【eralytics】混合溶劑對煙用香精閃點的影響

一、摘要

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檢測方法，并檢測了部分煙用香精產(chǎn)品的閃點。研究發(fā)現(xiàn)：①ASTM D6450閃點檢測方法適用于煙用香精的檢測；②煙用香精閃點主要由配方中乙醇的體積分?jǐn)?shù)決定，當(dāng)乙醇超過40%時，閃點低于28℃；③通過調(diào)整混合溶劑中的乙醇比例，可提高香精閃點，從而增強(qiáng)安全性。

二、引言

隨著煙草行業(yè)自主調(diào)香技術(shù)的提升，各省級中煙公司對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。

閃點是評估物質(zhì)燃燒危險性的指標(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)通過閃點值來評價煙用香精香料產(chǎn)品的易燃風(fēng)險，并按照危險程度對產(chǎn)品進(jìn)行分類，以實現(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)對于煙用香精香料閃點的研究還比較少，只是在一些香精閃點檢測方法的研究上有所涉及。如果能通過對煙用香精閃點與原料安全性的相關(guān)性研究，提高煙用香精的閃點，則可以有效提高香精產(chǎn)品的安全性，降低生產(chǎn)、設(shè)備、倉儲和運(yùn)輸成本。

為此，本研究中對煙用香精閃點的檢測方法進(jìn)行了研究，檢測了部分煙用香精樣品的閃點分布情況，考察了混合溶劑體系的閃點變化特點以及混合溶劑對煙用香精閃點的影響規(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。

三、材料與方法

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全自動閃點儀（奧地利Eralytics公司）。

方法

選擇的測試方法為標(biāo)準(zhǔn)ASTM D6450-16中的方法。將閃點儀預(yù)熱30 min，設(shè)置測量方式為常規(guī)，閃點測試的初始溫度為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，將樣品杯放入閃點儀中，升高樣品杯，進(jìn)入測量程序，測量樣品的閉口閃點值。

四、結(jié)果與討論

煙用香精閃點檢測方法的確定

國內(nèi)外閃點的測試方法已經(jīng)非常成熟，標(biāo)準(zhǔn)日趨完善；測試儀器也已實現(xiàn)多功能化、全智能化。我國有關(guān)閃點測試方法的標(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)行閃點測試的主要標(biāo)準(zhǔn)方法及實驗條件見表1。

國際上沒有針對煙用香精香料閃點測試的方法標(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閉杯法測試。GB/T 21615—2008規(guī)定易燃液體應(yīng)通過閉杯實驗測定，可采用多種閉杯閃點測試法。由于煙用香精香料揮發(fā)性強(qiáng)，適合采用閉杯測試法。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檢測方法，具有上樣量小、測試溫度范圍寬等優(yōu)點。各主流品牌的自動閃點儀均內(nèi)置了多種符合檢測要求的檢測方法，實驗者可以根據(jù)實驗對象靈活選擇合適的檢測方法。

煙用香精樣品的閃點檢測

采用Eraflash自動閃點儀對59種煙用香精樣品（28種加香香精，31種加料香精）閃點的測試結(jié)果見表2。其中，除了F39、F43和F45 3種加料香精的閃點低于 60 ℃外，其余所有加料香精的閃點均高于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，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，必然會增加相應(yīng)的運(yùn)行成本，同時大大降低工作效率。因此，有必要對煙用香精的閃點進(jìn)行測試，根據(jù)閃點對其進(jìn)行分類，按照危險程度高低對產(chǎn)品進(jìn)行針對性的安全管理。

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，因此其閃點低于30 ℃；盡管個別加香精（F02）的閃點高于30 ℃，這可能也是因為體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，樣品的閃點越低。但由于體系中還存在其他溶劑（丙二醇、水），因此，閃點與乙醇體積分?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，從而提高煙用香精的安全性。

三元混合溶劑體系對煙用香精閃點的影響

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以及香精體系閃點的測定值見表5。為提高該香精的閃點，將配方中的乙醇替換為不同的溶劑體系，測量其閃點變化情況，結(jié)果見表6。

雖然該加香香精配方中主要成分為對甲基本乙酮和香葉油，其閃點分別為92.0℃和86.0℃，且大多數(shù)香料的閃點較高，但體系的閃點僅為33.0℃。這表明決定混合體系閃點的是揮發(fā)性高、閃點低的物質(zhì)。隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，香精的閃點下降至13.5℃，說明乙醇是影響煙用香精閃點的主要因素。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，從而提高其安全性。同時，也應(yīng)注意調(diào)整過程中的溶解性和穩(wěn)定性問題。

五、結(jié)論

（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)外對于閃點的檢測方法很多，但沒有針對煙用香精香料的閃點檢測方法；ASTM D6450 方法具有上樣量小、測試溫度范圍寬等優(yōu)點，可以作為煙用香精香料閃點的檢測方法。

（2）煙用香精閃點測試結(jié)果表明，加料香精的閃點普遍較高；而加香香精由于乙醇含量較高，其閃點普遍較低。因此在煙用香精生產(chǎn)、倉儲和運(yùn)輸環(huán)節(jié)中，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的閃點進(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的主要因素。多元混合溶劑體系閃點的檢測結(jié)果表明，體系的閃點隨乙醇體積分?jǐn)?shù)的降低而呈現(xiàn)出明顯升高的趨勢，可以通過減少配方中乙醇的用量提高煙用香精的閃點。

（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，但同時應(yīng)注意香精的溶解性和穩(wěn)定性。應(yīng)用實驗表明，通過合理使用混合溶劑，可以提高香精的閃點，在不影響煙用香精感官品質(zhì)的同時提高煙用香精的安全性。

六、參考文獻(xiàn)

［1］ 譚秋艷，劉慧玫，于忠，等. 石油產(chǎn)品閃點測定方法 的研究分析［J］. 現(xiàn)代測量與實驗室管理，2006，14 （6）：12-15. TAN Qiuyan，LIU Huimei，YU Zhong，et al. The analysis of test method for flash-point of petroleum product［J］. Advanced Measurement and Laboratory Management，2006，14（6）：12-15.

