[實用新型]基于可控等值比法模擬卷煙燃吸的分析裝置

有效

• 申請號: 201420182514.9
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN203758975U
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 周順;王孝峰;何慶;張亞平;徐迎波
• 申請（專利權）人: 安徽中煙工業有限責任公司
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生;胡東升

技術領域：

本實用新型涉及一種基于可控等值比法模擬卷煙燃吸的分析裝置，屬于煙草檢測技術領域。

背景技術：

卷煙品質取決于卷煙煙氣，而卷煙煙氣主要是在卷煙燃吸過程中由煙草及其添加成分通過蒸餾、裂解產生。因此，用熱解技術對卷煙樣品進行裂解，模擬卷煙燃吸過程，對產生的裂解產物進行分析評價，是對煙氣成分來源、香料轉移等進行評價研究的一種廣泛使用的實驗方法。

目前，常用于模擬卷煙燃吸狀態的熱解裝置主要有熱重分析儀、管式爐等。熱重分析儀的升溫范圍可以滿足煙草研究的需求，而且可以方便地改變升溫速率以及氧氣含量，但是熱失重儀器存在載樣量小、升溫速率低等不足，與卷煙燃吸時劇烈升溫的實際情況相差較大。管式爐由于具有升溫速率快，氣氛可調和樣品量大等優點，已成為目前進行模擬卷煙燃吸的常用熱解手段。如日本煙草公司的Torikai等人(Food and Chemical Toxicology,2004;42:1409–1417)、Yoshida等人(Journal of Analytical and Applied Pyrolysis,2013,104:508–513)以及中國專利CN101692076A都曾利用管式爐研究煙草和煙草組分在模擬卷煙燃吸時的熱解特性。需要說明的是，無論是熱重分析儀，還是管式爐，都無法使測試樣品達到穩態熱解燃燒，即溫度、煙草以及空氣這三個燃燒要素難以處于相對恒定的狀態，故難以對熱解燃燒產物進行準確定量。

近年來，在火災毒性評價研究領域提出了等值比的概念。其核心在于燃料產生速率（V_燃料）與空氣供給速率（V_空氣）比值的控制，如下式所示，

當=1，>1時，分別代表材料在空氣充足，化學當量比（理論值）和缺氧條件下的穩態燃燒。其中，的物理含義是指燃料中的各元素充分燃燒時空氣的供應量。因此，通過控制等值比就可以控制煙草樣品處于穩定的貧氧燃燒狀態。同時，標準ISO19700中提出的穩態燃燒管式爐能夠對宏量煙草樣品（可達十克級以上）進行快速加熱。綜上可以看出，基于可控等值比法的穩態燃燒管式爐可準確模擬卷煙燃吸時的燃燒環境，對特定穩態燃燒環境下產生的熱解產物進行采集并加以定量分析匯總，便可以對煙草在模擬卷煙燃吸環境下的熱解產物釋放量進行準確測量。然而現階段，該技術在國內外煙草行業尚未見相關報道。開發出基于可控等值比法的模擬卷煙燃吸的在線分析方法及裝置，將豐富并完善煙草和煙草制品質量安全綜合評價體系，為煙葉原料質量評價和保障、卷煙設計開發和品質提升提供重要技術支撐，對于“減害降焦”等重大專項關鍵技術突破具有積極的推動作用。

發明內容：

為克服現有技術的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種基于可控等值比法模擬卷煙燃吸的分析裝置，綜合利用穩態管式爐和氣相色譜-質譜聯用技術（GC-MS）的手段，實現了煙草在貧氧下的穩態燃燒并能對其燃燒產物進行在線分析。

本實用新型解決技術問題采用如下技術方案：

本實用新型基于可控等值比法模擬卷煙燃吸的分析裝置，其包括：

穩態燃燒裝置、燃燒產物轉換裝置、二氧化碳檢測分析系統、穩態燃燒產物捕集分析裝置；

所述穩態燃燒裝置包括環形加熱爐及環形加熱爐控制器，石英管設于所述環形加熱爐內的一端為加熱端，另一端為非加熱端，在所述非加熱端設有密封件，石英舟設于所述石英管內并由外部的步進電機推動能夠在石英管內勻速移動，在所述密封件上設有兩個通孔用于供氣管路通路和步進電機傳動通路，所述供氣管路與外部供氣裝置連通；

所述燃燒產物轉換裝置為六通閥，其分別與穩態燃燒裝置的環形加熱爐的出氣端、所述二氧化碳檢測分析系統、所述穩態燃燒產物捕集分析裝置以及載氣氣源管路相連，用于燃燒產物的流向轉換；

所述二氧化碳檢測分析系統包括與所述六通閥連通的稀釋混合箱、與所述稀釋混合箱連通的非散射紅外儀、與所述非散射紅外儀連通的真空泵以及二氧化碳檢測結果記錄儀；

所述穩態燃燒產物捕集分析裝置包括與所述六通閥連通的PTV進樣器、與所述PTV進樣器連通的氣相色譜儀、氣相質譜儀。

所述載氣氣源管路中的載氣為惰性氣體，用作氣相色譜的載氣或冷卻稀釋燃燒產物。

基于可控等值比法模擬卷煙燃吸的分析方法，其包括如下步驟：

步驟1：計算理論耗氧量；