

“三丝”掺配比例对卷烟理化指标的影响研究

为研究再造烟丝、梗丝、膨胀丝(以下统称为"三丝")在不同掺配比例下对卷烟理化指标的影响,分别对"三丝"在五个掺配梯度下进行试验设计,在保证掺配后烟丝水分和卷制后烟支硬度稳定的条件下,考察掺配"三丝"后烟支的物理指标和卷烟烟气指标。结果表明,烟支重量、CO、TPM、烟碱、焦油随"三丝"掺配比例的增加呈下降趋势,卷烟吸阻与之相反;掺配再造烟丝对降低卷烟CO释放量效果较明显,膨胀丝的添加能够有效地降低卷烟重量并提高吸阻,掺配梗丝对降低卷烟TPM、烟碱、焦油的释放量效果显著,因此在烟支卷制过程中"三丝"应合理搭配使用。     

关键工序对造纸法再造烟叶烟气组分和感官质量的影响研究

通过对比分析造纸法再造烟叶在松散回潮、烘前HT和烘丝制丝工序处理后主流烟气中主要化学指标和有害成分,并对各工序处理后样品进行感官质量评价,结果表明：①造纸法再造烟叶烟气组分常规指标中总粒相物、焦油量在松散回潮、烘前HT工序有降低趋势;烘丝工序对烟气常规指标影响不明显。②造纸法再造烟叶烟气有害成分在各工序有降低趋势,其中烘前HT下降幅度较明显。③松散润叶和烘前HT对造纸法再造烟叶对内在感官质量呈正面影响;烘丝工序对造纸法再造烟叶内在感官质量造成负面影响。     

造纸法再造烟叶着色剂的制备工艺研究

【目的】为改善造纸法再造烟叶的外观质量,使用烟梗提取液制备造纸法再造烟叶着色剂。【方法】通过单因素试验和正交试验研究了葡萄糖添加量、反应物pH、催化剂用量、反应温度和反应时间对造纸法再造烟叶着色剂色率(EBC)的影响。【结果】(1)反应温度和反应时间分别为120℃和50 min时,得到的造纸法再造烟叶着色剂的色率具有明显优势;(2)正交试验发现:反应温度为120℃、反应时间为50 min时,影响造纸法再造烟叶着色剂色率的因素顺序为催化剂用量反应物pH葡萄糖添加量;反应温度为120℃,反应时间为50 min,催化剂用量为6.0%,反应物pH=5.5,葡萄糖添加量为40%,可制备出色率为35 974 EBC的优质造纸法再造烟叶着色剂。【结论】使用烟梗提取液制备的着色剂既可以有效改善造纸法再造烟叶的外观质量,又可提高其感官品质。     

不同成熟度分类采收装炕对上部烟叶品质及酶活性的影响

【目的】探明上部4～6片不同成熟度烟叶分棚次装炕对烤后烟叶品质影响，以期为三门峡及类似烟区的生产应用提供科学依据。【方法】以云烟87为试验材料，上部烟叶按成熟度设上部6片叶混合采收统一编杆后单独装炕于烤房中间棚次(CK)、上3片叶单独采收统一编杆后单独装于烤房下棚(T1)和下3片叶单独采收统一编杆后单独装于烤房上棚（T2）3个处理，研究其上部烟叶品质及酶活性的影响。【结果】各处理淀粉含量在干球温度38℃稳温终止前快速下降，42℃稳温终止前缓慢下降，随后趋于稳定；总糖和还原糖含量变化趋势基本一致，前期快速升高，CK和T1在42℃稳温开始时略有下降，随后上升，CK和T2在47℃稳温开始时达最大值；蛋白质含量变化趋势与淀粉类似，但整个时期内均以T1含量最高；烟碱含量呈双峰曲线变化，在38℃稳温开始时达第1个峰值，随后降低，CK和T2在42℃稳温终止时达到第2个峰值后开始降低，T1在47℃稳温开始时达第2个峰值后开始降低；α-淀粉酶和中性蛋白酶活性均呈单峰曲线，分别在42℃稳温开始和终止时达峰值，随后降低，峰值后T1均高于CK和T2。【结论】上部6片叶一次采收、分成熟度编杆后装炕，有利于协调烘烤过程中不同成熟度烟叶的温湿度环境和调控烟叶淀粉、总糖等主要化学成分的含量以及关键酶活性的代谢进程，适于在三门峡及类似烟区推广应用。     

