CN102087193B - 一种卷烟烟气气溶胶测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷烟烟气气溶胶测试装置，包括由管道依次连接的烟气取样装置、稀释装置和气溶胶测试装置，本发明的技术效果在于：1，实现了卷烟新鲜烟气气溶胶粒径大小分布的实时测试。2，卷烟产生的抽吸动力来自于吸力曲线为钟形曲线的吸烟机，抽吸方案是标准的。3，减少稀释对气溶胶测试结果的影响。4，采用这种部分流取样，减少进入稀释系统的颗粒物，使得颗粒沉积几率减少，减少稀释系统和阀的易堵的问题。

Description

一种卷烟烟气气溶胶测试装置

技术领域

本发明涉及一种卷烟烟气气溶胶测试装置。

背景技术

卷烟烟气是一种复杂的动态变化气溶胶，卷烟烟气气溶胶的粒径分布和化学物质的分布直接影响到卷烟吸食品质和烟气在人体呼吸道的沉积。不同粒径的颗粒物在人体呼吸系统的沉积部位不同，气溶胶粒子越小，进人的部位就越深，对于人体健康的影响也不尽相同。同时烟气气溶胶的不同粒径的颗粒其化学组成也存在区别，将直接影响抽吸感受，因此研究卷烟气溶胶对于卷烟工业有着重要的作用。

卷烟烟气气溶胶的颗粒物容易凝并，碰撞，冷凝，烟气气溶胶的这些特性容易使得通过测试得到的气溶胶颗粒物粒径和粒径分布等结果与实际人抽吸的气溶胶有差异，影响测试结果的准确性。以前的传统测量烟气气溶胶颗粒物的方法是采用剑桥滤片称重法，虽然可以得到颗粒物的总质量，却无法得到粒径的分布。重力法、光学法等则存在检测时间较长，无法实时监测烟气中的气溶胶颗粒粒径分布的问题。电子低压惯性冲击法可以连续在线监测一定浓度范围内的颗粒物粒径分布特征，但是要求必须连续稳定进样，并且对于高浓度气溶胶样品无法直接测量。

对于测试中的卷烟烟气抽吸过程，烟草行业有其行业标准的抽吸方案：抽吸2s，间隔抽吸58s，抽吸曲线为钟形曲线，这是模拟人们抽吸卷烟的状态，但是这种抽吸取样的方式不能满足气溶胶检测仪器的连续稳定的进样要求。为了达到吸烟机的抽吸规范和检测仪器系统和稀释系统压力的要求，需要对卷烟烟气气溶胶取样系统进性改进。

而目前的气溶胶测试装置虽然对卷烟烟气气溶胶测试作了很好的工作，采用吸烟机，稀释器，气溶胶检测器来解决了连续稳定进样的问题，但是仍存在下面几个问题：1，抽吸的曲线不是钟形曲线，其抽吸动力来自真空发生器和稀释器的负压，不能模拟出人抽吸香烟的真实状况。2，采集的烟气不能实时测试，而需要收集一定量后才能进行测试，而烟气颗粒物在收集后会相互碰撞，冷凝，导致颗粒物在测试时与实际抽吸时的状况存在较大区别，使实验数据不准确。3，与固体物及粉尘气溶胶不同，卷烟烟气气溶胶稀释时会导致颗粒物中挥发性组分挥发使得气溶胶颗粒物变小，测试结果存在误差。4，气溶胶颗粒物容易沉积在控制阀开闭处和烟气稀释器的喷射口，会堵塞这些地方，需要经常清洗，非常麻烦，如果烟气气溶胶浓度过大，沉积多时会导致一支烟前后几口测试结果不一致。这些原因使得无法得到气溶胶的粒径真实分布和粒子大小以及化学物质分布的特性。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中存在的问题，提供一种可靠的卷烟烟气气溶胶测试装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：一种卷烟烟气气溶胶测试装置，包括由管道依次连接的烟气取样装置，稀释装置和气溶胶测试装置，所述的烟气取样装置包括由三通管件连接的香烟夹持器、吸烟机和控制阀，所述的吸烟机与三通管件之间设有过滤器，所述的稀释装置包括稀释器和压缩空气供给装置，所述的压缩空气供给装置通过管道连接至稀释器，所述的稀释器的测试气溶胶进气口通过管道连接至控制阀，所述的气溶胶测试装置包括气溶胶测试仪和通过管道连接至气溶胶测试仪的真空泵，所述的气溶胶测试仪的进气口通过管道连接至稀释器的出气口，所述的香烟夹持器数量为三个，三个香烟夹持器分别由管道连接至一个四通管件的三个端口，其中两个香烟夹持器与四通管件间分别设有过滤器，所述的四通管件的一个端口连接至三通管件。

上述的一种卷烟烟气气溶胶测试装置，所述的过滤器的滤膜的孔径尺寸为0.01um。

上述的一种卷烟烟气气溶胶测试装置，所述的控制阀为管夹阀。

上述的一种卷烟烟气气溶胶测试装置，还包括一连接至外部清洁空气用于冲洗稀释器的电磁阀，所述的电磁阀通过管道连接至稀释器的进气口和控制阀之间。

在本发明中，烟气气溶胶由吸烟机根据标准的抽吸方案产生，即每分钟抽吸一口，每口2秒，抽吸容量35ml，抽吸曲线为钟形曲线，符合烟草行业标准，能够相互比较测试结果。

在本发明中采用气溶胶气相组分稀释烟气，减少挥发性成分对烟气气溶胶颗粒分析测试的影响。气溶胶气相组分的产生装置包括一个分别与三支烟抽吸端口相连的四通管件，其中两支烟后面接过滤器，抽吸时过滤的烟气气相组分与未过滤的一支烟的烟气气溶胶一起进入控制阀。这样减少稀释给气溶胶测试带来的影响。

