烟芯材料吸湿特性评价技术研究进展

郑赛晶; 刘广超; 陈嘉彬; 高峄涵; 张轶辉; 邓锐杰

doi:10.12187/2024.03.013

烟芯材料吸湿特性评价技术研究进展

1. 上海新型烟草制品研究院有限公司, 上海 201315;
2. 深圳新型烟草制品有限公司, 广东深圳 457001;
3. 四川大学轻工科学与工程学院, 四川成都 610065

作者简介: 郑赛晶(1976—),女,浙江省温州市人,上海新型烟草制品研究院有限公司研究员,博士,主要研究方向为新型烟草制品。E-mail:zhengsj@sh.tobacco.com.cn;

基金项目: 中国烟草总公司重大专项项目(110202101019(XX-05))
中图分类号: TS41

Research progress in evaluation techniques of moisture absorption characteristics of tobacco core materials

1. Shanghai New Tobacco Products Research Institute Co., Ltd., Shanghai 201315, China;
2. Shenzhen New Tobacco Product Co., Ltd., Shenzhen 457001, China;
3. College of Biomass Science and Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China
Received Date: 2023-06-30
Accepted Date: 2023-10-27
Available Online: 2024-06-15
CLC number: TS41

摘要: 针对烟芯材料在加工贮藏过程中极易受到环境湿度影响而产生吸湿或解湿的问题,对烟芯材料吸湿特性的评价技术进行梳理。指出:平衡含水率能够反映烟芯材料的持水能力,测试技术主要包括有损检测(烘箱法、气相色谱法、卡尔费休法、差量法)和无损检测(核磁法、微波法、红外法),前者具有较高的准确性,但耗时长;后者具有快速无损的优点,但易受样品形态、堆积状态等的影响。进一步地,水分赋存形态则可通过水分活度表征法和低场核磁共振法进行解析,水分活度反映了水分的可利用程度,而低场核磁共振法则能监测区分自由水和结合水,但会受其他含氢成分干扰。吸附热力学可通过等温吸湿曲线、吸附模型、吸附热进行探究,吸湿动力学可通过吸湿时间曲线及其相关模型进行探讨,但仅从热力学或动力学角度来评价吸湿特性可能存在评价维度的片面性、适用范围的局限性等问题。未来可将二者结合,以建立更为合理、适用性更广的烟芯材料吸湿特性评价技术,为烟草制品在加工贮藏过程中的吸湿特性研究提供参考。
- 吸湿特性 /
- 烟芯材料 /
- 动力学 /
- 热力学 /
- 评价技术
Abstract: In response to the problem of moisture absorption or desorption of tobacco core materials during processing and storage, which were easily affected by environmental humidity, this paper summarized the relevant evaluation techniques for the moisture absorption characteristics of tobacco core materials. It was pointed out that the equilibrium moisture content could reflect the water holding capacity of tobacco core materials, and the testing techniques include non-destructive testing (oven method, gas chromatography, Karl Fischer method, difference method) and non-destructive testing (nuclear magnetic method, microwave method, infrared method). The former had high accuracy but took a long time. The latter had the advantage of fast and non-destructive testing, but was easily affected by sample morphology, stacking state, and other factors. Furthermore, the water status could be analyzed by water activity and low field nuclear magnetic resonance. Water activity reflected the availability of water, while low field nuclear magnetic resonance method could monitor and distinguish free water and bound water, but it was subject to interference from other hydrogen-containing