АВТОРЕФЕРАТ - TTPI

СЕЛСКОСТОПАНСКА АКАДЕМИЯ - СОФИЯ

ИНСТИТУТ ПО ТЮТЮНА И ТЮТЮНЕВИТЕ ИЗДЕЛИЯ - ПЛОВДИВ

ОТДЕЛ „ТЕХНОЛОГИЯ НА ОБРАБОТКАТА И ПРЕРАБОТКАТА НА ТЮТЮН”

АС. ИНЖ. НИКОЛАЙ ПЕТКОВ НИКОЛОВ

ПРОУЧВАНЕ ВЪЗМОЖНОСТИТЕ ЗА РЕГУЛИРАНЕ

СЪДЪРЖАНИЕТО НА КОНТРОЛИРАНИТЕ ВЕЩЕСТВА В

ДИМА НА КОНВЕНЦИОНАЛНИ И ЕЛЕКТРОННИ

ЦИГАРИ

АВТОРЕФЕРАТ

на дисертационен труд за придобиване на образователна и научна степен „ДОКТОР”

по 5. Технически науки. 5.12. Хранителни технологии.

Технология на тютюна и тютюневите изделия

Научен ръководител:

проф. д-р инж. Стефка Петрова Киркова

Пловдив, 2018

1

СЕЛСКОСТОПАНСКА АКАДЕМИЯ - СОФИЯ

ИНСТИТУТ ПО ТЮТЮНА И ТЮТЮНЕВИТЕ ИЗДЕЛИЯ - ПЛОВДИВ

ОТДЕЛ „ТЕХНОЛОГИЯ НА ОБРАБОТКАТА И ПРЕРАБОТКАТА НА ТЮТЮН”

АС. ИНЖ. НИКОЛАЙ ПЕТКОВ НИКОЛОВ

ПРОУЧВАНЕ ВЪЗМОЖНОСТИТЕ ЗА РЕГУЛИРАНЕ

СЪДЪРЖАНИЕТО НА КОНТРОЛИРАНИТЕ ВЕЩЕСТВА В

ДИМА НА КОНВЕНЦИОНАЛНИ И ЕЛЕКТРОННИ

ЦИГАРИ

АВТОРЕФЕРАТ

на дисертационен труд за придобиване на образователна и научна степен „ДОКТОР”

Научен ръководител:

Проф. д-р инж. Стефка Петрова Киркова

Научно жури:

Проф. д.т.н. Албена Стоянова Стоянова - рецензент

Проф. д-р Димитър Георгиев Хаджикинов - рецензент

Проф. д.т.н. Николай Димитров Менков

Проф. д-р инж. Стефка Петрова Киркова

Доц. д-р Анна Благоева Стоилова

Пловдив, 2018

2

Дисертационният труд съдържа 166 машинописни страници,

включващи 37 таблици, 25 фигури, 12 снимки, списък на 216 литературни

източници, от които 51 на кирилица и 165 на латиница.

Дисертационният труд е обсъден и насочен за защита пред научно

жури от Разширен съвет на ПНЗ/отдел „Технология на обработката и

преработката на тютюн” при ИТТИ (Протокол от 12.09.2017 г.).

Материалите по защитата са на разположение в библиотеката на

ИТТИ - Пловдив.

Защитата на дисертационния труд ще се състои на 14.02.2018 г. от

1000

часа в зала № 1 на Институт по тютюна и тютюневите изделия -

Пловдив.

3

ВЪВЕДЕНИЕ

В аспекта на съвременните дискусии относно здраве и тютюнопушене,

съдържанието на контролираните вещества (никотин, катран и въглероден монооксид)

в дима се разглежда като важен качествен показател на тютюневите изделия.

Определянето на показателите на тютюневия дим се извършва при прилагане на

стандартни и съответно регламентирани условия за автоматично пропушване на

цигарите. Изборът на режим на пропушване е спорен въпрос, тъй като данните за дима,

отделен при определени параметри на пропушване с пушална машина, не могат да се

разглеждат като обоснован критерий за въздействието му върху хората. В тази връзка

режимите на машинно пропушване, а именно настоящият режим на ISO, методите

„Massachusetts” и „Canada”, последните известни повече като „интензивни” режими на

пушене, са обект на приоритетно внимание.

С приемането на Директива 2014/40/ЕС научните изследвания се насочват

приоритетно и към други видове изделия за пушене, които имат значителен пазарен

дял и потребление. Многообразието от е-изделия (цигари, пурети, пури, лули, наргиле

и т.н.) само за 1-2 години придобива впечатляващи размери. Все още, обаче се събират

доказателства за вредата или ползата от употребата на тези продукти.

Предначертаната посока на изследователска дейност, акцентите залегнали в

Директива 2014/40/ЕС и липсата на неопровержими научни доказателства обосновава

актуалността на проучвания върху възможностите за прогнозиране и регулиране на

контролираните вещества в дима на конвенционални и е-цигари, отчитайки влиянието

на елементите.

ЛИТЕРАТУРЕН ОБЗОР

В направения преглед на състоянието на научните изследвания е представен

съставът на тютюневия дим и изменението му под влияние на различните фактори, с

определен акцент върху веществата с потенциално вредно въздействие върху

човешкото здраве и техните предшественици в тютюна и/или използваните

спомагателни материали и добавки. Описани са подробно предлаганите алтернативни

режими на машинно пропушване, целящи да заменят използвания до момента

стандартизиран метод на ISO, с оглед установяване реалните стойности на въздействие

на тютюневия дим върху човешкия организъм, в зависимост от маниера на

потребителя при ежедневна консумация. Представени са основните елементи от

състава и дизайна на цигарата, свързани с възможностите за проектиране и моделиране

състава на тююневия дим. Разгледани са електронните цигари, представляващи

негорящ заместител на фабрично произведените конвенционални цигари и

възприемани като тяхна алтернатива - дизайн, основни компоненти, разновидности,

въздействие и регулация. Направените изводи обосновават актуалността на насоката на

изследвания.

4

ЦЕЛ И ЗАДАЧИ

Целта на настоящата дисертация е проучване на възможностите за

прогнозиране и регулиране съдържанието на контролираните вещества в дима на

конвенционални и електронни цигари.

Във връзка с това са поставени следните основни задачи:

1. Проучване върху структурата на тютюневи блендове.

2. Изследване на възможности за моделиране състава на тютюневия дим.

3. Установяване на възможности за определяне и прогнозиране състава на

тютюневия дим при различни режими на автоматично пропушване.

4. Проучване върху електронни цигари.

МАТЕРИАЛИ И МЕТОДИ

Материали

Тютюни тип Виржиния: използвани са качествени групи от райони на Южна и

Северна България от три реколти (2003, 2004 и 2005 г.) и пет качествени групи

(класи).

Извършено е сравнение с пет качествени групи Виржиния от Зимбабве.

Цигари:

За целта на изследванията са използвани следните видове цигари:

- лабораторно изработени цигари с определен дизайн в зависимост от целта на

задачата;

- фабрично произведени цигари, взети от търговската мрежа;

- мониторни цигари с определен дизайн;

- електронни цигари с различни модели атомизатори, никотинови пълнители и

течности, предлагани у нас от различни производители, както и закупени от

търговската марежа.

Цигарени хартии: 23 марки цигарени хартии, произведени от различни фирми.

Методи на изследване:

Обектите на изследване по отделните задачи са анализирани по

стандартизирани методи (БДС/ISO), като са определени следните показатели:

- Химичен състав на тютюна: никотин, редуциращи захари, общ азот, пепел,

хексанов екстракт, калий (като К2О).

Анализите са извършени в две повторения по две паралелни проби.

- Химичен състав на дима: никотин, катран и въглероден монооксид (СО).

- Физични показатели на тютюна: специфичен обем и плътност на рязан тютюн -

с апарат на Borgwaldt при 11 паралелни определения на рязан тютюн с влажност

13 % - 15 % за различните проби, предварително кондиционирани при

относителна влажност 58 % и температура 21 0C.

- Физични показатели на цигарените хартии: маса, съдържание на влага,

дебелина, ширина, въздухопропускливост, якост на скъсване, удължение при

опън, горяемост, съдържание на пепел.

5

- Физични показатели на цигарите: маса, съдържание на влага, съпротивление на

всмукване, брой всмуквания, дължина на цигарата, дължина на угарката,

дължина на филтъра, вентилация, диаметър.

