《基于卷烟材料的烟气成分调控技术开发及应用》

项目所属学科为食品加工技术和材料化学。

世界上约有13亿人吸烟,中国吸烟人数约为3.5亿,面对卷烟消费者日益增加的健康需求,降低卷烟烟气焦油和有害成分释放量势在必行。卷烟材料是调控烟气成分的重要技术手段之一,仍存在着重要烟气成分形成机理、影响规律研究较为薄弱,缺少相对成熟的高效、稳定、适用性强的调控技术,产品应用数量少、影响力弱等问题。因此,项目以卷烟烟气重要成分为目标,以卷烟材料为切入点,以辅助材料调控技术、功能材料降低技术、前体物去除技术为抓手,首次系统构建了基于卷烟材料的烟气成分调控技术体系,并应用于多个卷烟产品,实现了卷烟烟气焦油和有害成分释放量的精准调控。获得授权发明专利15件,实用新型9件,计算机软件著作权4项,发表论文20篇(SCI 5篇),制订企业标准10项。项目在基于卷烟材料的烟气成分调控技术体系构建、减害功能材料开发与前体物去除技术等方面具有显著创新,研究成果达到国际先进水平。

1、形成了针对烟气重要成分的辅助材料数字化设计技术。系统掌握了卷烟辅助材料对常规卷烟和细支卷烟主要烟气成分的影响规律,建立了基于辅助材料多因素设计的烟气成分释放量预测模型,模型预测精度良好且具有较为广泛的适用性,开发了卷烟辅助材料设计系统,形成了针对烟气重要化学成分的辅助材料数字化设计技术。

2、发展了基于功能材料的系列原创减害技术。针对氰化氢、羰基化合物、苯酚的物理化学特性,在充分考虑烟气复杂基质影响的基础上,通过材料制备方法、组成结构与降低有害成分性能关系研究、材料中试、稳定性、安全性和卷烟应用研究等,形成了降低有害成分效果显著、稳定性好、工业适用性强的系列原创减害技术,实现了从功能材料研发、生产到卷烟应用的技术转化落地,卷烟烟气中氰化氢、巴豆醛、苯酚释放量降低率最高分别可达70.4%、50.2%和34.4%。

3、开发了烟气有害成分前体物去除技术。采用红外辐射聚焦加热的卷烟裂解模拟装置,明确了烟气中氨和氰化氢的重要前体物为蛋白质、脯氨酸和天冬酰胺,形成了CO2膨胀结合溶剂萃取的前体物去除技术,烟气氨和氰化氢分别降低29.0%和24.3%,实现了从源头降低烟气有害成分释放量,拓展了烟气成分调控新手段。

4、构建了基于卷烟材料的烟气成分调控技术体系。从烟气成分和技术类别两个维度构建了基于卷烟材料的烟气成分调控技术体系:烟气成分角度,针对每个成分列出各种适用的调控技术及该技术的效果;技术类别角度,包括辅助材料调控技术、功能材料调控技术和前体物调控技术等3个方面,列出了不同技术对烟气成分的影响幅度。

研究成果为国产卷烟基于卷烟材料的烟气成分调控奠定了技术基础,提升了低焦油和低有害成分释放量卷烟的系统化设计水平,促进了烟气重要有害成分的降低,打造了责任烟草的形象,为河南省烟草业转型升级提供了强有力的技术支撑。先后在河南、云南、湖南、福建中烟的卷烟产品中应用,2016-2018年累计卷烟销量311.1亿支,新增销售额114.98亿元,新增利润9.4亿元,取得了显著的经济社会效益。

成果说明

自2016年1月开始,项目研究成果应用于河南、云南、湖南、福建多个规格卷烟产品中,实现了对卷烟产品主要烟气成分的精准调控。 自2016年1月开始,项目成果在黄金叶(爱尚)、黄金叶(小黄金)、黄金叶(硬黄金)、黄金叶(喜满堂)等产品中应用,增强了产品特色,提升了产品竞争力,累计卷烟销量311.1亿支,新增销售额114.98亿元,新增利润9.4亿元,新增税收78.6亿元,取得了显著的经济效益。

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