卷烟降焦减害的化学原理

二、降焦的主要方法
ISO4387：1991 焦油定义：卷烟在特定的条件 下燃吸后捕集在一个标准的剑桥滤片上的主流 烟气部分，从中减去水分和烟碱，剩下的就是 焦油，单位以mg/支来表示。
烟草焦油及其中的稠环芳烃是烟草有机物在高 温缺氧条件下不完全燃烧的产物。 卷烟烟气中含有大量焦油，1支普通无过滤嘴卷烟烟气中含 焦油量可达25～30 mg；而加上滤嘴，可减少4～5 mg。
(2) 碳纳米管
碳纳米管(CNTS)具有中空孔结构、比表面积大、 表面能高等特点。国内外已经有很多关于碳纳 米管强吸附作用的应用报道。由于碳纳米管优 良的吸附作用，一些学者便利用它来去除香烟 中的有害物质。
(3) 纳米材料

中国科技大学的张悠金等人将Al2O3、SiO2、 TiO2三种纳米材料干法加入卷烟滤嘴中，发现 它们均能显著降低烟气中焦油、尼古丁生成量，
(1) 多孔材料
沸石具有特殊的多孔结构，孔洞中可以容纳一 些金属或非金属粒子。所以一些研究人员把沸 石这种特殊的结构利用到对卷烟降焦减害的研 究中。 沸石不但对芳香类化合物有显著的吸附作用， 对卷烟烟气中的另外一种高致癌物亚硝酸胺也 有选择吸附作用。
多孔材料还可以是硅胶、多孔氧化铝、Na型沸石或 多孔硅铝酸盐等。
现代科学研究表明,卷烟焦油中确实存在 着微量可能致癌和诱发癌症的物质。

左天觉博士认为卷烟烟气中99.4%左右的成份 对人体无害，0.6%左右的成份对人体有害(其 中0.2％是癌的诱发物，0.4％是癌的促进物)。
降低0.6%有害物质的比例，既可以保证烟草的 抽吸品质，又可以为烟民的健康做出实在的贡
(2)在线除害技术。先用一种溶剂对烟草进行处理， 而后采用免疫抗体紫外线技术对溶剂洗提出的
有害物质进行连续不断的监测，并采用相应的 处理技术有效去除其中的有害物质。 (3)在线膨胀技术。英国迪更森工程公司研制出了 一种新型的卷烟全配方膨胀与干燥系统(HXD系 统)，该系统可对制丝生产线上的全配方叶丝进 行在线处理，从而提高叶丝的填充值。
应用滤嘴通风稀释技术，香烟中的焦油含量、一氧化 碳含量及烟碱含量均成正比下降。但通风率一般控制 在25%~30%，否则会影响烟味。
(2) 卷烟纸的改进。
提高卷烟纸的自然透气度对降低焦油具有两方
面作用：一是增加抽吸过程中从卷烟纸微孔进
入主流烟气中的空气量，提高稀释率；二是加
快烟支的燃烧速度，减少抽吸口数。

② 掺用烟草薄片。
完全用烟草薄片制成的卷烟比普通烟丝制成的卷
烟焦油释出量下降60％ 左右，所以掺用烟草薄片
是降焦的一个有效措施。

③有人利用海泡石、废烟末、CMC、甘油、磷酸、 柠檬酸、活性炭等滤毒复合材料替代烟丝来降低 烟毒性。但烟丝成分的改变会影响香烟味道，而
且多种试剂复合过程的工序繁琐，也限制了其生
且材料及其不同用量对焦油、尼古丁影响变化 趋势基本一致。
(4) 生物添加剂

戴亚等人从动物鲜血中提取出血红蛋白，并添加到滤嘴 中,研究其对卷烟烟气中亚硝胺含量的影响。结果表明, 滤嘴可显著降低卷烟烟气中N一亚硝胺含量(NA)，降低 率为50%左右，而且对气相NA和粒相NA均有截留作用。 胡萝卜素对焦油中自由基的消除有很好的效果,研究表 明,在卷烟烟丝中分别加入0.05%—0.50%的叶黄素和p— 胡萝卜素,可使焦油中的自由基浓度分别降低5.76%— 12.95%和6.47%—12.95%。 马林等将酶解和微生物发酵等生物技术综合应用于改变 低次烤烟化学成分,有效地降低了对吸食品质和安全性 不利的蛋白质成分及小分子含氮化合物(如氨)等。
卷烟控焦减害的化学原理
保志娟
2015研究 降焦主要方法介绍 减害主要方法介绍
卷烟降焦减害综合技术的应用
一、香烟中有害物质的研究
1. 1香烟中的主要有害物质




1795年德国的赛玛林格，提出吸烟有害于健康论 文。他认为吸烟斗的人容易生唇癌。 1924年，美国读者文摘发表了一篇题为《烟草对 人体有害吗?》的文章，引起世人的关注。 1954年,英国皇家医学会发表-吸烟与健康的报告， 首次提出吸烟与肺癌有关，为声势浩大的反烟运 动吹响了号角。 现在，许多国家的卫生部门、科研机构和医学学 会都积极开展了吸烟与健康问题的广泛研究。
(4) 生产混合型卷烟
白肋烟、香料烟的组织较疏松，含糖量很低，
燃烧性能较佳，填充能力较强。很多国家都在 卷烟配方中加入一定量的白肋烟和香料等烟叶， 生产混合型卷烟，以达到降焦目的。
1.3 添加剂降焦

