何慶, 徐迎波, 寧勇, 周順, 張亞平, 王孝峰, 田振峰, 陳開(kāi)波

1 煙草行業(yè)燃燒熱解研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司），安徽合肥 230088；2 煙草化學(xué)安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司），安徽合肥 230088

電子煙靈敏度與抽吸輕松度性能測(cè)定方法

何慶1,2, 徐迎波1,2, 寧勇2, 周順1,2, 張亞平1,2, 王孝峰1,2, 田振峰1,2, 陳開(kāi)波1,2

1 煙草行業(yè)燃燒熱解研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司），安徽合肥 230088；2 煙草化學(xué)安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司），安徽合肥 230088

利用蠕動(dòng)泵和壓力計(jì)的結(jié)合，以觸發(fā)抽吸流量和抽吸真空度兩項(xiàng)指標(biāo)表征電子煙的靈敏度和抽吸輕松度性能。結(jié)果表明，觸發(fā)抽吸流量可直接反映電子煙的靈敏度性能，觸發(fā)抽吸流量越小，電子煙靈敏度越高。對(duì)于不同類(lèi)型的電子煙，抽吸真空度與抽吸輕松度關(guān)系不同，整體式電子煙抽吸真空度與抽吸輕松度呈負(fù)相關(guān)，而分段式電子煙呈正相關(guān)。這與分段式電子煙的打孔稀釋有關(guān)。此外，不同規(guī)格電子煙以及同一規(guī)格的產(chǎn)品之間均存在不同程度的差異。這表明，目前電子煙的加工均一性還有待改進(jìn)和提高。

電子煙；靈敏度；輕松度；性能

電子煙即電子尼古丁傳輸裝置，它不含煙草，主要靠將煙液霧化形成氣狀物吸入口腔[1]。電子煙一般由煙液、煙棉、霧化器和電池等部分組成。霧化器由電池桿供電，能夠把煙彈中的煙液轉(zhuǎn)變成氣霧，從而讓使用者在吸時(shí)有一種類(lèi)似吸煙的感覺(jué)。電子煙氣霧的產(chǎn)生不經(jīng)過(guò)燃燒，不產(chǎn)生焦油等有害成分，沒(méi)有側(cè)流煙氣，不會(huì)形成二手煙危害[2]。近年來(lái)，電子煙作為一種更加健康的吸煙方式，越來(lái)越受到消費(fèi)者的青睞[3]。

從問(wèn)世至今，電子煙經(jīng)過(guò)了三代產(chǎn)品更新，主要包括一次性和可充電兩種形式的產(chǎn)品，其區(qū)別在于一次性電子煙電池通常不可充電，且不能更換煙液。經(jīng)過(guò)近10年無(wú)序的發(fā)展，目前市場(chǎng)上的電子煙產(chǎn)品花樣繁多，但質(zhì)量上良莠不齊[4,5]，特別是在抽吸感受上差異較大。這種差異性不僅體現(xiàn)在不同品牌、不同規(guī)格的產(chǎn)品之間，而且同一品牌、統(tǒng)一規(guī)格的電子煙產(chǎn)品之間也存在著不同程度的差異[6-9]。Trtchounian等[6]利用壓力計(jì)和分光光度計(jì)分別監(jiān)測(cè)了電子煙和傳統(tǒng)卷煙在抽吸過(guò)程的壓力及霧化量，結(jié)果表明，電子煙較傳統(tǒng)卷煙需要更大的抽吸真空度，也就是電子煙比傳統(tǒng)卷煙抽吸更費(fèi)力。而且，他們還發(fā)現(xiàn)，電子煙的霧化量的穩(wěn)定性較傳統(tǒng)卷煙差，隨著抽吸口數(shù)的增加，電子煙霧化量下降明顯，這反映了電子煙的尼古丁、香味成分釋放都是不均勻的。在這項(xiàng)研究的基礎(chǔ)上，Williams等[9]比較了不同品牌和規(guī)格的電子煙在抽吸性能上的差異，結(jié)果表明，在不同品牌電子煙之間以及同一品牌電子煙之間，其抽吸性能均存在不同程度的差異，這反映了目前電子煙在質(zhì)量控制上尚有待改進(jìn)。

