煙草熱解燃燒反應(yīng)器、分析系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于煙草工業(yè)領(lǐng)域，涉及一種煙草熱解燃燒反應(yīng)器、分析系統(tǒng)及方法。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)大量煙絲在不同氣氛，不同溫度條件下發(fā)生快速熱解燃燒反應(yīng)，并可以在線檢測(cè)煙氣中的氣相成分CO、CO2、O2和H2，同時(shí)用劍橋?yàn)V片對(duì)粒相成分進(jìn)行收集，可得到煙氣中水分、焦油、煙堿、香味成分和/或其他有害成分(NH3、HCN、苯酚、巴豆醛、稠環(huán)芳烴和苯并芘等)的生成情況。此系統(tǒng)為煙草熱解燃燒過(guò)程中主要煙氣成分生成的機(jī)理研究提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
【專利說(shuō)明】煙草熱解燃燒反應(yīng)器、分析系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煙草工業(yè)領(lǐng)域，涉及一種煙草熱解燃燒反應(yīng)器、分析系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]系統(tǒng)而深入地研究煙草熱解燃燒過(guò)程中主要煙氣成分(水分、焦油、煙堿和香味成分)以及有害成分(co、nh3、hcn、苯酚、巴豆醛、稠環(huán)芳烴和苯并芘等)的生成機(jī)理，對(duì)于煙草行業(yè)減害降焦和增香保潤(rùn)技術(shù)的發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義，例如有利于研制低焦、低害的煙草制品，和/或改善煙草制品的香氣。
[0003]目前，煙草行業(yè)主要是在直線型吸煙機(jī)或者轉(zhuǎn)盤型吸煙機(jī)上進(jìn)行煙草燃燒中水分、焦油、尼古丁、香味成分以及7種有害成分的測(cè)試工作，從而能夠檢測(cè)到不同等級(jí)煙草(不同產(chǎn)地、不同部位、不同類型)燃燒后的煙氣成分和有害成分的生成量。但是，眾所周知，煙草燃燒的機(jī)理研究不僅取決于煙草種類，還與氣氛和燃燒溫度有關(guān)，而直線型吸煙機(jī)或轉(zhuǎn)盤型吸煙機(jī)僅僅關(guān)注于煙草等級(jí)這一變量因素，無(wú)法對(duì)燃燒溫度和氣氛進(jìn)行控制，不利于機(jī)理研究的進(jìn)行。
[0004]此外，在直線型和轉(zhuǎn)盤型吸煙機(jī)上可測(cè)定生成情況的只有CO，然而對(duì)于深入理解煙草的燃燒過(guò)程，僅知道CO的生成情況顯然是不夠的。測(cè)定與CO同時(shí)生成的CO2含量，O2的消耗量，以及標(biāo)志性熱解產(chǎn)物H2的生成量，同樣十分重要。
[0005]在進(jìn)行煙草主要煙氣成分以及有害成分生成機(jī)理研究中，還有利用熱分析儀或者熱裂解儀聯(lián)用氣質(zhì)聯(lián)用儀的方法。這種方法把研究重點(diǎn)放在了煙草燃燒的過(guò)程中，可以控制反應(yīng)氣氛、反應(yīng)溫度和停留時(shí)間等條件，但是這些熱分析儀或者熱裂解儀所能裝填的煙絲量極低，一般在5 - 20mg的范圍內(nèi)，這樣低的煙絲使用量，必將導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性差，并且此方法對(duì)于生成的眾多煙氣成分只是在氣質(zhì)聯(lián)用儀上進(jìn)行分析檢測(cè)，這與實(shí)際煙草行業(yè)內(nèi)不同煙氣成分、有害成分有不同的測(cè)試方法并不一致。
[0006]尚需要開發(fā)新的研究煙草熱解燃燒過(guò)程主要煙氣成分以及有害成分的分析裝置和方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明人經(jīng)過(guò)深入的研究和創(chuàng)造性的勞動(dòng)，得到了一種煙草熱解燃燒反應(yīng)器和分析系統(tǒng)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)大量煙絲在不同氣氛，不同溫度條件下發(fā)生快速熱解燃燒反應(yīng)，并可以檢測(cè)煙氣中的氣相成分CO、CO2, O2和H2的生成情況，同時(shí)用劍橋?yàn)V片對(duì)粒相成分進(jìn)行收集，可得到煙氣中水分、焦油、煙堿、香味成分和其他有害成分(NH3、HCN、苯酚、巴豆醛、稠環(huán)芳烴和苯并芘等)的生成情況。由此提供了下述發(fā)明:
