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  从“实验室”到“生产线”   “减害”成果落地“生金” ——记《降低卷烟烟气中TSNAs的综合技术及在“中南海”品牌的应用研究》

作者:本刊记者 周茹 龚红梅/文图  来源: 《中国烟草》2019年第6期 总第645期 第36-37页 2019-03-15
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TSNAs,烟草特有N-亚硝胺,烟草及卷烟烟气中主要有害物之一,由生物碱发生亚硝化反应生成。已鉴定出的TSNAs有7种,其中以NNK和NNN的危害性最强,国家局已将NNK确定为卷烟烟气中必须降低的7个危害性指数之一。

如何降低烟草及卷烟烟气中TSNAs含量一直是国际烟草界长期关注的热点。多年来,无数专家学者试图运用各种手段降低TSNAs含量,从而降低烟草制品对消费者健康的影响。然而,这些研究大多集中在实验室研究阶段,真正实现产业化应用的少之又少,且技术手段相对单一,并未形成降低TSNAs的系统技术体系。

上海烟草集团《降低卷烟烟气中TSNAs的综合技术及在“中南海”品牌的应用研究》项目,成功突破了这些长期困扰烟草科学界的难题,不仅针对工业生产环节形成了降低卷烟烟气中TSNAs含量的综合技术体系,更将这些技术成功应用于“中南海”品牌卷烟产品的生产与研发中。

该项目也是国家局“降焦减害”重大专项之一,2018年3月23日顺利通过科技成果鉴定,2019年荣获中国烟草总公司科学技术进步二等奖。专家们一致认为,该项目在应用系列技术降低混合型卷烟主流烟气TSNAs方面达到国际先进水平,在应用大孔硅胶降低混合型卷烟主流烟气有害成分方面达到国际领先水平。

这究竟是一个怎样的完整技术体系,哪些卷烟产品成功运用了这些核心技术,效果又如何?带着这些疑惑,记者来到上海烟草集团北京卷烟厂进行采访,揭开该项目的神秘面纱。

减害技术“成体系”

不同类型烟叶中,TSNAs含量各不相同,深色晾烟中的含量最高,晒烟次之,烤烟较低,香料烟最低。

“相比于那些以生产加工烤烟型卷烟为主的企业来说,北京卷烟厂的混合型卷烟产品使用了更多的晾烟、白肋烟和马里兰烟,TSNAs释放量势必会高于烤烟型卷烟,因此,在降低TSNAs释放量方面,我们面临的压力更大,当然也更有义务、有责任承担这一项研究。”作为该项目的首席专家,上海烟草集团技术中心副主任周骏如是表示。

为更好地完成品牌降焦减害任务,迅速降低产品的危害性指数,北京卷烟厂与来自清华大学、云南瑞升烟草技术(集团)有限公司、上海烟草集团太仓海烟烟草薄片有限公司、上海白玉兰烟草材料有限公司等多家单位的专家们,共同组成了研发团队,合力开展技术攻关。

减害,首先要“知害”。一般来说,鲜烟叶中不含TSNAs或含量极低,TSNAs的形成和积累主要在调制和贮藏过程中。从一片烟叶开始,到卷烟产品呈现给消费者,这中间的每个环节,都有各种各样的因素影响着烟气中TSNAs的含量,比如烟叶贮藏温度,生产工艺条件,成形纸透气度等等。

明晰成正好彩票因,透析“病理”,方可“对症下药”。根据TSNAs的形成机理和主要影响因素,项目组自主研发了多项降低TSNAs的关键核心技术。这些技术,涵盖了再造烟叶加工、卷烟工业生产以及卷烟设计等各个环节,全方位、系统化地提出了降低TSNAs的“应对之道”。

在减害材料上,合成了不同结构、晶相纳米材料以及新型大孔硅胶材料。这些对TSNAs具有吸附作用的减害材料,被均匀分散、施加在卷烟烟丝、卷烟纸和卷烟滤棒上,可以不同程度降低主流烟气中NNK、苯酚、巴豆醛等的释放量。

在再造烟叶加工上,首次将纳米材料以及生物酶技术应用于再造烟叶生产过程中,开发出3种可降低TSNAs的功能型再造烟叶,实现了降低主流烟气中NNK释放量的效果,使再造烟叶“卷烟设计工具”和“技术载体”的作用得到充分发挥。

在加工工艺上,对现有白肋烟加工工艺路径以及膨胀工艺参数进行优化,将TSNAs含量高的低档白肋烟进行二氧化氮膨胀处理,大大降低烟丝中NNK释放量。

不断优化方案设计、打磨试验细节、反复调整工艺参数,项目组的付出在与一次次实验的“较量”中得到了回应。薄薄的卷烟纸上,各式各样减害材料中,都倾注了科研人员一以贯之的专注与匠心。

