加热温度对加热卷烟气溶胶物理特性的影响

为研究加热温度对加热卷烟气溶胶物理特性的影响,采用加热卷烟样品与不同加热温度的电加热器具配套使用,考察了不同加热温度条件下加热卷烟气溶胶的物理特性.结果表明:①在200～380℃范围内,随加热温度的升高,加热卷烟的粒数浓度、体积浓度和粒数中值粒径均升高,几何标准偏差呈现先增大后降低的趋势.②同一温度条件下,加热卷烟气溶...     

点燃和加热条件下不同滤嘴通风率卷烟的气溶胶释放特征

为研究滤嘴通风率对不同类型卷烟烟气气溶胶释放的影响,制备了不同滤嘴通风率的两用型烟支（可燃吸、配套加热烟具加热后抽吸）,采用气相色谱仪（GC）和DMS500快速粒径谱仪,研究了点燃和加热条件下烟气气溶胶中的主要化学成分和粒径分布。结果表明：(1)在点燃和加热条件下,烟气出口温度均随滤嘴通风率的增加逐渐降低。(2)随着滤嘴通风率从0增加至64.08%,在点燃条件下,总粒相物及粒相物中烟碱、丙二醇、丙三醇和水分的释放量减少;在加热条件下,总粒相物、粒相物中烟碱和丙三醇的释放量先增加后略微减少,粒相物中丙二醇的释放量增加,粒相物和气相物中水分的释放量减少。(3)随着滤嘴通风率的增加,在点燃条件下,烟气气溶胶粒径均分布在60～2 000 nm范围内,粒数浓度减小,粒数中值粒径（CMD）增大;在加热条件下,滤嘴通风率为0时,烟气气溶胶粒径主要分布在40～500 nm;滤嘴通风率为47.86%和64.08%时,粒径主要分布在40～1 000 nm,粒数浓度与粒子体积浓度先增加后减小,CMD和体积中值粒径（VMD）增大。该研究结果可为卷烟通风打孔工艺参数的选择优化提供科学依据。     

电加热卷烟气溶胶物理特性的表征

收集市场上5个品牌的20个电加热卷烟样品,对其总释放气溶胶和逐口释放气溶胶的物理特性(粒数浓度、粒数中值粒径和体积浓度)进行表征及对比分析.结果表明:1)电加热卷烟样品总释放气溶胶的粒数浓度主要在109个/cm3的量级,体积浓度在105μm3/cm3的量级,粒径分布轮廓为单峰分布或双峰分布,粒数中值粒径主要集中在30～...     

抽吸参数对电加热卷烟气溶胶粒数和粒径的影响

为研究抽吸参数对电加热卷烟气溶胶粒数和粒径的影响,采用吸烟循环模拟机-快速粒径谱仪测试电加热卷烟气溶胶的粒数浓度和粒数分布,考察了抽吸容量（35、55、75 mL）、抽吸持续时间（2、3、4 s）和抽吸间隔（30、60 s）对电加热卷烟气溶胶粒数浓度和粒数中值粒径的影响。结果表明:①在单口方波抽吸条件下,电加热卷烟气溶胶的粒数浓度随抽吸过程实时降低,粒数中值粒径随抽吸过程实时变小;②抽吸容量和抽吸间隔的增大可明显增加气溶胶的粒数浓度;当抽吸容量增加至75 mL时,粒数中值粒径降低;抽吸间隔对粒数中值粒径无影响。③抽吸持续时间对电加热卷烟气溶胶粒数浓度和粒数中值粒径的影响均较小。      

不同烟丝含水率卷烟主流烟气气溶胶的粒径分布特征

  目的  烟丝含水率对烟气颗粒的影响。  方法  采用DMS500快速粒径谱仪和电子低压撞击器(ELPI), 在ISO抽吸模式下, 考察不同烟丝含水率卷烟烟气气溶胶的粒数粒径分布和质量粒径分布特征。  结果  ① 不同含水率(8.1%、12.6%和17.6%)卷烟烟气气溶胶的粒数粒径均在40~400 nm呈近似对数正态分布。随着含水率增加, 全部抽吸口数的烟气粒子平均数浓度无显著变化、体积浓度明显降低、粒数中值直径(CMD)和粒子体积中值直径(VMD)呈降低趋势。②3种含水率卷烟的烟气气溶胶质量主要集中在100~1000 nm, 随着含水率增加, 质量粒径分布向小粒径位移, 抽吸口数相同条件下捕集的气溶胶颗粒总质量降低。  结论  上述规律可为卷烟加工工艺参数的优化和卷烟产品开发提供参考。      