[0008]本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種煙草熱解燃燒反應(yīng)器，其包括:
[0009]石英玻璃管、加熱源、熱電偶和溫控系統(tǒng)，
[0010]其中，
[0011]所述石英玻璃管兩端開口，其用于盛放煙草樣品，
[0012]所述加熱源能夠?qū)κ⒉ＡЧ軆?nèi)的煙草樣品進(jìn)行加熱，
[0013]所述熱電偶與石英玻璃管相接觸,并與溫控系統(tǒng)相連，
[0014]所述溫控系統(tǒng)能夠控制石英玻璃管內(nèi)煙草樣品的溫度和溫度的保持時(shí)間。具體地，所述溫控系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)相連。
[0015]根據(jù)本發(fā)明任一項(xiàng)所述的煙草熱解燃燒反應(yīng)器，其中，所述石英玻璃管為直管；和/或所述煙草樣品為煙絲。
[0016]石英玻璃管可盛裝大量煙草樣品，通過(guò)熱電偶、加熱源和溫控系統(tǒng)之間的配合能夠控制煙草樣品的燃燒溫度和溫度的持續(xù)時(shí)間，從而能夠研究燃燒溫度和燃燒時(shí)間對(duì)煙草燃燒產(chǎn)生的煙氣成分和有害成分釋放量的影響。
[0017]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述石英玻璃管能夠裝填0.1 -1Og煙絲。
[0018]根據(jù)本發(fā)明任一項(xiàng)所述的煙草熱解燃燒反應(yīng)器，其中，所述加熱源為紅外燈管；具體地，所述紅外燈管能夠使煙草樣品以5 - 500C /s的速率升溫。
[0019]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述加熱源的外側(cè)設(shè)置有保溫層，用于減少熱量的散失。
[0020]根據(jù)本發(fā)明任一項(xiàng)所述的煙草熱解燃燒反應(yīng)器，其還包括一個(gè)腔體，所述石英玻璃管位于腔體內(nèi)，石英玻璃管的兩端開口分別由腔體的進(jìn)口和出口延伸至外部，所述加熱源位于所述腔體內(nèi)。
[0021]不拘于理論的限制，腔體可為石英玻璃管提供保護(hù)。
[0022]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述石英玻璃管兩端是水平的。
[0023]伴隨著煙草的燃燒，上述裝置中大量含焦油的黑色物質(zhì)會(huì)殘留在石英玻璃管壁，為了減少焦油的殘留，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述煙草熱解燃燒反應(yīng)器中，石英玻璃直管的進(jìn)口端(通入反應(yīng)氣體的一端)高于出口端，焦油易于沿管壁流動(dòng)，從而減少了焦油物質(zhì)在管壁的殘留，同時(shí)大部分焦油物質(zhì)在后續(xù)參與檢測(cè)，提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性。而且，將玻璃管設(shè)置成傾斜結(jié)構(gòu)還易于在不拆卸的狀態(tài)下進(jìn)行清洗。
[0024]本發(fā)明的另一方面涉及一種煙草熱解燃燒分析系統(tǒng)，其包含本發(fā)明中任一項(xiàng)所述的煙草熱解燃燒反應(yīng)器；具體地，所述煙草熱解燃燒分析系統(tǒng)為在線的煙草熱解燃燒分析系統(tǒng)。
[0025]根據(jù)本發(fā)明任一項(xiàng)所述的煙草熱解燃燒分析系統(tǒng)，其還包含氣體供應(yīng)室、粒相物捕集裝置和煙氣分析裝置；
[0026]其中，
[0027]所述氣體供應(yīng)室與石英玻璃管的一端開口相連接，
[0028]所述粒相物捕集裝置與石英玻璃管的另一端開口相連接，
[0029]所述煙氣分析裝置與粒相物捕集裝置相連接。
[0030]根據(jù)本發(fā)明任一項(xiàng)所述的煙草熱解燃燒分析系統(tǒng)，其中，所述的氣體供應(yīng)室由氣體源和質(zhì)量流量控制器組成；具體地，所述氣體為氮?dú)?、空氣、氧氣或其混合氣體；具體地，所述氣體源為氣體鋼瓶。