Статистическата обработка на данните е извършена с програма STATISTICA

чрез използване на различни модули от статистическите процедури на системата: Basic

Statistics. Определени са основни статистически характеристики (хср., s, v, p, γ, min,

max). Проведен е дисперсионен и корелационен анализ на базата на получените данни,

в зависимост от поставената цел на съответното изследване.

РЕЗУЛТАТИ И ОБСЪЖДАНИЯ

1. Проучване върху структурата на тютюневи блендове.

1.1. Сравнителна технологична оценка на тютюни тип Виржиния от

местно производство и от внос, влагани в различни марки цигари.

Всяка година за нашата цигарена индустрия се внасят значителни количества

виржински тютюни (САЩ, Зимбабве, Бразилия и др.), поради което въпросът за

установяване на възможности за замяна на част от тях с подходящи по качества

български виржински тютюни има важно практическо значение.

Химичният състав на тютюневия дим на изследваните тютюни е представен в

табл. 31.

Таблица 3. Химичен състав на тютюневия дим на изследваните тютюни

Проба Качествена

група

Реколта,

година

П о к а з а т е л и

Никотин,

mg/cig

Катран,

mg/cig

Въглероден

монооксид,

mg/cig

Северна

България

СВ1F 2003 1,09 18,45 17,13

СВ2L 2003 1,07 20,40 18,99

Южна

България

СВ2LF 2003 1,26 18,65 17,76

СВ1L 2003 1,06 17,59 17,27

Северна

България

СВ2L 2004 1,34 18,58 18,10

СВ1L 2004 0,95 16,69 17,68

Южна

България

СВ1L 2004 1,11 17,22 19,07

СВ2L 2004 1,25 18,41 17,47

Северна

България

СВ2L 2005 0,85 15,55 17,48

СВ1L 2005 1,10 17,47 16,20

Южна

България

СВ1L 2005 1,00 17,97 17,09

СВ2L 2005 1,02 16,78 17,97

Зимбабве НЗЗТ 2000 1,01 17,10 15,36

Зимбабве 33FT 2000 1,30 18,20 14,60

Зимбабве M3LT 2000 1,40 17,10 15,60

Зимбабве М1 2000 1,15 16,40 13,28

Зимбабве М2 2000 1,65 16,97 15,36

1 Номерацията на таблиците и фигурите съответства на тази в дисертацията.

6

Установява се сравнително по-ниско съдържание на никотин и по-високо на СО

в дима на качествените групи български виржински тютюни в сравнение с вносните,

докато по отношение на катрана не може да бъде направена определена

диференциация.

1.2. Проучване на възможността за увеличаване процентното участие на

български виржински тютюни в състава на цигари тип „Виржиния бленд”.

Разработени са моделни блендове в съотношения (%) на българска и вносна

Виржиния, съответно: 50/50, 60/40, 65/35 и 70/30. На база процентно участие на

различните тютюни в тютюневите смески, са определени теоретичните стойности за

съдържание на никотин и редуциращи въглехидрати в разработените тютюневи смеси.

Резултатите от химичния анализ за никотин и редуциращи захари на вариантите

тютюневи смеси са съпоставени с теоретично получените стойности (табл. 6).

Таблица 6. Съдържание на никотин и редуциращи захари в моделните блендове

Съотношение на

българска и

вносна

Виржиния

Теоретично изчислени Химичен анализ Разлика

Никотин,

%

Ред.

захари,

%

Никотин,

%

Ред.

захари,

%

Никотин,

%

Ред.

захари,

%

50 % : 50 % 1,60 18,31 1,50 17,50 +0,10 +0,81

60 % : 40 % 1,60 18,26 1,45 18,20 +0,15 +0,06

65 % : 35 % 1,60 18,27 1,60 16,90 +0,00 +1,37

70 % : 30 % 1,60 18,38 1,58 17,80 +0,02 +0,58

Видно е от данните, че стойностите на теоретично изчислените показатели и

тези, получени от химичния анализ, са много близки, с обща тенденция на леко

завишаване.

Таблица 7. Химичен състав на тютюневия дим

Проби тютюн

Теоретично

изчислени

Химичен анализ Разлика

Никотин,

mg/cig

Катран,

mg/cig

Никотин,

mg/cig

Катран,

mg/cig

Никотин,

mg/cig

Катран,

mg/cig

Н33Т 1,32 18,80 1,01 17,10 +0,31 +1,70

33FT 1,59 20,14 1,30 18,20 +0,29 +1,94

M3LT 1,50 19,35 1,40 17,10 +0,10 +2,25

М1 1,39 18,41 1,15 16,40 +0,24 +2,01

M2 1,86 19,77 1,65 16,97 +0,21 +2,80

София стрипс I 1,19 18,47 0,98 16,50 +0,21 +1,97

Пловдив стрипс I 1,17 18,38 0,94 16,33 +0,23 +2,05

Пловдив стрипс II 1,33 19,06 1,06 17,20 +0,27 +1,86

Плевен стрипс I 1,01 18,47 0,80 16,70 +0,21 +1,77

Плевен стрипс II 1,06 18,62 0,83 16,80 +0,23 +1,82

При сравнителния анализ на теоретично изчислените стойности на катран и

никотин в дима, съобразно определените регресионни зависимости, и получените

7

данни от лабораторния анализ е установена максимална разлика от порядъка на 2,80

mg/cig за катрана и 0,31 mg/cig за никотина (табл. 7).

Получените разлики при прилагане на модела за изчисляване състава на дима са

по-големи от тези, получени при използване на модела за изчисляване състава на

тютюна. Това може да се обясни с по-сложната матрица на изследване, включваща

цигара и тютюнев дим.

1.3. Проучване съдържанието на контролираните вещества в тютюневия

дим при използване на един и същ тютюнев бленд и прилагане на

вентилация.

Разработен е тютюнев бленд чрез еднакво процентно участие на качествени

групи вносни и български виржински тютюни с теоретично изчислен химичен състав:

никотин - 1,66 %, редуциращи захари - 18,18 %, общ азот - 1,61 %, пепел - 12,05 %.

Изработени са пет варианта на цигари (с предварително изчислена маса): един -

невентилиран, приет за контрола (Н1) и четири с различна степен на вентилация на

филтъра.

Химичният състав на тютюневия дим при изследваните варианти е представен в

табл. 9.

Таблица 9. Показатели на цигарите и на химичния състав на

тютюневия дим

Показатели Вариант

Н1 Н2 Н3 Н4 Н5

Маса на цигара, mg 877 878 859 876 878

Съдържание на влага, % 11,92 11,79 12,01 11,70 11,94

Дължина на угарка, mm 35 35 35 35 35

Брой всмуквания 7,43 7,66 7,17 7,79 8,69

Вентилация, % 0 28,82 38,22 54,57 64,32

Катран, mg/cig 11,38 9,70 8,03 6,50 4,81

Никотин, mg/cig 1,15 0,99 0,80 0,65 0,51

Въглероден монооксид, mg/cig 12,28 10,18 8,06 6,08 4,08

С нарастване на вентилацията количествата на катран и никотин в тютюневия

дим намаляват, т.е. съществува обратно пропорционална зависимост между тях.

Стойностите за катран и СО показват минимални разлики при един и същ процент

вентилация.

1.4. Установяване допустимото вариране на контролираните показатели в

състава на тютюневия дим.

За целта са проведени изследвания за установяване на допустимите граници на

вариране на контролираните вещества в тютюневия дим и зависимостите между тях.

Статистическите характеристики за съдържание на никотин, катран и СО в

дима, на анализираните в десет повторения цигари (В-1, В-2, В-3), са представени в

табл. 12.