components. Adsorption thermodynamics could be explored through isothermal hygroscopicity curves, adsorption models, and adsorption heat, while hygroscopicity kinetics could be explored through hygroscopicity time curves and related models. However, evaluating hygroscopicity characteristics solely from a thermodynamic or kinetic perspective might have limitations in evaluation dimensions and applicability. The future evaluation technology could combine the two to establish a more reasonable and applicable evaluation technique for the moisture absorption characteristics of tobacco core materials, providing reference for the research on the moisture absorption characteristics of tobacco products during processing and storage.
- moisture absorption property /
- tobacco core material /
- thermodynamics /
- dynamics /
- evaluation technique
1. [1]
  杨继,杨帅,段沅杏,等.加热不燃烧卷烟烟草材料的热分析研究[J].中国烟草学报,2015,21(6):7-13.
2. [2]
  何保江,刘强,赵明月,等.烟草保润性能测试方法[J].烟草科技,2009,42(2):25-28
  ,45.
3. [3]
  SAMEJIMA T,SOH Y,YANO T J A,et al.Moisture sorption isotherms of various tobaccos[J].Tobacco Abstract,1978,5:337-338.
4. [4]
  HAWKS S N,COLLINS W K.Principles of flue-cured tobacco production[M].1st ed.Releigh N C,1993:105-131.
5. [5]
  杨斌.卷烟原料物理保润性能评价及封阻性保润剂的应用研究[D].上海:复旦大学,2013.
6. [6]
  LOCKLAIR E E,VEASEY L G,SAMFIELD M.Tobacco moisture,equilibrium desorption of water vapor on tobacco[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,1957,5(4):294-298.
7. [7]
  刘博,李洪涛,徐风仓,等.烟草在制品解吸湿特性研究[J].湖北农业科学,2018,57(23):105-108
  ,117.
8. [8]
  王迅键,钟芳,陈茂深,等.烟草薄片平衡含水率影响因素探究[J].食品与机械,2017,33(3):189-194
  ,215.
9. [9]
  张峻松,李强,崔凯,等.不同烟草原料物理保润性能影响因素研究[J].轻工学报,2016,31(2):47-53.
10. [10]
  康文功,马林,胡军,等.烷烃对烟叶保润性能的影响[J].烟草科技,2014,47(5):55-59
  ,71.
11. [11]
  杨蕾,刘煜宇,何雪峰,等.新型天然烟用保润剂RSN-E保润性能研究[J].食品工业,2015,36(1):199-203.
12. [12]
  杨晨,向本富,董高峰,等.加热卷烟不同类型专用基片水吸附特性研究[J].中国造纸,2021,40(8):56-63.
13. [13]
  李朝建,吴承澄,罗亮,等.加热卷烟烟芯材料及烟支的吸湿特性研究[J].中国造纸,2022,41(10):118-123.
14. [14]
  HAĆ P,PADARIYA C,CIEŚLIK B M,et al.Evaluation of mercury content in combustible tobacco products by employing cold vapor atomic absorption spectroscopy and considering the moisture content:A comprehensive study[J].Monatshefte Für Chemie-Chemical Monthly,2022,153(9):829-836.
15. [15]
  谢忱.标准烘箱法对烟草水分测试的影响分析[J].企业科技与发展,2017(3):90-92.
16. [16]
  杜宇,张天栋,林文强,等.丙二醇及其聚合物对烟丝保润效果的影响[J].食品与生物技术学报,2017,36(7):762-766.
17. [17]
  张旭倩,田兆福,王宏生,等.新型卷烟双向阻湿剂的性能研究及其应用效果评估[J].食品与机械,2015,31(4):19-22
  ,87.
18. [18]