[0031]所述的氣體供應(yīng)室可以提供不同的反應(yīng)氣氛，例如N2，不同濃度02和隊(duì)的混合氣，以及空氣等，并通過(guò)質(zhì)量流量控制器(質(zhì)量流量計(jì))控制氣體的流速。具體地，所述質(zhì)量流量控制器與計(jì)算機(jī)相連。
[0032]根據(jù)本發(fā)明任一項(xiàng)所述的煙草熱解燃燒分析系統(tǒng)，其中，所述的粒相物捕集裝置是裝有劍橋?yàn)V片的捕集器。
[0033]所述捕集器可以對(duì)卷煙煙氣中的粒相成分進(jìn)行有效的捕集，并且這樣的捕集方式與煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的粒相物捕集方式保持一致。
[0034]所述捕集器能夠?qū)⒊隹跓煔庵械墓腆w顆粒截留下來(lái)單獨(dú)進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了煙氣中多種成分的檢測(cè)；而且，減少了固體顆粒物對(duì)于后續(xù)檢測(cè)的干擾和對(duì)儀器的損壞。
[0035]根據(jù)本發(fā)明任一項(xiàng)所述的煙草熱解燃燒分析系統(tǒng)，其中，所述的煙氣分析裝置為選自以下一種或者多種的組合:
[0036]測(cè)量CO的IR紅外傳感器，優(yōu)選測(cè)量范圍O — 20000ppm ；
[0037]測(cè)量CO2的IR紅外傳感器，優(yōu)選測(cè)量范圍O — 20% vol ;
[0038]測(cè)量O2的電化學(xué)傳感器，優(yōu)選測(cè)量范圍O — 21% vol ;和
[0039]測(cè)量H2的電化學(xué)傳感器，優(yōu)選測(cè)量范圍是O — 20000ppm。
[0040]所述煙氣分析裝置能夠按照煙草行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)粒相物中的水分、焦油、煙堿、香味成分、NH3、HCN、苯酚、巴豆醛、稠環(huán)芳烴和/或苯并芘進(jìn)行分析。
[0041]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述的煙草熱解燃燒分析系統(tǒng)，其如附圖1所示。
[0042]本發(fā)明的煙草熱解燃燒分析系統(tǒng)可在線分析煙草熱解燃燒后煙氣成分和有害成分的釋放情況。
[0043]一種對(duì)煙草進(jìn)行熱解燃燒分析的方法，使用上述煙草熱解燃燒分析系統(tǒng)，將煙草樣品放入煙草熱解燃燒分析系統(tǒng)的石英玻璃管中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求通入所需的氣氛、升溫至不同的溫度燃燒，升溫速率可以在5-50°C /s范圍內(nèi)調(diào)變，然后按照煙草行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)煙草在相應(yīng)氣氛中燃燒的水分、焦油、煙堿、香味成分、CO、CO2, 02、H2, NH3、HCN、苯酚、巴豆醛、稠環(huán)芳烴和/或苯并芘的釋放量。也可以采取程序升溫進(jìn)行燃燒。煙氣中的粒相物通過(guò)劍橋?yàn)V片進(jìn)行捕集。
[0044]一種對(duì)煙草進(jìn)行熱解燃燒分析的方法，包括使用所述的煙草熱解燃燒分析系統(tǒng)的步驟；
[0045]具體地，煙草樣品以5 — 50°C /s (例如20°C /s)的速率升溫；
[0046]具體地，通入氣體為氮?dú)?、空氣、氧氣或其混合氣體；
[0047]具體地，通入氣體的流速為1500mL/min-25000mL/min ;優(yōu)選為2000mL/min ；
[0048]具體地，燃燒時(shí)間為5 — 20分鐘或5 — 15分鐘，優(yōu)選為10分鐘；
[0049]更具體地，還包括選自如下的(I)至(4)中任一項(xiàng)所述的方法或步驟:
[0050](I) 一種焦油釋放量研究方法或者一種釋放焦油的方法，其中，煙草樣品燃燒溫度為 330O — 3500C>4300C- 460°C>525°C- 555O或 630O — 650O，優(yōu)選為 330O — 350O;燃燒時(shí)間為10分鐘；
