為了提高煙用香精的安全管理水平,本研究調(diào)研了國內(nèi)外香精香料的安全管理辦法和閃點(diǎn)檢測(cè)方法,并檢測(cè)了部分煙用香精產(chǎn)品的閃點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn):①ASTM D6450閃點(diǎn)檢測(cè)方法適用于煙用香精的檢測(cè);②煙用香精閃點(diǎn)主要由配方中乙醇的體積分?jǐn)?shù)決定,當(dāng)乙醇超過40%時(shí),閃點(diǎn)低于28℃;③通過調(diào)整混合溶劑中的乙醇比例,可提高香精閃點(diǎn),從而增強(qiáng)安全性。
隨著煙草行業(yè)自主調(diào)香技術(shù)的提升,各省級(jí)中煙公司對(duì)煙用香精香料的掌控能力增強(qiáng),越來越多的煙用香精產(chǎn)品由卷煙企業(yè)的香精公司或調(diào)配中心自行生產(chǎn)。因此,如何安全有效地管理煙用香精的生產(chǎn)、貯存和運(yùn)輸過程變得越來越重要。
閃點(diǎn)是評(píng)估物質(zhì)燃燒危險(xiǎn)性的指標(biāo)之一,表示樣品在受控條件下與空氣形成可燃性混合物的傾向。目前,國內(nèi)煙草行業(yè)通過閃點(diǎn)值來評(píng)價(jià)煙用香精香料產(chǎn)品的易燃風(fēng)險(xiǎn),并按照危險(xiǎn)程度對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分類,以實(shí)現(xiàn)煙用香精產(chǎn)品貯存和運(yùn)輸過程中的安全與高效管理。
然而,煙草行業(yè)對(duì)于煙用香精香料閃點(diǎn)的研究還比較少,只是在一些香精閃點(diǎn)檢測(cè)方法的研究上有所涉及。如果能通過對(duì)煙用香精閃點(diǎn)與原料安全性的相關(guān)性研究,提高煙用香精的閃點(diǎn),則可以有效提高香精產(chǎn)品的安全性,降低生產(chǎn)、設(shè)備、倉儲(chǔ)和運(yùn)輸成本。
為此,本研究中對(duì)煙用香精閃點(diǎn)的檢測(cè)方法進(jìn)行了研究,檢測(cè)了部分煙用香精樣品的閃點(diǎn)分布情況,考察了混合溶劑體系的閃點(diǎn)變化特點(diǎn)以及混合溶劑對(duì)煙用香精閃點(diǎn)的影響規(guī)律,旨在為煙用香精的配方管理、安全生產(chǎn)及產(chǎn)品應(yīng)用提供參考和技術(shù)支撐。
材料、試劑和儀器
59種煙用香精均取自鄭州煙草研究院香料庫。
蒸餾水(自制,電阻率>18 MΩ·cm);無水乙醇、丙二醇(AR,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。
Eraflash全自動(dòng)閃點(diǎn)儀(奧地利Eralytics公司)。
方法
選擇的測(cè)試方法為標(biāo)準(zhǔn)ASTM D6450-16中的方法。將閃點(diǎn)儀預(yù)熱30 min,設(shè)置測(cè)量方式為常規(guī),閃點(diǎn)測(cè)試的初始溫度為10 ℃,結(jié)束溫度為150 ℃,升溫速率為 5.5 ℃/min。
每次取約 1 mL 煙用香精樣品放入特制的樣品杯中,將樣品杯放入閃點(diǎn)儀中,升高樣品杯,進(jìn)入測(cè)量程序,測(cè)量樣品的閉口閃點(diǎn)值。
煙用香精閃點(diǎn)檢測(cè)方法的確定
國內(nèi)外閃點(diǎn)的測(cè)試方法已經(jīng)非常成熟,標(biāo)準(zhǔn)日趨完善;測(cè)試儀器也已實(shí)現(xiàn)多功能化、全智能化。我國有關(guān)閃點(diǎn)測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)也有多種,但均為等同采用或修改采用國際標(biāo)準(zhǔn)或國外標(biāo)準(zhǔn)而來。目前國外現(xiàn)行閃點(diǎn)測(cè)試的主要標(biāo)準(zhǔn)方法及實(shí)驗(yàn)條件見表1。
國際上沒有針對(duì)煙用香精香料閃點(diǎn)測(cè)試的方法標(biāo)準(zhǔn)。我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)SN/T 0735.15—1999適用于精油、單離及合成香料,采用Pensky-Martens閉杯法測(cè)試。GB/T 21615—2008規(guī)定易燃液體應(yīng)通過閉杯實(shí)驗(yàn)測(cè)定,可采用多種閉杯閃點(diǎn)測(cè)試法。由于煙用香精香料揮發(fā)性強(qiáng),適合采用閉杯測(cè)試法。然而,Abel閉杯法、Tag閉杯法、Pensky-Martens閉杯法及Cleveland開杯法的上樣量較大,成本高且存在安全隱患。因此,本研究選用ASTM D6450作為煙用香精香料的閃點(diǎn)檢測(cè)方法,具有上樣量小、測(cè)試溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。各主流品牌的自動(dòng)閃點(diǎn)儀均內(nèi)置了多種符合檢測(cè)要求的檢測(cè)方法,實(shí)驗(yàn)者可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)對(duì)象靈活選擇合適的檢測(cè)方法。
煙用香精樣品的閃點(diǎn)檢測(cè)