除了煙液口味的不同之外，電子煙抽吸感受的差異主要表現(xiàn)在靈敏度和抽吸輕松度兩個(gè)方面。這兩項(xiàng)指標(biāo)都與電子煙煙具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及材料選擇密切相關(guān)，直接影響抽吸感覺(jué)。同時(shí)，對(duì)于同一品牌、同一規(guī)格的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，這兩項(xiàng)指標(biāo)也反映了產(chǎn)品的加工均一性。目前對(duì)于靈敏度和輕松度性能的判斷只能通過(guò)吸煙者自身感覺(jué)進(jìn)行判斷，因此該判斷結(jié)果與吸煙者個(gè)體有關(guān)，判斷結(jié)果模糊且并不具有客觀普遍性。但是現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有針對(duì)電子煙的靈敏度和輕松度性能的測(cè)試裝置及方法，因此無(wú)法提供反映這兩個(gè)性能的直觀且客觀的測(cè)試參數(shù)。

本研究利用蠕動(dòng)泵和壓力計(jì)的結(jié)合，表征電子煙的靈敏度和抽吸輕松度性能，可為電子煙產(chǎn)品設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

BT 600S蠕動(dòng)泵（流量范圍0.006～2900mL/min，轉(zhuǎn)速范圍0.1～600 轉(zhuǎn)/min，轉(zhuǎn)速分辨率0.1轉(zhuǎn)/min，保定雷弗流體科技有限公司）；U形壓力計(jì)（壓力范圍0～500 mm水柱，河北紅星儀表廠）。

樣品選取國(guó)內(nèi)線上銷(xiāo)售較好的一次性及可充電電子煙共5個(gè)品牌、9個(gè)規(guī)格，每個(gè)規(guī)格的樣品10支（均為氣動(dòng)式“小煙”，網(wǎng)上購(gòu)買(mǎi)），其中1~5#樣品為一次性整體式電子煙，電池與煙彈整體式組裝，煙彈不可替換；6~9#樣品為可充電分段式電子煙，煙彈可以拆卸更換，具體見(jiàn)表1。

表1 電子煙樣品規(guī)格及類(lèi)型Tab. 1 Style and speci fi cations of E-cigarettes samples

1.2 方法

1.2.1 電子煙靈敏度及抽吸真空度測(cè)試方法

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了一套電子煙靈敏度及抽吸輕松度測(cè)試裝置（見(jiàn)圖1），裝置主要由蠕動(dòng)泵、U形壓力計(jì)（水柱）、夾持器以及玻璃管組成，蠕動(dòng)泵與U形壓力計(jì)以及電子煙之間通過(guò)玻璃管和軟管相連。

圖1 電子煙抽吸裝置示意圖Fig. 1 Experiment smoking device fi gure of E-cigarettes

實(shí)驗(yàn)時(shí)，以10 mL/min梯度由小到大逐步調(diào)整蠕動(dòng)泵流量，直到電子煙前端LED燈不間斷亮起，即判定觸發(fā)了電子煙工作，此時(shí)的蠕動(dòng)泵流量即為電子煙的觸發(fā)抽吸流量(Flowmin, mL/min）；同時(shí)，對(duì)應(yīng)的U型壓力計(jì)的壓差即為電子煙的抽吸真空度（Vacuum，mm水柱）。

1.2.2 電子煙抽吸輕松度評(píng)價(jià)

