加热不燃烧烟草制品研究现状和未来展望＊

张 骥，张振涛，杨俊玲，张化福

（中国科学院理化技术研究所，北京100190）

随着《烟草框架公约》的全球性履约，控制吸烟成为世界卫生组织、缔约国政府的一致呼声和行动，以社会舆论和公共禁令相结合的形式逐步推进。为履行《烟草控制框架公约》特别是第8 条关于“防止接触烟草烟雾”的规定，许多国家都制订、实施了严格的公共场所吸烟禁令[1-2]。同时，随着收入水平的不断提高，人们的健康意识越来越强，传统烟草消费在全球一些主要消费国家和地区基本上都出现了下滑的趋势。各跨国烟草公司纷纷布局减害替烟的新型烟草制品领域。受国际新型烟草制品的发展潮流影响，国内对新型烟草的监管态度也趋于积极[3]。2018-07 烟草总局印发的改革要点通知中，已明确深化新型烟草创新改革，推进新型烟草制品定型化、产业化、品牌化发展。《国家烟草专卖局2018 年全面深化改革工作要点》也提出：“推进新型烟草制品全产业链创新发展。加快推进新型烟草制品技术、产品、装备研发创新，推动新型烟草制品定型化、产业化、品牌化发展。加强新型烟草制品标准研究与布局。”

新型烟草制品（Reduced Risk Products，减害产品）主要是相对于传统燃吸方式的卷烟烟草制品而言，根据使用形式来分，新型烟草制品包括有烟气、无烟气两大类，其中有烟气产品主要包括电子烟（蒸汽烟）、加热不燃烧烟草制品（Heat not burn tobacco，HNB）。新型烟草制品具有无需燃烧、基本无焦油、提供尼古丁三大特点，因其“减害”特性逐步进入大众视野，其中尤其以电子烟和HNB 烟草制品两大主流产品发展最为迅速。相对于不含烟草成分的蒸汽式电子烟，使用真正烟草成分作为烟弹的HNB 本质上就是一种烟草制品，能够更大程度地保留烟草风味，抽吸时也与传统卷烟的口感更为相似，口感和使用感也更接近传统烟草，更容易接收和转换传统消费者[4-5]。2019-04-30，美国食品和药物管理局（FDA）批准菲莫国际（PMI）的HNB 产品IQOS通过PMTA，并授权该公司旗下的HNB 设备IQOS、万宝路烟弹及万宝路薄荷烟弹等产品可在美销售后，全球HNB 烟草制品领域迎来了新一轮的发展狂潮。现今，对于HNB 烟草制品的发展历程、专利和技术分析的相关研究和论文已有不少，但对于国际和国内市场上销售的HNB 烟草制品，在技术、产品、装备等方面仍缺乏全面的总结和分析。针对上述问题，本文对HNB 烟草制品的产品特色和主要构成，国外和国内的代表性HNB 烟草制品及其创新技术，HNB 烟草制品的未来发展状况进行了综述性的总结和介绍，以期为国内广大科研机构、研究人员、烟草企业研究了解HNB 烟草制品的研究现状和未来发展提供参考。

1 HNB 烟草制品简介

HNB 烟草制品又称低温卷烟，如图1 所示，一般主要由如下三部分组成：由烟末加工而成的片状烟草材料构成的烟弹（tobacco stick），可以插入烟棒并对其进行加热的烟具/加热棒（holder），给加热棒中的电池充电的充电器（Charger）。

图1 HNB 烟草制品的主要组成

HNB 烟草制品的原理是利用外部热源加热特制烟草而非点燃烟草以产生烟草风味气体（通过控制加热温度实现，一般将温度加热至350 ℃以下，低于传统卷烟的600 ℃），加热方式主要有电加热、碳加热、燃料加热等[6]。TORIKAI等人[7]的研究表明，在所分析的29 种有害卷烟烟气成分中，有96.6%的有害成分主要形成在800 ℃温度范围内。烟叶中尼古丁和多数香味成分在300～600 ℃的温度区间即可从烟草中释放出来。HNB 烟草制品通过将烟草加热而非燃烧的方式，可避免产生焦油等多种有害物质，同时较大程度地保留了香味成分，是新型烟草制品中最热门的产品之一。

