随着中式卷烟降焦减害工作的不断推进，滤嘴通风技术逐渐应用在中式卷烟产品设计中。国产常规卷烟的滤嘴通风度≤30%，近年来通风卷烟所占比例逐渐增加。滤嘴通风能使卷烟烟气焦油和烟碱释放量降低，同时也使卷烟感官品质发生较大变化，如烟味变淡、香气质和满足感降低、干燥感增加等。通过在滤嘴段引入空气，稀释了主流烟气，降低了烟气流速，改变了烟气气溶胶的组成成分，因此，相关研究具有重要的意义。

一、滤嘴通风度对烟支吸阻的影响

在通风滤嘴中，通风区压降是接装纸压降、成形纸压降和通风区下面的滤嘴轴向压降之和。接装纸透气度与打孔总面积呈正比。因而校正滤嘴接装纸上未被堵塞的打孔的实际数量后，接装纸压降就可用其透气度来计算。成形纸压降用其透气度和有效面积（空气穿过的面积）来计算。该面积比接装纸打孔总面积大，比按干线（未涂胶黏剂的接装纸部分）定义的面积小。透气度相同的小孔径打孔接装纸，其通风度比大孔径打孔接装纸的通风度高，这是因为小孔径打孔接装纸加大了成形纸的有效面积，降低了成形纸的压降。校正成形纸下面通风气流流经的滤嘴轴向部分面积，滤嘴轴向压降根据标准滤嘴压降测量值来计算。此分析法可用于通风区压降的计算。

而：

式中 P_v——通风区压降；

P_t——接装纸压降；

P_p——成形纸压降；

P_af——滤嘴径向纸压降；

P_f——滤嘴压降；

F——气流流量；

n_t——表示接装纸非线性流量/压降关系的经验指数；

n_p——成形纸非线性流量/压降关系的经验指数。

另外，各组分的流量压降关系表示为：

式中 P_i——i组分压降；

F_i——i组分气流流量；

a_i——各组分的经验系数；

n_i——各组分的经验指数。

卷烟上游段的压降是烟条压降和通风区滤嘴上游段压降之和。而滤嘴上游段压降P_uf根据通风位置来计算，见下式：

式中 L——滤嘴长度；

L_v——接装纸打孔距滤嘴唇端的长度。

烟条压降与流量呈非线性变化，而滤嘴上游段压降则和流量呈线性关系。因为大多数情况下，滤嘴上游段压降在卷烟上游段压降中所占的比例远大于烟条压降，因此，烟条压降/流量非线性关系可以忽略不计。既然如此，卷烟上游段的压降就可以表达为公式（4-5）。

根据此模型，可以用公式（4-1）、式（4-2）、式（4-5）和式（4-7）～式（4-12）来近似求解通风度。该模型也有益于分析成品卷烟不符合标准的原因或推测改变通风度所必须的组分规格调整。过去，类似公式也用于通风变量的分析。

对于通风卷烟，卷烟唇端压降仅仅是唇端段滤嘴压降（P_fm）和卷烟上游段压降（P_u）之和。所要注意的是，上游段的压降是由上游段的流速（F_u）所引起的。如果通风度已知，则在标准抽吸流速下测出P_u就可以计算出卷烟压降P_c：

从式（4-14）可以看出，卷烟压降随着通风度的增加而减小。保持通风度恒定，卷烟压降则随烟条（或滤嘴）压降增加而增加，通风孔位置移向唇端或使用上游段或下游段的压降可以单独调节的二元滤嘴都可以增加卷烟压降。此时式（4-14）就可以缩写成：

P _hc是通风孔封闭（密闭）的卷烟压降。将式（4-15）变形可以得到一个根据卷烟压降、滤嘴和烟条压降来计算通风度的有用公式：

尽管此公式可以通过压降测量值来计算通风度，但目前更方便更常用的方法是直接测通风气流量。在标准测量方法中是用流量计测量唇端抽吸流量为恒定值17.5mL/s时的通风气流量。

由于通风区压降/流量呈非线性关系，因此通风度随唇端抽吸气流流量的增加而减小。流量与同分度的相依性（关系）取决于接装纸和成形纸的组合方式。总之，接装纸和成形纸均打孔的在线打孔是最广泛的依赖于流量的设计方法，而小孔径预打孔接装纸表现出微不足道的流量相依性。因为许多吸烟机能产生流量变化的抽吸曲线，所以在峰值流量下，通风度测量值最小。就抽吸曲线为钟形的未点燃卷烟而言，其平均通风度测量值低于稳定流量下所测量的通风度。我们可以设计出在恒定流量下产生相同通风度的通风系统，但其在抽吸过程中，将产生不同的通风度测量值。所以，当卷烟设计者试图通过在线打孔和改变非在线打孔技术来改进产品时就有必要考虑这种行为。