采用Eraflash自動(dòng)閃點(diǎn)儀對(duì)59種煙用香精樣品(28種加香香精,31種加料香精)閃點(diǎn)的測(cè)試結(jié)果見表2。其中,除了F39、F43和F45 3種加料香精的閃點(diǎn)低于 60 ℃外,其余所有加料香精的閃點(diǎn)均高于90 ℃,甚至高于 150 ℃。因此,從易燃液體的定義判斷,多數(shù)加料香精并不具有易燃危險(xiǎn),將煙用香精整體歸為易燃液體是不合適的。如果將所有煙用香精產(chǎn)品(加香香精和加料香精)均按照易燃液體的要求進(jìn)行生產(chǎn)、貯存和運(yùn)輸管理,必然會(huì)增加相應(yīng)的運(yùn)行成本,同時(shí)大大降低工作效率。因此,有必要對(duì)煙用香精的閃點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試,根據(jù)閃點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行分類,按照危險(xiǎn)程度高低對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行針對(duì)性的安全管理。
從表2可知,由于絕大多數(shù)加香香精體系中存在大量的乙醇,因此其閃點(diǎn)低于30 ℃;盡管個(gè)別加香精(F02)的閃點(diǎn)高于30 ℃,這可能也是因?yàn)轶w系中的溶劑主要是丙二醇和水,乙醇的體積分?jǐn)?shù)只有15%。從圖1可知,加香香精的閃點(diǎn)與其乙醇體積分?jǐn)?shù)之間存在明顯的負(fù)相關(guān)性,即乙醇體積分?jǐn)?shù)越高,樣品的閃點(diǎn)越低。但由于體系中還存在其他溶劑(丙二醇、水),因此,閃點(diǎn)與乙醇體積分?jǐn)?shù)的線性關(guān)系不是很顯著,說明可以通過改變加香香精中溶劑的種類和比例改變體系的閃點(diǎn),從而提高煙用香精的安全性。
三元混合溶劑體系對(duì)煙用香精閃點(diǎn)的影響
選取一種以乙醇為溶劑的加香香精,其主要成分為一些酯類和精油類香料,其配方和各原料的閃點(diǎn)以及香精體系閃點(diǎn)的測(cè)定值見表5。為提高該香精的閃點(diǎn),將配方中的乙醇替換為不同的溶劑體系,測(cè)量其閃點(diǎn)變化情況,結(jié)果見表6。
雖然該加香香精配方中主要成分為對(duì)甲基本乙酮和香葉油,其閃點(diǎn)分別為92.0℃和86.0℃,且大多數(shù)香料的閃點(diǎn)較高,但體系的閃點(diǎn)僅為33.0℃。這表明決定混合體系閃點(diǎn)的是揮發(fā)性高、閃點(diǎn)低的物質(zhì)。隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加,香精的閃點(diǎn)下降至13.5℃,說明乙醇是影響煙用香精閃點(diǎn)的主要因素。通過調(diào)整混合溶劑的比例,可以提高煙用香精體系的閃點(diǎn),從而提高其安全性。同時(shí),也應(yīng)注意調(diào)整過程中的溶解性和穩(wěn)定性問題。
(1)通過國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)研可以看出,國內(nèi)外對(duì)于閃點(diǎn)的檢測(cè)方法很多,但沒有針對(duì)煙用香精香料的閃點(diǎn)檢測(cè)方法;ASTM D6450 方法具有上樣量小、測(cè)試溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn),可以作為煙用香精香料閃點(diǎn)的檢測(cè)方法。
(2)煙用香精閃點(diǎn)測(cè)試結(jié)果表明,加料香精的閃點(diǎn)普遍較高;而加香香精由于乙醇含量較高,其閃點(diǎn)普遍較低。因此在煙用香精生產(chǎn)、倉儲(chǔ)和運(yùn)輸環(huán)節(jié)中,應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的閃點(diǎn)進(jìn)行分類管理。
(3)乙醇的體積分?jǐn)?shù)是影響煙用香精體系閃點(diǎn)的主要因素。多元混合溶劑體系閃點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果表明,體系的閃點(diǎn)隨乙醇體積分?jǐn)?shù)的降低而呈現(xiàn)出明顯升高的趨勢(shì),可以通過減少配方中乙醇的用量提高煙用香精的閃點(diǎn)。
(4)在香精配方中適當(dāng)增加水、丙二醇的比例,可以進(jìn)一步提高煙用香精的閃點(diǎn),但同時(shí)應(yīng)注意香精的溶解性和穩(wěn)定性。應(yīng)用實(shí)驗(yàn)表明,通過合理使用混合溶劑,可以提高香精的閃點(diǎn),在不影響煙用香精感官品質(zhì)的同時(shí)提高煙用香精的安全性。
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文章出自《煙草科技》,第 55 卷 第 10 期
中圖分類號(hào):TS264.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1002-0861(2022)10-0070-09
作者:許建營1 ,屈 展2 ,姬凌波2 ,王慧琴2 ,霍現(xiàn)寬2 ,余邦林2 ,胡 軍*2
上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)香料香精技術(shù)與工程學(xué)院,上海市奉賢區(qū)海泉路 100 號(hào) 201418
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