HNB 烟草制品的烟弹与传统卷烟的烟弹有很大不同，主要由4 部分组成，如图2 所示，具有如下特点：①相较于传统卷烟，HNB 烟草制品中的烟草段通常不是由烟丝型填充物（烟叶丝或烟梗丝）组成，而是由添加了大量的烟雾生成剂、香精香料等物质的烟草薄片/再造烟叶/重组烟叶组成；②烟草段所含有的烟草材料的质量要比传统卷烟少得多，一般为320 mg 左右，而传统卷烟中一支烟弹中烟草材料的含量一般为550 mg 左右；③烟弹中包含两个特殊且独立的过滤部分，一个为主要由聚乳酸（PLA）组成，遇热软化形变，吸收烟气热量，从而达到冷却气溶胶/降低烟气温度目的的冷却过滤段（Polymer-Film Filter），另一个为主要由低密度醋酸纤维丝束段组成，模仿卷烟感官同时过滤有害物质的过滤嘴（Mouth Piece Filter）；④此外，还有起到支撑隔离烟草段和冷却过滤段作用的中空醋酸纤维段（Hollow Acetate Tube）[8-9]。THS2.2 及其电加热烟草制品插入到加热棒时的横截面如图3 所示。

2 国际HNB 代表性产品及产品特色

菲莫国际、英美烟草（BAT）、日本烟草以及帝国烟草是全球四大跨国烟草巨头，几乎垄断了除中烟以外的烟草市场。随着世界烟草控制持续推进，卷烟等传统烟草制品销量有所下降，新型烟草制品尤其是HNB 烟草制品销量增速显著。2018 年新型烟草市场持续保持高增速态势，全球新型烟草销售规模达到277.4 亿美元，同比增长60.6%，其中HNB 烟草制品约占119 亿美元。因吸烟文化、雾化式电子烟管控问题，日韩等东亚国家对于HNB 烟草制品的接受度更高[18]。在这一潮流的趋势下，菲莫国际、英美烟草、日本烟草和帝国烟草这全球四大烟草巨头都积极转型布局新型烟草，其在HNB 烟草制品方面的产品布局如表1 所示。

图2 HNB 烟弹的横截面图

图3 THS2.2 及其电加热烟草制品插入到加热棒时的横截面

表1 国际HNB 代表性产品评估

HNB 烟草制品发展迅猛，已成为行业发展趋势。目前市面上主要代表性产品包括菲莫国际的IQOS、英美烟草的Glo、日本烟草的Ploom Tech、韩国KT&G 的Lil。其中，菲莫国际是入局最早、投资力度最大的跨国烟草公司，至今已投资超50 亿美元用于低风险烟草产品的研发和科学检验[19]。目前已开发出四种低风险烟草产品系列，其中IQOS和Teeps 都可归属于HNB 产品类。2018 年IQOS 实际终端市场销量为443 亿支，同比增长93.4%。英美烟草的加热不燃烧产品以Glo 为代表，产品于2016 年在日本首发。2018年其新型烟草板块营收达到9.01 亿英镑，同比增长95%。日本烟草以Ploom Tech 为HNB 产品代表，截至2018 年底，其已销售近280 亿支加热不燃烧烟弹。帝国烟草作为最后一家进入HNB 烟草领域的大型烟草制造商，其代表性HNB产品“Pulze”也已于2019-05 和配套的烟弹ID 一起，在日本的福冈地区尝试销售[20-21]。