［2］ 聯(lián)合國. 全球化學(xué)品統(tǒng)一分類和標(biāo)簽制度［M］. 7 版. 紐約：聯(lián)合國危險貨物運(yùn)輸和全球化學(xué)品統(tǒng)一分類 和標(biāo)簽制度專家委員會，2017. The United Nations. Globally harmonized system of classification and labeling of chemicals［M］. 7th ed. New York：United Nations Committee of Experts on the Transport of Dangerous Goods and Harmonized Global Classification and Labelling of Chemicals，2017.

［3］ 聯(lián) 合 國. 關(guān) 于 危 險 貨 物 運(yùn) 輸 的 建 議 書·規(guī) 章 范 本 ［M］. 20 版. 紐約：聯(lián)合國危險貨物運(yùn)輸專家委員會， 2019. The United Nations. Recommendations on the transport of dangerous goods—Model regulations［M］. 20th ed. New York：United Nations Committee of Experts on the Transport of Dangerous Goods，2019.

［4］ GB 20581—2006 化學(xué)品分類、警示標(biāo)簽和警示性 說明安全規(guī)范 易燃液體［S］. GB 20581—2006 Safety rules for classification， precautionary labeling and precautionary statements of chemicals—Flammable liquids［S］.

［5］ GB 6944—2012 危險貨物分類和品名編號［S］.GB 6944—2012 Classification and code of dangerous goods［S］.

［6］ GB 12268—2012 危險貨物品名表［S］. GB 12268—2012 List of dangerous goods［S］.

［7］ GB 50016—2014 建筑設(shè)計防火規(guī)范［S］. GB 50016—2014 Code for fire protection design of buildings［S］.

［8］ 曹樹德. 石油產(chǎn)品閃點的測量［J］. 化工自動化及儀 表，1999，25（2）：57-59. CAO Shude. The measurement of flash point for petroleum products［J］. Control and Instruments in Chemical Industry，1999，25（2）：57-59.

［9］ 范賓，劉赟，劉剛，等. 閉口杯閃點測試指南［J］. 中 國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013（10）：23-25. FAN Bin，LIU Yun，LIU Gang，et al. Guide for testing flash point with closed cup method［J］. China Petroleum and Chemical Standard and Quality，2013（10）：23-25.

［10］ 張鵬，楊光，潘敘恩，等. MINIFLASH 全自動閃點 儀測定香精類產(chǎn)品閉杯閃點的不確定度評估［J］. 廣 東化工，2018，45（1）：175-176. ZHANG Peng，YANG Guang，PAN Xuen，et al. The closed cup flash point uncertainty evaluation of essence products using MINIFLASH automatic flash point detector［J］. Guangdong Chemical，2018，45（1）：175- 176.

［11］YC/T 164—2012 煙用香精［S］. YC/T 164—2012 Tobacco flavor［S］.

［12］ YC/T 145.6—1998 煙用香精 香氣質(zhì)量通用評定方 法［S］. YC/T 145.6—1998 Tobacco flavor—General method for evaluation of odor quality［S］.

［13］ YC/T 145.8—1998 煙用香精 香味質(zhì)量通用評定 方法［S］. YC/T 145.8—1998 Tobacco flavor—General method for evaluation of flavor quality［S］.

［14］ SN/T 0735.15—1999 出口芳香油、單離和合成香料 閃點檢測法（閉口杯法）［S］. SN/T 0735.15—1999 Essential oils， perfumery isolates and synthetics for export—Determination of flash point—Closed cup method［S］.

［15］ GB/T 21615—2008 危險品 易燃液體閉杯閃點試驗 方法［S］. GB/T 21615—2008 Dangerous goods—Test method for determination of closed cup flash point of flammable liquids［S］.

［16］ 徐曉娟，劉海華. 中藥生產(chǎn)中使用乙醇水溶液的火 災(zāi)危險性辨識［J］. 機(jī)電信息，2014（26）：34-35，39. XU Xiaojuan，LIU Haihua. Fire risk identification of ethanol aqueous solution used in traditional Chinese medicine production［J］. Mechanical and Electrical Information，2014（26）：34-35，39.

［17］ 霍明甲，黃飛，張玉霞，等. 混合溶劑的閃點變化規(guī) 律探析［J］. 安全健康和環(huán)境，2014，14（1）：37-40. HUO Mingjia，HUANG Fei，ZHANG Yuxia，et al. Discussions into the flash point change rules of mixed solvent［J］. Safety Health and Environment，2014，14 （1）：37-40.

［18］ 包洪政，齊建軍. 易燃液體混合物閃點的理論計算 ［J］. 赤峰學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2010，26（6）： 12-14. BAO Hongzheng，QI Jianjun. Theoretical calculation of flash point in ignitable liquid mixtures［J］. Journal of Chifeng University（Natural Science），2010，26（6）： 12-14.

文章出自《煙草科技》，第 55 卷 第 10 期

中圖分類號：TS264.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：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 

1. 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 201418

2. 中國煙草總公司鄭州煙草研究院，鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)楓楊街 2 號 450001