8

Таблица 12. Статистически показатели на състава на дима на лабораторно

изработени моноцигари

Статистически

показатели

В - 1 В - 2 В - 3

Нико-

тин Катран СО

Нико-


Нико-


xср., mg/cig 0,68 14,79 15,50 1,65 16,97 15,36 2,52 18,77 12,89

s, mg/cig 0,024 0,242 0,712 0,040 0,410 0,470 0,096 0,434 0,499

v, % 3,53 1,64 4,60 2,36 2,42 3,08 3,81 2,32 3,88

p, % 2,23 1,04 2,90 1,50 1,50 1,93 2,40 1,46 2,45

min, mg/cig 0,65 14,40 14,40 1,59 16,40 14,60 2,40 18,30 12,00

max, mg/cig 0,72 15,10 16,50 1,70 17,80 16,00 2,69 19,60 13,50

γ, mg/cig 0,68±

0,015

14,79±

0,153

15,50±

0,450

1,65±

0,025

16,97±

0,260

15,36±

0,300

2,52±

0,060

18,77±

0,140

12,89±

0,320

Където: xср. - средно аритметична стойност; s - средноквадратично отклонение; v -

коефициент на вариране; p - процентната грешка на доверителния интервал; min/max -

минимална/максимална измерена стойност; γ - доверителен интервал

Както се вижда от получените данни (табл. 12), стойностите на доверителния

интервал са най-ниски за никотина и се движат в границите от ±0,02 mg/cig до ±0,06

mg/cig, следвани от тези за катрана – от ±0,14 mg/cig до ±0,26 mg/cig и максимални за

СО - от ±0,30 mg/cig до ±0,45 mg/cig.

Получените стойности са значително по-ниски от регламентираното вариране

на контролираните показатели на състава на дима (никотин ±0,1 mg/cig, катран ±1

mg/cig и СО ±1,5 mg/cig), съгласно БДС ISO 8243:2006. Това се дължи на факта, че

стандартът допуска значително по-големи отклонения, които реално се получават в

практиката, дължащи се на влиянието на редица фактори. Поради това, в случая

доверителният интервал не може да бъде използван за оценка на варирането на

веществата в дима на съответните марки цигари, произведени през различен период от

време.

Получените регресионни уравнения и графики за линейна зависимост между

никотин/катран, никотин/СО и катран/СО са представени на фиг. 1, 2 и 3.

Коефициентите на корелация при линейна функция са: r1 = 0,972

(никотин/катран), r2 = - 0,793 (никотин/СО), r3 = - 0,744 (катран/СО) и съответно

коефициентът на множествена корелация - R1 = 0,978 (никотин/катран/СО).

От така представените зависимости е видно, че:

- корелацията между никотина и катрана е положителна, т.е. с нарастване на

никотина катранът също така се увеличава;

- никотинът е в отрицателна корелация с CO;

- корелацията между катрана и СО е отрицателна.

Проведен е сравнителен анализ на две марки цигари (FSP и FOR) с различно

ниво на никотин, катран и СО в дима.

9

Фигура 1. Линейна зависимост между никотин и катран в дима на

лабораторно изработени моноцигари

Фигура 2. Линейна зависимост между никотин и СО в дима на


y = 0,4404x - 5,7988

R² = 0,9455

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

0,0 10,0 20,0 30,0

Ни

коти

н, m

g/c

ig

Катран, mg/cig

Никотин,

mg/cig

y = -0,4545x + 8,2474

R² = 0,6288

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0

Ни

коти

н, m

g/c

ig

Въглероден монооксид, mg/cig

Никотин, mg/cig

10

Фигура 3. Линейна зависимост между катран и СО в дима на


Таблица 14. Статистически показатели за състава на дима на изследваните

две марки цигари

Статистически

показатели*

FSP FOR

Никотин Катран СО Никотин Катран СО

xср, mg/cig 0,34 3,54 3,73 0,695 8,57 8,999

s, mg/cig 0,019 0,404 0,406 0,025 0,752 1,039

v, % 5,72 11,40 10,90 3,70 8,78 11,55

p, % 3,55 7,22 6,89 2,26 5,54 7,31

min, mg/cig 0,30 3,10 3,25 0,66 7,50 8,11

max, mg/cig 0,37 4,20 4,33 0,73 9,65 11,60

γ, mg/cig 0,338

±0,012

3,54

±0,256

3,73

±0,257

0,695

±0,016

8,568

±0,476

8,999

±0,657

*използваните означения са както при табл. 12

При сравнение на получените средни стойности за никотин, катран и СО на

анализираните марки с посочените на опаковката, отклоненията са съответно: за

никотина +0,04 mg/cig (FSP) и -0,31 mg/cig (FOR); за катрана +0,54 mg/cig и -1,43

mg/cig, и за СО -1,27 mg/cig и -2 mg/cig. По-високи отклонения са констатирани за

първата марка (FSP) по отношение на никотин и катран, които обаче са по-ниски от

±0,1 mg/cig и респективно ±1,0 mg/cig.

В останалите случаи резултатите са по-ниски от посочените на опаковката. При

сравнение на тези разлики, независимо дали са положителни или отрицателни, с

y = -0,9416x + 30,575

R² = 0,5536

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0

Кат

ран

, m

g/c

ig



11

установените по-напред допустими отклонения се вижда, че при цигарата FSP те са по-

ниски, докато за FOR - са по-високи. Следователно, при цигарите с по-ниско

съдържание на никотин в дима, отклоненията от допустимите граници са по-малки,

докато за цигарите с по-висок никотин отклоненията са по-големи. Очертава се, че при

ниски стойности на веществата в дима варирането е по-малко. При по-високи

стойности, отклоненията от нормативните показатели са по-големи.

2. Изследване на възможности за моделиране състава на тютюневия дим.

2.1. Изследване влиянието на цигарените хартии върху състава на

тютюневия дим.

За изследване влиянието на цигарените хартии върху състава на дима са

изработени моделни цигари от два бленда (проби А и В), с едни и същи: дължина (84

mm), диаметър (7,90 mm) и цигарен филтър (дение 3/35000, дължина 20 mm и

диаметър 7,85 mm). Разработени са по 7 варианта за всяка от пробите, при използване

на различни цигарени хартии - с пропускливост от 20 CU до 100 CU.

Резултатите за химичния състав на тютюневия дим на цигарите с различна

въздухопропускливост на цигарената хартия са представени табл. 17, а тези за

статистическите оценки - в табл. 18.

Таблица 17. Химичен състав на тютюневия дим на цигари,

изготвени с хартии с различна въздухопропускливост

Цигарена

хартия -

пропускливост

Проба А Проба В

Всмук-

вания,

брой

Нико-

тин,

mg/cig

Катран,

mg/cig

СО,

mg/cig

Всмук-

вания,

брой

Нико-

тин,

mg/cig

Катран,

mg/cig

СО,

mg/cig

P1 - 20 CU 11,70 1,29 24,53 16,02 13,50 1,56 27,58 22,64

P2 - 29 CU 11,20 1,21 24,18 16,14 13,60 1,57 25,83 18,67

P3 - 39 CU 10,60 1,20 23,18 17,77 12,70 1,59 27,47 20,33

P4 - 50 CU 11,20 1,22 22,15 18,48 13,30 1,52 27,07 21,43

P5 - 64 CU 11,00 1,22 21,84 16,61 12,30 1,54 25,03 17,94

P6 - 72 CU 10,70 1,20 20,74 16,28 12,80 1,45 25,80 18,82

P7 -102 CU 10,40 1,21 20,78 15,83 12,40 1,42 24,02 16,85

Таблица 18. Статистически оценки на цигарени хартии с различна

въздухопропускливост

Цигарена хартия -

пропускливост

Въздухопропускливост, CU Горяемост, s Пепел, %

хср. s v min max хср. хср.

P1 - 20 CU 19,95 1,79 8,90 16 24 54,15 18,56

P2 - 29 CU 27,94 2,26 9,10 22 34 58,65 18,43

P3 - 39 CU 39,42 2,84 7,30 35 46 58,00 18,12

P4 - 50 CU 49,44 3,33 6,73 42 57 64,70 16,46

P5 - 64 CU 61,25 9,36 15,25 46 80 53,50 16,85

P6 - 72 CU 71,52 6,80 9,51 57 90 57,72 17,68

P7 -102 CU 102,73 7,67 7,46 88 121 61,50 18,19 *използваните означения са както при табл. 12

12

Както и следва да се очаква, резултатите в таблиците показват по-високи

стойности за съдържанието на веществата в дима при цигарите от проба В,

характеризиращи се с по-висока маса, съпротивление на всмукване и брой всмуквания.

Получените средни стойности за показателя въздухопропускливост са много

близки до декларираните от производителя (табл. 18). От данните се констатира

значително вариране на средната стойност на въздухопропускливостта при различните

хартии, което показва наличие на нееднородност по отношение на този показател.

Варирането на статистическите оценки се увеличава с повишаване на

въздухопропускливостта на цигарената хартия. Това вариране може да се отрази на

показателите на дима от гледна точка съответствие с максимално регламентираните

нива на контролираните показатели.