不同陈化条件对烤烟主流烟气中有害成分及感官质量的影响

【目的】为研究不同陈化条件下烤烟主流烟气中有害成分的变化及与感官质量的关系。【方法】收集五大烟区214份样品,测定了不同陈化时期烤烟主流烟气危害成分,并对感官质量进行评价。【结果】烤烟主流烟气中焦油、烟碱、HCN、NNK的释放量逐渐减少,而CO、巴豆醛含量逐渐增加,B[a]P、苯酚、NH_3呈先增加后减少的变化趋势,且套袋陈化可降低烟碱与NNK的释放量;陈化过程中不同的感官质量指标与主流烟气中有害成分释放有不同程度的相关关系,其中灰色对CO有较大的影响,HCN主要影响因素是烟气浓度和灰色,对NNK主要影响因素是刺激性,对氨主要影响因素是香气量和烟气浓度,对B[a]P主要影响因素是余味,对苯酚主要影响因素是烟气浓度,对巴豆醛主要影响因素是杂气,对烟碱主要影响因素是劲头和刺激性,对焦油主要影响因素是香气质,且在陈化的中后期烟气感官质量大幅度改善,套袋与不套袋处理的感官质量变化趋势相近。【结论】陈化过程中可通过感官质量的评价,间接对烤烟的危害性进行评估。     

野山茶的热裂解及其对卷烟主流烟气中7种有害成分释放量的影响

【目的】研究野山茶在不同温度下的裂解行为,初步探讨野山茶可能的裂解机理。【方法】采用离线热裂解气相色谱—质谱联用法(Py-GC/MS),并以GC/MS对其裂解产物进行定性分析。【结果】(1)裂解温度对野山茶产生的裂解产物种类和含量影响较大,裂解机理不尽相同。在300、600和900℃下的热裂解产物中分别鉴定出14、64和95种裂解产物,致香物质主要有醛类、酮类、萜类、呋喃类等,这些产物可改善烟气质量,提高卷烟品质。(2)野山茶对卷烟主流烟气中7种有害成分的释放量有一定影响。【结论】野山茶作为造纸法再造烟叶原料具有一定的可行性。     

烘丝工艺对卷烟烟丝中酚类物质含量的影响

采用滚筒干燥和气流干燥的烘丝加工模式,以中部烟叶为试验材料,利用高效液相色谱测定了烟丝中多酚化合物含量及其烟气挥发酚的释放量。结果表明:卷烟主流烟气挥发酚释放量与其烟丝多酚类化合物含量呈不同程度正相关关系;随着烘丝工艺强度的上升,烟丝多酚类化合物发生降解导致含量下降,进而导致主流烟气挥发酚释放量下降。     

预凋萎烟叶烘烤过程中水分迁移干燥及形态收缩特性

【目的】研究预凋萎处理烟叶烘烤过程中水分迁移干燥及形态收缩特性,为烘烤工艺优化提供依据。【方法】以烤烟品种K326中部叶为试验材料,烤前对烟叶进行凋萎处理,研究烘烤过程中预凋萎烟叶温度、水分迁移态势、含水率和形态收缩的变化,并利用干燥收缩模型分析烟叶在烘烤过程中的失水收缩行为。【结果】与未进行预凋萎的烟叶相比,变黄期预凋萎烟叶叶温提高0.5~1℃,干筋期叶温、脉温提高0.5~2℃;烘烤过程中预凋萎烟叶主脉水分核磁信号强度明显较弱,主脉水分向叶片迁移效率较高,变黄期主脉的失水比率增大,主脉湿基含水率下降较快;预凋萎烟叶变黄期主脉直径收缩率增幅较大,烘烤过程中烟叶叶片和主脉体积比与水分比呈非线性变化,利用Quadratic收缩模型可以很好地预测烟叶叶片和主脉的失水收缩变化。【结论】与未进行预凋萎的烟叶相比,烘烤过程中预凋萎烟叶主脉水分迁移干燥及形态收缩加快。     