  雷声,刘秀明,李源栋,等.不同植物多糖对烟丝吸湿性和保润性的影响及其作用机制[J].食品与机械,2019,35(8):49-54.
19. [19]
  王建民,韩明,张相辉,等.烤烟化学指标和平衡含水率间的关系[J].烟草科技,2011,44(2):43-46.
20. [20]
  王维维,张丽,阮艺斌,等.气相色谱法同时测定烟草中水分及1,2-丙二醇与丙三醇的含量[J].贵州农业科学,2018,46(3):39-43.
21. [21]
  曾世通,刘洋,刘珊,等.烟叶保润性能影响因素研究[J].烟草科技,2011,44(8):62-67.
22. [22]
  王雨凝,朱书秀,许高燕,等.GC-TCD法测定卷烟滤棒中的水分[J].烟草科技,2018,51(2):41-47.
23. [23]
  庄海涛,袁广翔,刘玉坤,等.加热卷烟芯材含水率的快速测定[J].中华纸业,2023,44(4):28-33.
24. [24]
  伍锦鸣,彭斌,刘克建,等.气相色谱法测定烟草含水率[J].烟草科技,2012,45(12):49-51.
25. [25]
  张虎,段沅杏,赵杨,等.含水率对加热卷烟气溶胶主要成分释放量的影响[J].食品与机械,2022,38(7):43-46
  ,56.
26. [26]
  孔伟,孟庆宇,蒋甜燕,等.卡尔·费休法测定食用油中的水分[J].现代食品,2018(16):102-104,107.
27. [27]
  李丽清.卡尔费休法测定标准水及无水乙醇水分含量的改进研究[J].中国资源综合利用,2021,39(3):13-15.
28. [28]
  段海波,马晓年,李超,等.卡尔费休法在大米水分测定中的应用[J].安徽农业科学,2014,42(10):3056-3057.
29. [29]
  周博,屈利娟.两种不同水分测试方法在烟气分析中的应用[J].烟草科技,2000,33(11):22-23.
30. [30]
  李雪梅,林志銮,李斌,等.卷烟主流烟气气相水分的捕集及其卡尔·费休法测定[J].烟草科技,2009,42(2):38-41.
31. [31]
  陈珊珊,李然,俞捷,等.永磁低场核磁共振分析仪原理和应用[J].生命科学仪器,2009,7(8):49-53.
32. [32]
  LU R S,LIU S Y,CAI Q S,et al.A low-cost low-field nuclear magnetic resonance cryoporometry system for nanopore size measurement[J].IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement,2022,71:1-6.
33. [33]
  祝树森,张绪坤,黄俭花,等.基于核磁共振的物料内部水分检测及应用进展[J].食品科技,2012,37(6):294-298.
34. [34]
  魏硕,王德勋,苏家恩,等.低场核磁共振法测定烘烤过程中烤烟主脉的水分[J].烟草科技,2016,49(10):31-35.
35. [35]
  VOLKOV M,TURANOVA O,TURANOV A.Determination of moisture content of insulating oil by NMR method with selective pulses[J].IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation,2018,25(5):1989-1991.
36. [36]
  郑松锦,张渝婕,钟良,等.基于低场核磁共振技术的烟草含水率检测方法[J].烟草科技,2020,53(8):65-71.
37. [37]
  梁国海,刘百战,朱仲良,等.应用低场核磁共振技术分析烟丝样品含水率的方法[J].中国烟草学报,2014,20(5):6-11.
38. [38]
  伟利国,张小超,车宇.粮食烘干过程中水分在线检测系统研究[J].电子产品世界,2014,21(S1):25-26
  ,33.
39. [39]
  朱小会,陈艳,姚毅.微波检测在烟草水分检测中的应用[J].中国西部科技(学术),2007,6(9):39,41.
40. [40]
  余姗姗,黄文俊,张燕,等.微波水份与密度分布测量仪与烘箱测定卷烟成品含水率的差异性分析[J].轻工科技,2022,38(5):81-83.
41. [41]
  段聆泽,李泉凤,胡玉民.利用微波测量烟丝湿度的实验研究[J].微波学报,1996,12(1):62-67
  ,29.
42. [42]
  任应习.微波技术在烟草干燥和水分测定中的应用研究[D].长春:吉林大学,2012.
43. [43]
  朱妞.微波技术在食品工业中的应用及研究进展[J].中国调味品,2011,36(10):18-21
  ,25.
44. [44]
  王建腾,李松,董小卫.用于烟草水分检测的两种红外水分仪[J].计测技术,2006,26(S1):17-19.
45. [45]
  陶冶.红外技术在烟用纸张材料含水率快速测定上的应用[C]//中国烟草学会2012年学术年会论文集.南京:[出版社不详],2012:476-486.
46. [46]
  杨守臣,吕健,李成富,等.红外水分仪在卷烟制丝生产中测量误差分析及改进方法[J].计量技术,2014(3):29-31.
47. [47]
  何亮,程光,张楠,等.红外水分仪在电加热卷烟制品中的应用[J].设备管理与维修,2022(24):107-109.
48. [48]
