摘要：為提高卷煙抽吸的舒適性，利用活化陶瓷球活化處理水，通過對活化水的滲透吸收性能及與煙草的締合程度等指標分析評價，優化卷煙生產用水。結果表明：①軟化水、礦泉水、純水的核磁共振半幅寬(簡稱半幅寬)存在較大差異，其中軟化水的半幅寬較大，純水的較小;②不同的活化陶瓷球處理后水的半幅寬大都有所降低，水的聚集狀態發生改變。用篩選確定的FQ02活化陶瓷球處理礦泉水號，活化水的半幅寬最高降低37.27;③活化水的浸潤、滲透、吸收性能及與煙絲的締合程度均優于軟化水;④將活化水應用于卷煙加工過程后，卷煙煙氣的浸潤感有所增加，干燥刺激有所減弱，柔和圓潤有改善。

　　關鍵詞：卷煙;水;活化陶瓷球;核磁共振;半幅寬;感官評價

　　水是煙草及其制品的重要組分之一，會直接影響煙草的彈性、韌性、填充性和燃燒性等物理特性，又會影響煙草的顏色、光澤、香氣、吃味等外觀和內在質量[1]。在卷煙加工過程中，主要是以水為載體改善卷煙原料物理特性，參與煙葉內部的生物化學變化[1]，即水會直接影響卷煙的加工質量。目前，卷煙生產過程中所用的水一般是軟化水，即由自來水經過離子交換處理，僅水的硬度降低，而其離子總量不變，軟化后水中鈉離子的量增大幾十倍。軟化水是一種聚集大分子水，這是因為水的—鍵間的夾角約為105°，負極中心與正電荷中心不重合，水分子為極性分子。由于分子間氫鍵的作用，水不是以單個分子形式存在的，而是彼此可以聚集結合為大的水分子團。這種大分子團的水滲透力較弱，溶解力較差，不利于水在細胞間的進出‒。

　　而聚集體小的水的溶解能力和滲透力均較高，研究表明通過改變料液稀釋用水分子的團簇結構，可改善料液的浸潤性能，提升料液的溶解性[4‒5]。通過改變水的性質來改善卷煙的吸食品質已引起行業相關研究人員的重視，但在對水與煙絲的締合程度評價及在線生產過程用水的替換鮮見報道。因此，本研究中對現有的卷煙生產過程用水進行分析，篩選出適用于卷煙生產的小分子水，并在前人研究的基礎上利用活化陶瓷球對料香配制過程用水進行活化處理，通過改變卷煙在線生產過程水的性質，提升水及由活化水配制的料液的滲透吸收性能，探究水對卷煙品質的影響，以期提高卷煙的感官舒適性。

　　1材料與方法

　　1.1材料、試劑和儀器

　　“鉆石”(荷花)牌卷煙葉組配方、配方料液和煙絲，純水(河北中煙工業有限責任公司提供);01、02、03活化陶瓷球(平均直徑mm，河北唐山立雄峰匯材料科技有限公司);ZY活化陶瓷球、高活性陶瓷球、FQ01陶瓷球、FQ02陶瓷球、FLZ陶瓷球、磁球、能量珠(平均直徑mm，濟南木齊科技有限公司);自來水、軟化水(河北白沙煙草有限責任公司提供);市售天然礦泉水號;“屈臣氏”蒸餾水(.5L桶，廣州屈臣氏食品飲料有限公司)。

　　ToledoXS204電子天平(感量0.000)、SevenMultiS40多功能測量儀表(配有pH模塊，精度±0.001pH)(瑞士Mettler公司);KBF240恒溫恒濕箱(德國Binder公司);Ascend400AVANCEⅢ核磁共振波譜儀(瑞士Bruker公司);NMI20‒015V‒I核磁共振分析儀(0.5T，蘇州紐邁分析儀器股份有限公司);K100型表面界面張力儀(德國russ公司);‒COBB可勃吸收性測定儀(杭州品享科技有限公司);EST12表面施膠度儀(德國utek公司)。

　　1.2方法

　　1.2.1用活化陶瓷球處理水樣

　　用純水將活化陶瓷球沖洗幾次，晾干。稱取一定質量的活化陶瓷球(以100水質量計)，放入相應的水樣中，室溫浸泡一定時間后將水倒出，即得到所需活化陶瓷球處理水�；罨�陶瓷投放量分別為100mL ，并分別進行60、240、1440min的浸泡處理。

　　1.2.217核磁共振半幅寬的測定17核磁共振半幅寬反映的是液態水分子聚集體結構的平均相對大小，譜線越寬，聚集體越大;譜線越窄，聚集體越小。采用核磁共振波譜儀測試各種水樣及處理水中自然豐度的17同位素核磁共振半幅寬(ullwidthathalfmaximumintensityFWHMI)。

　　1.2.3水的表面張力測定參考文獻的方法，采用表面界面張力儀測定水的表面張力。

　　1.2.4接裝紙可勃法吸收率的測定

　　參考GB/T1540—2002的方法，采用翻轉式測定煙用接裝紙原紙的吸水性能。將煙用接裝紙原紙樣品裁剪成直徑(125±5)mm的圓形試樣，一共裁剪10張(制備樣品時，做好正、反面標識，取正、反面各張)，測試前稱量;量取100m液體樣品，倒入可勃吸收性測定儀圓筒中，然后將煙用接裝紙原紙放置于圓筒的環形面上。將壓蓋蓋在煙用接裝紙原紙上并夾緊，使之與圓筒固定在一起，翻轉圓筒180°，計時5s;將圓筒翻正，松開壓蓋夾緊裝置，取下煙用接裝紙原紙，立即使吸水面朝下放在預先鋪好的吸水紙上，再在上面放一張吸水紙;然后在不施加其他壓力條件下，立即用金屬壓輥在4s內往返輥壓一次，將煙用接裝原紙表面剩余的水吸干。將煙用接裝紙原紙快速取出，將吸水面對折，然后再對折一次后稱量。每個樣品用10張煙用接裝紙原紙測定，計算吸收率，取平均值。