二、滤嘴通风度对烟气有害成分的影响

滤嘴通风可以延长烟气在烟支中的停留时间，提高过滤效率，有相关研究结果表明如图4-59所示：随滤嘴通风度增加，烟碱、CO、水分、焦油均呈现降低趋势。其中，焦油呈线性降低趋势，烟碱的降低幅度小于焦油，CO和水分的降低幅度大于焦油。(www.daowen.com)

图4-59 不同化学物质的R^∗随滤嘴通风率的变化曲线图

根据实验结果，对三种烟气常规化学成分受滤嘴通风度影响的规律进行总结，见表4-5。

表4-5 滤嘴通风度对烟气常规化学成分的影响

从表中数据可知，滤嘴通风度与CO、烟碱和焦油的线性相关系数大于0.9，说明滤嘴通风度与上述组分均有显著负相关关系，可以通过调节滤嘴通风度对烟气常规化学成分进行控制。

滤嘴通风，也会对烟气有害成分产生影响。所以，有研究者以烤烟型卷烟和混合型卷烟为研究对象，对于烤烟型卷烟，结果表明，滤嘴通风度对烟气有害成分影响如图4-60～图4-68所示。

图4-60 滤嘴通风度对烟碱的影响

图4-61 滤嘴通风度对焦油的影响

图4-62 滤嘴通风度对CO的影响

图4-63 滤嘴通风度对NH₃的影响

图4-64 滤嘴通风度对NNK的影响

图4-65 滤嘴通风度HCN的影响

图4-66 滤嘴通风度对巴豆醛的影响

图4-67 滤嘴通风度对苯酚的影响

图4-68 滤嘴通风度对苯并 [a] 芘的影响

根据实验结果，对烟气中焦油、烟碱和7种有害成分释放量受滤嘴通风度影响的规律进行总结，见表4-6。

表4-6 滤嘴通风度对焦油、烟碱和7种有害成分的影响

由表可知：

（1）滤嘴通风度与CO、NH₃、HCN、巴豆醛、苯酚、苯并 [a] 芘、烟碱和焦油的线性相关系数大于0.9，说明滤嘴通风度与上述组分均有显著相关关系；

（2）滤嘴通风度与NNK的线性相关系数为0.4152，说明滤嘴通风度与NNK没有相关关系。

三、滤嘴通风度对感官质量的影响

滤嘴通风能使卷烟烟气气溶胶中化学成分（包括香味物质）发生变化，从而使得卷烟感官品质发生较大变化。于川芳等通过成形纸和接装纸的搭配，研究了不同滤嘴通风度对卷烟感官质量的影响，分别从香气量、浓度、细腻程度、刺激性、杂气、干燥感、干净程度七个方面进行评价。以成形纸透气度为10000CU为例，仅改变接装纸透气度（对照组接装纸透气度为0），得到不同滤嘴通风度，不同通风度下卷烟的感官质量评价如图4-69所示。

由图可知，随着接装纸透气度增加，即滤嘴通风度增加，香气量、香气浓度呈现明显的下降趋势；细腻程度、干燥感变化不大；刺激性、杂气、干净程度等的得分甚至还有所上升，因为通风度增大后，每一口抽吸进去的一部分为空气，所以刺激性、杂气降低，干净程度增加。实际上，通风度过高会导致卷烟的吸味变差，最明显的表现就是香气量和香气浓度下降十分明显。因此采用通风稀释后，要保证较好的吸味，必须对卷烟的叶组配方和香精香料做出相应的调整。

图4-69 不同通风度下卷烟感官质量的对比

酸性成分是卷烟烟气中重要的一类香味物质，不仅能平衡烟气酸碱度，而且能改善吃味、减少刺激性，使烟气更加醇和、舒适，对改善卷烟香味品质有重要贡献。谢玉龙等为掌握滤嘴通风对卷烟烟气中酸性香味成分释放量的影响规律，采用GC-MS法测定了不同滤嘴通风度卷烟烟气中酸性香味成分的释放量。结果表明，随着滤嘴通风度增加，烟气中酸性成分释放量呈现逐渐降低趋势，但各酸性成分降低程度差异较大，结果如图4-70所示。

图4-70 不同通风度下烟气中酸性成分的释放量比例

在烟气特性研究方面，滤嘴通风率（激光预打孔）对烟气浓度有一定影响，香气风格方面，滤嘴通风率对烤甜香、清香、甜香、烘烤香影响较大。随滤嘴通风率增加，感官评价得分降低。结果如图4-71和图4-72所示。

图4-71 感官质量随滤嘴通风度变化的情况

图4-72 烟气特性随滤嘴通风度变化的情况