CN103983478B - 适用于烟草材料加热非燃烧状态下释放烟气的捕集装置及其捕集方法 - Google Patents
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Abstract
一种适用于烟草材料加热非燃烧状态下释放烟气的捕集装置及其捕集方法，其装置包括加热部分、单孔道吸烟机以及烟气捕集部分，特征是：加热部分包括筒状加热体和套装在筒状加热体中的抽吸管以及与加热体相连接的温控机构，筒状加热体由筒形外壳及设置在筒形外壳中的加热管构成，抽吸管由依次连接的吸嘴、吸管、烟草填充腔构成，抽吸管后部安装在加热管的管腔中，抽吸管通过其前端的吸嘴与烟气捕集部分相连接。利用该装置进行烟气捕集的具体方法包括：1）烟草材料的加热；2）烟草材料的抽吸；3）释放烟气的捕集。本发明通过烟草材料在不同温度加热非燃烧状态下释放烟气的有效捕集，可实现不同烟草材料在不同温度加热非燃烧状态下的分析与研究。
Description
技术领域
本发明属于烟草技术领域，具体是涉及一种适用于烟草材料加热非燃烧状态下释放烟气的捕集装置及其方法。
背景技术
加热非燃烧型烟草制品是一种新型的烟草制品，能够通过加热促使所含的烟草材料在非燃烧状态下产生供消费者吸食的烟雾，与传统卷烟相比，侧流烟气和部分有害物质的释放明显减少。加热非燃烧型烟草制品最早由雷诺烟草公司推出，该类产品虽然尚未得到市场的广泛认可，但是由于全球范围控烟力度的持续增大以及其在减小环境污染和吸烟健康潜在风险方面存在的明显优势，国际烟草领域一直认为该类产品是未来烟草产品发展的重要方向。
加热非燃烧型烟草制品的技术核心在于加热元件和烟芯的设计。对于加热元件目前国外已有大量专利报道，能够实现该类烟草制品消费使用时加热温度的有效控制。雷诺烟草公司的申请的中国专利CN88101196、89108679.X和日本烟草公司申请的中国专利CN02826243.3、CN200980159916.9公开了碳加热类加热非燃烧型烟草制品的产品构成及有关技术。菲莫烟草公司申请的中国专利CN94102530.6、CN96194107.3、CN96195594.5、CN200380102439.5、CN200580036230.2公开了电加热类加热非燃烧型烟草制品的产品构成及有关技术。然而加热非燃烧型烟草制品之所以尚未被广泛接受，主要是由于目前使用的烟芯材料在加热非燃烧状态下的烟气释放性能和烟气感官品质不够理想。因此，有必要对各种材料在加热非燃烧状态下的烟气释放进行深入研究和分析评价，从而为加热非燃烧烟草制品的开发提供技术支撑。
发明内容
本发明的目的正是基于上述现有技术情况而提供的一种适用于烟草材料加热非燃烧状态下释放烟气的捕集装置及其捕集方法。利用本发明能够实现各种烟草材料在不同温度的加热非燃烧状态下烟气的有效捕集。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种适用于烟草材料加热非燃烧状态下释放烟气的捕集装置，包括加热部分、单孔道吸烟机以及连接这两者之间的烟气捕集部分，其中：所述加热部分包括筒状加热体和套装在筒状加热体中的抽吸管以及与加热体相连接的温控机构，筒状加热体由筒形外壳及设置在筒形外壳中的加热管构成，在筒形外壳与加热管之间填充有隔热绝缘材料，抽吸管由依次连接的吸嘴、吸管、烟草填充腔构成，抽吸管后部安装在加热管的管腔中，抽吸管通过其前端的吸嘴与烟气捕集部分相连接，所述温控机构由插装在加热管后部管腔中的温度传感器以及与加热管、传感器电连接的控制箱构成。控温范围为30℃～500℃，控制精度小于±1℃，升温速率大于20℃/s。
