2.4　納米材料 　　納米材料是一種新型材料，而且用在卷煙上時，其降焦減害的幅度也較大，目前已取得了階段性成果。 　　張悠金等人[15]以干法和濕法分別將納米材料Al2O3、SiO2、TiO2加入到卷煙煙絲和濾嘴中，研究了納米材料的4種加入方式對卷煙煙氣中焦油、煙堿生成量的影響。結果表明，納米材料干法加入濾嘴，降低煙氣中焦油、煙堿效果最為明顯，2.0～10.0mg/支的添加量可降焦油4.2%～45.3%、煙堿1.7%～28.4%；干法加入煙絲，效果較為顯著，添加5.0～25.0mg/支的納米材料，降焦油4.2%～32.2%、降煙堿2.4%～20.3%，其中納米Al2O3作用效果顯著。納米材料濕法添加到煙絲中，效果不明顯；濕法加入到卷煙濾嘴絲束中，幾乎沒有效果。 　　謝笑天等人[16]制備了對煙氣焦油具有過濾和吸附性能的納米粉末，涂布到醋酸纖維絲束上，可降低煙氣焦油量。利用新型納米過濾、吸附材料附著在濾嘴絲束上，從而增加過濾嘴棒絲束纖維的表面積，提高濾嘴的過濾效率，使過濾嘴卷煙的煙氣焦油量降低。篩選出了2種納米粒子，其粒徑約為25～45nm，用量為16～18mg/支，降焦效果可達到4.4mg/支。 　　史超發明了一種保香、助燃、選擇性降焦的卷煙生產方法（CN1286052A和CN1214886A），其原理是在煙絲中加入了納米材料（為一種或幾種納米材料的混合物或復合粉劑，如：納米SiO2-x、Al2O3、TiO2、Se等），可以有效地改善卷煙的燃燒性能，提高焦油以及焦油中有害物質的過濾效率，同時，也可保持卷煙具有較好的香吃味。 　　中國科學院蘭州化學物理研究所和鄭州煙草研究院利用多相催化一氧化碳可以在常溫下被催化氧化為二氧化碳的原理，首次研制出了適合于煙草工業應用的納米貴金屬催化材料和二元納米催化材料復合濾棒，進行了降低卷煙煙氣中一氧化碳的實驗研究，取得了突破性成果。研究結果表明，與對照卷煙相比，試驗卷煙煙氣中一氧化碳釋放量最多可降低45.4%左右，并且卷煙感官質量基本保持不變。 　　2.5　分子篩 　　李紹民等人[17]利用新型分子篩的選擇性吸附原理，在普通條件下對新型分子篩進行改性，使之能夠較好地選擇性去除卷煙中有害人體健康的物質。實驗表明，對選定的新型分子篩進行改性后，能選擇性地吸附卷煙煙氣中的一氧化碳、焦油、多環芳烴等有害物質，且吸附有害物質的量與加入的新型分子篩的量成正比。以NaY-1型沸石分子篩為例，加入量為0.04g/支，測得煙氣中焦油的量下降了36%。對吸附后的NaY-1型沸石分子篩進行量化分析，其化學結構無變化（無化學反應），經高溫處理后又恢復原來的NaY-1型沸石分子篩，其吸附的物質的量為NaY-1型沸石分子篩自身重量的30%，即每支卷煙中吸附了0.012g的物質。 　　2.6　其他技術 　　2.6.1　微波輻射 　　魏玉玲等人[18]用微波輻射調制的煙葉與用其它方法調制的煙葉相比，至少有一種TSNA的含量有所降低。較理想的結果是，經微波處理煙葉的TSNAs(NNN，NNK，NAB及NAT)含量低于0.2μg/g，甚至低于0.1μg/g；NNN含量低于0.15μg/g，甚至低于0.05μg/g；NNK含量低于0.002μg/g，甚至低于0.0005μg/g。 　　