紡織品卷煙味去除效果的評價方法

于昕辰， 陳 紅， 方艷萍， 丁雪梅

(1. 東華大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計學(xué)院， 上海 200051； 2. 西安工程大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計學(xué)院， 陜西 西安 710048； 3. 上海國際設(shè)計創(chuàng)新研究院， 上海 200080； 4. 東華大學(xué) 現(xiàn)代服裝設(shè)計與技術(shù)教育部重點實驗室， 上海 200051； 5. 青島海爾股份有限公司， 山東 青島 266101)

紡織服裝具有從環(huán)境空氣中吸收各種氣味的能力，成為揮發(fā)性物質(zhì)的吸附材料[1]。卷煙味是紡織品在使用過程中最易吸附的臭味之一。為快速消除衣服和紡織品上吸附的煙味，減少其對消費(fèi)者身心造成的影響和傷害[2-3]，各種除臭方法相繼被開發(fā)出來。目前可以通過物理消臭法[4-5](吸附煙氣)、化學(xué)消臭法[6-7](與煙氣反應(yīng))、生物催化消臭法[8-9](生物酶分解細(xì)菌)、光催化消臭法[10-12](紫外光照射)、感官消臭法[13-14](通過其他氣味的遮蓋而從感官上消除)及清潔法[15](洗滌、滾筒烘干、空氣清新或蒸汽熨燙等清潔手段)等將卷煙味去除。

效果評價是開發(fā)消臭產(chǎn)品和消臭技術(shù)的關(guān)鍵，有文獻(xiàn)[16-19]指出，氣味檢測的方法主要有儀器法(檢知管法和氣相色譜質(zhì)譜法)和感官法。感官法主要取決于評定人員的主觀性，因此具有一定的局限性[20-23]。儀器法的評價效果取決于儀器的精準(zhǔn)度，其檢測結(jié)果與異味強(qiáng)度之間的關(guān)系目前尚不明確，因此，氣味檢測技術(shù)仍舊需要進(jìn)一步的研究和探討。

紡織服裝領(lǐng)域的氣味檢測方法和標(biāo)準(zhǔn)也在不斷更新和完善。包括：針對于衡量紡織品是否合格的異味檢測，比如GB 18401—2010《國家紡織產(chǎn)品基本安全技術(shù)規(guī)范》、GB/T 18885—2009《生態(tài)紡織品技術(shù)要求》、GB/T 28024—2011《絮用纖維制品異味的測定》；針對于紡織品“消臭”和“抑臭”的測定標(biāo)準(zhǔn)，比如JEC 301—2013《SEK標(biāo)識纖維制品認(rèn)證基準(zhǔn)》、ISO 17299—2014《紡織品 消臭性能的測定》、GB/T 33610—2017《紡織品 消臭性能的測定》?？傮w來看，目前對于去除紡織品異味效果評定的測試標(biāo)準(zhǔn)或檢測方法大都為針對紡織品本身異味抑制的測試方法，然而，這些方法或評價標(biāo)準(zhǔn)并不能完全適用于消費(fèi)者在紡織品使用階段。隨著消費(fèi)者對生活品質(zhì)追求的提高，各大家電企業(yè)逐步推出了可去除衣物上臭味的護(hù)理產(chǎn)品，并開始研究采用家庭滾筒烘干法去除紡織品吸附卷煙味方法。

本文建立了主客觀相結(jié)合的評價方法，用于評價家庭滾筒烘干法去除紡織品吸附卷煙味的消臭效果。具體包括2個方面：首先詳細(xì)闡述了家庭滾筒烘干法消臭效果主客觀評價方法的操作過程，并提出可以通過3種卷煙味特征物質(zhì)在清潔前后濃度的變化表征消臭效果，建立異味成分減少率評價指標(biāo)。然后通過實例驗證了該消臭效果評價方法的可行性。

1 去除卷煙味效果評價方法

為評價家庭滾筒烘干法去除紡織品吸附卷煙味的效果，本文采用主觀評價法(感官分析法)和客觀評價法(儀器分析法)相結(jié)合進(jìn)行檢測。一方面彌補(bǔ)主觀評價法評級結(jié)果易受檢測人員的嗅覺狀態(tài)和主觀性影響，結(jié)果誤差較大，缺乏客觀支持?jǐn)?shù)據(jù)，并且不能準(zhǔn)確判定異味成分的缺點。另一方面，通過對比主客觀結(jié)果，驗證除煙臭效果儀器檢測法的實驗方法和評價標(biāo)準(zhǔn)的可行性與準(zhǔn)確性。

