点燃一支爆珠烟,轻轻一捏——“啪"的一声脆响,香气瞬间释放。这颗直径仅几毫米的小珠子,如今已成为卷烟产品差异化竞争的重要元素。但对于生产企业和质检人员而言,关注的远不止于“捏得响"的表面体验,而是如何将爆珠的力学行为转化为可量化、可控制的工程指标。
本文将从爆珠的基本作用入手,解析不同类型爆珠的力学特性差异,并深入探讨破裂能这一关键指标的内涵与测试方法。
卷烟爆珠,也称香丸或脆性胶囊,是一种嵌在卷烟过滤嘴中的微型胶囊结构。根据YC/T 608-2024标准定义,爆珠是“用于烟用滤棒内的囊状材料,在外力作用下壁材破碎(裂)后其包裹的内容物能够释放"。
从尺寸上看,卷烟爆珠的直径通常在2.6mm至4.6mm之间,重量约0.020克。随着细支烟的兴起,细支爆珠的直径更小,约为2.75微米(注:此处应为笔误,应为毫米级)。爆珠虽小,却采用典型的壁芯结构:芯材为液态香精香料,壁材则需具备适当的强度与脆性,既要保证在运输储存中完好无损,又要在消费者指间恰到好处地破裂。
爆珠的核心功能是为卷烟增香调味。使用时,消费者捏破爆珠,内置的液态香精香料释放并融入滤棒纤维,在烟气通过时携带香气成分,从而改变或强化卷烟的口感体验。
从技术角度看,爆珠的作用可拆解为:
香气释放:壁材破裂后,芯材中的香精瞬间释放
湿度调节:部分爆珠液可增加烟气湿度
截留增强:液态香料融入滤棒纤维,提高香气截留效率
目前市场上的爆珠香型已十分丰富,从最初的薄荷味扩展到酒香(白酒、威士忌)、果香、茶香、花香甚至药香(蜂王浆、人参皂素)等。从单爆珠到双爆珠(一颗滤嘴内含两颗不同香味的爆珠),产品的创新不断拓展消费者的体验边界。
根据壁材的力学特性,爆珠可分为普通爆珠和高脆爆珠两类。二者的核心差异在于破裂行为与力值响应。
普通爆珠:壁材韧性较好,受压时先发生较大形变(弹性变形阶段较长),达到屈服点后才破裂。这类爆珠的压破强度可能适中,但破裂瞬间的“脆响"感较弱。
高脆爆珠:壁材配方经过优化,脆性特征明显。受压时形变较小,一旦达到临界力值即迅速破裂,力值曲线呈现陡降特征。这类爆珠更符合消费者对“爆开"感的期待——“既要捏得破又要捏得响"。
两者的区别在实际测试中体现为压力-形变曲线的形态差异。高脆爆珠的曲线往往上升陡峭,峰值尖锐;普通爆珠的曲线则相对平缓,峰值区域较宽。
从制备工艺看,壁材的组成和厚度是调控脆性的关键。采用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物等材料,通过控制冷却液组成、温度、滴落高度等参数,可获得不同脆性特征的爆珠产品。
在爆珠的力学性能评价体系中,压破强度是最基础的指标——它直接对应消费者感知的“好不好捏"。但仅凭压破强度,尚不足以完整描述爆珠的破裂行为。
破裂能,或称破裂功,是指从开始施压到爆珠破裂瞬间,外力对爆珠所做的总功。在力学上,它等于压力-形变曲线下从原点到破裂点之间的积分面积。
破裂能的物理意义在于:它综合反映了破裂力值与破裂形变两个维度的信息。两颗爆珠可能有相同的压破强度(比如都是12N),但一颗形变0.8mm后破裂,另一颗形变1.2mm后破裂,二者的破裂能必然不同。前者给人“脆而快"的感觉,后者则偏向“韧而缓"。
在学术研究中,压破形变量与压破强度被同时关注。有研究采用万能材料试验机对烟用爆珠进行测试,优化了样品数量、平衡时间、预压力、压缩速率等关键参数。该研究表明,样品台孔径对测试结果影响显著,而预压力和压缩速率影响较小;在温度(22±1)℃、相对湿度(60±3)%条件下平衡24小时,采用0.01N预压力、10mm/min压缩速率,可获得稳定准确的检测结果。
这一研究的价值在于:它揭示了破裂能相关测试的标准化路径——只有当测试参数统一时,不同批次、不同实验室的破裂能数据才具有可比性。
在爆珠质控中,压破强度和破裂能应协同评价,而非二选一。
压破强度(单位:N):反映爆珠破裂瞬间承受的最大力,直接关联“好不好捏"