Независимо от установеното вариране, съществува определено изразена

тенденция за намаляване на веществата (никотин, катран и СО) с увеличаване на

въздухопропускливостта на цигарената хартия при използваните блендове.

С увеличаване на въздухопропускливостта и при двете проби А и В,

съдържанието на веществата в дима намалява. То е най-голямо между двата крайни

случая - при най-малката (20 CU) и най-голямата (100 CU) въздухопропускливост.

Налице са обаче различия по отношение на ефекта от увеличаване на

въздухопропускливостта на цигарената хартия в зависимост от тютюневия бленд.

За проба А максималното намаление на катрана и никотина е при

въздухопропускливост 72 CU, а на СО - при 100 CU, като понижението на катрана е

3,79 mg/cig (15,45 %), на никотина - 0,09 mg/cig (6,98 %), а това на СО - 2,65 mg/cig

(14,34 %).

Максималното намаление на веществата в дима на проба В е при 100 CU. За

катрана то е 3,56 mg/cig (12,91 %), за никотина - 0,17 mg/cig (10,69 %) и респ. за СО -

5,79 mg/cig (25,57 %).

2.2. Изследване влиянието на цигарените филтри и тютюневите жили

върху състава на тютюневия дим.

2.2.1. Влияние на цигарените филтри.

Проучването на задържащата способност на филтрите спрямо контролираните

вещества в тютюневия дим е проведено с два вида мониторни цигари с ацетатен филтър

на University of Kentucky - 1R5F и 3R4F, чрез прилагане на различна вентилация при

един и същ бленд, за да се елиминира неговото влияние.

Физичните показатели и химичният състав на дима на изследваните мониторни

цигари са представени в табл. 19.

Констатира се по-високо съдържание на катран, никотин и СО за вариантите без

вентилация при една и съща мониторна цигара, което логично подвърждава ефекта на

вентилацията за намаление съдържанието на контролираните вещества в тютюневия

дим.

13

Таблица 19. Физични показатели и химичен състав на дима на

изследваните мониторни цигари

Показатели

Мониторни цигари

1R5F-

1

1R5F-

2

3R4F-

3

3R4F-

4

Маса на цигара, mg 850 850 1050 1050

Дължина на угарка, mm 35 35 35 35

Въздухопропускливост, CU 24 24 24 24

Брой всмуквания 7,10 5,60 8,28 8,20

Катран, mg/cig 1,65 8,70 7,67 11,84

Никотин, mg/cig 0,13 0,61 0,80 1,07

Въглероден монооксид, mg/cig 2,60 17,24 10,54 16,89

Физични показатели и задържаща способност на филтъра

Дължина на филтър, mm 27 27 27 27

Вентилация, % 70 без 30 без

Съпротивление на всмукване, mm WG 116 215 128 165

Катран, mg/cig 4,00 22,81 5,81 8,61

Никотин, mg/cig 0,50 1,15 0,80 0,91


Задържаща способност на катран, % 70,80 72,39 43,10 42,10

Задържаща способност на никотин, % 79,37 65,34 50,00 45,96

И при двете мониторни цигари се установява максимално намаление на СО в

резултат на вентилацията, следвано от това на катрана и най-малко - на никотина.

За да се проследи влиянието на филтърния отрязък, проучването на задържащата

способност включва цигари, изработени с филтърни отрязъци с различно съпротивление

на всмукване (80 mm WG - проба 1; 100 mm WG - проба 2 и 120 mm WG - проба 3) при

еднакъв състав на бленда, без вентилация и с еднакви стойности на показателите -

диаметър (7,90 mm), дължина (83 mm), пропускливост (55 CU) и маса (870 mg).

Използваният бленд е един и същ и при трите проби - със съдържание на никотин

1,46 % и съответно на редуциращи захари - 12,40 %.

Получените резултати от извършения анализ на дима на изработените цигари с

филтърни отрязъци с различно съпротивление на всмукване, са представени в табл. 20.

Резултатите показват, че при 120 mm WG съпротивление на всмукване на

филтърния отрязък (проба 3) се констатират най-ниски стойности за съдържанието

на никотин и катран в дима, и междинна стойност за СО. На тази база може да се

отчете тенденция за намаляване съдържанието на вредните вещества в дима.

14

Таблица 20. Химичен състав на тютюна и тютюневия дим, и

физични показатели на изследвани варианти лабораторни цигари

с различно съпротивление на всмукване на филтърните отрязъци

Показатели Проба 1 Проба 2 Проба 3

Химичен състав на тютюна, %

Никотин 1,46 1,46 1,46

Редуциращи захари 12,40 12,40 12,40

Физични показатели на цигарите

Дължина на цигара, mm 83 83 83

Маса на цигара, mg 870 870 870

Вентилация, % 0 0 0

Брой всмуквания 5,00 5,00 5,09

Химичен състав на дима, mg/cig

Катран 7,76 8,04 7,03

Никотин 0,50 0,51 0,40

Въглероден монооксид 10,82 9,89 10,16

2.2.2. Влияние на раздутите жили.

За изследване влиянието на раздутите тютюневи жили върху съдържанието на

никотин, катран и СО в дима на тютюнев бленд са изработени лабораторни цигари с

различно процентно участие на същите в три варианта: Вариант А - 5 %; Вариант В - 10

%, Вариант С - 15 % и Контрола - без участие на тютюневи жили.

Резултатите от анализа на физичните показатели и химичния състав на дима

на лабораторно изработените цигари са представени в табл. 22.

Таблица 22. Физични показатели и химичен състав на дима на цигари с различно

процентно участие на раздути тютюневи жили

Показатели

Варианти

Контрола Вариант

А

Вариант

В

Вариант

С

Дължина на цигара, mm 84 84 84 84

Маса на тютюн в цигара, mg 880 870 870 860

Съпротивление на всмукване, mm WG 89 85 82 80

Вентилация, % 0 0 0 0

Брой всмуквания 12,04 11,90 11,80 10,80

Дължина на угарка, mm 27 27 27 27

Катран, mg/cig 18,45 16,26 15,90 14,75

Никотин, mg/cig 1,10 1,05 0,89 0,91


Различията в съпротивлението на всмукване на цигарите от изследваните

варианти са логично следствие от процентното участие на тютюневите жили в

бленда. С най-високо съпротивление на всмукване е контролата - 89 mm WG, което

15

рефлектира върху броя всмуквания и респективно върху съдържанието на

контролираните вещества в дима.

С най-високо съдържание на катран, никотин и СО в дима е контролата и

респективно с най-ниско - вариант С. При сравнение на вариантите с контролата е

установена изразена тенденция на намаление на контролираните вещества в дима с

увеличаване процентното участие на тютюневите жили в бленда.

Максимални са намаленията на катрана и СО при вариант С, а на никотина -

при вариант В. Получените резултати потвърждават ефекта на намаление на

съдържанието на контролираните вещества в дима с увеличаване процентното

участие на раздути тютюневи жили в бленда.

2.3. Разработване на метод за прогнозиране на функционално зависимите

параметри на цигарата и съдържанието на контролираните вещества в

дима.

При проектиране на различните марки цигари независимо от факта, че

теоретично е известно влиянието на различните компоненти от дизайна на цигарата

върху съдържанието на веществата в дима е необходимо да се отчете точно влиянието

на общата вентилация (през цигарената хартия и филтъра), като фактор с най-

значителен ефект за намаление на веществата в дима. При проучването са приложени

две схеми на изследване.

а). Установяване на „коефициентите на намаление” за катран, никотин и

въглероден монооксид.

Получените резултати за „коефициентите на намаление” на катран - tg α,

никотин - tg β и СО - tg γ, са представени в табл. 23. В таблицата „a”, „c” и „e” са

стойностите на процентно намаление на катран, никотин и СО при изследваните

четири варианта на вентилация, респективно „b”, „d” и „f” са съответстващите им

стойности на вентилацията.

Таблица 23. Стойности на коефициентите на намаление на контролираните

вещества в дима

Цигара Вентилация,

%

Коефициент на намаление tg α, tg β, tg γ

Катран Никотин Въглероден

монооксид

a b tg α c d tg β e f tg γ

Н-3 29 15 29 0,52 14 29 0,48 17 29 0,59

Н-5 38 29 38 0,76 30 38 0,79 34 38 0,89

Н-4 55 43 55 0,78 43 55 0,78 51 55 0,93

Н-1 64 58 64 0,91 56 64 0,88 67 64 1,05

Средна стойност - 0,75 0,73 0,86

* α=a/b; β=c/d; γ=e/f

Зависимостта между коефициентите на намаление на никотин, катран и СО

спрямо вентилацията са представени на фиг. 13.