涂布率对干法再造烟叶品质的影响

为确定干法再造烟叶合理的涂布率,分别设计50.00%、66.67%、75.00%、80.00%、83.33%5个理论涂布率,探讨不同涂布率对干法再造烟叶品质的影响。结果表明:随着涂布率的升高,干法再造烟叶的定量、厚度和抗张强度逐渐升高,而松厚度和填充值则逐渐降低;总糖、还原糖、烟碱、硝酸盐、钾和氯的含量均成比例升高;烟气指标中的总粒相物(TPM)、烟气烟碱、焦油和CO释放量也逐渐升高;感官质量先迅速升高而后趋于平缓。最终确定干法再造烟叶最适宜的涂布率为80%左右。     

2种类型烤房烘烤过程中气体成分变化的差异

【目的】研究烘烤过程中密集烤房和普通烤房内气体成分变化的差异,探讨其原因及对烟叶质量的影响。【方法】以烟株中部烟叶为试验材料,参照三段式烘烤工艺烘烤,利用气体分析仪测定烘烤过程中关键温度点密集烤房和普通烤房2种烤房内气体成分的变化。【结果】烘烤过程中,2种烤房内O2体积分数和O2/CO2均呈现出先降低后升高的趋势,且在各温度点均未达到显著性差异。CO2体积分数和O3含量均呈现出先升高后降低的趋势,密集烤房中CO2气体分数变化较为剧烈,且在42℃止显著高于普通烤房;在38℃起、止密集烤房内O3含量分别极显著或显著低于普通烤房,在42℃起~54℃止极显著高于普通烤房。【结论】烘烤过程中2种烤房内气体成分相同,变化趋势相似,其中CO2体积分数和O3含量差异明显,可以用作密集烤房气调指标,以改善烟叶质量。     

陈化条件对卷烟物理指标和有害成分的影响

对河南烟区的烤烟进行陈化处理,并对陈化过程中不同陈化条件下卷烟的物理指标与有害成分进行检测分析,然后分析陈化过程中卷烟物理指标与主流烟气中有害成分含量的关系,以期对降焦减害的进一步实现提供理论依据。结果表明,总体上,陈化过程中卷烟的烟丝质量呈波浪形变化,燃烧温度先增加后降低,静燃速率增加,吸阻逐渐降低,且套袋处理能够增加卷烟的吸阻,降低燃烧温度,但对静燃速率影响不大;陈化过程中卷烟主流烟气中焦油和HCN(氢氰酸)含量先减少后增加,苯酚、NH3(氨)以及B[a]P(苯并芘)含量先增加后降低,CO(一氧化碳)、烟碱与NNK(降烟碱)含量逐渐降低,巴豆醛含量逐渐增加,且套袋处理能降低焦油、HCN、B[a]P、CO以及烟碱含量;卷烟的烟丝质量与焦油、HCN、CO以及烟碱的含量有较高关联度,关联系数均达到0.43以上,卷烟燃烧温度与主流烟气中B[a]P、巴豆醛含量有较高关联度,关联系数分别达到0.408 6和0.479 2;静燃速率与NNK含量的关联度最大,关联系数达到0.741 7;卷烟吸阻与主流烟气中除B[a]P、烟碱和NNK之外的其他有害成分含量均有较高的相关性。综上,在卷烟的生产过程中陈化能够改善卷烟的物理指标,并降低主流烟气中的有害成分含量,且套袋处理对一些有害成分指标的降解效果较好。