含水率对加热卷烟气溶胶主要成分释放量的影响

目的：探讨加热卷烟烟支含水率对气溶胶主要成分释放量的影响。方法：以3种不同类型的加热卷烟为研究对象,采用气相色谱法研究了不同平衡湿度加热卷烟烟支含水率对气溶胶主要成分释放量的影响。结果：① 平衡湿度与烟草材料含水率、气溶胶总粒相物释放量呈正相关;② 不同平衡湿度加热卷烟烟支含水率对气溶胶中丙三醇和烟碱的释放量影响较大,对丙二醇释放量影响较小;③ 气溶胶中烟碱的释放量随平衡湿度的增加呈先增加后减小的趋势,50%相对湿度平衡下加热卷烟气溶胶的烟碱释放量最高。结论：烟芯材料水分含量会对加热卷烟气溶胶总粒相物、发烟剂和烟碱的释放量均有影响。     

加热卷烟抽吸过程中气溶胶动态分布表征系统的开发

为表征加热卷烟气溶胶的生成、传递、扩散和过滤过程, 设计开发气溶胶取样微探针和定位固定系统, 并与气溶胶快速粒径谱仪相结合, 通过加热器具的改造、取样和抽吸的联动控制, 构建了加热卷烟抽吸过程中气溶胶动态分布的表征系统。结果表明:①在加热器具改造的基础上, 气溶胶取样微探针可插入加热卷烟内部, 实现微量气溶胶的实时原位取样;②定位固定系统通过对加热器具和气溶胶取样微探针的固定和移动, 可实现微探针插入位置的精确控制, 控制精度为0.01 mm;③通过微探针取样与吸烟机抽吸软件的联动控制, 实现了加热卷烟抽吸与气溶胶实时原位取样的同步进行。该气溶胶动态分布表征系统操作方便, 可实现加热卷烟抽吸过程气溶胶动态分布的表征, 用于气溶胶的形成过程研究。      

切丝宽度对卷烟主流烟气气溶胶粒径分布的影响

为研究切丝宽度对卷烟烟气气溶胶粒径分布特性的影响,采用DMS500快速粒径谱仪和电子低压撞击器(ELPI),在ISO抽吸模式下,分别研究了不同切丝宽度卷烟烟气气溶胶的粒数粒径分布和质量粒径分布特征。结果表明:(1)不同切丝宽度(0.7、0.9和1.1 mm)卷烟的烟气气溶胶粒子数随粒径大小均呈现出近似的对数正态分布,粒子主要分布在40～400 nm。切丝宽度为0.7 mm和0.9 mm时烟气气溶胶的粒子数浓度略高于切丝宽度为1.1 mm,随切丝宽度的增加烟气气溶胶粒数中值直径(CMD)逐渐减小。(2)3种切丝宽度卷烟烟气气溶胶的质量主要集中在粒径为100～1 000 nm范围内,随着切丝宽度的增加,烟气气溶胶质量中值直径(MMD)减小,气溶胶总质量降低。(3)随着烟丝切丝宽度增加烟气总粒相物、焦油、烟碱、水分和CO逐渐降低。(4)感官评吸结果表明随切丝宽度增加烟气量降低,烟气质变稍粗糙,烟气形态变短,烟气变蓬松,整体烟气感官品质略有下降。(5)综合考虑,切丝宽度为0.9 mm时,烟气粒子浓度高、粒径大小适中,烟气常规释放量较0.7 mm时低,并有较好的感官质量。     