1.1 主觀評價法

氣味主觀評價法是指通過人的嗅覺對異味給出有關(guān)濃度、強(qiáng)度、持久性、愉快-不愉快度、氣味品質(zhì)、氣味的味覺和感覺等方面的特征或文字的描述。評價過程中，測試者應(yīng)雙手帶上干凈的手套，迅速將經(jīng)過除味清潔程序處理后的異味樣塊，放入容量為500 mL的無味密閉具塞三角燒瓶中，靜置 30 min。然后打開具塞三角燒瓶，用鑷子取出樣品靠近鼻孔，仔細(xì)嗅聞樣品上的氣味，參考ISO 17299—2014，根據(jù)異味濃度對樣品進(jìn)行評價，按表1記錄異味濃度等級。等級越高，說明臭味濃度越強(qiáng)。主觀評價過程應(yīng)在溫濕度適宜且沒有異味的房間內(nèi)進(jìn)行，且由3位經(jīng)過培訓(xùn)的測試者分別進(jìn)行評級。在嗅辨測量期間，測試者不得與其他人就選擇的結(jié)果進(jìn)行交流。若2人以上測試人員評級結(jié)果相同，則以多數(shù)人評級結(jié)果作為異味濃度等級；若3人評級結(jié)果均不相同，則重新測試。以至少2名檢測人員一致的評價結(jié)果，作為異味檢測的最終結(jié)果。

表1 異味濃度主觀評價等級Tab.1 Level of odor strength

此外，為了得到消費(fèi)者對卷煙味的可接受程度，確定消臭效果的合格標(biāo)準(zhǔn)，首先制作卷煙臭氣等級對應(yīng)于2級(僅可分辨出何種異味程度的異味)和1級(較難感知到的異味)的臭味樣品，然后選擇10名不吸煙的、年齡在20～30歲之間的女性受試者進(jìn)行嗅聞，評價樣品氣味等級并評價該異味等級是否能夠接受，測試結(jié)果如表2所示。

從結(jié)果可以看出，10位受試者對樣品評級結(jié)果基本一致。其中，對于臭味濃度對應(yīng)為2級的樣品，10位受試者中有8人表示不能接受，因此判定該等級及以上異味濃度消費(fèi)者不可接受。而對于臭味濃度對應(yīng)為1級的樣品，10位受試者全部接受，因此當(dāng)消臭效果達(dá)到1級及以下時，可判定該消臭方式是有效的。

表2 卷煙味可接受程度評價結(jié)果Tab.2 Assessment of acceptance for cigarette odor

1.2 客觀評價法

1.2.1 異味物質(zhì)

煙氣是卷煙在抽吸過程中不完全燃燒形成的[24]，特別是煙氣中的揮發(fā)性和半揮發(fā)性成分，是其具有獨(dú)特風(fēng)味的重要因素。目前應(yīng)用在異味成分分析的測試方法包括：檢知管法、色譜分析法、質(zhì)譜分析法、色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)、紅外分析法、比色法等。文獻(xiàn)[24]指出，煙氣中含量較高的成分是生物堿類(如煙堿及2，3′-聯(lián)吡啶)、烷烴類(如新植二烯及檸檬烯等)和苯系物(如2-甲基萘及2-甲基茚等)等，這也是卷煙的特征成分。不同卷煙煙氣成分從物質(zhì)分類來看偏差不大，大都為酮類、雜環(huán)類及烴類物質(zhì)，主要與卷煙成分配方相關(guān)而有所差異。基于此，本方法在對家庭滾筒烘干法除煙味效果進(jìn)行客觀評價時選擇能夠表征卷煙味濃度變化的3種特征物質(zhì)：煙堿、苯酚及4-吡咯烷基吡啶。3種物質(zhì)的基本信息如表3所示。

