随着消费者对卷烟消费需求的持续多元化发展，不同形式的特色化滤棒产品在卷烟中逐渐出现。目前，在卷烟产品中应用较多的特种滤棒可大致分为复合滤棒、沟槽滤棒、同轴芯滤棒、爆珠滤棒、异形滤棒等。特种卷烟滤棒压降、滤嘴结构、丝束规格及滤嘴通风等是影响卷烟吸阻、烟气及感官质量的关键因素。

一、特种滤棒对过滤效率的影响

不同种类特种滤棒结构和材质存在较大差异，其对卷烟烟气的过滤能力也存在显著差异。在文建辉等的研究例中，准备不同滤嘴卷烟样品如下：普通醋纤滤嘴（3.0Y/32000）；外置沟槽滤嘴（18+10，2.1Y/29000）；内置沟槽滤嘴（18+10，2.1Y29000）；纸醋复合滤嘴（醋纤+纸，18+10）；通风空腔滤嘴（11+6+11，通风率：30%）。所有卷烟样品采用相同原辅料，烟支吸阻相同，考察不同特种滤嘴对烟碱过滤效率的影响，结果见表5-8。

表5-8 不同特种滤棒的烟碱过滤效率

从表中数据可以看出，滤嘴结构的改变对主流烟气烟碱、滤嘴截留烟碱和烟碱过滤效率具有显著的影响。卷烟样品的主流烟气烟碱量：普通滤嘴＞内置沟槽滤嘴≈外置沟槽滤嘴＞纸醋复合滤嘴＞通风空腔滤嘴。滤嘴截留烟碱量：外置沟槽滤嘴＞普通滤嘴＞内置沟槽滤嘴＞纸醋复合滤嘴＞通风空腔滤嘴。滤嘴烟碱过滤效率：外置沟槽滤嘴＞内置沟槽滤嘴≈普通滤嘴＞纸醋复合滤嘴＞通风空腔滤嘴。

从研究例中得出，带有特殊结构的滤嘴能不同程度地降低烟碱总释放量和主流烟气中的烟碱量。沟槽滤嘴的烟碱过滤效率高于普通醋纤滤嘴，另外外置沟槽滤嘴和内置沟槽滤嘴对烟碱截留量和过滤效率也有差异，外置方式烟碱截留量和烟碱过滤效率显著高于内置方式，分析原因为内置沟槽与卷烟纸连接，卷烟纸有透气度，抽吸时使连接处附近卷烟纸的透气量增加，对烟气造成一定程度的通风稀释作用。同时，可以看出，纸质滤材对烟碱的过滤效率明显不如醋纤，导致纸醋复合滤嘴的烟碱截留量低于普通醋纤滤嘴以及沟槽滤嘴，烟碱的过滤效率也显著低于醋纤滤嘴。另外，通风滤嘴的烟碱过滤效率偏低是抽吸时从烟支端进入滤嘴的烟气量减少和抽吸间隔期烟气从通风孔逸出共同作用的结果。空腔滤嘴的实际过滤作用段明显缩短，则对烟气烟碱的截留能力相对较弱。

在卷烟烟气的诸多成分中，烟碱是产生抽吸生理强度的成分，在目前卷烟焦油普遍不断走低的前提下，高烟碱/焦油比反而是卷烟设计者所追求的目标，纸质纤维比醋纤具有更强的降低焦油效果和较低的烟碱过滤效率，因此纸质纤维滤嘴的设计不失为一种提高主流烟气的烟碱/焦油比的有效方法。

二、特种滤棒对烟气有害成分的影响

卷烟抽吸时烟气气溶胶是一个不断变化的动态体系，烟气在不同特种滤嘴中的过滤截留是个非常复杂的过程，不同烟气成分在主流烟气气溶胶形成和滤嘴过滤过程中有着各自不同的气、粒相转移分布行为和滤嘴截留、过滤特点，各种烟气有害成分的物理化学性质如沸点、饱和蒸汽压、极性及其在卷烟烟气中的存在形式，决定了其在烟气气相、粒相中的分布和与滤嘴丝束等材料相互作用的强弱。

在文建辉等的研究例中，准备不同滤嘴卷烟样品如下：普通醋纤滤嘴（3.0Y32000），外置沟槽滤嘴（18+10，2.1Y29000），内置沟槽滤嘴（18+10，2.1Y29000），纸醋复合滤嘴（醋纤+纸，18+10），通风空腔滤嘴（11+6+11，通风率：30%）。所有卷烟样品采用相同原辅料，烟支吸阻相同，固定其他因素，考察不同滤嘴对不同有害成分释放量的影响。

1. 对苯酚的影响

考察不同滤嘴对苯酚释放量的影响，结果见表5-9，醋纤滤嘴对苯酚有着非常高的过滤效率，其原因可能是苯酚在气相状态下与醋酸纤维及其表面三乙酸甘油酯存在较强的相互作用，两种沟槽滤嘴对苯酚的过滤效率为无明显差异。

表5-9 不同特种滤嘴对卷烟苯酚释放量的影响

通风空腔滤嘴的滤嘴截留量和过滤效率均为最低，主流烟气苯酚释放量最高，说明通风稀释降低了滤嘴的苯酚过滤性能，反而使主流烟气苯酚释放量大幅上升。纸质纤维对苯酚的过滤截留性能不如醋纤。管柱空腔和通风稀释等可降低烟气温度的滤嘴设计技术都不利于主流烟气中苯酚的降低，相反相对较高的烟气温度更有利于苯酚在滤嘴中的截留。同时，从数据中可以看出，纸质滤材对酚类物质的滤除能力要弱于醋纤丝束。