3 国内中烟集团代表性HNB 烟草产品及技术创新

在全球新型烟草产品规模快速增长的背景下，中国新型烟草制品也迅速兴起。自2017 年以来，各省中烟公司和国内烟草企业纷纷涉足新型烟草制品技术领域，并已拥有大量的HNB 烟草制品技术和专利储备[17]。截至2018-03，国内企业和个人共有HNB 烟草制品发明专利343 项、实用新型专利365 项、外观设计专利39 项。其中，云南中烟、湖北中烟、四川中烟、湖南中烟四家中烟公司在HNB 烟草制品领域的专利数均在50 件以上。各中烟公司在产品和技术方面进行创新时，为尽可能绕开IQOS 加热片加热方式，减少与IQOS 的知识产权纠纷纷纷推出其他多种加热方式，如化学加热、红外加热等。2018 年下半年以来，各省级中烟公司陆续发布了旗下的HNB 烟草产品，如表2 所示。

表2 国内中烟集团代表性HNB 产品及技术创新

国内四川、云南、广东、湖北、安徽五大省级中烟公司备战最为积极，此外还有一些民营企业。不过因政策因素，现阶段国内的HNB 烟草制品主要是出口海外。就省级中烟而言，四川中烟切入最早。2017-10，四川中烟就在韩国推出了“功夫-宽窄”系列。继四川中烟之后，各省级中烟对HNB 卷烟市场的投入逐渐浮出水面，2018-07 广东中烟的加热不燃烧品牌MU+、ING 系列产品在老挝上市。2018-09，湖北中烟的加热不燃烧烟具MOK、烟弹COO，在多特蒙德国际烟草展上亮相，10 月在韩国首尔上市。安徽中烟也于2019-01 将首批颗粒型加热不燃烧烟草制品——都宝在滁州卷烟厂正式出口，亮相国际市场。同时，国内各中烟公司也积极与国内外的烟草企业进行合作研发，国内的HNB 烟草制品无论在产品还是在技术上，均呈现百花齐放的发展状态。

4 结论和展望

近年来，随着消费升级和人们健康意识的增强，新型烟草制品在国内外市场引起广泛关注，已经成为烟草行业新的经济增长点。中国作为全球最大烟草生产和消费国，烟草总局也日渐重视新型烟草的研发。其中，HNB 烟草制品因能在降低吸烟危害同时最大程度还原传统香烟吸食口感，而得到了迅速发展。国内各中烟公司也纷纷试水HNB 烟草制品出口海外市场，国内市场也有望在监管完善后逐步打开。但与国际几大跨国烟草巨头相比，国内中烟体系对于HNB 烟草制品的相关研究起步较晚，虽已拥有大量的HNB 烟草制品技术和专利储备，但是其中核心专利仍相对较少。

未来，随着国内新型烟草政策的进一步放开，HNB 烟草制品技术和市场的逐步成熟，国内市场必将迎来本土企业与跨国企业的一场场挑战。为了应对飞速发展的HNB 烟草市场，国内科研机构和烟草企业应围绕如下几个要点，加速推进HNB 烟草制品的创新与发展：①坚持自主研发和专利布局，绕开或突破国外IQOS 等跨国烟草公司的专利封锁，推动技术和产品创新，提升HNB 烟草制品的核心竞争力；②在技术内涵、产品特点和消费体验上打造并彰显鲜明的中式特色，进一步丰富中式HNB 烟草制品的形式和类别，打造完全具有自主知识产权、良好感官体验感和抽吸品质的HNB 烟草制品强势品牌；③努力实现HNB 烟草制品行业的技术、装备、产品全产业链发展的整体突破，在烟草原料方面，加快研发适用于HNB 烟草制品的烟草薄片和添加辅料，在装备配套方面，积极探索对现有烟机设备的升级改造再利用，在产品研发方面，凝聚发展合力，打造知名品牌；④紧跟国内新型烟草政策，对国内HNB 烟草制品市场做好充分的战略预判和措施应对，时刻关注国际HNB 烟草制品的发展趋势，积极探索并逐步推进全球市场布局。