本发明中，吸烟机烟支夹持器后端连接的三通管件将吸烟机、控制阀的入口和烟支夹持器三者相连。吸烟机和控制阀由同步信号控制。

本发明中所述的控制阀为管夹阀，用来控制烟气样品的流入，管夹阀解决了普通电磁阀在采样过程中易堵的问题。

本发明中所述的电磁阀控制干净的气体流入形成稳定的连续的取样气流，平衡稀释系统的压力。

本发明的技术效果在于：1，实现了卷烟新鲜烟气气溶胶粒径大小分布的实时测试。2，卷烟产生的抽吸动力来自于吸力曲线为钟形曲线的吸烟机，抽吸方案是标准的。3，减少稀释对气溶胶测试结果的影响。4，采用这种部分流取样，减少进入稀释系统的颗粒物，使得颗粒沉积几率减少，减少稀释系统和阀的易堵的问题。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明：

图1为本发明的测试原理结构图；

图2为气溶胶颗粒物的数浓度随时间变化图；

图3为气溶胶颗粒物的数浓度粒径分布图。

具体实施方式

参见图1、图2、图3，该测试的结构图包括烟气取样装置、稀释装置和气溶胶测试装置三部分。烟气取样装置包括由三通管件连接的香烟夹持器、吸烟机和控制阀，香烟夹持器数量为三个，三个香烟夹持器分别由管道连接至一个四通管件的三个端口，其中两个香烟夹持器与四通管件间分别设有过滤器，另一个香烟夹持器与四通管件间不设置过滤器，四通管件的一个端口连接至三通管件，吸烟机与三通管件之间设有过滤器，过滤器的滤膜的孔径尺寸均为0.01um。控制阀连接至三通管件的最后一个端口，控制阀为管夹阀，以解决普通电磁阀在采样过程中易堵塞的问题。控制阀的另一端连接至稀释器，控制阀与稀释器之间还连接有一电磁阀，电磁阀连通至外部的清洁空气，用于冲洗稀释器，防止堵塞。

在测试进行时，吸烟机按照卷烟行业标准方案抽吸卷烟，即每分钟抽吸一口，每口2秒，抽吸容量35ml，同时按照吸力由低到高、再由高到低的钟形吸力曲线来产生吸力。所述的烟气稀释的气体是卷烟烟气用小于0.01um滤膜过滤除去颗粒物后的气体，气流补充系统由干净除尘的空气在卷烟抽吸间隔补充到稀释系统维持压力平衡。整个取样系统与稀释系统距离应该保持较短的距离，同时根据选择吸烟机的不同抽吸方案，来满足不同研究目的。

卷烟平衡48小时后，按照平均重量和吸阻选择合适的测试卷烟。启动气溶胶测试仪，稀释系统按仪器接通干净压缩空气。用皂膜流量计标定吸烟机的抽吸容量33±0.2ml，调节稀释器的压力，等待气体压力稳定后用皂膜流量计标定测试烟支夹持器的抽吸容量为35±0.2ml。调节稀释器气流，将烟支放入夹持器，调整好距离。开始抽吸，补充气流电磁阀关闭，管夹阀开启，从卷烟夹持器后端出来烟气，一部分进入管夹阀进到稀释器，进行检测烟气气溶胶；大部分烟气通过管路和过滤系统进入吸烟机。2秒抽吸后，电磁阀开启，管夹阀关闭，补充气流维持取样系统的压力平衡，冲洗管路。按吸烟机操作进行烟支抽吸，点燃烟支时，电磁阀关闭，管夹阀开启维持抽吸2s，吸烟机抽吸卷烟，2ml烟气通过管夹阀进入稀释器和测试仪器进行测试。一口抽吸完成，电磁阀开启，管夹阀关闭58秒，干净的空气持续进入稀释器。如此反复直到烟支抽吸完成。图2是抽吸一支卷烟的过程，气溶胶颗粒物的数浓度随时间变化图，图中每一个峰代表抽吸的每口烟气。图3是每口烟气的粒子数浓度随粒径的变化情况。

Claims (4)

1.一种卷烟烟气气溶胶测试装置，包括由管道依次连接的烟气取样装置，稀释装置和气溶胶测试装置，所述的烟气取样装置包括由三通管件连接的香烟夹持器、吸烟机和控制阀，所述的吸烟机与三通管件之间设有过滤器，所述的稀释装置包括稀释器和压缩空气供给装置，所述的压缩空气供给装置通过管道连接至稀释器，所述的稀释器的测试气溶胶进气口通过管道连接至控制阀，所述的气溶胶测试装置包括气溶胶测试仪和通过管道连接至气溶胶测试仪的真空泵，所述的气溶胶测试仪的进气口通过管道连接至稀释器的出气口，其特征在于，所述的香烟夹持器数量为三个，三个香烟夹持器分别由管道连接至一个四通管件的三个端口，其中两个香烟夹持器与四通管件间分别设有过滤器，所述的四通管件的一个端口连接至三通管件。

2.根据权利要求1所述的一种卷烟烟气气溶胶测试装置，其特征在于，所述的过滤器的滤膜的孔径尺寸为0.01μm。

3.根据权利要求1所述的一种卷烟烟气气溶胶测试装置，其特征在于，所述的控制阀为管夹阀。

4.根据权利要求1所述的一种卷烟烟气气溶胶测试装置，其特征在于，还包括一连接至外部清洁空气用于冲洗稀释器的电磁阀，所述的电磁阀通过管道连接至稀释器的进气口和控制阀之间。

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