两种抽吸模式下电加热不燃烧卷烟烟气气溶胶的粒径分布

为研究电加热不燃烧卷烟烟气气溶胶的粒径分布特性,采用DMS500快速粒径谱仪和模拟循环吸烟机,考察了加拿大深度抽吸(HCI)和ISO抽吸模式下电加热不燃烧卷烟烟气气溶胶的粒径分布。结果表明:(1)烟气稀释比为350∶1时测定结果的重现性好。(2)HCI和ISO两种抽吸模式下IQOS加热不燃烧卷烟烟气气溶胶的粒径分布均呈近似对数正态分布,且主要分布在20~200 nm;逐口烟气浓度均先逐渐增加后趋于稳定,HCI抽吸模式下烟气浓度明显高于ISO抽吸模式;逐口粒数中值直径(CMD)均先略微增加后趋于稳定,全部口数的平均CMD分别为50.2和58.5 nm。(3)ISO抽吸模式下,IQOS卷烟烟气气溶胶浓度明显高于glo卷烟,但glo卷烟烟气气溶胶粒径分布范围大于IQOS卷烟;二者气溶胶的CMD相近。加热不燃烧卷烟烟气气溶胶粒径稍大于电子烟,但明显小于传统卷烟;CMD、烟气浓度的逐口变化趋势也与传统卷烟和电子烟存在差异。     

加热卷烟气溶胶粒相物化学成分的差异

为系统评价不同品牌典型加热卷烟的整体差异，采用气相色谱-四极杆/静电场轨道阱高分辨质谱（GC-Q Exactive Orbitrap MS），研究了19种加热卷烟样品气溶胶粒相物的化学成分，并对化合物的种类和相对质量分数进行了差异性统计分析。结果表明：(1)同一品牌加热卷烟样品气溶胶粒相物化学成分的种类和相对质量分数相似。(2)所选样品的PCA得分图中不同品牌加热卷烟样品区分明显，国外加热卷烟样品在空间上分布比较集中，且以品牌为聚类团聚在一起，国内加热卷烟样品分布相对离散。(3)以所选国内加热卷烟样品为对照，国外加热卷烟样品气溶胶粒相物中质量分数显著降低和升高的化合物分别有56种和9种。     

不同原料稠浆法再造烟叶加热卷烟的气溶胶释放特性

  目的  研究稠浆法再造烟叶原料类型对加热卷烟气溶胶释放特性的影响。  方法  选取代表性类型烟叶为原料, 制成稠浆法再造烟叶并卷制成加热卷烟, 比较加热条件下释放的气溶胶粒数浓度、粒数中值直径(CMD)、烟雾量和香气成分。  结果  (1) 不同类型的上部烟叶, 粒数浓度为烤烟和晒黄烟高, CMD为晒黄烟、烤烟和香料烟大, 烟雾量为晒黄烟和烤烟大。(2)不同类型烟叶原料再造烟叶热解释放的香气成分差异明显, 白肋烟为原料的样品产生的茄尼酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、生物碱代谢物麦斯明和可替宁、吡嗪和吡啶类氮杂环物质多; 晒黄烟为原料的样品产生的5-羟甲基糠醛和糠醛等醛类、4-羟基-2, 5-二甲基-3(2H)-呋喃酮等酮类、糠醇、愈创木酚、麦斯明、可替宁多; 晒红烟为原料的样品产生的吡嗪类、生物碱代谢物多; 香料烟为原料的样品产生的苯乙醛多; 烤烟为原料的样品产生的香气成分大多处于居中水平, 且受烤烟香型和烟叶部位的影响。  结论  通过稠浆法再造烟叶原料的选用, 可改变产生的气溶胶粒径、浓度及香气成分释放量。      

温度对加热卷烟酸性成分释放的影响

为考察温度对加热卷烟酸性成分释放的影响,分析了在不同加热温度下3种加热卷烟烟气中酸性成分释放的种类及释放量差异,并与传统卷烟进行了对比。结果表明:①加热卷烟主流烟气中酸性成分的释放量和种类均低于传统卷烟,不同加热卷烟酸性成分的释放量也存在明显差异。②甲酸、乙酸、乳酸在加热卷烟主流烟气酸性成分中所占比例较大,当加热温度为200~300 ℃时,其释放量和迁移量快速增加,在300 ℃之后增幅减缓。在200~350 ℃时,棕榈酸释放量和迁移量快速增加,在350 ℃之后增幅减缓。③加热卷烟游离态有机酸的迁移率与其沸点相关,沸点越高,迁移率越低。      