整个项目还有一个“引以为傲”的科技成果,那就是开发了能够准确测定血液中TSNAs代谢物的分析方法,首次证实了吸烟者血液中TSNAs及其代谢物的含量与所吸正好彩票卷烟烟气中TSNAs释放量呈正相关的关系,转吸NNK释放量低的卷烟能显著降低吸烟者血液中的NNAL水平。

一直以来,国内外专家学者都希望找到一种方式,准确评估烟气中TSNAs对人体的影响程度,但效果并不理想。抽烟者血液中TSNAs及其代谢物的含量极低,为匹克级,想要排除一切干扰因素实现准确测量,难度可想而知。

“这一科技成果,不仅证明了我们研发的一系列降焦减害技术确有实效,卷烟产品降焦减害是实实在在的科学,同时也表明在这项技术的研究上,中国烟草达到了世界领先水平。”周骏说。

成果转化“见实效”

科技成果不能“养在深闺”,必须走出实验室,与生产加工“喜结良缘”,与市场“牵手”,才能真正物尽其用、落地“生金”。

如何将已掌握的一系列降低TSNAs的先进技术,应用到卷烟产品的研发与加工中,生产出低危害又深受消费者喜爱的卷烟产品,是整个项目需要攻克的最后一道难关。

科研成果的转化同样是一项极其复杂的工程,既要考虑成本问题,对已有卷烟加工生产线不能进行太大改变,又要考虑产品品质问题,减害的同时保证卷烟吸味不变、质量稳定。

工艺参数如何设计才能实现最优化?减害材料在哪个环节添加?添加的比例、分量是多少?用什么设备进行添加?一个个技术难题犹如一只只“拦路虎”,横正好彩票亘在眼前。最终,项目组的科研人员找到了最佳解决方式,攻破层层“堡垒”,打出了一套“组合拳”,完成了科技成果的转化。

当前,降低TSNAs综合技术已经在“中南海”老产品维护以及新产品开发中得到充分应用。比如,“中南海(金8mg)”,相继使用了农业生产综合降害技术、复合降害滤棒技术、烟叶贮藏技术以及生物酶技术;比如,“中南海(5mg)”,相继使用了农业生产综合降害技术、复合降害滤棒技术以及植物源减害技术等;比如应用农业生产综合降害、功能型再造烟叶、添加纳米硅基氧化物或大孔硅胶材料滤棒等技术,开发了3款焦油释放量分别为3mg、5mg、8mg的“中南海”品牌产品等等。

此外,降低TSNAs综合技术还不同程度地应用在“中南海(典8)”“中南海(典5)”“中南海(京韵)”等多款新产品上。

数据表明,随着降低TSNAs综合技术在“中南海”品牌中的应用,“中南海”品牌NNK释放量由2010年的42.1ng/支降低至2017年的14.6ng/支,危害性指数由2010年的16.8降低至2017年的9.2,降幅达到45.2%。

数字最有说服力,这背后凝结的是项目组全体成员的智慧、钻研和坚守。透过数字,可以看到北京卷烟厂在降焦减害道路上孜孜以求的探索和实践。更难能可贵的是,全新升级后的“中南海”品牌产品,在显著降低TSNAs以及卷烟危害性指数的同时,还保持了产品原有的风格特征,烟气浓度、满足感均未受到影响,深受消费者认可。

行文至此,或许不少读者会好奇,既然已掌握一系列降低TSNAs的技术,如果将所有技术全部用于一款卷烟产品的研发,危害性指数又会降低多少?当前,北京卷烟厂正在研发的“中南海(8mg减害集成)”,就是这样一款集多项技术于一身的新产品。与同为8mg焦油释放量的国外主要品牌卷烟相比,其NNK释放量将降低73%以上,危害性指数降低50%以上,显示出国产混合型卷烟相较国外混合型卷烟在低危害方面的显著技术优势。

毋庸置疑,降低卷烟烟气中TSNAs的综合技术,已经让以“中南海”为代表的混合型卷烟受益匪浅。然而,目前中式卷烟多为烤烟型卷烟。这些科研成果,是否对烤烟的减害同样意义深远?答案当然是肯定的。

口说无凭,“案例”为证。目前,项目研发的一种纳米及大孔硅胶复合滤棒,已经被应用在山东中烟“泰山(青秀)”这一产品的研发中。对比后表明,“泰山(青秀)”卷烟危害性指数降低12.7%。

“烤烟中的TSNAs含量虽然低,但是为了降低产品的焦油释放量或为了提高低焦油卷烟的香气量,不少工业企业使用了更多的诸如晒黄烟、再造烟叶等原料,其烟气中TSNAs释放量高于烤烟烟叶。因此我希望,项目中稳定、实用、高性价比的关键技术可以在更多卷烟品牌产品升级改造和新产品开发过程中得到应用,为卷烟减害作出更多贡献。”周骏如是说。

(通讯员单位:上海烟草集正好彩票团北京卷烟厂)

(栏目责编/张建丽 zhangjl@tobacco.gov.cn)

编辑:李东军

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