在本发明中，加热管是通过缠绕在管外壁上的电热丝实现加热的；加热管是由耐高温、耐腐蚀、热稳定性好的绝缘材料制成；加热管可为石英管或陶瓷管。
所述烟气捕集部分由捕集器、剑桥滤片以及适于与吸嘴相连的连接件构成。
所述温度传感器为热电偶，温度测量范围在-200至1300℃，热电偶紧贴加热管内壁。
烟草填充腔与吸管之间通过插装配合，在烟草填充腔两端均设有金属网，防止烟丝被吸出或移位散落。
抽吸管由不锈钢材料制备而成。具有抗氧化性强、耐高温、导热好的性质。
利用前述装置对加热非燃烧状态下烟草材料释放烟气进行捕集的方法，包括：（1）通过所述装置中的加热部分对烟草材料进行加热；（2）通过所述装置中的单孔道吸烟机对放置在抽吸管中的烟草材料进行抽吸；（3）通过所述装置中的烟气捕集部分对释放烟气进行捕集，该方法通过烟草材料在不同温度加热非燃烧状态下释放烟气的有效捕集，实现不同烟草材料在不同温度加热非燃烧状态下的分析与研究。
本发明具有以下优点：本发明所设计的捕集装置简单合理，参数控制稳定，可对不同温度下各种性质的烟草材料及其它香味生成材料在加热非燃烧状态下的烟气进行捕集，进而对其烟气化学成分进行分析。
附图说明
图1：本发明捕集装置的整体结构示意图。
1.单孔道吸烟机；2.捕集器；3.剑桥滤片；4.连接件；5.密封圈；6.抽吸管；7.加热体；8.连接缆线；9.控制箱。
图2：本发明捕集装置的抽吸管结构示意图。
61-吸嘴；62-吸管；63-金属网；64-填充腔；65-金属网。
图3：本发明捕集装置的加热体结构示意图。
71-盖子；72-加热腔；73-外壳；74-隔热绝缘材料；75-加热管；76-电热丝；77-热电偶。
具体实施方式
本发明捕集装置以下结合附图做进一步描述：
如图1、2、3所示：一种适用于烟草材料加热非燃烧状态下释放烟气的捕集装置，包括加热部分、单孔道吸烟机1以及连接这两者之间的烟气捕集部分，其中，所述加热部分包括筒状加热体7和套装在筒状加热体中的抽吸管6以及与加热体相连接的温控机构，筒状加热体由筒形外壳73及设置在筒形外壳中的加热管75构成，在筒形外壳与加热管之间填充有隔热绝缘材料74，抽吸管6由依次连接的吸嘴61、吸管62、烟草填充腔64构成，抽吸管后部安装在加热管的管腔中，抽吸管6通过其前端的吸嘴61与烟气捕集部分相连接，所述温控机构由插装在加热管后部管腔中的温度传感器以及与加热管、传感器电连接的控制箱9构成。控温范围为30℃～500℃，控制精度小于±1℃，升温速率大于20℃/s。
在本发明中，加热管75是通过缠绕在管外壁上的电热丝76实现加热的，电热丝外表覆盖有极薄的耐高温氧化膜，以防止电热丝短路。加热管是由耐高温、耐腐蚀、热稳定性好的绝缘材料制成，可为石英管或陶瓷管。
所述烟气捕集部分由捕集器2、剑桥滤片3以及适于与吸嘴相连的连接件4构成。
所述温度传感器为K型热电偶77，温度测量范围在-200至1300℃，热电偶紧贴加热管内壁。
烟草填充腔64与吸管62之间通过插装配合，方便装填和观察被加热材料以及填充腔的清洗；在烟草填充腔两端均设有金属网63、65，防止烟丝被吸出或移位散落；吸管62由不锈钢材料制备而成，吸嘴材料为聚四氟乙烯，吸嘴61与吸管62之间通过插接紧密配合。
利用前述装置对加热非燃烧状态下烟草材料释放烟气进行捕集的方法，包括：（1）通过所述装置中的加热部分对烟草材料进行加热；（2）通过所述装置中的单孔道吸烟机对放置在抽吸管中的烟草材料进行抽吸；（3）通过所述装置中的烟气捕集部分对释放烟气进行捕集，该方法通过烟草材料在不同温度加热非燃烧状态下释放烟气的有效捕集，实现不同烟草材料在不同温度加热非燃烧状态下的分析与研究。
本发明以下将结合具体抽吸及分析实施例作进一步详述。