  常翔,张珍禛,王巍巍,等.应用等温吸附曲线方程快速测定烟丝的含水率[J].湖南农业大学学报(自然科学版),2021,47(3):356-360.
49. [49]
  LABUZA T P.Sorption phenomena in foods:Theoretical and practical aspects[M].Theory, Determination and Control of Physical Properties of Food Materials. Dordrecht:Springer Netherlands,1975:197-219.
50. [50]
  刘力桥,奚德昌.烟草包装保存期预测的数学模型[J].包装工程,2004,25(2):45-48.
51. [51]
  司晓喜,向本富,朱瑞芝,等.加热卷烟水分活度的测定及随存放时间的变化[J].烟草科技,2021,54(2):44-51.
52. [52]
  YAO Y B,LIU D M,CHE Y,et al.Petrophysical characterization of coals by low-field nuclear magnetic resonance (NMR)[J].Fuel,2010,89(7):1371-1380.
53. [53]
  LIN C,CUI H P,WANG X J,et al.Regulating water binding capacity and improving porous carbohydrate matrix’s humectant and moisture proof functions by mixture of sucrose ester and Polygonatum sibiricum polysaccharide[J].International Journal of Biological Macromolecules, 2020,147:667-674.
54. [54]
  MANALO F P,KANTZAS A,LANGFORD C H.Soil wettability as determined from using low-field nuclear magnetic resonance[J].Environmental Science & Technology,2003,37(12):2701-2706.
55. [55]
  阮榕生.核磁共振技术在食品和生物体系中的应用[M].北京:中国轻工业出版社,2009.
56. [56]
  宋朝鹏,魏硕,贺帆,等.利用低场核磁共振分析烘烤过程烟叶水分迁移干燥特性[J].中国烟草学报,2017,23(4):50-55.
57. [57]
  韩聃,田兆福,王宏生,等.基于低场核磁技术和环境扫描电镜的卷烟吸湿机制研究[J].食品与机械,2015,31(4):14-18.
58. [58]
  袁晶,方长华,张淑琴,等.竹材细胞壁水分研究进展[J].竹子学报,2020,39(1):24-32.
59. [59]
  古丽米热·如苏力,李莎,王昆银,等.谷朊粉对冻干枣粉抑制吸湿作用研究[J].食品安全质量检测学报,2022,13(11):3602-3610.
60. [60]
  赵立杰,王优杰,冯怡,等.中药原料吸湿行为研究[J].中国新药杂志,2018,27(3):361-368.
61. [61]
  张安丰,刘春波,申钦鹏,等.卷烟原料的保润性能研究[J].化学研究与应用,2016,28(5):666-672.
62. [62]
  何文婕,付新明,史蕾.卷烟不同配方组分吸湿性能研究[J].科技创新与应用,2016(31):46-47.
63. [63]
  殷春燕,徐志强,汪华,等.贮藏过程中不同保润剂对烟丝保润效果及水分散失动力学的影响[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2014,42(1):96-101.
64. [64]
  马骥,马宇平,陈芝飞,等.配方烟草样品等温吸湿曲线预测模型的构建与验证[J].烟草科技,2015,48(7):64-69.
65. [65]
  迟广俊,郭鹏,洪广峰,等.烟草样品等温吸湿模型的比较与分析[J].中国烟草学报,2017,23(2):50-59.
66. [66]
  朱龙杰,曹毅,秦艳华,等.甘油施加比例对加热卷烟薄片热性能及热解产物的影响[J].中国烟草学报,2022,28(5):8-16.
67. [67]
  韩聃.卷烟吸湿规律及机制研究[D].无锡:江南大学,2014.
68. [68]
  马林,周冰.烟草自身保润性能[J].广东化工,2009,36(10):93-94.
69. [69]
  黄锋,陈清,王乐,等.片烟增湿与干燥的薄层动力学模型[J].中国烟草学报,2014,20(6):34-40.
70. [70]
  赵学伟,魏益民,王章存,等.小米挤压膨化产品的吸湿动力学研究[J].粮油食品科技,2017,25(2):11-16.
71. [71]
  刘晓燕,何雁,韩修林,等.中药浸膏粉吸湿动力学曲线模型适应性评价[J].中国实验方剂学杂志,2011,17(6):1-6.
72. [72]
  易斌,熊开胜,常卫东,等.不同加工方式烟梗的物理保润性能对比分析及应用[J].烟草科技,2020,53(1):89-95.
73. [73]
  陈建军,李奇,安毅,等.双向保润剂的性能及其在卷烟中应用[J].中国烟草学报,2008,14(S1):21-24.
74. [74]
  贾云祯,王宜鹏,秦亚琼,等.烟草保润剂研究现状与发展趋势[J].轻工科技,2018,34(1):26-29
  ,33.
75. [75]