[0051](2) 一種香味成分釋放量研究方法或者一種釋放香味成分的方法，其中，煙草樣品燃燒溫度為430°C— 460°C或525°C— 555°C ;優(yōu)選為525°C— 555°C ;燃燒時(shí)間為10分鐘；具體地，所述香味成分為選自乙酸、油酸、亞油酸、十六酸、十八酸、丙酸和甲酸中的任意一種或者多種；
[0052](3) 一種一氧化碳釋放量研究方法或者一種釋放一氧化碳的方法，其中，煙草樣品燃燒溫度250°C ;燃燒時(shí)間為10分鐘；
[0053](4) 一種苯并芘釋放量研究方法或者一種釋放苯并芘的方法，其中，煙草樣品燃燒溫度700°C — 8000C ;燃燒時(shí)間為10分鐘。
[0054]發(fā)明的有益效果
[0055]1.本發(fā)明可裝填足夠量的煙絲進(jìn)行熱解燃燒反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可重復(fù)性。
[0056]2.本發(fā)明利用紅外燈管進(jìn)行加熱，升溫速率高，達(dá)到了煙草快速熱解燃燒的要求，并通過(guò)溫控系統(tǒng)達(dá)到溫度可控，反應(yīng)時(shí)間可控。
[0057]3.本發(fā)明可以很好地切換反應(yīng)載氣，達(dá)到反應(yīng)氣氛和流速可控。
[0058]4.本發(fā)明使得能夠按照煙草行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行煙氣中水分、焦油、煙堿、香味成分和/或其他有害成分(nh3、hcn、苯酚、巴豆醛、稠環(huán)芳烴和苯并芘等)的分析測(cè)試。
[0059]5.本發(fā)明可以在線檢測(cè)CO、CO2, O2和H2的生成情況。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0060]圖1:本發(fā)明煙草快速熱解燃燒分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0061 ] 其中:1-氣體源，2-質(zhì)量流量控制器，3-計(jì)算機(jī)，4-溫控系統(tǒng)，5-煙氣分析裝置，6-劍橋?yàn)V片，7-紅外燈管，8-煙草樣品，9-熱電偶，10-保溫層，11-腔體，12-石英玻璃管。
[0062]圖2:烤煙煙絲在空氣中燃燒的焦油釋放量與溫度的關(guān)系圖。
[0063]圖3-1:烤煙煙絲在空氣中于200-225°C燃燒后的表觀狀態(tài)圖。
[0064]圖3-2:烤煙煙絲在空氣中于240_270°C燃燒后的表觀狀態(tài)圖。
[0065]圖3-3:烤煙煙絲在空氣中于260_300°C燃燒后的表觀狀態(tài)圖。
[0066]圖3-4:烤煙煙絲在空氣中于330_350°C燃燒后的表觀狀態(tài)圖。
[0067]圖3-5:烤煙煙絲在空氣中于430_460°C燃燒后的表觀狀態(tài)圖。
[0068]圖3-6:烤煙煙絲在空氣中于525_555°C燃燒后的表觀狀態(tài)圖。
[0069]圖3-7:烤煙煙絲在空氣中于630_650°C燃燒后的表觀狀態(tài)圖。
[0070]圖3-8:烤煙煙絲在空氣中于720_750°C燃燒后的表觀狀態(tài)圖。
[0071]圖4:烤煙煙絲在空氣中燃燒的香味成分釋放量與溫度的關(guān)系圖。
[0072]圖5-1:烤煙煙絲在2% vo102-98% VolN2下燃燒的CO釋放量與溫度的關(guān)系圖。
[0073]圖5-2:膨脹煙絲在2% vo102-98% VolN2下燃燒的CO釋放量與溫度的關(guān)系圖。
[0074]圖5-3為梗絲在2% vo102-98% VolN2下燃燒的CO釋放量與溫度的關(guān)系圖。
[0075]圖5-4:薄片在2% vo102-98% VolN2下燃燒的CO釋放量與溫度的關(guān)系圖。
[0076]圖6:烤煙煙絲在各氣氛中燃燒的苯并芘釋放量與溫度的關(guān)系圖。

【具體實(shí)施方式】
[0077]下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，下列實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限定本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過(guò)市購(gòu)獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