实施例1
称取适量烟丝，填充于抽吸管的填充腔内，加热温度分别设置为200、300、400℃。分别采用加拿大深度抽吸模式（抽吸容量50mL、抽吸时间2s，抽吸周期30s）与ISO抽吸模式（抽吸容量35mL、抽吸时间2s、抽吸周期60s），对装有烟丝的烟管进行抽吸，每支抽吸10口，将3支烟管产生的烟气粒相物捕集于一个剑桥滤片上。每个加热温度分别进行5次抽吸。采用标准方法，对不同加热温度下5次抽吸烟气中的总粒相物进行分析。分析结果如下表所示，可见本发明方法在不同温度下及不同抽吸模式下均具有良好的稳定性。
表不同温度及抽吸条件下烟气总粒相物（mg/支）
实施例2
称取适量烟丝，填充于抽吸管的填充腔内，加热温度分别设置为200、250、300、350、400℃。采用加拿大深度抽吸模式，即抽吸容量50mL、抽吸时间2s，抽吸周期30s，对装有烟丝的烟管进行抽吸，每支抽吸10口，将3支烟管产生的烟气粒相物捕集于一个剑桥滤片上。分别采用标准方法，对不同加热温度下烟气中的总粒相物、水分、烟碱、焦油进行分析。分析结果如下表2所示。
表2：不同温度下烟气常规成分（mg/支）
| 温度/℃ | 总粒相物 | 水分 | 烟碱 | 焦油 |
| 200 | 20.3 | 10.1 | 1.3 | 8.9 |
| 250 | 28.2 | 13.3 | 1.8 | 13.0 |
| 300 | 31.2 | 14.9 | 1.8 | 14.5 |
| 350 | 33.7 | 13.4 | 1.5 | 18.8 |
| 400 | 37.5 | 13.6 | 1.3 | 19.1 |
Claims (6)
1.一种适用于烟草材料加热非燃烧状态下释放烟气的捕集装置，包括加热部分、单孔道吸烟机以及连接这两者之间的烟气捕集部分，其特征在于：所述加热部分包括筒状加热体和套装在筒状加热体中的抽吸管以及与加热体相连接的温控机构，筒状加热体由筒形外壳及设置在筒形外壳中的加热管构成，在筒形外壳与加热管之间填充有隔热绝缘材料，抽吸管由依次连接的吸嘴、吸管、烟草填充腔构成，抽吸管后部即吸管和烟草填充腔安装在加热管的管腔中，抽吸管通过其前端的吸嘴与烟气捕集部分相连接，所述温控机构由插装在加热管后部管腔中的温度传感器以及与加热管、传感器电连接的控制箱构成；
加热管是由耐高温、耐腐蚀、热稳定性好的绝缘材料制成，抽吸管由不锈钢材料制备而成。
2.根据权利要求1所述的适用于烟草材料加热非燃烧状态下释放烟气的捕集装置，其特征在于：加热管是通过缠绕在管外壁上的电热丝实现加热的。
3.根据权利要求1所述的适用于烟草材料加热非燃烧状态下释放烟气的捕集装置，其特征在于：所述烟气捕集部分由捕集器、剑桥滤片以及适于与吸嘴相连的连接件构成。
4.根据权利要求1所述的适用于烟草材料加热非燃烧状态下释放烟气的捕集装置，其特征在于：所述温度传感器为热电偶。
5.根据权利要求1所述的适用于烟草材料加热非燃烧状态下释放烟气的捕集装置，其特征在于：烟草填充腔与吸管之间通过插装配合，在烟草填充腔两端均设有金属网。
6.一种利用权利要求1所述装置对加热非燃烧状态下烟草材料释放烟气进行捕集的方法，其特征在于：该方法包括：（1）通过所述装置中的加热部分对烟草材料进行加热；（2）通过所述装置中的单孔道吸烟机对放置在抽吸管中的烟草材料进行抽吸；（3）通过所述装置中的烟气捕集部分对释放烟气进行捕集，该方法通过烟草材料在不同温度加热非燃烧状态下释放烟气的有效捕集，实现不同烟草材料及其香味生成物在不同温度下加热非燃烧状态下的分析与研究。
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