  史健阳,郭林青,梁坤,等.环境相对湿度对干法再造烟叶加热卷烟关键指标的影响[J].烟草科技,2022,55(2):84-90.
76. [76]
  宁汝曦,熊志伟,赵樱霞,等.中药提取物吸湿性的动态二维表征技术及影响因素分析[J].药学学报,2022,57(6):1887-1894.
1. [1]
  刘广超 , 邓莎 , 高峄涵 , 吴涛 , 邓锐杰 . 加热卷烟辊压法薄片丝吸湿性影响因素研究. 轻工学报, 2024, 39(5): 109-117. doi: 10.12187/2024.05.013
2. [2]
  梁淼 , 雷添 , 占小林 , 刘思奎 , 张兴全 , 邹恩凯 , 刘语煊 , 周瑞芳 . 烘焙处理对烟草废弃物热解和燃烧特性的影响. 轻工学报, 2025, 40(3): 65-74. doi: 10.12187/2025.03.008
3. [3]
  李晓 , 冯东民 , 郭朋玮 , 方世航 , 李宜馨 , 芦柯 , 纪晓楠 . 应用离散元法表征烟丝尺寸对其柔软性的力学影响. 轻工学报, 2025, 40(3): 86-94. doi: 10.12187/2025.03.010
4. [4]
  赵金科 , 崔华鹏 , 徐海涛 , 秦亚琼 , 陈业娴 , 刘雨 , 刘瑞红 , 刘绍锋 . 周向型加热卷烟烟芯段逐口热解过程的空间表征. 轻工学报, 2025, 0(0): -.
5. [5]
  黄朵朵 , 王乐 , 雷萍 , 孙志伟 , 李林洪 , 张智轩 , 黄锋 , 李斌 . 基于烟芯段和滤嘴段耦合的加热卷烟烟气关键成分释放模型构建. 轻工学报, 2024, 0(0): -.
6. [6]
  黄朵朵 , 王乐 , 雷萍 , 孙志伟 , 李林洪 , 张智轩 , 黄锋 , 李斌 . 基于烟芯段和滤嘴段耦合的加热卷烟烟气关键成分释放模型构建. 轻工学报, 2024, 39(6): 116-126. doi: 10.12187/2024.06.014
7. [7]
  史清照 , 范武 , 任瑞冰 , 柴国璧 , 张文龙 , 张启东 , 张建勋 , 李河霖 . 基于膜分离及柱色谱技术的烟草提取物精加工产品的制备. 轻工学报, 2025, 0(0): -.
8. [8]
  楚文娟 , 郭丽霞 , 程东旭 , 王红霞 , 崔廷 , 冯银龙 , 王建民 , 鲁平 . 基于K-means聚类及模糊判别的卷烟包灰性能综合评价方法. 轻工学报, 2024, 39(6): 93-100. doi: 10.12187/2024.06.011
9. [9]
  王春琼 , 刘凯 , 谢永辉 , 张轲 , 刘春明 , 张晓伟 , 孙浩巍 , 陈丹 . 烟草花叶病毒胶体金检测试纸条的制备与性能评价. 轻工学报, 2025, 40(1): 90-97. doi: 10.12187/2025.01.011
10. [10]
  杨怡静 , 张佳雯 , 林少玲 , 胡嘉淼 . 姜黄素介导下声光动力联合处理对百香果汁贮藏品质的影响. 轻工学报, 2025, 40(3): 19-27. doi: 10.12187/2025.03.003
11. [11]
  池哲翔 , 廖敏 , 史尚 , 李声毅 , 廖芸 , 丁冬 . 国外烟草活性成分提取及纤维材料利用现状与展望. 轻工学报, 2024, 0(0): -.
12. [12]
  兰玉婷 , 张逸飞 , 郭佳慧 , 尚欣欣 , 刘影 , 梁文魁 , 王璐 , 关国平 . 面向皮肤光电治疗术后热损伤护理的凝胶贴膜材料研究. 轻工学报, 2025, 40(1): 120-126. doi: 10.12187/2025.01.014
13. [13]
  池哲翔 , 廖敏 , 史尚 , 李声毅 , 廖芸 , 丁冬 . 国外烟草活性成分提取及纤维材料利用研究现状与展望. 轻工学报, 2025, 40(3): 75-85. doi: 10.12187/2025.03.009
14. [14]
  吴彦 , 梁永伟 , 薛云 , 李天笑 , 孙丽莉 , 许春平 , 徐志强 . 基于烟末和玫瑰混合提取的新型烟用香精及其应用研究. 轻工学报, 2025, 40(3): 56-64. doi: 10.12187/2025.03.007
15. [15]
  吕金羚 , 傅亮 , 陈永生 . 红茶-花生蛋白复合饮品工艺优化及其营养特性研究. 轻工学报, 2024, 0(0): -.
16. [16]
  吕金羚 , 傅亮 , 陈永生 . 红茶-花生蛋白复合饮品工艺优化及其营养特性研究. 轻工学报, 2024, 39(5): 9-17. doi: 10.12187/2024.05.002
17. [17]
  李杉 , 姜千一 , 孙冰华 , 温纪平 , 王晓曦 . 麦麸糊粉层粉对面团及手抓饼品质特性的影响. 轻工学报, 2024, 0(0): -.
18. [18]
  钟昕怡 , 陈紫麟 , 骆勇 , 汪高玮 , 王周利 , 赵子丹 , 李鸣雷 . 香菇-大球盖菇复合饼干研制及其品质特性分析. 轻工学报, 2024, 39(6): 27-36. doi: 10.12187/2024.06.004
19. [19]
  游敏 , 付金存 , 王远 , 王震 , 陈思蒙 , 李斌 , 邓国栋 , 吴恺 . 烟丝形态特性与细支卷烟填充密度均匀性关系研究. 轻工学报, 2025, 40(1): 75-81. doi: 10.12187/2025.01.009
20. [20]
  雷露 , 许浩翔 , 李婷 , 周景瑞 , 齐婧 , 艾蓉 , 罗文菊 , 姜玲玲 . 黄花梨蜂蜜与其他蜜源蜂蜜的抗氧化特性研究. 轻工学报, 2025, 40(1): 32-40. doi: 10.12187/2025.01.004