16

Фигура 13. Коефициенти на намаление на никотин (tg β), катран (tg α)

и СО (tg γ) при различна вентилация

Както се вижда от данните, коефициентите на намаление на никотина и катрана

при една и съща вентилация имат много близки стойности, като при 55 % вентилация

стойността е еднаква. Разлика се установява при линията на коефициента на намаление

на СО. Това показва, че при една и съща вентилация намалението на СО е по-голямо от

това на катрана и никотина, а това на никотина - по-малко, но много близко до това на

катрана. Тази зависимост е най-добре изразена при високите стойности на

вентилацията (в случая 55 % - 64 %). Това се вижда и от получените данни за средните

стойности на „коефициентите на намаление” tg α, tg β и tg γ, представени в табл. 23.

Следователно, най-добър ефект на намаление на веществата в дима е получен

при високите стойности на вентилацията.

б). Сравнителен анализ на теоретичните и експериментално получените

резултати.

За целта на анализа, експериментално получените резултати за химичния състав

на дима на фабрично произведени цигари с три варианта на вентилация са съпоставени

с изчислените теоретично на база установените стойности на „коефициентите на

намаление” за катран, никотин и СО. Сравнителният анализ е проведен на два етапа -

на база средни коефициенти, получени за различните вентилации и на база

коефициенти, получени при цигари с максимално близки стойности за вентилация.

Получените експериментални резултати при анализа на дима на фабрично

изработени цигари без вентилация са, както следва: никотин - 0,79 mg/cig, катран -

10,97 mg/cig и СО - 15,31 mg/cig. Въз основа на тях е изчислено теоретичното

съдържание на никотин, катран и СО при различните степени на вентилация със

средните стойности на „коефициентите на намаление”.

-

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

29 38 55 64

Ко

ефи

ци

ен

ти

на

на

ма

лен

ие

Вентилация, %

tg β

tg α

tg γ

17

Резултатите от експерименталното определяне на никотин, катран и СО при 50

%, 60 % и 70 % вентилация, и теоретично изчислените са представени в табл. 24.

Таблица 24. Експериментални и теоретично получени резултати за никотин, катран

и СО при вентилация 50 %, 60 % и 70 %

Цигара

Венти-

лация,

%

Състав на дима

Никотин,

mg/cig

Катран,

mg/cig

Въглероден монооксид,

mg/cig

Експ. Теор.* Разлика Експ. Теор.* Разлика Експ. Теор.* Разлика

1 50 0,58 0,48 0,10 6,67 6,69 -0,02 7,03 8,19 -1,16

2 60 0,33 0,42 -0,09 4,94 5,83 -0,89 5,29 6,77 -1,48

3 70 0,32 0,36 -0,04 3,39 4,98 -1,59 3,06 5,34 -2,28 * - Теоретичните резултати са получени, чрез средните стойности на „коефициента на намаление” (табл.

23)

От резултатите е видно, че теоретично получените стойности за изследваните

вещества са завишени при катран и СО спрямо експерименталните. При никотина тази

тенденция е запазена за вентилация 60 % и 70 %. Единствено при вентилация 50 %

експерименталната стойност за никотина е по-висока от теоретичната.

Според ISO 8243:2006, допустимите отклонения при контрола за съдържанието

на никотин и катран в цигарите са ±20 %, а за СО ±25 %. Резултатите показват, че в

повечето случаи максималните разлики са в границата на допустимите отклонения.

Таблица 25. Експериментални и теоретично получени данни

за състава на дима

Цигара

Вентилация,

%

Състав на дима

Никотин,

mg/cig

Катран,

mg/cig


монооксид,

mg/cig

2 60 0,33* 4,94* 5,29*

A 64 0,37** 4,98** 5,66**

Разлика - 0,04 - 0,04 - 0,37

1 50 0,58* 6,67* 7,03*

B 55 0,48** 6,69** 8,19**

Разлика 0,10 - 0,02 - 1,16 * - експериментални резултати

** - теоретични резултати

Данните показват, че при изчисляване на теоретичните стойности на

изследваните вещества с получените при съответната вентилация „коефициенти на

намаление”, се получават стойности за никотин, катран и СО много близки до тези на

фабричните цигари, т.е. тези при които изследваните вещества са определени

експериментално.

Разликите, които се получават, независимо от знака + или - във всички случаи

са в границите на допустимите стандартни отклонения, а именно: ± 20 % за никотин

(±0,2 mg/cig) и катран (±2,0 mg/cig), и ±25 % за СО (±2,5 mg/cig).

18

3. Установяване на възможности за определяне и прогнозиране състава на

тютюневия дим при различни режими на автоматично пропушване.

В аспекта на съвременните дискусии относно здраве, тютюнопушене и контрол

на вредните вещества в тютюневия дим, проучването върху промяната в съдържанието

на същите в дима, в зависимост от режима на пропушване e актуално и има важно

значение.

3.1. Изследване влиянието на различни режими за автоматично

пропушване върху съдържанието на контролираните вещества в дима.

Анализът за влиянието на параметрите на режима за пропушване върху

съдържанието на контролираните вещества в дима е проведен с два вида мониторни

цигари (1R5F и 3R4F) при три режима на пропушване: един стандартен - метод на ISO

и два интензивни - метод Massachusetts (САЩ) и метод Canada (HCI).

Резултатите за съдържание на никотин, катран и СО в дима на цигари 1R5F при

различните режими на пропушване са представени на фиг. 15, респ. за 3R4F - на фиг.

16.

Фигура 15. Съдържание на никотин, катран и СО в

дима на цигари 1R5F при различните методи на пропушване

От данните на фиг. 15 е видно, че най-ниско съдържание на контролираните

вещества в дима на мониторни цигари 1R5F се отчита при стандартния метод (ISO),

съответно: никотин - 0,17 mg/cig, катран - 1,97 mg/cig и СО - 3,48 mg/cig. По-високо е

съдържанието при метод Massachusetts (никотин - 0,49 mg/cig, катран - 5,54 mg/cig и

СО - 10,27 mg/cig) и най-високо при метод Canada - никотин - 0,63 mg/cig, катран - 7,49

mg/cig и СО - 13,81 mg/cig.

По отношение съдържанието на никотин, катран и СО в дима на мониторни

цигари 3R4F (фиг. 16) е установена аналогична тенденция, а именно - най-ниски

0

2

4

6

8

10

12

14

Хи

ми

чен

съ

став

на

ди

ма,

mg/c

ig

Методи на пропушване



Въглeроден

монооксид,

mg/cig

19

стойности при стандартния метод на пропушване (ISO), по-високи при метод

Massachusetts и най-високи при метод Canada.


дима на цигари 3R4F при различните методи на пропушване

Представените на фиг. 17 резултати показват, че при един и същ метод на

пропушване контролираните вещества в дима имат по-ниско съдържание при цигари

1R5F в сравнение с цигари 3R4F.


дима на цигари 1R5F и 3R4F при един и същ метод на пропушване

0

5

10

15

20

25

30

35

Хи

ми

чен

съ

став

на

ди

ма,

mg/c

ig





монооксид,

mg/cig

0 5

10 15 20 25 30 35

1R5F 3R4F 1R5F 3R4F 1R5F 3R4F

ISO Massachusetts Canada (HCI)

Съ

дъ

рж

ани

е в д

им

а, m

g/c

ig




20

В табл. 26 е представено процентното увеличение на никотин, катран и СО в дима

на изследваните мониторни цигари при интензивните методи на пропушване спрямо

стандартния.

Таблица 26. Процентно увеличение на контролираните вещества в дима на

изследваните мониторни цигари при интензивните методи на пропушване спрямо

стандартния

Цигари 1R5F 3R4F

Методи ISO Massa-

chusetts

Увели-

чение,

%

Canada

(HCI)

Увели-

чение,

%

ISO Massa-

chusetts

Увели-

чение,

%

Canada

(HCI)

Увели-

чение,

%

Катран,

mg/cig

1,97 5,54 181,22 7,49 280,20 7,94 20,05 152,52 23,93 201,39

Никотин,

mg/cig

0,17 0,49 188,24 0,63 270,59 0,76 1,87 146,05 2,04 168,42

СO,

mg/cig

3,48 10,27 195,11 13,81 296,84 10,64 24,68 131,95 30,61 187,69

При пропушване на цигари 1R5F в условията на интензивен режим

Massachusetts, съдържанието на веществата в дима нараства с над 180 % в сравнение

със стандартния. При пропушване на същите цигари в условия на интензивен метод

Canada процентното увеличение на съдържанието на веществата в дима е над 270 %.