于建軍等人[19]對不同微波時間烘絲的煙支進行了煙氣成分分析，結果表明，經微波烘烤的煙支與對照相比，總粒相物和焦油釋放量有所降低，煙氣煙堿的釋放量沒有太大變化，CO釋放量明顯減少，處理間各項成分的變化以烘烤5s的效果最好。 　　南京大學發明了用微波對成品卷煙進行處理，從而降低煙氣中亞硝胺的新方法（CN1269992A），據稱，亞硝胺總量可降低52%～76%（主流煙氣）和21.5%～53%。還發明了在卷煙煙絲中加入2%～5%載有金屬氧化物（鎂、鋅、鐵、錳等的氧化物）的沸石，主流和側流煙氣中的亞硝胺總量可降低50%以上（CN1209970A）。 　　2.6.2　新型濾嘴 　　南通煙濾嘴試驗工廠研制出減害增塑劑，選擇無毒無害的材料作為增塑劑原料，經認真篩選研究，得出了最佳配方組合和施加量。利用該產品研制的濾棒，有效降低煙氣中的B(a)P22.4%，同時有降焦效果，對B(a)P具有顯著的選擇性過濾作用，并保持卷煙原有的吸味和風格。 　　許昌帝豪集團滬新公司研制出駐極體高效降焦濾嘴（ECF）。ECF具有過濾煙氣中的有害物質和高效降焦功能。使用ECF靜電降焦技術可比使用醋纖或丙纖濾嘴再降低焦油3～10mg／支。 　　2.6.3　其他新技術 　　王軍等人[20]研究了特種絲束的降焦效果。在紡絲油劑中加入微量化學物質，可增強纖維表面對煙氣中焦油的選擇性吸附能力，使其在絲束生產時均勻地處理每根單絲的表層，這比濾棒加工時使增塑劑加在纖維表面的效果要好得多。通過卷曲工藝的適當調整，可使醋纖絲束產生三維立體卷曲，從而可進一步加大對焦油的濾除效果。 　　頤中煙草集團開展了納米嘴棒技術、稀有元素嘴棒項目的研究：①納米嘴棒技術。與中科院合作開發的新型濾棒，可有效降低亞硝胺和焦油量；②稀有元素嘴棒。與中國石化安全研究院合作開發，可通過在嘴棒中加入防毒性的稀有元素，有效吸附卷煙中的CO。 　　另外，國內有關人員還進行了用紫外線、激光、γ射線、X射線、帶電重粒子、量子共振、超聲波等對煙草進行處理的技術，以期能夠達到降焦減害的目的，具體的實際效果還有待進一步驗證。 　　3　國際卷煙降焦減害技術科研動向及其成果 　　自20世紀50年代以來，降焦減害技術一直都是國際煙草界研究的重點和熱點。尤其是近年來，國際煙草界除廣泛、深入研究和采用常規的降焦技術外，還對多種濾嘴添加劑（主要是吸附劑類物質）、具有特殊降焦減害作用的特種濾嘴、生物降焦減害技術（血紅蛋白等）和采用新的可有效降低有害成分生成量（如TSNAs等）的煙葉調制技術等多種降焦減害技術進行了研究，許多研究已取得突破并應用到了卷煙生產上。 　　3.1　生物材料與生物降焦減害技術 　　生物材料和生物技術在卷煙降焦減害方面具有一定的優勢（主要表現在可綜合減害及降害機理等方面），因此，國際上一直都把其作為研究的重點之一。近幾年取得的進展主要有以下幾個方面： 　　3.1.1　生物濾嘴 　　在生物濾嘴方面，希臘研制出了加有血紅蛋白（德國產品）的活性炭的三復合生物濾嘴，其主要特點是對復合濾嘴生產技術進行了改進，可使涂有血紅蛋白的活性炭幾乎可以完全充滿三復合濾嘴中段的全部空腔，從而大大提高了卷煙焦油和其它有害物質的去除率。目前，該生物濾嘴已開始商業化生產，并在希臘等國家的卷煙產品上得到了應用。 　　