点击查看大图

计量

PDF下载量: 47
文章访问数: 2953
引证文献数: 0

通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

1.
沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142

烟芯材料吸湿特性评价技术研究进展

作者简介: 郑赛晶(1976—),女,浙江省温州市人,上海新型烟草制品研究院有限公司研究员,博士,主要研究方向为新型烟草制品。E-mail:zhengsj@sh.tobacco.com.cn;

Research progress in evaluation techniques of moisture absorption characteristics of tobacco core materials

计量

通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

烟芯材料吸湿特性评价技术研究进展

作者简介:郑赛晶(1976—),女,浙江省温州市人,上海新型烟草制品研究院有限公司研究员,博士,主要研究方向为新型烟草制品。E-mail:zhengsj@sh.tobacco.com.cn

English Abstract

Research progress in evaluation techniques of moisture absorption characteristics of tobacco core materials

目录

烟芯材料吸湿特性评价技术研究进展

作者简介: 郑赛晶(1976—),女,浙江省温州市人,上海新型烟草制品研究院有限公司研究员,博士,主要研究方向为新型烟草制品。E-mail:zhengsj@sh.tobacco.com.cn;

Research progress in evaluation techniques of moisture absorption characteristics of tobacco core materials

计量

文章相关

通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

烟芯材料吸湿特性评价技术研究进展

作者简介:郑赛晶(1976—),女,浙江省温州市人,上海新型烟草制品研究院有限公司研究员,博士,主要研究方向为新型烟草制品。E-mail:zhengsj@sh.tobacco.com.cn

English Abstract

Research progress in evaluation techniques of moisture absorption characteristics of tobacco core materials

目录