不考察霧化量等其他指標(biāo)，只考察電子煙的抽吸難易程度。按照抽吸難易程度將電子煙抽吸輕松度分為1~10分，1分為最不輕松，10分為最輕松。感官評(píng)價(jià)組由9位專(zhuān)業(yè)評(píng)委組成，以傳統(tǒng)卷煙作為對(duì)照樣（10分），由全體評(píng)吸員統(tǒng)一評(píng)吸，并確定輕松度指標(biāo)的分值，最小計(jì)分單位為0.5分。采用對(duì)比評(píng)吸的方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，由每位評(píng)吸人員比較試驗(yàn)樣品與對(duì)照樣品抽吸輕松度差異程度，分別進(jìn)行打分，結(jié)果取各評(píng)吸人員打分的均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同電子煙之間靈敏度的差異

電子煙的靈敏度性能表現(xiàn)為觸發(fā)電子煙工作所需要的最小抽吸流量，觸發(fā)抽吸流量越大，靈敏度越低。實(shí)驗(yàn)選擇的電子煙樣品均為氣動(dòng)觸發(fā)的電子煙，這類(lèi)電子煙的靈敏度不僅與電子煙氣動(dòng)開(kāi)關(guān)的靈敏性有關(guān)，而且受電子煙內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響。

電子煙通過(guò)氣動(dòng)開(kāi)關(guān)和智能芯片分別控制工作狀態(tài)和氣霧輸出。在電子煙內(nèi)部，電子煙煙液通過(guò)煙棉和玻纖繩傳送到發(fā)熱絲，吸煙時(shí)，氣動(dòng)開(kāi)關(guān)中的氣動(dòng)膜形成壓力差，觸發(fā)氣動(dòng)開(kāi)關(guān)，使電子煙電路連通，進(jìn)入工作狀態(tài)。霧化器通過(guò)智能芯片控制，根據(jù)吸力大小達(dá)到不同程度的霧化。不難理解，氣動(dòng)開(kāi)關(guān)的靈敏性直接影響電子煙的性能，由于吸煙時(shí)抽吸時(shí)間很短，抽吸力度也各有不同，靈敏性差的氣動(dòng)開(kāi)關(guān)在氣動(dòng)傳感過(guò)程中反應(yīng)不夠快速、靈敏，會(huì)導(dǎo)致抽吸時(shí)，電子煙難以進(jìn)入工作狀態(tài)。

表2給出了不同規(guī)格電子煙觸發(fā)抽吸流量和抽吸真空度的變化范圍與變異程度，可以看出，實(shí)驗(yàn)樣品的觸發(fā)抽吸流量在130~610 mL/min之間， 同時(shí)，分段式電子煙（6~9#）的觸發(fā)抽吸流量普遍高于整體式電子煙（1~5#），特別是同一品牌的不同規(guī)格電子煙，如1#、2#之間，差異明顯。分析認(rèn)為，對(duì)于同一品牌，可認(rèn)為其氣動(dòng)開(kāi)關(guān)靈敏度差異不大，其差異主要是由內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同所導(dǎo)致。分段式電子煙一般在電池與煙彈的連接處會(huì)有打孔，影響氣流的流動(dòng)和方向，從而稀釋了觸發(fā)電子煙工作的“有效氣流”，表現(xiàn)為觸發(fā)抽吸流量高于整體式電子煙。

從表中還可以看出，在靈敏度方面，不僅不同規(guī)格電子煙之間差異顯著，而且相同品牌、相同規(guī)格電子煙的個(gè)體也存在差異。不同規(guī)格電子煙之間靈敏度差異最大達(dá)到3.7倍之多，而相同規(guī)格的產(chǎn)品間其偏差最小也有近10%，這表明，目前市場(chǎng)上的電子煙產(chǎn)品不僅品牌間良莠不齊，而且相同品牌、相同規(guī)格產(chǎn)品的均一性也難有保障。

表2 不同電子煙的觸發(fā)抽吸流量和抽吸真空度范圍與變異Tab. 2 Ranges and variation in initial fl ow rate and vacuum of E-cigarettes samples

