CN106770450B - 一种炭加热型卷烟供热体燃烧特性的检测方法 - Google Patents

一种炭加热型卷烟供热体燃烧特性的检测方法 Download PDF

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Abstract

一种炭加热型卷烟供热体燃烧特性的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：对块状炭供热体放置在温控台进行加热试验，得到程序升温曲线和炭供热体下表面温度变化曲线，将炭供热体下表面温度变化曲线对时间进行一阶微分，得到温度随时间的变化曲线，在炭供热体下表面温度变化曲线上按一定要求作图最终得到炭供热体的引燃温度和燃尽温度以及燃烧持续时间。本发明提供的一种利用程序温控热台检测装置测定炭加热型卷烟供热体引燃温度、燃尽温度和燃烧持续时间的方法，弥补了目前炭加热型卷烟供热体燃烧特性温度检测的空白，对于炭加热型卷烟的研究和发展具有重要意义。

Description

一种炭加热型卷烟供热体燃烧特性的检测方法
技术领域
本发明涉及一种炭加热型卷烟供热体引燃温度、燃尽温度和燃烧持续时间的检测方法，属于炭加热型卷烟供热体燃烧特性检测技术领域。
背景技术
随着烟草业的发展，烟草制品也在不断发生变化。起初，世界上烟草的消费主要以传统卷烟为主，雪茄和烟斗为辅；然而近年来随着人们对健康要求的提高和国内外控烟政策的日益严苛，传统卷烟产品的销量呈现下滑的趋势，世界上几大主要烟草公司加大了对于新型烟草制品研发的投入。
新型烟草制品包括无烟气类烟草制品（嚼烟、口含烟、鼻烟等）、加热不燃烧型卷烟和电子烟等。其中，加热不燃烧型烟草制品的开发起源于20世纪八十年代，该类烟草制品具有“加热烟丝或烟草提取物而不致其燃烧”的特点，研究者将其与传统卷烟进行对比研究发现，加热不燃烧型烟草制品的有害成分释放量较传统卷烟明显降低。目前加热不燃烧型卷烟主要有电加热型、理化反应加热型和燃料加热型三种。炭加热型卷烟是一种以炭材料作为供热体从而对烟丝进行加热的加热不燃烧型烟草制品，国外烟草公司已经推出了相应的产品，该类卷烟在外形和抽吸方式上与传统卷烟接近，这能在一定程度上满足消费者的使用习惯和生理需求。而对于炭加热卷烟而言，炭供热体的燃烧性能（包括引燃温度、燃尽温度、燃烧持续时间、传热性能、放热量、燃烧产物等）将直接影响到该类卷烟的品质以及有害成分的释放量。由于目前国内外炭加热型卷烟产品较少，关于炭供热体燃烧特性检测评价的方法相对比较缺乏。
热重分析法是最常用的用于测定材料引燃温度和燃尽温度的检测方法，然而，该方法测定材料的燃烧特性存在以下几点缺陷：一，测量所用的样品质量较小（5-20mg）且一般要求将样品研磨至粉末状再进行测定；二，样品的测定是在密闭条件下进行的，无法直接观察样品的燃烧情况，测得的引燃温度只是材料发生失重的起始温度；三，无法测定样品的持续燃烧时间。因此，对于具有一定体积和大小的炭供热体而言，它的引燃温度、燃尽温度和燃烧持续时间等不适宜采用热重分析法进行测定。同时，炭供热体的燃烧是一种无焰燃烧过程，难以用肉眼来判断引燃时刻。目前对炭供热体燃烧特性的表征缺乏相应的手段，相关的检测方法亟待开发。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用程序温控热台检测装置测定炭加热型卷烟供热体的引燃温度、燃尽温度和燃烧持续时间的新方法，可为炭加热卷烟炭供热体的研究和开发提供参考。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种炭加热型卷烟供热体引燃温度、燃尽温度和燃烧持续时间的检测方法，步骤如下：
1）、使用程序温控热台检测装置(该装置是自行设计的仪器，已经申请了专利201510799015.3)，将块状炭供热体放置于加热平台上，将热电偶的测温点放置在炭供热体与加热平台接触的下表面中心点附近并与表面直接接触；
2）、设置升温速率5-50℃/min（优选5-20℃/min）、加热温度范围：常温-1200℃，吹扫气氛的流速：10-100mL/min，开始加热试验，得到程序升温曲线和炭供热体下表面温度变化曲线；
3）、将上述得到的炭供热体下表面温度变化曲线对时间进行一阶微分，得到温度随时间的变化率曲线；
4）、在上述得到的温度对时间的变化率曲线的第一个峰值处作垂线与炭供热体下表面温度变化曲线相交于一点，该点所对应的温度即定义为炭供热体的引燃温度；
5）、在上述得到的温度对时间的变化率曲线取得最小峰值处作垂线与炭供热体下表面温度变化曲线相交于一点，该点对应的温度即定义为炭供热体的燃尽温度；
6）、炭供热体的燃烧持续时间定义为炭供热体燃尽温度与引燃温度的差值除以升温速率所得时间。
本发明所述炭供热体为炭加热型卷烟所用供热体。
本发明提供的一种利用程序温控热台检测装置测定炭加热型卷烟供热体引燃温度、燃尽温度和燃烧持续时间的方法弥补了目前炭加热型卷烟供热体燃烧特性温度检测的空白，对于炭加热型卷烟的研究和发展具有重要意义。
附图说明
图1为程序温控热台检测装置示意图。 (该装置是自行设计的仪器，已经申请了专利201510799015.3)
其中：1-二维电动样品载台；2-加热样品仓；3-观测窗；4-吹扫气进口；5-吹扫气出口；6-热台温控仪；7-热电偶；8-数据采集及计算机控制系统；9-石英片（靠近边缘处设有通气孔）；10-炭供热体。
图2为测得的炭供热体程序升温曲线、炭供热体下表面温度变化曲线和温度随时间的变化率曲线，以及炭供热体引燃温度、燃尽温度和燃烧持续时间的定义和得到的这根炭供热体的引燃温度、燃尽温度和燃烧持续时间。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的操作过程和原理进行进一步的说明。
如图1所示，使用程序温控热台检测装置，取一根炭供热体放置于加热平台上，同时将热电偶的测温点放置在炭供热体与加热平台接触的下表面中心点附近并与表面直接接触，用以测定炭供热体在加热过程中的温度变化；设置升温速率为10℃/min，加热温度区间为30-600℃，吹扫气氛为合成空气，流速为10mL/min。开始加热试验，得到如图2中所示的程序升温曲线、炭供热体下表面温度变化曲线。然后将炭供热体下表面温度变化曲线对时间进行一阶微分，得到如图2中所示温度随时间的变化率曲线；随后在温度对时间的变化率曲线第一个峰值处作垂线与炭供热体下表面温度变化曲线相交于一点，该点所对应的温度即定义为炭供热体的引燃温度；在上述得到的温度对时间的变化率曲线取得最小峰值处作垂线与炭供热体下表面温度变化曲线相交于一点，该点对应的温度即定义为炭供热体的燃尽温度；炭供热体的燃烧持续时间定义为炭供热体取得燃尽温度所对应的时间与炭供热体取得引燃温度所对应时间的差值。因此，根据上述方法测得这根炭供热的引燃温度为446.42℃，燃尽温度为527.28℃，燃烧持续时间为5.05分钟。