表3 煙氣特征物質(zhì)基本信息Tab.3 Typical substances of smoke

1.2.2 檢測原理

頂空固相微萃取氣相色譜法可用于測定煙氣中的揮發(fā)性和半揮發(fā)性成分[25]，這種方法可以將樣品萃取、富集和進(jìn)樣結(jié)合起來，大大提高了分析速度和方法靈敏度。頂空氣相色譜分析就是取樣品上方的氣相部分進(jìn)行色譜分析，頂空氣體直接進(jìn)樣系統(tǒng)配有氣密性的氣體取樣針。具體操作包括：1)將經(jīng)過清潔除味后的樣塊放入10 mL頂空瓶；2)將頂空瓶放入氣質(zhì)聯(lián)用儀中，在設(shè)定參數(shù)條件作用下使其充分解吸附，取樣針會在儀器的控制下進(jìn)入到頂空瓶中對萃取的樣品殘留異味氣體取樣；3)進(jìn)行色譜分析，得到揮發(fā)性物質(zhì)的成分與濃度；4)根據(jù)下式計算異味減少率，以此作為紡織品消臭方法的儀器檢測評價指標(biāo)。

式中：γ為異味成分減少率，%；A0為異味樣塊初始吸附的異味濃度(色譜峰面積)；A1為異味樣塊經(jīng)消臭后殘留的異味濃度(色譜峰面積)。

1.2.3 儀器與工作條件

采用島津GCMS-QP2010 Ultra型氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀。儀器工作條件如下。

1)氣相色譜條件：島津 Inertcap 1色譜柱；進(jìn)樣口溫度為 250 ℃；載氣為氦氣，流量為 1.00 mL/min；分流比為10∶1。程序升溫：初始溫度為40 ℃，保持2 min；以15 ℃/min升至280 ℃，保持45 min。

2)質(zhì)譜條件：電子轟擊離子源(EI)，離子源溫度為200 ℃；傳輸線溫度為280 ℃；檢測模式為全掃描模式，掃描范圍為25～400 m/z；利用NIST11譜庫進(jìn)行檢索。

3)固相微萃取條件：85 μm CAR/PDMS萃取纖維頭，平衡時間為5 min，萃取溫度為70 ℃，萃取時間為 60 min，解吸時間為5 min。

2 實例應(yīng)用

2.1 異味樣品制備

為保證實驗過程使用的材料能夠充分吸附并解析香煙氣，選擇100%純棉機(jī)織物作為吸附異味樣品的基布。在正式實驗前，對所有面料進(jìn)行4次預(yù)洗處理，以消除制造產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力及表面漿料，避免其影響織物對于卷煙氣的吸附能力。預(yù)洗后的面料進(jìn)行低溫熨燙確保表面平整，然后放在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下平衡24 h后裁剪為7 cm×10 cm的樣品備用。

每個烘干周期取3塊織物樣品立即放入無味密閉容器中，同時在容器中點燃一根紅雙喜牌香煙，讓織物試樣充分暴露在煙氣環(huán)境中進(jìn)行吸附。待卷煙全部完全燃燒結(jié)束后，樣塊繼續(xù)靜置10 min，隨后由檢測人員帶上手套取出試樣并快速固定在負(fù)載上進(jìn)行消臭測試。

2.2 卷煙味去除效果實例分析

采用4種不同清潔法對異味樣品進(jìn)行處理，各程序及其參數(shù)設(shè)置如表4所示。

表4 烘干程序及參數(shù)設(shè)置Tab.4 Details of drying programs

表4中，測試程序從1到4分別為：吹冷風(fēng)程序、噴蒸汽(10 min)+吹冷風(fēng)(10 min)、噴蒸汽(10 min)+ 加熱烘干(10 min)及自然晾曬?？紤]到長時間烘干會增加耗電量及損傷衣物，并且長時間烘干并不能體現(xiàn)出干衣及程序去除香煙味的優(yōu)勢，因此所有消臭測試時間均為20 min。每組程序重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。另外，在每次測試開始前，應(yīng)徹底清理器具的纖維收集器，確保沒有任何可見纖維。 同時實驗前應(yīng)空載運(yùn)行吹冷風(fēng)程序30 min，以達(dá)到降溫及除去筒內(nèi)殘留異味的目的。1、2、3號程序均在一款家用直排電熱式干衣機(jī)(Haier GDZ10-977)完成。

