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        卷煙煙氣氣溶膠粒度分布受“三紙一棒”的影響分析

        2016-11-09 01:36:04蔣光輝吳晶晶廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司廣西南寧市530001
        低碳世界 2016年29期
        關(guān)鍵詞:卷煙紙濾嘴透氣

        蔣光輝,周 蕓,范 忠,吳晶晶(廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司,廣西南寧市530001)

        卷煙煙氣氣溶膠粒度分布受“三紙一棒”的影響分析

        蔣光輝,周 蕓,范 忠,吳晶晶(廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司,廣西南寧市530001)

        為了有效考察各種材料參數(shù)、濾棒、卷煙紙、成型紙與接裝紙對(duì)卷煙煙氣氣溶膠的粒度分布影響,需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的吸煙條件來(lái)抽吸16種不同的試驗(yàn)卷煙,在線稀釋主流煙氣,同時(shí)通過(guò)電子低壓的撞擊器對(duì)氣溶膠離子數(shù)量與質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量。本次研究結(jié)果指出,麻漿在氣溶膠的粒子數(shù)量與質(zhì)量方面的影響相對(duì)顯著;卷煙紙檸檬酸的鹽含量在粒子質(zhì)量方面的影響較為顯著;伴隨過(guò)濾棒吸阻增加,會(huì)加大氣溶膠的粒子數(shù)量與質(zhì)量。

        卷煙煙氣;氣溶膠;三紙一棒

        引言

        近幾年,煙用材料研究報(bào)道一般是關(guān)于各種材料對(duì)煙氣中焦油、有害成分與煙堿影響,在熱裂解與燃燒反應(yīng)中,煙草會(huì)生產(chǎn)氣溶膠。然而現(xiàn)階段,在研究主流煙氣的氣溶膠時(shí),一般集中于化學(xué)成分、開(kāi)發(fā)方法與粒度的分布測(cè)量等,關(guān)于主流煙氣的氣溶膠與煙用材料關(guān)系研究比較少,只有 Ishizu與Okada有過(guò)少量濾嘴的通風(fēng)率、濾棒報(bào)道[1]。所以為了全方面研究三紙一棒在主流煙氣對(duì)于氣溶膠粒度的分布影響,通過(guò)煙用材料的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,對(duì)主流煙氣氣溶膠的粒子數(shù)量與質(zhì)量影響,從而改變卷煙煙氣的品質(zhì)。

        1 研究材料和方法

        1.1 材料以及儀器

        通過(guò)同種煙絲配方與各種材料參數(shù)設(shè)置十六種試驗(yàn)的卷煙,具體從表1中可以看出,6#樣品是對(duì)照的樣品。而LM1屬于單孔道的吸煙機(jī)[2]。

        1.2 試驗(yàn)的方法

        通過(guò)ELPI和吸煙機(jī)構(gòu)成試驗(yàn)的系統(tǒng),具體從圖1中可以看出,吸煙機(jī)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)吸煙的要求,1次/min,每1秒鐘抽吸17mL,然后形成真空。

        2 結(jié)果

        2.1 紙質(zhì)對(duì)于卷煙煙氣的氣溶膠粒度的分布影響

        混合漿、木漿與麻漿三類樣品粒子質(zhì)量的大小順序如下:麻漿、木漿與混合漿,且大多數(shù)樣品主要分布于(0.4829~0.761 3μm的范圍,混合漿、麻漿與木漿在這個(gè)粒徑范圍中,粒子質(zhì)量在總質(zhì)量中占比為77.31%、77.79%與79.82%。三種試驗(yàn)卷煙的主流煙氣中氣溶膠粒子數(shù)量大約為65%,較小粒徑為0.021μm,粒子的數(shù)量大小依次是麻漿、混合漿與木漿。

        圖1 試驗(yàn)流程圖

        2.2 卷煙紙實(shí)際透氣度對(duì)于卷煙煙氣卷煙煙氣中氣溶膠的粒度分布影響

        在卷煙紙30U、40CU與60CU透氣度下,主流煙氣中氣溶膠質(zhì)量分布會(huì)伴隨卷煙紙的透氣度增加,使氣溶膠粒子的質(zhì)量降低。因?yàn)樵黾油笟舛葧r(shí),會(huì)增強(qiáng)氣體擴(kuò)散作用與稀釋作用,降低了卷煙抽吸口數(shù),也就會(huì)減少主流煙氣中的焦油量,焦油量分別是12.7mg/支、10.1mg/支與9.9mg/支。并且粒子質(zhì)量的降低幅度也會(huì)伴隨透氣度增加減小,究其原因,當(dāng)透氣度到達(dá)一定的水平以后,自由的燃燒速度回漸漸穩(wěn)定,同時(shí)抽吸口數(shù)也會(huì)漸漸穩(wěn)定。就氣溶膠中粒子質(zhì)量分布而言,三種樣品粒子質(zhì)量主要在0.483~0.761μm的范圍。三種樣品粒子主要是小粒徑,粒徑為0.021μm,這個(gè)粒徑的粒子數(shù)在粒子總數(shù)中占比為0.085與0.087μm。

        2.3 接裝紙的透氣度對(duì)于卷煙煙氣中氣溶膠的粒度分布影響

        在150CU、300CU與450CU接裝紙的透氣度條件下,試驗(yàn)卷煙會(huì)伴隨接裝紙的透氣度增加,增加氣溶膠的粒子質(zhì)量改變幅度。因?yàn)樵黾油笟舛?,?huì)增加濾嘴的稀釋率,值得每口煙氣之中燃燒產(chǎn)物含量降低。伴隨接裝紙的透氣度增加,會(huì)增大抽吸口數(shù)與濾嘴稀釋率,增加氣溶膠粒子數(shù)量。伴隨稀釋率增大,會(huì)減小粒子凝并的作用,會(huì)增加粒子數(shù),可見(jiàn),接裝紙的透氣度和氣溶膠的粒子數(shù)呈現(xiàn)出正相關(guān)的關(guān)系。