在所有實(shí)驗(yàn)樣品中，3#電子煙的觸發(fā)抽吸流量均值及偏差都最?。?58±15.5 mL/min），表明了該規(guī)格電子煙樣品在靈敏度以及靈敏度的均一性上都最好。9#樣品觸發(fā)抽吸流量最大，反映了該品牌產(chǎn)品的靈敏度最差，而5#、7#兩個(gè)規(guī)格樣品的觸發(fā)抽吸流量變異最大，產(chǎn)品均一性較差。

2.2 不同電子煙之間抽吸真空度的差異

從表2可以看出，實(shí)驗(yàn)樣品電子煙的抽吸真空度在8~88 mm水柱之間，不同規(guī)格電子煙的抽吸真空度差異最大可達(dá)10倍以上，分段式電子煙的抽吸真空度普遍高于整體式電子煙。分析認(rèn)為，分段式電子煙電池與煙彈連接處的打孔設(shè)計(jì)，稀釋了抽吸“有效氣流”，使得相同霧化效果條件下，抽吸需要更大的真空度，也就是抽吸更費(fèi)力。

在所有試驗(yàn)樣品中，1~4#樣品的抽吸真空度均較小，6#樣品的抽吸真空度最大，2#樣品的抽吸真空度以及觸發(fā)抽吸流量變異均較小，反應(yīng)了該規(guī)格電子煙在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與加工上均一性較好。

2.3 電子煙抽吸輕松度與抽吸真空度的關(guān)系

與傳統(tǒng)卷煙類(lèi)似，電子煙的抽吸輕松度性能表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是電子煙抽吸過(guò)程所產(chǎn)生的負(fù)壓，也就是口腔所需要付出的抽吸真空度；二是表現(xiàn)在抽吸的霧化量。

由于不同品牌和不同規(guī)格的電子煙之間，產(chǎn)品尺寸、產(chǎn)品材料、產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)上均存在較大的差異，影響感官抽吸的判斷。但在同一品牌、同一規(guī)格電子煙之間，可以認(rèn)為其煙液成分、尺寸、材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上是一致的，霧化量不會(huì)有明顯差異。所以，為探索抽吸真空度與抽吸輕松度的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)在整體式和分段式電子煙中，各選擇1個(gè)規(guī)格（各10支樣品），整體式電子煙選擇5#，分段式電子煙選擇7#樣品，以傳統(tǒng)卷煙作為對(duì)照樣（10分），進(jìn)行抽吸輕松度評(píng)價(jià)。

從表2可以看出，這兩個(gè)規(guī)格電子煙在同一規(guī)格間的抽吸真空度值波動(dòng)較大，有利于進(jìn)行抽吸真空度與抽吸輕松度的比較。從表3的感官評(píng)價(jià)結(jié)果表中可以看出，電子煙的抽吸輕松度較傳統(tǒng)卷煙低，這與前人的研究[6]一致，前人研究表明，與傳統(tǒng)卷煙相比，電子煙氣溶膠需要更大的空氣流速以及更長(zhǎng)的抽吸時(shí)間才能產(chǎn)生。此外，7#分段式電子煙樣品的抽吸輕松度普遍低于5#整體式電子煙樣品。

表3 抽吸輕松度評(píng)價(jià)結(jié)果表Tab. 3 Sensory quality of E-cigarettes samples

圖2為這兩個(gè)規(guī)格電子煙抽吸真空度與抽吸輕松度的關(guān)系圖。從圖中可以看出，不同類(lèi)型電子煙的抽吸真空度值與抽吸輕松度關(guān)系不同，整體式電子煙抽吸真空度與抽吸輕松度呈負(fù)相關(guān)，而分段式電子煙呈正相關(guān)。分析認(rèn)為，與卷煙打孔稀釋類(lèi)似，分段式電子煙由于也采用了打孔稀釋?zhuān)槲婵斩仍叫?，說(shuō)明打孔稀釋越多，在相同的抽吸條件下，煙氣濃度隨著打孔稀釋的增大而降低。也就是說(shuō)，抽吸需要更費(fèi)力才能得到相同的霧化量和滿足感，感官表現(xiàn)為輕松度越差。相反，整體式電子煙煙桿一般沒(méi)有打孔，在相同的煙支構(gòu)造條件下，抽吸真空度越小，說(shuō)明抽吸越順暢，感官表現(xiàn)為越輕松。