采用本文提出的消臭效果評價方法對不同清潔法的除煙臭性能進(jìn)行了比較，主客觀評價結(jié)果見表5、6。

表5 除卷煙味效果主觀評價結(jié)果Tab.5 Results of subjective assessment of deodorization

表6 除卷煙味效果客觀評價結(jié)果Tab.6 Results of objective assessment of deodorization

主觀評價中，樣品卷煙味臭氣等級是由3位測試者結(jié)合表1濃度等級評價得到；而客觀評價中，香煙味的3種特征物質(zhì)的異味成分減少率則是將3種物質(zhì)各自色譜峰面積變化帶入異味成分減少率公式求得。對于主觀評價而言，4種清潔除卷煙味方法的臭氣等級排序為：噴蒸汽+烘干<噴蒸汽+吹冷風(fēng)<吹冷風(fēng)<自然晾曬，說明噴蒸汽+烘干除煙臭效果最佳。相同的，通過頂空固相微萃取/氣相色譜儀器測試法測得的異味成分減少率排序為：噴蒸汽+烘干>噴蒸汽+吹冷風(fēng)>吹冷風(fēng)>自然晾曬，說明噴蒸汽+烘干可以有效去除紡織品上吸附的煙氣物質(zhì)，3種特征物質(zhì)的去除率均可達(dá)100%。

具體來看：一方面，根據(jù)主觀評價結(jié)果，4種清潔方法對卷煙味的去除能力有所差異。經(jīng)自然晾曬后的織物仍會殘留較強(qiáng)的異味；經(jīng)吹冷風(fēng)程序處理后的織物殘留有很容易讓人感知到的異味濃度；經(jīng)噴蒸汽+吹冷風(fēng)處理后的織物殘留有讓人可以分辨出異味種類的較弱異味；而經(jīng)過噴蒸汽+加熱烘干處理后的織物未經(jīng)發(fā)現(xiàn)有異味殘留，評級結(jié)果為0級。結(jié)合之前得到的卷煙味可接受程度評價結(jié)果，自然晾曬、吹冷風(fēng)程序以及噴蒸汽+吹冷風(fēng)處理結(jié)果均不可接受。另一方面，根據(jù)客觀評價結(jié)果，不同清潔程序的除卷煙味效果也表現(xiàn)出差異。經(jīng)自然晾曬處理后的織物3種異味特征物質(zhì)均有殘留；經(jīng)吹冷風(fēng)及噴蒸汽+吹冷風(fēng)處理后的織物未發(fā)現(xiàn)苯酚物質(zhì)，但是煙堿和4-吡咯烷基吡啶均有不同程度的殘留，且吹冷風(fēng)程序的殘留數(shù)量高于噴蒸汽+吹冷風(fēng)程序；而經(jīng)過噴蒸汽+加熱烘干處理后的織物未發(fā)現(xiàn)3種特征物質(zhì)的殘留。

綜上所述，主客觀評價可以有效應(yīng)用于家庭滾筒烘干法去除紡織品吸附卷煙味的消臭效果的評價。同時，主客觀評價結(jié)果具有一致性，且2種評價方法針對不同清潔法消臭效果之間的差異變化趨勢也相同。

3 結(jié)束語

研究表明，可以用主觀評價法(嗅聞法)對除去紡織品吸附卷煙味臭氣等級進(jìn)行感官指標(biāo)評價；也可以用客觀評價法(HS-SPME/GC-MS儀器測試法)對除去紡織品吸附卷煙味消臭效果進(jìn)行計算評價。2種評價方法均可表征出異味殘留濃度的差異且結(jié)果一致。通過主客觀評價2種方法，可對除卷煙味方法的消臭效果進(jìn)行綜合評價。本文研究結(jié)果可為烘干機(jī)消臭程序開發(fā)及產(chǎn)品優(yōu)化提供參考價值。

此外，雖然本文提出的客觀評價法主要測試了卷煙味3種特征物質(zhì)的異味成分減少率，但是此方法也可以應(yīng)用到紡織品在使用過程中沾染的其他異味物質(zhì)，如汗味、火鍋味，研究重點應(yīng)為各種異味物質(zhì)的特征物質(zhì)及前處理方法。

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