传统的降焦方法现在在工业生产中广泛应用， 但是降焦效果并不明显。通常只能降低大约 20%的焦油。传统降焦方法已经不能满足国内 外对卷烟中焦油含量的限定标准，因此国内外 一些学者便通过在卷烟中加入添加剂来减低焦 油及其他有害物质。
含氮化合物+ O2→ 小分子含氮化合物+ NO + H2O + CO2+ CnHm+p (3) 其中2NO + O2= 2NO2 纤维素、糖类+ O2→ 酚类物质(CxHyOz) + H2O + CO2 + CnHm+ p (4) 其中，酚类物质(CxHyOz) 可以通过(1) 降解。



随着卷烟焦油量的降低,卷烟烟气中的有害成分也随之 相应降低。
虽然Hoffmann等人对烟草和烟气有害成分的研究比较 详尽和权威，但对于他提出的名单仍存争议。
霍夫曼名单 1. 霍夫曼名单包括13类化合物共计69种卷烟烟气有 害成分 2. 烟气主要有害化学成分 气相物：CO、HCN、氮氧化物、挥发性芳香烃、 挥发性醛和酮类化合物等
粒相物：有稠环芳烃、烟碱、 N—亚硝胺、酚类 物质、自由基、某些杂环化合物、重金属和放射 性物质等
色素、甾醇、萜类
糖类
•自由水
•单糖
•二糖及多糖 •吸附水 •结合水
水分（15-20%）
无机成分
•非金属元素 Cl, P, S
无机元素
•金属元素 K, Ca, Mg
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卷烟烟气：烟草在燃烧过程中所产生的对人体 有生理效应的气体。
烟气是不断变化的极其复杂的化学体系， 它是各类烟草制品在抽吸过程中，烟草不 完全燃烧形成的。
产与应用。
这些降低卷烟烟气中有害成分的传统方法一般 都是通过降低卷烟的焦油释放量来实现的。
通过采用改进滤嘴可以选择性地降低卷烟烟 气中的酚类成分，一般可达80~90%。 滤嘴及卷烟纸的通风稀释则可以有效地降低 卷烟烟气中的CO。 对于卷烟烟气中的有害成分如稠环芳烃类、 亚硝胺类、氮氧化物和自由基等物质，上述的 方法均不能有效地进行选择性滤除。
但是当卷烟的焦油量降低到一定水平后,卷烟的香味 会受到很大的影响，特别是对于中式的烤烟型卷烟的 影响更突出，卷烟香气的损失更大，这样就制约了降 焦技术的进一步发展。 所以选择性减少或消除卷烟烟气中的有害成分,提高卷 烟吸食安全性,是烟草行业面临的一项重要课题。


需要强调的是：吸烟对人体的危害也不能简单地以焦 油含量来衡量，它是一个综合指数。

其中X、Y、z、m、n、p 为正整数， P< m ，
CnHm+p 表示焦油物质(包含多环芳烃) ，当氧气不足
时， 部分CO2 转化为CO。
热分解、热合成、氧化、干馏、聚合、 缩合、自由基等反应：

氨基酸、蛋白质+ O2→ 含氮化合物(亚硝胺+ 氢氰 酸+氰类+ 烟碱) + NO + H2O + CO2 + CnHm+p (2)
① 应用滤嘴通风稀释技术。
②采用高透气度的卷烟纸。采用高透气度的卷烟纸不仅 可对烟支部分的烟气进行稀释，而且使烟支静燃速度 加快，减少抽吸口数，达到降焦目的。 选择纤维长宽比较小并含有大量导管分子的桉木浆， 通过调整打浆工艺和配用不同比例的可获得不同透气 度的卷烟纸。烟纸透气度提高,卷烟燃烧的供氧量增加， 静燃速度增快，抽吸口数减少,焦油量明显降低。 ③ 在卷烟纸的制造过程中加入一些助燃剂，如柠檬酸盐， 及一些有无机盐类可以加快烟支的燃烧速率，降低焦 油量。
1.目前的降焦措施
这里所说的一般的降焦措施主要是指通过一些 加工技术和工艺改进来降低焦油含量。

工业生产中通常采取的方法包括有：接装以及
改进滤嘴和应用滤嘴通风稀释技术、使用高透
气度和静燃速度快的卷烟纸、掺用烟草薄片、
掺用膨胀烟丝、膨胀梗丝和再造烟叶(通常称
为三丝)等。
1.1 加工技术
(1) 离线膨胀技术。目前世界烟草界已推广了不 同类型的CO2烟丝膨胀设备，同时，为了取代 氟里昂(CFC)烟丝膨胀技术和设备，还加强了 对膨胀介质的研究，研制出了利用异戊烷作为 介质的新型烟丝膨胀工艺与设备。该技术的膨 胀率超过CO2和CFC膨胀技术。
烃类
直链烷烃（C25-C35 芳香烃
）
醇类 酚类
•简单酚及衍生物
•脂肪醇、芳香醇 •甾醇、萜醇及多元醇
•单宁类、香豆素类、花色素苷类 •挥发酸
醛酮类、脂类 有机成分 有机酸及其衍生物
•半挥发酸
•非挥发性酸
•氨基酸及其衍生物 •蛋白质及酶
烟草 化学 成分
含氮化合物
• 胺类 •含氮杂环化合物 •生物碱
(3) 烟叶烟丝的前处理。
① 掺用膨胀烟丝和膨胀梗丝。
烟叶烟丝的前处理应用广泛的是对卷烟烟丝 梗丝的膨胀、添加再造烟叶，因其与烟丝填 充值、燃烧性均不同，可降低烟支重量、减 少抽吸口数从而降低焦油。但是，与混合型 叶丝的卷烟比较，随着膨胀烟丝掺配量的增 加，卷烟的香气量、浓度、成团性和干燥感 总体呈下降趋势。

献。
烟草化学成分
1216种
烟叶
• 氨基物和酰亚胺 • 碳水化合物