При цигари 1R5F прилагането на двата интензивни метода на пушене води до

относително по-голямо процентно увеличение на СО в дима, докато ефектът по

отношение нарастване на никотина и катрана е в по-близка степен. Сравнявайки двата

интензивни метода се установява, че процентното увеличение на веществата в дима на

цигари 1R5F при метод Canada спрямо метод Massachusetts е както следва: за катран -

35,20 %, за никотин - 28,57 % и за СО - 34,46 %.

Данните за процентното увеличение на веществата в дима на цигари 3R4F

показват аналогична тенденция, а именно: при пропушване в условия на интензивен

метод Massachusetts в сравнение със стандартния, съдържанието на никотин се

увеличава с 146 %, на катран с 152 % и на СО с 131 %. При пропушване в условията на

интензивен метод Canada увеличението на контролираните показатели е както следва:

никотин - 168 %, катран - 201 % и СО - 187 %. Най-голямо процентно увеличение при

цигари 3R4F и при двата интензивни метода спрямо стандартния се констатира за

катрана.

Процентното увеличение на веществата в дима на цигари 3R4F при интензивния

метод Canada спрямо метод Massachusetts е както следва: за катран - 19,35 %, за

никотин - 9,09 % и за СО - 24,03 %.

21

3.2. Изследване влиянието на вентилацията върху съдържанието на

контролираните вещества в тютюневия дим при различни режими на

автоматично пропушване.

За проучване влиянието на вентилацията върху съдържанието на контролираните

вещества в тютюневия дим, при различни режими на пропушване, са изследвани пет

варианта лабораторни цигари с един и същ състав на бленда и еднакви физични

показатели, без вентилация и с вентилация - 29 %, 38 %, 55 % и 64 %.

Получените резултати за контролираните вещества в тютюневия дим, при трите

различни режима на пропушване (стандартен на ISO, Massachusetts и Canada), са

представени в табл. 27.

Таблица 27. Химичен състав на дима на изследваните лабораторни цигари

при различни методи на пропушване


ISO с обем на всмукване 35 ml

Вентилация

Показател 0 % 29 % 38 % 55 % 64 %

Брой всмуквания 7,43 7,66 7,17 7,79 8,69

TPM*, mg/cig 15,49 12,35 9,69 7,93 5,77

Съдържание на вода, mg/cig 2,96 1,66 0,86 0,78 0,45

Никотин, mg/cig 1,15 0,99 0,80 0,65 0,51

Катран, mg/cig 11,38 9,70 8,03 6,50 4,81

СО, mg/cig 12,28 10,18 8,06 6,08 4,08

Massachusetts с обем на всмукване 45 ml

Брой всмуквания 10,87 11,67 11,59 12,11 13,17

TPM*, mg/cig 28,71 22,64 21,54 18,09 13,56


Никотин, mg/cig 1,87 1,68 1,66 1,42 1,10

Катран, mg/cig 17,98 16,20 15,51 13,82 10,63

СО, mg/cig 17,46 14,49 13,35 10,67 8,45

Canada (HCI) с обем на всмукване 55 ml

Брой всмуквания 10,11 11,08 10,52 11,83 12,08

TPM*, mg/cig 32,09 27,23 24,45 21,15 16,67


Никотин, mg/cig 2,12 1,88 1,82 1,63 1,35

Катран, mg/cig 18,89 17,79 15,30 15,66 12,64

СО, mg/cig 19,45 15,35 14,47 12,60 10,52 TPM* - суров кондензат, mg/cig

За установяване влиянието на вентилацията и режима на пропушване върху

съдържанието на контролираните вещества в дима е извършен сравнителен анализ в

две насоки:

22

- за цигари с една и съща степен на вентилация при различни режими на

пропушване;

- за цигари с различна степен на вентилация при един и същ режим на

пропушване.

Сравнителният анализ на база химичния състав на изследваните варианти

лабораторни цигари показва, че при една и съща степен на вентилация, броят

всмуквания е най-голям при метод Massachusetts, а най-малък при стандартния метод

(ISO метода). Количеството на суров кондензат и вода е най-високо при метод Canada,

а най-ниско при ISO метода, т.е. техните стойности нарастват с увеличаване обема на

всмукване. Същата тенденция се наблюдава и по отношение на съдържанието на

контролираните вещества в дима, а именно - минимални стойности при стандартния

метод и максимални при метод Canada. При интензивните режими Massachusetts и

Canada, контролираните вещества имат близки стойности.

Установено е, че при един и същ режим на пропушване, броят всмуквания

нараства с увеличаване на процента вентилация, с изключение на варианта с 38 %

вентилация. Суровият кондензат, водата и контролираните вещества в дима намаляват

с увеличаване на процента вентилация, с изключение на катрана при вентилация 55%.

Интерес представлява процентното намаление на контролираните вещества в

тютюневия дим при един и същ режим на пропушване, с увеличаване степента на

приложената вентилация. Резултатите са представени в табл. 29.

Таблица 29. Процентно намаление на контролираните вещества в тютюневия дим на

изследваните варианти цигари при един и същ метод на пропушване


ISO с обем на всмукване 35 ml

Вентилация

Показател

0 % 29 %

Нама-

ление,

%

38 %

Нама-

ление,

%

55 %

Нама-

ление,

%

64 %

Нама-

ление,

%

Никотин, mg/cig 1,15 0,99 -13,91 0,80 -30,43 0,65 -43,48 0,51 -55,65

Катран, mg/cig 11,38 9,70 -14,76 8,03 -29,44 6,50 -42,88 4,81 -57,73

СО, mg/cig 12,28 10,18 -17,10 8,06 -34,36 6,08 -50,49 4,08 -66,78

Massachusetts с обем на всмукване 45 ml

Никотин, mg/cig 1,87 1,68 -10,16 1,66 -11,23 1,42 -24,06 1,10 -41,18

Катран, mg/cig 17,98 16,20 -9,90 15,51 -13,74 13,82 -23,14 10,63 -40,88

СО, mg/cig 17,46 14,49 -17,01 13,35 -23,54 10,67 -38,89 8,45 -51,60

Canada с обем на всмукване 55 ml

Никотин, mg/cig 2,12 1,88 -11,32 1,82 -14,15 1,63 -23,11 1,35 -36,32

Катран, mg/cig 18,89 17,79 -5,82 15,30 -19,00 15,66 -17,10 12,64 -33,09

СО, mg/cig 19,45 15,35 -21,08 14,47 -25,60 12,60 -35,22 10,52 -45,91

Сравнителният анализ на резултатите в табл. 29 показва, че при една и съща

вентилация и при трите режима на пропушване процентното намаление на СО е най-

23

голямо. Процентното занижаване на никотина при една и съща вентилация е по-голямо

от това на катрана при метод Canada, докато при сравнение на ISO метода и метод

Massachusetts се наблюдава минимална разлика. С увеличаване на приложената

вентилация и при трите режима на пропушване, процентното намаление на

контролираните вещества в дима нараства, с изключение на катрана при 55 % на метод

Canada.

3.3. Проучване изменението на съдържанието на контролираните вещества

в дима на фабрично произведени цигари при интензивен метод на

автоматично пропушване Canada (HCI).

Процентното увеличение на катрана, никотина и СО при интензивния метод на

машинно пропушване спрямо стандартния е онагледено на фиг. 25.

Фигура 25. Процентно увеличение на катрана, никотина и СО в дима на цигари,

пропушени по интензивния метод Canada спрямо стандартния (ISO)

От данните се вижда, че съдържанието на веществата в дима на цигарите,

пропушени по интензивния метод Canada е няколкократно по-високо от същото при

стандартния, а именно: съдържанието на катран е повишено с 208,34 %, на никотин -

със 173,97 % и на СО - със 170,99 %.

4. Проучване върху електронни цигари.

4.1. Характеристика на компонентите, изграждащи електронните цигари.

На снимка 1 е представена обща схема на електронна цигара.