另據美國專利US5909736介紹，該生物濾嘴可以有效地去除卷煙煙氣中的NO，NOX、致癌性的亞硝基化合物、自由基、醛類物質、H2O2、CO、痕量元素等，并可將上述煙氣中的有害成分截留平均達90%左右（見圖1和表2）。 　　3.1.2　其它生物材料 　　世界知識產權組織專利WO9933365介紹了在卷煙濾嘴中利用多酚化合物或其衍生物作為自由基清除劑的專利，該清除劑可以通過化學方法、生物技術或從植物的抽提物中獲得。 　　3.2　煙草加工新技術 　　國際上在對可以有效地降焦減害的煙草加工技術的研究方面也有所突破，主要有： 　　3.2.1　在線膨脹技術 　　英國Dikinson 　　Engineering(迪更森工程公司)研制出了一種新型的卷煙全配方膨脹與干燥系統，稱為HXD系統，該系統為在線式，可對制絲生產線上的全配方葉絲進行處理，提高葉絲的填充值。系統由熱風循環式回潮筒、氣流輸送干燥塔、冷卻裝置和流量控制裝置等組成。用傳統的膨脹系統和旋轉式干燥機可以使煙絲的填充值提高12%(用德國HB公司的密度計進行測定)，而使用該公司的HXD工藝則可使煙絲的填充值提高20%以上，在使用全套膨脹加工工藝時甚至可使填充值提高25%。與其它系統相比，根據卷煙配方成分的不同，HXD工藝至少可使卷煙重量下降5%，有時甚至可達12%。 　　3.2.2　離線膨脹技術 　　膨脹煙絲技術與設備一直是國際煙草界的研究熱點，同時膨脹煙絲產品在發達國家也得到了廣泛的應用，已成為混合型卷煙和低焦油烤煙型卷煙的固定配方成分，并成為降低卷煙煙氣焦油量和卷煙煙葉消耗的重要手段之一。通過研制開發和改進完善，目前國際上已推廣了不同類型的CO2煙絲膨脹設備，同時，為了取代CFC(氟里昂)煙絲膨脹技術和設備，還加強了對膨脹介質的研究，研制出了利用異戊烷［即2-甲基丁烷=(CH3)2CHC2H5］(一種碳氫化合物溶劑)作為介質的新型煙絲膨脹工藝與設備（英國英格蘭帝國加工工藝有限公司研制）[21]，據有關資料介紹，在試驗中，該膨脹技術已取得了良好的膨脹性能，其膨脹率已超過了CO2煙絲膨脹技術和CFC膨脹技術。另外，對膨脹過程中的加熱方法的研究也取得了較大進展，如微波加熱技術等。 　　3.2.3　在線式煙草中有害物質去除技術 　　美國專利US6058940介紹了一種在煙草制品加工過程中可連續分析和去除有害物質的方法和系統，其工藝過程是，把含有毒枝菌素、尤其是α毒素和苯并芘及其前體物的煙草先在一種溶劑介質中進行處理，對煙草中的有害物質進行分析鑒定，并通過免疫抗體紫外線技術對溶劑中洗提出的有害物質進行連續不斷地監測，同時也可通過高質量的加工工藝確保在煙草進入下一個加工工序前從其中去除掉有害物質。抽提溶劑的凈化處理和循環使用解決了該處理工藝的排放問題。 　　3.3　低有害成分煙葉調制技術 　　美國Star Scientific Inc.(星科) 　　公司[22,23]開發出了一種可以有效地防止烘烤后的煙葉中形成TSNAs的煙葉調制技術，在經過法律訴訟后，于2002年7月30日終于被美國專利與商標局（USP&TO）批準而獲得了獨有專利（US6425401）。該專利技術的主要原理是：在烤煙的調制過程中，通過一種特殊的處理（可能是無氧處理），致使產生亞硝胺的大部分細菌死亡，剩下的一部分細菌則通過大型微波爐殺死，從而即可防止或減少煙