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滤嘴材料是构成功能型滤嘴的一个主要组成部分,是体现卷烟技术水平的直接承载体之一,同时也是实现卷烟减害、降焦的最为直接、有效的途径之一。但在现阶段,支撑卷烟滤嘴材料筛选、表征的手段仍相对较单一,判定材料可用性的依据仍局限于材料的微观形貌特征,缺乏从材料性能表征到卷烟应用评价的系统研究。本研究对滤嘴材料的微观形貌、结构特征及挥发性成分组成进行表征,并评价其在卷烟中的应用性能,建立了两者之间的联系,建立了一套较为完整的滤嘴材料筛选和评价的方法。
本研究首先对卷烟滤嘴材料的发展趋势及其相关的分析方法进行了回顾和总结,并结合卷烟滤嘴材料的开发和应用,提出了将扫描电镜(SEM)、比表面积分析(BET)、固相微萃取.气质联用(SPME-GC-MS)进行集成的综合分析方法,并对卷烟过滤材料进行了系统的评价和分析。本综合分析方法中涉及的各单项技术在材料表征等领域应用较为广泛和成熟,但通过该系统技术的集成应用并指导卷烟过滤材料的筛选,目前还未见报道。依据本研究提出的综合分析方法,选取了烟草行业内研究相对较深入和成熟的三种传统滤嘴材料,分别为硅藻土、活性炭和分子筛,作为研究对象进行分析,并评价了其在卷烟滤棒中应用后对卷烟常规烟气、主流烟气、有害成分及感官质量的影响,考察了材料分析结果与其应用性能间的关联性。结果显示,传统滤嘴材料的比表面积与卷烟的焦油降幅呈现较为显著的正相关关系,与特定有害成分降幅的规律则较为复杂;而在传统滤材挥发性致香成分基本为零的情况下,材料的比表面积与卷烟致香成分损失及感官质量降低呈现较为直接的关系。这与传统材料在卷烟中的实际应用效果高度一致。表明综合分析方法在传统滤材的评价上具有可行性,并可用于指导其他滤材的筛选和开发。
本文基于上述研究结论,选取三种新型天然材料,分别为烟梗颗粒、茶颗粒及草本颗粒作为研究对象,采用综合分析方法对其进行评价,并评价了其在卷烟滤棒中应用后对卷烟常规烟气、主流烟气、有害成分及感官质量的影响,建立了材料特性及其应用性能间的关联性。结果显示,新型材料的比表面积和孔容大小与卷烟焦油量直接相关,与特定有害成分的含量依然呈现较为复杂的关系;挥发性致香成分含量和种类与卷烟主流烟气及感官质量直接相关。结果表明,采用综合分析方法分析材料特征,能有效的预判其在卷烟中应用后对卷烟焦油、感官质量的影响,为有效的指导材料的筛选及开发;而在降低特定有害成分的材料筛选及开发方面,则需要更多深入的研究。因此,通过对传统材料和新型材料的表征和评价,本研究提出的综合分析方法在卷烟过滤材料的筛选和开发工作中具有可行性,能有效指导相关材料的研究和开发,为卷烟的关键指标确立依据,为其他新型滤嘴材料的研究和开发提供理论指导。