Основните компоненти на електронната цигара са:

Пълнител с никотинова течност;

Ултразвуков изпарител (атомизатор);

Сензорен датчик за въздушния поток;

Микропроцесор;

Самозареждаща се батерия;

Катран, mg/cig Никотин, mg/cig


монооксид,

mg/cig

ISO 3308:2000 8,39 0,73 9,79

Canada (HCI) 25,87 2 26,53

Увеличение (%) 208,34 173,97 170,99

0

50

100

150

200

250

Увел

ичен

ие

(%)

при

мет

од

Can

ada

24

Диоден индикатор.

Снимка 1. Обща схема на електронна цигара.

В средата на 2015 г. у нас започват да се разпространяват многобройни

модификации за електронни цигари и изпарители - т. нар. „модове”.

Най-същественото им предимство е възможността за персонализиране на

изпаряващото устройство. При електронните модове това се извършва с промяна на

подаваното напрежение или осигурената мощност, а при механичните - чрез промяна

на съпротивлението (най-често в посока намаляване).

Електронните модове непрекъснато се усъвършенстват. На снимка 12 е

представен бокс мод Amigo IFancy - TC.

Снимка 12. Електронен бокс мод (Amigo IFancy - TC).

Бързото развитие на техниката и компонентите, изграждащи техническото

средство електронна цигара дава възможност за използване на по-мощни изпарители за

продуциране на по-голямо количество пара, което съответно води до по-голямо

количество никотин, поглъщано от консуматора. Това потвърждава необходимостта от

непрекъснато набавяне на данни за производствените характеристики на

компонентите, изграждащи електронните цигари.

25

4.2. Изследване съдържанието на никотинови течности за електронна

цигара.

За установяване на съответствие между декларираното и реалното съдържание

на никотин в пълнителите за електронни цигари е проведен лабораторен анализ за

съдържание на никотин в шест никотинови течности - три от тях без декларирано

съдържание и три с декларирано такова. Резултатите са представени в табл. 36.

Таблица 36. Съдържание на никотин в изследваните никотинови течности

Проба № Декларирано съдържание

на никотин, mg/ml

Действително съдържание

на никотин, mg/ml

1. -* 16,40

2. - 16,80

3. - 17,40

4. 11,00 11,99

5. 18,00 12,83

6. 24,00 22,92 *не е означено на опаковката

При никотиновите течности без декларирано съдържание на никотин,

резултатите от анализа показват неговото наличие в значителни количества - от 16,40

mg/ml при проба № 1 до 17,40 mg/ml при проба № 3. Така получените резултати ясно

показват отклонения в предоставяната от производителите информация, предполагащи

заблуда или ущърб на потребителя, което потвърждава установената необходимост от

по-сериозен контрол върху електронните цигари и консумативите за тях, предлагани

на пазара.

При сравнение на декларираното съдържание на никотин и установеното чрез

лабораторния анализ при останалите три проби също се констатират отклонения.

Получените резултати показват особено значителна разлика при проба № 5, за която

действителното съдържание на никотин е с 28,7 % (5,17 mg/ml) по-ниско от

декларираното. За проби № 4 и № 6 отклоненията са съответно 9,0 % и 4,5 % (от

порядъка на 1 mg/ml).

4.3. Изследване съдържанието на вредните вещества и емисии в дима на

електронни цигари.

Получените резултати при определяне състава на дима на електронна цигара,

закупена от търговската мрежа показват, че в едно всмукване се съдържа: аерозолен

материал - 1,275 mg/всм., никотин - 0,025 mg/всм. и СО - 0,000 mg/всм., т. е. не се

отчита съдържание. Тези данни позволяват да бъде изчислявано сумарното

количество аерозолен материал и никотин от електронна цигара, съобразно нивото

на консумация (т.е. за конкретен или усреднен брой всмуквания). Получените

резултати дават възможност и за обективни сравнения при оценка на въздействието

на електронните спрямо конвенционалните цигари, тъй като са базирани на

стандартните (съгласно ISO) условия за определяне и контрол на състава дима на

цигарите.

26

За проучване нивата на вредните вещества и емисии в дима на електронните

цигари са проведени изследвания с използване на три атомизатора (СЕ - 4, EGO - W и

510 - Т) и три вида никотинови течности (с декларирано съдържание на никотин 11

mg/ml, 18 mg/ml и 24 mg/ml). Резултатите от изследването са представени в табл. 37.

Интерес представлява да се сравни съдържанието на аерозолен материал и

никотин в дима при една и съща никотинова течност, но при различни атомизатори.

Таблица 37. Състав на дима на никотинови течности при използване на електронна

цигара с различни атомизатори

Атомизатор

Съдържание

на никотин

(декларирано)

Брой

всмуквания

(условно)*

Аерозолен материал Никотин

mg/cig** х ср mg/cig** х ср.

СЕ - 4

11 mg/ml 8 28,54

28,54 0,31

0,30 28,54 0,29

18 mg/ml 8 35,13

33,96 0,43

0,39 32,78 0,34

24 mg/ml 8 28,83

27,20 0,55

0,56 25,56 0,56

EGO - W

11 mg/ml 8 19,44

19,35 0,17

0,18 19,26 0,18

18 mg/ml 8 19,48

19,44 0,21

0,23 19,40 0,24

24 mg/ml 8 21,65

21,53 0,43

0,41 21,41 0,39

510 - Т

11 mg/ml 8 6,98

7,32 0,05

0,07 7,65 0,09

18 mg/ml 8 11,66

10,89 0,13

0,10 10,11 0,07

24 mg/ml 8 9,71

7,57 0,09

0,11 5,43 0,12

* На изследваните проби са извършени по 40 броя всмуквания, равняващи се на изпушването на 5 броя

фабрично произведени цигари, средно с по 8 броя всмуквания на цигара. Броят всмуквания условно е

приет да е равен на осем за представяне на данните в mg/cig.

** За определяне съдържанието на никотин и аерозолен материал са отчитани по две паралелни проби,

поради което в таблицата са представени по две стойности.

Сравнението показва, че при една и съща никотинова течност най-високо

съдържание на аерозолен материал и никотин в дима е отчетено при използване на

атомизатор СЕ - 4 и респ. най-ниско - при 510 - Т. Установено е, че при използване на

никотинова течност с едно и също съдържание на никотин, количеството на аерозолен

материал и никотин в дима е различно в зависимост от вида на използвания изпарител

(атомизатор), т.е. той е определящ за действителните нива на въздействие върху

консуматора. Препоръчително е при бъдещо разработване на процедури и документи,

27

свързани с контрола и оценката на електронните цигари и тяхната консумация да се

предвиди въвеждането на референтни електронни цигари и условия за анализ, които да

осигурят съпоставимост на получаваните данни.

ИЗВОДИ

Проведените изследвания и получените резултати позволяват да се направят

следните основни изводи:

1. Проучена е структурата на тютюневи блендове с участието на български и

вносни виржински тютюни, като са установени характеристики на химичния състав и

продуцирания тютюнев дим:

1.1. Вносните качествени групи виржински тютюни са с по-висока плътност,

респективно по-ниска запълваща способност и по-балансиран химичен състав.

Българските виржински тютюни се характеризират със средно съдържание на никотин

и по-високи стойности на редуциращи захари, в резултат на което качествените

индекси редуциращи захари/никотин и общ азот/никотин имат по-високи стойности.

1.2. Продуцираният тютюнев дим от българските виржински тютюни е с по-

ниско съдържание на никотин, по-високо - на въглероден монооксид и близко - на

катран, спрямо съдържанието на контролираните вредни вещества в дима на вносните

тютюни.

1.3. Увеличаването на дела на българските качествени групи в състава на

цигари „Виржиния бленд” от 50 % на 70 % за сметка на вносни виржински тютюни не

води до съществени промени в стойностите на основните химични показатели на

тютюна (никотин, редуциращи захари) и контролираните вещества в тютюневия дим.

1.4. При прилагането на модела за изчисляване състава на дима разликите

спрямо лабораторно определените стойности (съответно за катран 2,8 mg/cig и за

никотин 0,3 mg/cig) са по-големи от тези, получени при прилагането на модела за

изчисляване състава на тютюна (в границите на грешката на метода).

1.5. Варирането на съдържанието на контролираните вещества в тютюневия

дим нараства с увеличаване на техните нива. Най-ниски стойности на вариране се

наблюдават при никотина (с доверителен интервал от 0,02 mg/cig до 0,06 mg/cig),

следван от катрана (от 0,14 mg/cig до 0,26 mg/cig) и най-големи - при въглеродния

монооксид (от 0,30 mg/cig до 0,45 mg/cig).