[0078]下面的實(shí)施例和對(duì)比例中所用設(shè)備為圖1所示的煙草熱解燃燒分析系統(tǒng)。
[0079]實(shí)施例1:焦油釋放暈實(shí)驗(yàn)
[0080]將4份重量均為Ig的烤煙煙絲分別放入煙草熱解燃燒反應(yīng)器的石英玻璃管中，通入空氣，流速均為2000mL/min，以20°C /s速率分別升溫至330°C— 350°C >430°C- 460°C >5250C- 555°C和630°C — 650°C，均燃燒10分鐘，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19609-2004《卷煙用常規(guī)分析用吸煙機(jī)測(cè)定總粒相物和焦油》測(cè)定得到烤煙煙絲在空氣中于上述溫度下燃燒的焦油釋放量。
[0081]對(duì)比例I
[0082]將4份重量均為Ig的烤煙煙絲分別放入煙草熱解燃燒反應(yīng)器的石英玻璃管中，燃燒溫度分別設(shè)定為 200°C— 225°C、240°C — 270°C、260°C — 300°C和 720°C — 750°C，其他同實(shí)施例1，測(cè)得烤煙煙絲在空氣中于上述溫度下燃燒的焦油釋放量。
[0083]圖2顯示了實(shí)施例1和對(duì)比例I烤煙煙絲于空氣中燃燒的焦油釋放量，可以看出燃燒溫度在 330°C— 350°C>4300C- 460°C>525°C- 555°C和 630°C — 650°C 的煙絲焦油釋放量大于其他燃燒溫度，也就是說(shuō)在330°C — 350°C、43(TC — 460°C、525°C — 555°C或630°C — 650°C下燃燒可測(cè)得煙絲的焦油含量。而且，高于350°C的燃燒溫度并沒有使煙絲的焦油釋放量大幅度提高，因此優(yōu)選在330°C — 350°C燃燒即可測(cè)定煙絲的焦油含量。
[0084]附圖3-1至3-8顯示了煙絲在不同溫度下燃燒后的表觀變化，煙絲在330°C —350°C燃燒后呈灰白色，說(shuō)明在這一溫度下燃燒煙絲中的焦油物質(zhì)得到了最大量的釋放。
[0085]實(shí)施例2:香味成分釋放暈實(shí)驗(yàn)
[0086]將2份重量均為Ig的烤煙煙絲分別放入煙草熱解燃燒反應(yīng)器的石英玻璃管中，通入空氣，流速均為2000mL/min，以20°C /s升溫速率由常溫分別升至430°C — 460°C和525°C — 555°C，燃燒10分鐘，結(jié)束反應(yīng)。將劍橋?yàn)V片折起放入平底燒瓶中，隨后加入50mL二氯甲燒和100μ L濃度為50mg/mL的乙酸苯乙酯內(nèi)標(biāo)溶液浸泡15min,密封后常溫超聲30min、靜置5min，經(jīng)微孔濾膜過(guò)濾后，濃縮至lmL，采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析、內(nèi)標(biāo)法計(jì)算得到烤煙煙絲在空氣中燃燒的香味成分乙酸、油酸、亞油酸、十六酸、十八酸、丙酸和甲酸的釋放量。
[0087]對(duì)比例2
[0088]將6份重量均為Ig的烤煙煙絲分別放入煙草熱解燃燒反應(yīng)器的石英玻璃管中，燃燒溫度分別設(shè)定為 220°C— 250°C>2400C- 270°C>260°C- 300°C>330°C- 350°C>630°C-650°C和720°C — 750°C，其他操作同實(shí)施例2，測(cè)得烤煙煙絲在空氣中于上述溫度下燃燒的香味成分乙酸、油酸、亞油酸、十六酸、十八酸、丙酸和甲酸的釋放量。
[0089]圖4顯示了實(shí)施例2和對(duì)比例2烤煙煙絲于空氣中燃燒的香味成分乙酸、油酸、亞油酸、十六酸、十八酸、丙酸和甲酸的釋放量，可以看出燃燒溫度在430°C — 460°C和525°C — 555°C的香味成分釋放量大于其他溫度段，也就是說(shuō)在430°C — 460°C或525°C —555°C下燃燒可測(cè)得煙絲中香味成分乙酸、油酸、亞油酸、十六酸、十八酸、丙酸和甲酸的含量。而且，525°C — 555°C的燃燒溫度的測(cè)定結(jié)果最高，優(yōu)選在此溫度下進(jìn)行測(cè)定。
[0090]實(shí)施例3:C0釋放量實(shí)駘