2. 对苯并 [a] 芘的影响

考察不同滤嘴对苯并 [a] 芘释放量的影响，结果见表5-10。苯并 [a]芘在滤嘴中的过滤效率与烟碱相当，二者都是分布在烟气粒相部分中，两种成分在烟气气溶胶的形成以及滤嘴过滤过程中有着相似的行为特征。从表中数据可以看出，外置沟槽滤嘴和内置沟槽滤嘴放置方向的改变对苯并 [a] 芘的主流烟气释放量、滤嘴截留量和过滤效率均无明显影响。沟槽滤嘴对苯并[a] 芘的过滤效率与相同长度的普通醋纤滤嘴基本相当。通风空腔滤嘴对苯并 [a] 芘的截留量明显低于沟槽滤嘴和普通滤嘴，通风通风空腔滤嘴有着30%的通风率，烟气的稀释使得其主流烟气中的苯并 [a] 芘释放量明显偏低，而对苯并 [a] 芘过滤效率均低于普通滤嘴和沟槽滤嘴。纸/醋复合滤嘴样品主流烟气中的苯并 [a] 芘释放量低于普通和沟槽结构的醋纤滤嘴，滤嘴的截留量则基本相当，使得该滤嘴的过滤效率高于沟槽滤嘴和相同长度的普通滤嘴，说明纸质纤维对苯并 [a] 芘的过滤截留性能优于醋纤。(www.daowen.com)

表5-10 不同特种滤嘴对卷烟苯并 [a] 芘释放量的影响

3. 对NNK的影响

考察不同滤嘴对苯并[a]芘释放量的影响，结果见表5-11。NNK和烟碱、苯并[a]芘一样都是分布在烟气粒相部分中，但NNK的过滤效率明显低于烟碱和苯并[a]芘。从表中数据可以看出，沟槽设计可显著提高滤嘴对NNK的截留效果。外置沟槽滤嘴NNK的截留量和过滤效率均显著高于内置沟槽滤嘴。纸/醋复合滤嘴的NNK截留量和过滤效率较高。通风空腔滤嘴对NNK的截留量明显低于沟槽滤嘴和普通滤嘴。通风通风空腔滤嘴有着30%的通风率，烟气的稀释使得其主流烟气中的亚硝胺释放量明显偏低，均低于普通滤嘴和沟槽滤嘴。纸/醋复合滤嘴样品中主流烟气中的NNK释放量与沟槽结构的醋纤滤嘴基本相当，但高于普通滤嘴。

表5-11 不同特种滤嘴对卷烟苯并 [a] 芘释放量的影响

4. 对HCN的影响

考察不同滤嘴对HCN释放量的影响，结果见表5-12。结果显示，卷烟样品的主流烟气HCN含量：滤嘴过滤效率：内置沟槽滤嘴≈外置沟槽滤嘴＞普通滤嘴＞纸醋复合滤嘴＞通风空腔滤嘴。内置沟槽滤嘴有利于主流烟气HCN释放量的降低，外置沟槽滤嘴中沟槽长度的增加可显著降低主流烟气HCN的释放量，其原因可能是沟槽结构有利于烟气温度的降低。空腔滤嘴和纸醋复合滤嘴的HCN过滤效率偏低。空腔结构及通风稀释效果使得空腔滤嘴过滤效率偏低，纸醋复合滤嘴过滤效率低可能是纸质纤维对HCN的截留效果不如醋纤。可降低烟气温度的滤嘴设计技术可有效降低HCN的主流烟气释放量，如沟槽滤嘴、滤嘴通风等均有利于HCN主流烟气释放量的减少。

表5-12 不同特种滤嘴对卷烟HCN释放量的影响

5. 对NH₃的影响

考察不同滤嘴对NH₃释放量的影响，结果见表5-13。烟气温度是氨在滤嘴中的过滤截留的一个重要影响因素。氨在滤嘴中的截留分布受烟气温度影响较大，较低烟气温度更有利于氨在滤嘴中的过滤截留。从表中数据可以看出，滤嘴结构的改变对主流烟气氨含量、滤嘴截留氨含量和氨过滤效率有显著的影响。纸/醋复合滤嘴过滤效果最好，说明纸纤维对氨的过滤能力比醋纤好，通风空腔滤嘴的过滤效率偏低是空腔结构和通风稀释的共同作用。沟槽结构一定程度上可降低烟气温度，其中内置沟槽更有利于降低主流烟气氨的释放量。相比于醋纤，纸质纤维对氨具有更好的过滤截留效果。

表5-13 不同特种滤嘴对卷烟NH₃释放量的影响

续表

6. 对巴豆醛的影响

考察不同滤嘴对巴豆醛释放量的影响，结果见表5-14。从表中数据得出，外置沟槽醋纤滤嘴的巴豆醛主流烟气释放量与普通醋纤滤嘴相当，内置沟槽滤嘴稍有升高。沟槽结构位置可能对卷烟燃烧状态有影响，造成内置和外置沟槽滤嘴卷烟样品巴豆醛释放量有一定的差异。与普通滤嘴相比，纸/醋复合滤嘴巴豆醛主流烟气释放量有所上升，滤嘴截留量和截留效率大幅降低，说明纸质纤维对巴豆醛的过滤效果不如醋酸纤维。通风空腔滤嘴虽不能增加滤嘴巴豆醛截留量和提高过滤效率，但可有效降低主流烟气中巴豆醛释放量。

表5-14 不同特种滤嘴对卷烟NH₃释放量的影响