Claims (3)

1.一种炭加热型卷烟供热体引燃温度、燃尽温度和燃烧持续时间的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）、使用程序温控热台检测装置，将块状炭供热体放置于加热平台上，将热电偶的测温点放置在炭供热体与加热平台接触的下表面中心点附近并与表面直接接触；
2）、设置升温速率5-50℃/min、加热温度范围：常温-1200℃，吹扫气氛的流速：10-100mL/min，开始加热试验，得到程序升温曲线和炭供热体下表面温度变化曲线；
3）、将上述得到的炭供热体下表面温度变化曲线对时间进行一阶微分，得到温度随时间的变化率曲线；
4）、在上述得到的温度随时间的变化率曲线的第一个峰值处作垂线与炭供热体下表面温度变化曲线相交于一点，该点所对应的温度即定义为炭供热体的引燃温度；
5）、在上述得到的温度随时间的变化率曲线取得最小峰值处作垂线与炭供热体下表面温度变化曲线相交于一点，该点对应的温度即定义为炭供热体的燃尽温度；
6）、炭供热体的燃烧持续时间定义为炭供热体取得燃尽温度所对应的时间与炭供热体取得引燃温度所对应时间的差值。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：所述炭供热体为炭加热型卷烟所用供热体。
3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：升温速率优选5-20℃/min。
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