[0091]分別將Ig的烤煙煙絲、膨脹煙絲、梗絲和薄片放入煙草熱解燃燒反應(yīng)器的石英玻璃管中，通入2% (體積百分?jǐn)?shù))的02-98% (體積百分?jǐn)?shù))的N2，流速均為2000mL/min，以200C /s速率升溫至250°C燃燒，燃燒10分鐘后，采用煙氣分析裝置的IR紅外傳感器(檢測(cè)范圍O — 20000ppm)檢測(cè)烤煙煙絲、膨脹煙絲、梗絲和薄片在2% (體積百分?jǐn)?shù))的02_98%(體積百分?jǐn)?shù))的N2中于250°C燃燒的CO釋放量。
[0092]對(duì)比例3
[0093]燃燒溫度分別取150°C、350°C、45(rC和550°C，其他操作同實(shí)施例3，測(cè)得烤煙煙絲、膨脹煙絲、梗絲和薄片在2% (體積百分?jǐn)?shù))的02-98% (體積百分?jǐn)?shù))的N2中于上述溫度下燃燒的CO釋放量。
[0094]附圖5-1至5-4顯示了烤煙煙絲、膨脹煙絲、梗絲和薄片在2% (體積百分?jǐn)?shù))的02-98% (體積百分?jǐn)?shù))的N2中燃燒的CO釋放量，可以看出燃燒溫度為250°C的CO釋放量大于其他燃燒溫度，250°C可測(cè)得煙草的CO最大釋放量。
[0095]實(shí)施例4:苯并芘釋放暈實(shí)驗(yàn)
[0096]將4份重量為Ig的烤煙煙絲分別放入煙草熱解燃燒反應(yīng)器的石英玻璃管中，分別通入氮?dú)狻?% (體積百分?jǐn)?shù))02-98% (體積百分?jǐn)?shù))N2、8% (體積百分?jǐn)?shù))02-92% (體積百分?jǐn)?shù))N2和空氣，流速均為2000ml/min，以20°C /s速率均升溫至700°C — 800°C，燃燒1min,將劍橋?yàn)V片取出，并按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 27525-2011對(duì)劍橋?yàn)V片中所捕集的苯并芘Bap進(jìn)行分析檢測(cè)，測(cè)定得到烤煙煙絲在上述不同氣氛下于700°C — 800°C燃燒的苯并芘釋放量。
[0097]對(duì)比例4
[0098]燃燒溫度分別取200O — 300O、300O— 400O、400O — 500O和 500O — 600O，
其他操作同實(shí)施例4，測(cè)得烤煙煙絲在各氣氛中于上述各溫度段下燃燒的苯并芘釋放量。
[0099]圖6顯示出烤煙煙絲分別在氮?dú)狻?% (體積百分?jǐn)?shù))02_98% (體積百分?jǐn)?shù))N2、8% (體積百分?jǐn)?shù))02-92% (體積百分?jǐn)?shù))隊(duì)和空氣中燃燒的苯并芘釋放量，可以看出煙絲各氣氛中于700°C — 800°C燃燒的苯并芘釋放量大于其他燃燒溫度，此溫度段下可測(cè)得煙絲的苯并芘含量。
[0100]上述分析系統(tǒng)和方法還可用于測(cè)定單等級(jí)煙葉(不同產(chǎn)地、不同部位和不同類型)的焦油和有害成分含量，根據(jù)實(shí)際需求選擇生成焦油和有害成分較少的煙葉配制成低焦低害卷煙。而且，可在上述分析系統(tǒng)和方法的基礎(chǔ)上，控制卷煙燃燒溫度和通過(guò)卷煙紙來(lái)控制氧氣濃度以達(dá)到降焦減害、增香保潤(rùn)的目的。
[0101]盡管本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】已經(jīng)得到詳細(xì)的描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解。根據(jù)已經(jīng)公開的所有教導(dǎo)，可以對(duì)那些細(xì)節(jié)進(jìn)行各種修改和替換，這些改變均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的全部范圍由所附權(quán)利要求及其任何等同物給出。
【權(quán)利要求】
1.一種煙草熱解燃燒反應(yīng)器，其包括: 石英玻璃管、加熱源、熱電偶和溫控系統(tǒng)， 其中， 所述石英玻璃管兩端開口，其用于盛放煙草樣品， 所述加熱源能夠?qū)κ⒉ＡЧ軆?nèi)的煙草樣品進(jìn)行加熱， 所述熱電偶與石英玻璃管相接觸，并與溫控系統(tǒng)相連， 所述溫控系統(tǒng)能夠控制石英玻璃管內(nèi)煙草樣品的溫度和溫度的保持時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙草熱解燃燒反應(yīng)器，其中，所述石英玻璃管為直管；和/或所述煙草樣品為煙絲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙草熱解燃燒反應(yīng)器，其中，所述加熱源為紅外燈管；具體地，所述紅外燈管能夠使煙草樣品以5 - 500C /s的速率升溫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的煙草熱解燃燒反應(yīng)器，其還包括一個(gè)腔體，所述石英玻璃管位于腔體內(nèi)，石英玻璃管的兩端開口分別由腔體的進(jìn)口和出口延伸至外部，所述加熱源位于所述腔體內(nèi)。