破裂能(单位:mJ):反映破裂全过程消耗的能量,关联“捏爆的完整手感"
举例来说,高脆爆珠的破裂能可能较低(因为形变小),但压破强度适中;韧性爆珠的压破强度可能不高,但破裂能较大(因为形变过程长)。企业需根据目标消费群体的偏好,确定二者在产品设计中的权重。
根据YC/T 608-2024标准,测试仪的压力分辨力应在0.1N以内,形变分辨力应在0.01mm以内,采样频率不低于1kHz。这些参数要求为破裂能的精确计算提供了硬件基础——只有足够高的采样频率,才能完整记录破裂过程的力值变化曲线,从而准确积分出破裂能。
在破裂能的实际测试中,仪器性能的差异会直接影响结果的准确性。
| 测试参数 | 符合YC/T 608要求的仪器 | 不符合要求的仪器 | 对破裂能测试的影响 |
|---|---|---|---|
| 采样频率 | ≥1kHz,每秒采集1000个力值点 | 采样频率较低(如10Hz) | 力值曲线不完整,积分面积偏小,破裂能低估 |
| 位移精度 | ±0.02mm以内 | 位移精度较差(如±0.1mm) | 形变数据不准,破裂能计算偏差大 |
| 压力分辨力 | ≤0.01N | 分辨力不足(如0.1N) | 微小力值变化被忽略,曲线平滑失真 |
| 压缩板平整度 | ≤0.025mm | 压缩板有轻微变形或磨损 | 受力不均,同一批次样品破裂能数据波动大 |
| 速度控制 | 误差≤±10% | 速度不稳定或偏差大 | 不同时间测试的破裂能无可比性 |
以采样频率为例,爆珠破裂过程往往在毫秒级完成。1kHz采样频率意味着每秒采集1000个数据点,足以完整描绘力值从上升到骤降的全过程;若采用10Hz采样,可能只捕捉到破裂前后的几个离散点,据此计算的破裂能会严重失真。
从“香烟里的爆珠有什么用"到“破裂能是什么指标",背后反映的是行业从经验感知向数据驱动的演进。爆珠的直径、壁材脆性、破裂能等参数,共同构成了产品设计与质控的技术语言。对于希望建立品质优势的烟用滤棒生产企业而言,投资符合YC/T 608-2024和JJG(烟草)33-2024标准的卷烟爆珠强度测试仪,建立涵盖压破强度、形变量、破裂能的完整测试体系,是保障产品一致性、赢得市场信任的重要一步。
本文内容仅供参考讨论,基于有限的研究资料整理而成,如有疑问或发现错误,欢迎与我们沟通指正。
问:爆珠的破裂能一般是多少?有没有参考范围?
答:破裂能的大小与爆珠直径、壁材厚度、材料脆性密切相关。常规卷烟爆珠的破裂能多在0.5-3mJ范围内。具体数值需结合压破强度与形变量计算。建议企业通过大量测试建立自己的内控标准,通常以目标值±20%作为合格判定区间。
问:高脆爆珠是否一定比普通爆珠好?
答:不一定。高脆爆珠的优势在于“捏破感"明显,符合部分消费者的预期。但脆性过高可能导致爆珠在运输或滤棒成型过程中意外破损;脆性过低则可能捏不破或破裂不完整。企业应根据目标市场和消费者调研,确定适合自身产品的脆性水平。
问:测试破裂能需要哪些设备条件?
答:需要一台符合YC/T 608-2024标准的爆珠强度测试仪,具备:1)采样频率≥1kHz;2)位移精度±0.02mm;3)压力分辨力≤0.01N;4)配套软件支持压力-形变曲线显示与积分计算功能。仅靠人工记录最大值无法计算破裂能。
问:爆珠测试前为什么需要环境平衡?
答:爆珠壁材多为高分子材料,对环境温湿度敏感。研究表明,在温度(22±1)℃、相对湿度(60±3)%条件下,爆珠需要至少24小时才能达到温湿度平衡。未经平衡的样品,测试结果可能偏离真实值,且不同时间测试的数据无可比性。
问:破裂能和压破强度哪个指标更重要?
答:二者互为补充,没有绝对的“更重要"。压破强度是基础指标,对应消费者的基本需求;破裂能是进阶指标,可更完整地描述破裂过程。建议在常规质控中以压破强度为主,在产品研发和工艺优化时引入破裂能作为辅助评价指标。
您在爆珠测试中关注哪些指标?是否遇到过测试结果与消费者体验不一致的情况?欢迎在评论区留言交流。