　　2結果與分析

　　2.1水的性質分析

　　將現有卷煙生產過程用水(自來水、軟化水)，及純水、蒸餾水和種礦泉水共種水樣依據文獻13]的方法對水的以及鈉、鈣和鎂陽離子的質量分數進行檢測。所測試的種水樣均為弱堿性，其中軟化水的最高，這是由于軟化水中鈉離子濃度最大;純水、“屈臣氏”蒸餾水和礦泉水號的值相近且較低;純水、“屈臣氏”蒸餾水的半幅寬相近且較低，自來水和軟化水的半幅寬相近且較高，即卷煙生產過程所用的自來水和軟化水的分子團簇較大。檢測結果與文獻相符，即半幅寬低于70的水樣一般均是經過高能物理處理或者由純水配制的水樣;優質天然飲水水樣，其半幅寬一般均在70~90范圍內。

　　2.活化處理后水樣的性質分析

　　將所選取的種水樣進行1440min活化陶瓷浸泡活化處理后，檢測各項指標變化情況�？芍�，經過活化處理的自來水、軟化水和礦泉水號的半幅寬均有不同幅度的降低，活化后純水半幅寬無明顯差異，而“屈臣氏”蒸餾水的半幅寬略有增加;其中活化礦泉水號的半幅寬最小。因此，確定卷煙生產過程軟化水的替換水為活化礦泉水號。

　　2.3活化陶瓷球篩選

　　活化陶瓷是一種具有活化水功能的陶瓷，經活化陶瓷處理的水具有明顯的小分子團特征，經不同配方活化陶瓷處理后的水的半幅寬有所差異，因此需對活化陶瓷進行篩選，以便得到半幅寬較低的處理水。利用10種活化陶瓷對所確定的礦泉水號進行活化處理，考察處理后水的半幅寬變化，結果見表。可以看出，所考察的10種活化陶瓷中，除SY03外，其余種活化陶瓷處理的活化水的半幅寬均有不同程度的降低，其中FQ02陶瓷球和能量珠的處理水半幅寬相近且半幅寬降幅最大。綜合考慮成本等其他因素，確定采用FQ02陶瓷球進行活化。

　　2.4活化陶瓷球投放量及浸泡時間對水性質的影響

　　FQ02活化陶瓷球不同投放量及浸泡時間的實驗結果見表。在不同投放量及浸泡時間下活化陶瓷球處理后礦泉水號的半幅寬大都有不同程度的降低，最高降幅達27。根據半幅寬的檢測結果，確定后續實驗所用活化水均采用活化陶瓷球處理以上，活化陶瓷球投放量為g/L。

　　2.5活化水的物理性能及應用評價

　　根據水性質的分析及活化陶瓷球篩選結果，對比分析軟化水、純水、礦泉水號及由礦泉水號經活化陶瓷球處理后的活化水的浸潤滲透性能，測定其表面張力、對接裝紙的可勃法吸收率、EST法動態滲透性能及其在煙絲中的締結程度;并用活化水替換配方料液配制過程中的軟化水進行料液配制，對比分析軟化水和活化水配制料液的吸收率、動態滲透性能。

　　水處理論文范例： 常見污水處理工藝及其設施的運營研究

　　3結論

　　(1)自來水、軟化水、礦泉水、純水的半幅寬檢測結果存在較大差異，與文獻[11]的檢測結果相符，自來水和軟化水的17核磁共振半幅寬較大，純水和蒸餾水的較小，即卷煙生產過程中用的自來水和軟化水的分子團簇較大。

　　(2)不同的活化陶瓷球處理后水的半幅寬大都有所降低，水的聚集狀態發生改變。用篩選確定的FQ02活化陶瓷球處理礦泉水號后，活化水的半幅寬最高降低27;活化陶瓷球處理水時間需以上，較優投放量為g/L。

　　(3)活化水的浸潤、滲透、吸收性能及與煙絲的締合程度均優于軟化水;且對用活化水配制的料液的滲透吸收性能較軟化水好。

　　(4)將活化水應用于卷煙加工過程，卷煙樣品的感官評價結果顯示，使用活化水的樣品煙氣在口腔刺激、鼻腔刺激和對喉部的沖擊感受方面有改善，煙氣的圓潤度、柔和感上好于使用軟化水的樣品。

　　參考文獻

　　[1]王瑞新煙草化學[M].北京：中國農業出版社，2003ANGRuixin.Tobaccochemistry[M].Beijing:ChinaAgriculturalPress,2003

　　[2]潘艷芬.電氣石礦物材料的活化水作用及其生物學效應研究[D].天津：河北工業大學,2006.PANYanfen.Researchofactivatingwaterandbiologicaleffectsoftourmalinemineralmaterial[D].Tianjin:HebeiUniversityofTechnology,2006.

　　[3]趙姍姍.電氣石的水處理特性及對染料廢水脫色的實驗研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2008.ZHAOShanshan.Researchofactivatingwaterandbiologicaleffectsoftourmalinemineralmaterial[D].Harbin:HarbinInstituteofTechnology,2008.

　　作者：鄭松錦，鐘良，段海濤，周博，劉玉斌，潘文亮，林潔，李賢勇，朱萌，劉柏松，張渝婕，霍曉暉