5.一種煙草熱解燃燒分析系統(tǒng)，其包含權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的煙草熱解燃燒反應(yīng)器；具體地，所述煙草熱解燃燒分析系統(tǒng)為在線的煙草熱解燃燒分析系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煙草熱解燃燒分析系統(tǒng)，其還包含氣體供應(yīng)室、粒相物捕集裝置和煙氣分析裝置； 其中， 所述氣體供應(yīng)室與石英玻璃管的一端開口相連接， 所述粒相物捕集裝置與石英玻璃管的另一端開口相連接， 所述煙氣分析裝置與粒相物捕集裝置相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的煙草熱解燃燒分析系統(tǒng)，其中，所述的氣體供應(yīng)室由氣體源和質(zhì)量流量控制器組成；具體地，所述氣體為氮?dú)?、空氣、氧氣或其混合氣體；具體地，所述氣體源為氣體鋼瓶。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的煙草熱解燃燒分析系統(tǒng)，其中，所述的粒相物捕集裝置是裝有劍橋?yàn)V片的捕集器。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的煙草熱解燃燒分析系統(tǒng)，其中，所述的煙氣分析裝置為選自以下一種或者多種的組合: 測(cè)量CO的IR紅外傳感器，優(yōu)選測(cè)量范圍O — 20000ppm ； 測(cè)量CO2的IR紅外傳感器，優(yōu)選測(cè)量范圍O — 20% vol ; 測(cè)量O2的電化學(xué)傳感器，優(yōu)選測(cè)量范圍O — 21% vol ;和 測(cè)量H2的電化學(xué)傳感器，優(yōu)選測(cè)量范圍是O — 20000ppm。
10.一種對(duì)煙草進(jìn)行熱解燃燒分析的方法，包括使用權(quán)利要求7至8中任一項(xiàng)所述的煙草熱解燃燒分析系統(tǒng)的步驟； 具體地，煙草樣品以5 - 500C /s (例如20°C /s)的速率升溫； 具體地，通入氣體為氮?dú)?、空氣、氧氣或其混合氣體； 具體地，通入氣體的流速為1500mL/min — 25000mL/min ;優(yōu)選為2000mL/min ； 具體地，燃燒時(shí)間為5 — 20分鐘或5 — 15分鐘，優(yōu)選為10分鐘； 更具體地，還包括選自如下的(I)至(4)中任一項(xiàng)所述的方法或步驟: (1)一種焦油釋放量研究方法或者一種釋放焦油的方法，其中，煙草樣品燃燒溫度為3300C- 3500C>4300C- 460°C>525°C- 555O或 630O — 650O，優(yōu)選為 330O — 350°C ； (2)—種香味成分釋放量研究方法或者一種釋放香味成分的方法，其中，煙草樣品燃燒溫度為430°C — 460°C或525°C — 555°C;優(yōu)選為525°C — 555°C;具體地，所述香味成分為選自乙酸、油酸、亞油酸、十六酸、十八酸、丙酸和甲酸中的任意一種或者多種； (3)—種一氧化碳釋放量研究方法或者一種釋放一氧化碳的方法,其中,煙草樣品燃燒溫度250 0C ； (4)一種苯并芘釋放量研究方法或者一種釋放苯并芘的方法，其中，煙草樣品燃燒溫度.700 V - 800。。。
【文檔編號(hào)】A24F47/00GK104267140SQ201410523992
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】陳曉東, 謝衛(wèi), 李巧靈, 黃朝章, 許寒春, 張建平, 蘇明亮, 鄧其馨, 吳清輝, 李軍, 廖振鍇 申請(qǐng)人:福建中煙工業(yè)有限責(zé)任公司, 廈門大學(xué)