改善卷烟纸包灰性能助剂的开发研究.docxVIP

王平军，黄晓钢，周明华，焦观厚（民丰特种纸股份有限公司技术中心）摘要：开发研究了一种烟灰调节剂MFA用于改善卷烟纸的包灰性能。当烟灰调节剂MFA添加浓度达到3.0%时，从包灰分析测试结果显示该助剂能明显改善卷烟纸的静态和动态包灰效果，灰柱美观，烟灰不散落，无明显出角现象。添加烟灰调节剂MFA的卷烟纸物理指标没有显著变化。卷制香烟后，卷烟烟气指标相比于没有加入MFA的卷烟，焦油量和CO量都有所增加，但幅度不大，烟气指标受控，经评吸认为在吸味方面无明显差异。应用红外光谱仪分析助剂MFA的结构，并进一步分析在改善卷烟纸包灰性能的原理。关键词：卷烟纸改善包灰MFA卷烟纸与烟丝燃烧的匹配以及包灰状态直接影响到抽烟者的切身利益，如果包灰效果差，抽吸时不能很好地包裹在烟丝上，烟灰掉落严重，污染环境。而且包灰性能是体现香烟档次的一个重要方面，讨论包灰性能可从香烟燃烧后的灰色和包灰牢固性来分析[1]。20世纪50年代开始，国外就有人研究改善卷烟纸包灰性能的技术，相继公布了多种专利，如美国埃库斯塔公司开发研究了在卷烟纸中加入磷酸季铵盐，磷酸脒基脲等助剂。到后来使用含有比表面积大的矿物质填料和少量能使烟灰烧结并提供连续地紧密粘结烟灰的羧酸盐。近来使用比较多的是卷烟纸灰份调节剂MAP，但这些添加剂都会对卷烟原有风味造成一定的影响[2-3]。近年来国内外对卷烟纸包灰性能的研究逐渐增多[4]，摩迪公司获得一项美国发明专利授权——改善包灰特性的碳纤维卷烟纸，即在卷烟纸中加入占总重量60%、平均长度小于1.91cm的碳纤维，可显著改善卷烟纸的持灰能力，其灰分的凝聚性明显提高。日本烟草公司获得一项美国发明专利授权——抑制烟灰分散的卷烟纸（US6830053），该卷烟纸在无需增加助燃添加剂总量的情况下，即可起到明显抑制烟灰分散的作用。云南瑞升科技有限公司申请一种卷烟纸及其制备方法的专利（CN1600985），即在卷烟纸生产过程中添加助剂，助剂由无机填料、助燃剂和吸味调整剂组成，采用该卷烟纸生产的卷烟，灰柱外形美观，包灰性能较好。云南烟草科学研究院发明公开了一种双层卷烟纸卷烟，内层卷烟纸添加的助剂为无机填料，助燃剂和香精；外层卷烟纸添加的助剂为无机填料和助燃剂，该卷烟能一定程度上改善包灰，但制作工艺复杂，非一般可达到。湖南中烟开发的低侧流卷烟纸在卷烟包灰效果上相当好，烟灰白而连续紧密，但对卷烟主流烟气影响比较大。各专利都宣称在烟灰性状和卷烟吸味上比之以前专利都有所改进，却都未从根本解决，尤其是在改善中式卷烟动态包灰性能方面还没有比较明显的效果，这可能是由于国内所使用的烤烟型烟丝相比于国外使用的混合型烟丝在燃烧时膨胀程度更大，使得对卷烟纸的包灰效果要求也越高。因此如何提高卷烟纸包灰性能尤其是动态包灰性能的研究仍是当今一个亟待解决的难题。为此，我们优选了一种烟灰调节剂MFA。MFA为一种天然多糖碳水化合物类的食品添加剂，通过添加后，卷烟纸燃烧后可将烟灰致密的粘结在一起，所以能达到既能使卷烟完全燃烧，灰白片大又不散落，使得烟支包灰效果好，且黑碳圈窄，对卷烟吸味和烟气指标无明显负面影响。·30·2009年8月第40卷第1期·华东纸业·涂布纸与特种纸COATINGTECHNOLOGYANDSPECIALPAPER1.2.2.2图像分析区选取的优化选取宽度（w）为660像素，高度（h）为1800像素的包含完整烟灰柱的图像区域为分析区域。1.2.2.3烟灰柱制作的优化静态灰柱：点燃卷烟后，将卷烟插入测试箱的烟支座上，让其自燃至卷烟长度的2/3以上，形成竖直烟灰柱。动态灰柱：点燃卷烟后，按每58s抽吸1口，每口持续2s，每口抽吸体积35ml的条件，使卷烟燃至2/3以上，卷烟抽吸时尽量保持卷烟竖直向上，避免烟灰弯曲。1.2.2.4图像分析软件的应用及优化将数码相机拍摄的照片导入电脑，启动图像分析软件ImageJ。在程序中导入图像的裂口区域会显红色，而正常区域和背景则不变色，可与原图对照。若正常区域或背景区域显红色，则可调节窗口上的二个滑动条，使裂口区域红色面积最大，而正常区域和背景不显红色。若因裂口过大，烟丝灰暴露明显，使裂口内出现不显红色区域时，则应用ImageJ主窗口上工具栏中的画图工具，对照原图，对副本窗口的图像进行修补。此时ImageJ图像分析软件就非常方便地检测出选定区域内烟灰的裂口像数与所选区域总像数的比例。1.2.3卷烟烟气指标以及评吸将卷制的香烟，按烟厂的常规检测方法进行卷烟的烟气分析，并进行卷烟的吸味评价。1实验部分1.1材料、设备与仪器长纤维木浆，短纤维木浆，无机填料，造纸化学品助剂，烟灰调节剂MFA；卷烟纸生产线德国VOITH公司；包灰性能测试箱自制，包括箱体、照相口、相机台、烟支架、烟气排出装置、光源和控制按钮，其中照相口开设于箱体的一个面上，相机台位于箱体