1.6. За оценка на допустимото вариране на веществата в дима над нормативните

нива при различните марки цигари следва да се използват стойностите: за никотин - 0,1

mg/cig, за катран - 1 mg/cig и за въглероден монооксид - 2 mg/cig.

2. Изследвани са възможности за моделиране състава на тютюневия дим:

2.1. Цигарените хартии влияят върху състава на тютюневия дим, като намаляват

стойностите на контролираните вещества с увеличаване на показателя

въздухопропускливост. Намалението на веществата е неравномерно вследствие на

установеното вариране в стойностите на въздухопропускливостта.

28

2.2. По-високите стойности за съпротивление на всмукване на филтърния

отрязък не осигуряват реципрочно намаляване на контролираните вещества в дима на

цигарите.

2.3. Процентното увеличение на раздути тютюневи жили в бленда води до

намаляване на контролираните вещества в тютюневия дим, като при 15 % участие на

раздути жили се достига до 20,05 % намаление на катрана, 17,27 % - на никотина и

14,34 % - на въглеродния монооксид.

2.4. На база изчислени „коефициенти на намаление” при различни степени на

вентилация е разработен метод за прогнозиране съдържанието на никотин, катран и

въглероден монооксид в дима.

3. Установени са възможности за определяне и прогнозиране състава на

тютюневия дим при различни режими на автоматично пропушване:

3.1. Процентното увеличение на контролираните вещества в дима при

интензивните режими на пропушване Massachusetts и Canada спрямо стандартния ISO

е значително, с максимални стойности при метод Canada, съответно: за катран - 280,20

%; за никотин - 270,59 % и въглероден монооксид - 296,84 %. Увеличението при метод

Canada спрямо метод Massachusets е значително по-малко.

3.2. При една и съща вентилация броят всмуквания е най-голям при метод

Massachusets и най-малък при стандартния метод на ISO. Съдържанието на суров

кондензат, вода, никотин, катран и въглероден монооксид в дима е с максимални

стойности при метод Canada, следвани от стойностите при метод Massachusets и

минимални - при стандартния метод на ISO.

3.3. Контролираните вещества в дима на произволно избрана търговска марка

цигари, определени чрез интензивния метод на пропушване Canada, многократно

надвишават нормативно лимитираните стойности: за никотин - със 173,97 %, за катран

- с 208,34 %, за въглероден монооксид - със 170,99 %.

4. Направени са проучвания върху електронните цигари, предлагани на пазара в

България:

4.1. Определени са характеристиките на компонентите, изграждащи

електронните цигари - съставни части, батерия и съпротивление на атомизаторите,

осигуряващи доза - аерозол - никотин. Установено е завишаване на капацитета на

батериите и съпротивлението на използваните атомизатори, което дава възможност

изпарителят да продуцира по-голямо количество аерозол при всяко всмукване от

потребителя.

4.2. Изследвани са основни компоненти от съдържанието на никотиновите

течности за електронни цигари. За първи път е установена значителна разлика между

декларираното на опаковката и действителното съдържание на никотин в течностите,

включително и наличие на никотин (16,40÷17,40 mg/ml) в течности, обозначени като

несъдържащи никотин.

29

4.3. За първи път е установено влиянието на вида на атомизатора на

електронната цигара върху количеството продуциран аерозол и съдържанието на

никотин в него.

- При използването на различни атомизатори (СЕ-4, EGO-W, 510 - Т), една и

съща никотинова течност продуцира количества аерозолен материал и никотин,

отличаващи се в значителна степен (3 - 4 пъти).

- Количеството никотин в дима, продуцирано от фабрично произведена цигара

със съдържание на никотин 1 mg/cig може да бъде достигнато след 15 до 25

всмуквания с използване на атомизатор СЕ - 4, след 20 до 50 всмуквания с атомизатор

EGO - W и след над 100 всмуквания с атомизатор 510 - Т.

ПРИНОСИ

1. Доказана е възможността за увеличаване дела на българските виржински тютюни

за сметка на вносните в състава на цигари тип „Виржния бленд” при запазване на

същите и/или много близки нива на катран и никотин в дима.

2. За оценка на допустимото вариране на веществата в дима над нормативните нива

при различните марки цигари следва да се използват стойностите: за никотин -

0,1 mg/cig, за катран - 1 mg/cig и за въглероден монооксид - 2 mg/cig.

3. Установено е, че неравномерното намаление на контролираните вещества в дима

е в резултат на варирането на въздухопропускливостта на цигарените хартии.

4. Констатирано е, че намалението в стойностите на катрана, никотина и

въглеродния монооксид в тютюневия дим е пропорционално на процентното

увеличение на раздути тютюневи жили в бленда.

5. Разработен е метод за прогнозиране на функционално зависимите параметри на

цигарата и съдържанието на контролираните вещества в дима.

6. Установено е влиянието на различни режими на пропушване върху

съдържанието на контролираните вещества в тютюневия дим, като процентното

увеличение на стойностите за никотин, катран и въглероден монооксид е

значително по-високо при интензивните режими Massachusetts и Canada спрямо

стандартния ISO.

7. За първи път са получени данни, показващи значителна разлика между

декларираното и действителното съдържание на никотин в течностите за

електронни цигари.

8. Не е констатирано съдържание на СО в дима на изследваните електронни цигари.

9. За първи път е установено, че количеството продуциран аерозол и съдържанието

на никотин в него зависи от вида на атомизатора на електронната цигара.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ДИСЕРТАЦИЯТА

1. Николов Н. (2010), Изследване възможностите на вентилацията на цигарите за

регулиране съдържанието на контролираните вещества в тютюневия дим, Научно

списание за селскостопанска и горска наука „Екология и бъдеще”, 9 (4): 18-23.

30

2. Киркова С., Н. Николов, Т. Миланова (2012), Изследвания върху електронни цигари,

Научни трудове, СУБ, Пловдив, 10 (В), 173-176.

3. Николов Н., С. Киркова (2014), Проучване изменението на контролираните вещества в

тютюневия дим в зависимост от режима на пушене, Сборник доклади от

Международна научна конференция „70 години ИТТИ”, 13-14 ноември.

4. Nikolov N., S. Georgiev (2004), Investigation on different cigarette papers and its influence

on tobacco smoke chemical composition. Message I: „Investigation on indexes of different

cigarette papers”, Bulgarian Journal of Agricultural Science, 10 (4): 469-472.

5. Nikolov N., S. Georgiev (2004), Investigation on different cigarette papers and its influence

on tobacco smoke chemical composition. Message II: „Investigation on cigarette paper

influence on smoke composition”, Bulgarian Journal of Agricultural Science, 10 (3): 347-

350.

A STUDY ON THE POSSIBILITIES FOR REGULATING THE CONTENT OF

CONTROLLED SUBSTANCES IN THE SMOKE OF CONVENTIONAL AND

ELECTRONIC CIGARETTES

Assistant engineer Nikolay Petkov Nikolov

Summary

The aim of the dissertation is to study the possibilities for prognosis and regulation of

the content of controlled substances in the smoke of conventional and electronic cigarettes.

Research results from a series of experiments substantiate the following basic

contributions of the study:

It has been proven the possibility of increasing the share of Bulgarian Virginia

tobaccos in cigarettes of type “Virginia blend” at the expence of imported tobaccos,

preserving the same or very close levels of tar and nicotine in the smoke.

It has been found that the following values should be used to evaluate the tolerable

variation of the respective smoke constituents over the regulatory levels for different

cigarette brands: for nicotine - 0.1 mg/cig, for tar - 1 mg/cig, and for CO - 2 mg/cig.

It has been observed that the reduction of tar, nicotine and CO levels is proportional

to the percentage increase of expanded tobacco stems in the blend.

A method for the prognosis of the functionally dependent parameters of the cigarette

and the levels of regulated smoke constituents has been developed.

It has been established the influence of various smoking regimes on the content of the

regulated smoke constituents.

For the first time data has been established that reveal the substantial differences

between the producer-declared and the real content of nicotine in the liquids for e-

cigarettes.

There has not been detected the presence of CO in the aerosol of the studied e-

cigarettes.

For the first time it has been established that the amount of the produced aerosol and

the content of nicotine in it depend greatly on the type of e-cigarette atomizer.

АВТОРЕФЕРАТ - TTPI

Documents

Transcript of АВТОРЕФЕРАТ - TTPI