电加热卷烟传热传质和关键物质释放规律研究进展

为了掌握电加热卷烟的研究现状,为产品开发和改良的相关研究工作提供思路,对电加热卷烟的工作过程和关键物质（水分、甘油和烟碱）释放规律研究及现有的数值模拟研究进行了综述,结果表明:①电加热卷烟主要包含热传导和对流换热两种传热形式,其关键物质释放过程的本质是发生在体系内部复合物理、化学反应的传热、传质和相变问题;②烟草基质在加热过程中会发生许多物理化学过程,如水分蒸发及碳水化合物和大分子物质的热解等;③电加热卷烟工作过程中,水分在大温度范围内均有释放,甘油和烟碱的释放分别主要在150~250 ℃和110~220 ℃区间,关键物质的释放与加热温度、雾化剂质量分数、烟支含水率等多重因素有关;④现有数值模拟工作中对电加热卷烟内部的传热和关键物质释放、烟气在滤嘴段的降温和流动特性以及电加热器表面温度分布进行了研究。      

加热卷烟逐口抽吸过程传热数值模型

为实现加热卷烟数字化设计及烟气调控,对加热卷烟抽吸过程的传热机理进行深入研究,建立了基于多孔介质的气流流动模型与气固两相局部热平衡传热模型,模拟了加热卷烟在抽吸过程中的温度分布,并通过温度检测实验验证了模型的准确性。结果表明:①两相局部热平衡传热模型能够模拟加热卷烟传热过程,卷烟各段出口温度的模拟值与实验值差异均在15 ℃以内;②模拟了加热卷烟内部的气流场和温度场,各段气流流速随着抽吸呈现周期性分布,抽吸时间内中空段气流流速最大且其外围基本不流动,抽吸周期内加热卷烟烟支温度呈现D型分布;③计算了烟支加热片与烟支外周在抽吸过程中的最大热通量和最小热通量,加热片在1个抽吸周期内大约释放39 J的热量;烟支外周在1个抽吸周期内大约散失33 J的热量。      

不同单料烟叶主流烟气气溶胶粒度分布差异

为考察不同产地单料烟叶主流烟气气溶胶粒度分布差异以及16种多环芳烃的粒径分布规律, 制备了20种不同产地单料烟叶的卷烟和3种不同膨胀梗丝掺配比例的卷烟, 利用单孔道吸烟机和测量范围在0.007～9.970 μm的电子低压撞击器对样品主流烟气气溶胶粒子质量和数量进行了测量。结果表明: 1不仅不同国家单料烟叶主流烟气气溶胶粒度分布有差异, 而且国内不同产地单料烟叶主流烟气气溶胶粒度分布也存在显著差异; 国内烟叶的粒子质量和数量总体比国外的偏大; 烟叶的化学成分和物理结构等因素导致其燃烧特性不一致可能产生了气溶胶粒度分布差异; 2同一产地不同品种烟叶主流烟气气溶胶粒度分布是有差异的。在选取的三个品种中红大品种的粒子质量和数量均最大, 云85/87品种的粒子质量和数量均最小; 3不同部位烟叶主流烟气气溶胶粒度分布是有差异的, 不同产地烟叶部位的气溶胶粒度分布规律并不完全一致; 4烟丝中掺配膨胀梗丝的比例对主流烟气气溶胶粒度分布产生一定的影响。当膨胀梗丝的比例增加时, 气溶胶粒子的质量降低; 粒子数量呈先增加后降低的趋势; 5不同产地的单料烟叶主流烟气中PAHs质量的粒径分布规律相似, 粒径分布呈现单峰分布, 在0.4829μm粒径段含量最高; 分子量较低的3～4环化合物占PAHs总量比例超过80%。