        表1 各種材料與儀器

        2.4 成型紙的透氣度對(duì)于卷煙煙氣中氣溶膠粒度的分布影響

        隨著成型紙與接裝紙透氣度的增加,濾嘴通風(fēng)車(chē)會(huì)增大。然而,因?yàn)橥L(fēng)稀釋的氣流大小會(huì)因?yàn)槌尚图埮c接裝紙透氣度決定,所以為有效探討接裝紙與成型紙?jiān)跉馊苣z方面產(chǎn)生的影響,通過(guò)6000CU、12000CU、20000CU與32000CU成型紙進(jìn)行研究,在煙絲配方與接裝紙的透氣度150CU不變條件下,伴隨成型紙的透氣度增加,會(huì)增加氣溶膠的粒子質(zhì)量,從20000增至32000時(shí),煙氣氣溶膠的粒子質(zhì)量會(huì)逐漸降低,但降低幅度不大,可考慮為測(cè)量的誤差導(dǎo)致的。伴隨透氣度增加,會(huì)增大稀釋率,弱化粒子凝并的作用。透氣度由6000增至12000時(shí),基本不會(huì)改變粒數(shù)的平均粒徑,分別是0.085與0.085μm;由12000增至20000時(shí),會(huì)漸漸減小粒數(shù)的平均粒徑,主要是因?yàn)榭諝庀♂寣?dǎo)致凝并作用降低。

        2.5 綜合性的評(píng)價(jià)

        與卷煙煙氣的粒子數(shù)量、質(zhì)量變化率、材料參數(shù)變化率相結(jié)合進(jìn)行研究,具體從表2中可以看出,研究后得出下面的結(jié)論:麻漿紙質(zhì)卷煙紙?jiān)跓煔鈿馊苣z的粒子數(shù)量與質(zhì)量方面有著顯著影響,會(huì)使得粒子數(shù)量與質(zhì)量不斷增加;卷煙煙氣氣溶膠的粒子數(shù)量與質(zhì)量降低幅度會(huì)伴隨卷煙紙的透氣度增加而不斷減小;檸檬酸的鹽含量對(duì)煙氣氣溶膠的粒子數(shù)量與質(zhì)量也會(huì)產(chǎn)生影響,只是不夠明顯;接裝紙的透氣度增加,也會(huì)對(duì)主流煙氣中氣溶膠的粒子數(shù)量產(chǎn)生影響,并且影響比較明顯,但是對(duì)于粒子質(zhì)量基本不會(huì)產(chǎn)生影響;成型紙的透氣度增加會(huì),可以導(dǎo)致主流煙氣中氣溶膠的粒子數(shù)量與質(zhì)量增加,一旦透氣度到達(dá)特定數(shù)值,會(huì)漸漸降低這種影響的程度;與普通的濾嘴比起來(lái),溝槽的濾嘴可以明顯降低煙氣之中氣溶膠的粒子數(shù)量與質(zhì)量,但是復(fù)合型濾嘴可以顯著提升主流煙氣之中氣溶膠的粒子質(zhì)量,并且可以將粒子數(shù)量降低;如果,濾棒吸阻由800Pa下降到700Pa之時(shí),會(huì)增加主流煙氣之中的粒子質(zhì)量,但是會(huì)使得粒子數(shù)量有一定的降低,當(dāng)由800Pa上升到900Pa之時(shí),會(huì)顯著降低主流煙氣中的粒子質(zhì)量,并且不會(huì)使得粒子數(shù)量發(fā)生改變。

        3 結(jié)論

        綜上所述,本文分析了各種材料參數(shù)中三紙一棒對(duì)于卷煙燃燒中主流煙氣中氣溶膠粒子分布影響情況,選用麻漿紙質(zhì)卷煙,或是降低卷煙紙的透氣度,能夠顯著提升主流煙氣之中氣溶膠的粒子數(shù)量與質(zhì)量;選用溝槽濾嘴能夠?qū)⒅髁鳠煔庵袣馊苣z的粒子數(shù)量與質(zhì)量降低;加大卷煙紙檸檬酸的鹽含量,能夠?qū)⒅髁鳠煔庵袣馊苣z的粒子質(zhì)量提高,并且會(huì)降低粒子的數(shù)量。此外,選用木漿紙質(zhì)的卷煙紙與復(fù)合型濾嘴,能夠?qū)⒅髁鳠煔庵袣馊苣z的粒子質(zhì)量提高,降低粒子的數(shù)量。根據(jù)上述內(nèi)容可知,對(duì)材料參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,能夠?qū)χ髁鳠煔庵袣馊苣z的粒子數(shù)量與質(zhì)量進(jìn)行改變。

        表2 各種卷煙材料中粒子數(shù)量與質(zhì)量情況

        [1]沈光林,孔浩輝,畢新慧.不同單料煙葉主流煙氣氣溶膠粒度分布差異[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào),2015,24(02):142~144.

        [2]孔浩輝,吳君章,沈光林.ELPI設(shè)定條件對(duì)卷煙主流煙氣氣溶膠檢測(cè)結(jié)果的影響[J].煙草科技,2016,17(02):53~56.

        TS411

        A

        2095-2066(2016)29-0239-02

        2016-9-14

        蔣光輝(1980-),男,工程師,本科,主要從事卷煙檢測(cè)分析工作。

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