圖2 電子煙抽吸真空度與抽吸輕松度的關(guān)系圖（a:5#樣品；b:7#樣品）Fig. 2 Relation of sensory quality and pressure drop of E-cigarettes samples（a:5#，b:7#）

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的電子煙抽吸裝置，可通過(guò)數(shù)據(jù)反應(yīng)電子煙的靈敏度和抽吸輕松度兩項(xiàng)指標(biāo)，并且可以判斷電子煙產(chǎn)品的加工均一性。

觸發(fā)抽吸流量能夠直接反映電子煙靈敏度，觸發(fā)抽吸流量越小，電子煙靈敏度越高。

電子煙的抽吸輕松度明顯低于傳統(tǒng)卷煙，對(duì)于不同類(lèi)型的電子煙，抽吸真空度與抽吸輕松度關(guān)系不同，整體式電子煙抽吸真空度與抽吸輕松度呈負(fù)相關(guān)，而分段式電子煙呈正相關(guān)，這與分段式電子煙的打孔稀釋有關(guān)。

不同規(guī)格電子煙的靈敏度和抽吸輕松度差異明顯，同一規(guī)格電子煙之間也存在較大差異，說(shuō)明電子煙產(chǎn)品的加工均一性還有待提高和改進(jìn)。

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：HE Qing, XU Yingbo, NING Yong, et al. Determination of vaping sensibility and easiness of e-cigarettes [J]. Acta Tabacaria Sinica, 2017,23(1)

*Corresponding author. Email：zhous@mail.ustc.edu.cn

Determination of vaping sensibility and easiness of e-cigarettes

HE Qing1,2, XU Yingbo1,2, NING Yong2, ZHOU Shun1,2*, ZHANG Yaping1,2, WANG Xiaofeng1,2, TIAN Zhenfeng1,2, CHEN Kaibo1,2
1 Combustion & Pyrolysis Study of Key Laboratory of China Tobacco, China Tobacco Anhui Industrial Co., Ltd., Hefei 230088, China;2 Anhui Key Laboratory of Tobacco Chemistry, China Tobacco Anhui Industrial Co., Ltd., Hefei 230088, China

The vaping sensibility and easiness of e-cigarettes (ECs) were analyzed by peristaltic pump and U-shaped water manometer.Results showed that initial flow rate parameters could directly reflect sensibility property. The less initial flow rate needed, the better sensibility performed. Different relation appeared between pressure drop and sensory ease feeling for different EC types. A positive correlation was proved for rechargeable type, while negative correlation for deposable ones. The di ff erence was correlated with air hole area in EC device. These results also showed that di ff erence in sensibility and ease feeling property existed in di ff erent speci fi cations of EC,and in products of same speci fi cation. The homogeneity of E-cigarettes production needs to be improved.

e-cigarette; sensibility; easiness; performance

何慶, 徐迎波, 寧勇，等. 電子煙靈敏度與抽吸輕松度性能測(cè)定方法[J]. 中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2017,23（1）

安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目（2015104）

何慶（1986—），碩士，工程師，主要從事煙草化學(xué)及新型煙草制品研究，Tel: 0551-65738672，Email: qing_he0421@163.com

周順（1982—），博士，副研究員，主要從事煙草燃燒化學(xué)及新型煙草制品研究，Tel：0551-65738664，Email：zhous@mail.ustc.edu.cn

2015-12-22；< class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版日期：

日期：2017-02-03