CN112666086A - 空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法,其包括:将空芯波导红外光谱仪的气体池的进气口与吸烟机的出气口匹配;利用设置在所述气体池的出气口处的蠕动泵,从所述气体池中抽取烟气,以驱动烟气样品进入所述气体池内。本发明提供的空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法,将空芯波导红外光谱仪的气体池的进气口与吸烟机的出气口匹配后,利用设置在气体池的出气口处的蠕动泵抽取烟气,以驱动烟气样品进入气体池内,实现空芯波导红外光谱仪与吸烟机的良好耦合,促使空芯波导二维红外光谱仪达到最佳灵敏度,并有效提高主流烟气检测的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及烟草制品主流烟气检测技术领域,尤其涉及一种空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法。
背景技术
卷烟作为一种特殊吸食消费品,其主流烟气中关键组分含量直接影响到卷烟品质与口感,如何有效量化烟气成分与感官评吸之间的关联性以实现产品的精准评价,成为烟草行业亟待解决的关键技术瓶颈。
目前,对主流烟气的研究仍停留于离线检测,且只能收集到主流烟气中的某些稳定组分,难以捕捉活泼的中间气体产物。因此,传统的主流烟气检测方法只能实现烟气粒相物的某些特定成分检测和分析,难以实现主流烟气组成的在线检测,以此作为其品质评价的依据显然是以偏概全,难以满足产品精准评估的需求。现有技术中尚未提出利用空芯光纤波导技术实现主流全烟气的动态实时检测和在线监控。在主流烟气的空芯波导红外光谱检测过程中,如何有效驱动主流烟气进入空芯波导的样品腔,成为主流烟气检测的关键问题之一。
因此,亟需一种空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法,以解决上述现有技术中的问题,能够提升空芯波导红外光谱仪的检测灵敏度。
本发明提供了一种空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法,其中,包括:
将空芯波导红外光谱仪的气体池的进气口与吸烟机的出气口匹配;
利用设置在所述气体池的出气口处的蠕动泵,从所述气体池中抽取烟气,以驱动烟气样品进入所述气体池内。
如上所述的空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法,其中,优选的是,利用所述空芯波导红外光谱仪所得到的光谱数据为中红外光谱数据。
如上所述的空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法,其中,优选的是,所述吸烟机包括直线形吸烟机。
如上所述的空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法,其中,优选的是,在利用所述空芯波导红外光谱仪进行主流烟气的检测过程中,单次的检测对象为整支烟的主流烟气。
如上所述的空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法,其中,优选的是,所述将空芯波导红外光谱仪的气体池的进气口与吸烟机的出气口匹配,具体包括:
采用聚砜微透析中空纤维薄膜作为所述气体池的材料,其中,所述气体池包括环形光纤气体池;
利用模具制作与所述气体池的进气口的外管径完全匹配的定制接口;
利用所述定制接口,将所述气体池的进气口与所述吸烟机的出气口匹配。
如上所述的空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法,其中,优选的是,所述蠕动泵包括定量蠕动泵。
如上所述的空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法,其中,优选的是,所述蠕动泵的流量为33ml/min-37ml/min。
本发明提供一种空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法,将空芯波导红外光谱仪的气体池的进气口与吸烟机的出气口匹配后,利用设置在气体池的出气口处的蠕动泵抽取烟气,以驱动烟气样品进入气体池内,实现空芯波导红外光谱仪与吸烟机的良好耦合,促使空芯波导二维红外光谱仪达到最佳灵敏度,并有效提高主流烟气检测的稳定性。
附图说明
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步描述,其中:
图1为本发明提供的空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法的实施例的流程图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的,决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现,不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整,并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。
本公开中使用的“第一”、“第二”:以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素,并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本公开中,当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时,在该特定部件与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件,也可以不存在居间部件。当描述到特定部件连接其它部件时,该特定部件可以与所述其它部件直接连接而不具有居间部件,也可以不与所述其它部件直接连接而具有居间部件。
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同,除非另外特别定义。还应当理解,在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义,而不应用理想化或极度形式化的意义来解释,除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
如图1所示,本实施例提供的空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法在实际执行过程中,具体包括:
步骤S1、将空芯波导红外光谱仪的气体池的进气口与吸烟机的出气口匹配。
其中,利用所述空芯波导红外光谱仪所得到的光谱数据为中红外光谱数据。空芯波导红外光谱技术作为一种红外增强技术,与常规红外光谱技术相比,空芯光纤技术借助Ag/AgI复合涂层的高反射率,使得入射光源在空芯光纤内形成多次反射而延长光与物质交互作用的光程,能够更高效地提升待测体系的红外吸收强度,从而降低检出限,提高分析的精密度和准确性。
在卷烟主流烟气的产生过程中,抽吸力度、抽吸时间和咬合过滤嘴的情况都会造成主流烟气的组分变化,为保证实验变量的统一,均采用吸烟机模拟人抽吸卷烟过程。为了进一步提升主流烟气成分的稳定性,吸烟机的工作模式为:吸烟机每口抽吸持续2秒,每口产生35ml的主流烟气,两次抽吸间隔为1分钟。单只卷烟完成抽吸大约需要7-8口。常见的吸烟机有侧流烟机、直线形吸烟机,发明人通过实验比较了侧流烟机和直线形吸烟机对主流烟气的采集效果。
侧流烟机用于分析侧流烟气的成分,其产生的主流烟气不做特殊收集,通过另一条气路排除机器,作为主流烟气的来源。但在实验过程中发现,由于该仪器是以侧流为主,所以对主流烟气没有特殊控制,没有压力将其排除,同时也没有在主流烟气产生后控制其体积。通过侧流烟机所采集的烟气与其他气体混合,无法获得稳定的主流烟气,因此,侧流烟机难以满足主流烟气检测的需求。
直线形吸烟机其主要作用是收集卷烟燃烧产生的主流烟气,单次可以实现20支卷烟同时燃烧,并将整支卷烟的主流烟气收集起来,也可按需求在一个气袋内收集多支卷烟的烟气。但直线形吸烟机在排出主流烟气时,带有一定的压力,可以让烟气在无外力作用下排出,方便后续收集。经过大量的实验发现,直线形吸烟机直接产生的每一口烟气,都可以直接让红外检测设备(在本发明中为空芯波导红外光谱仪)产生信号响应,有效满足主流烟气的在线检测需求。此外,直线形吸烟机本身对于单口抽吸的控制精度较高,能有效保证每口的抽吸时间、间隔时间以及产生的烟气量的重复性和稳定性。因此,本发明中的吸烟机采用直线形吸烟机作为主流烟气的稳定来源。
在确定了将直线形吸烟机作为主流烟气来源装备后,发明人还通过实验确定了主流烟气的检测方式,发明人通过实验比较了单口水平及整只水平的主流烟气检测。在实验过程中发现,同一支烟的不同口抽吸产生的烟气具有很大的不确定性,发明人通过研究发现其原因在于,首先,空气通过卷烟尾部燃烧反应产生的各种成分,再通过滤嘴吸出,这部分气体的组成与卷烟的燃烧情况具有直接关系。若卷烟燃烧不充分,如有部分阴燃或未燃烧,就会造成主流烟气中的有效成分减少,导致直接流经卷烟吸入的空气量增多,一般在卷烟抽吸的前两口都不能保证是充分的正常燃烧状态。其次,每次抽吸时,卷烟内烟草的密度、包裹烟纸的厚度、湿度等很多因素都会对主流烟气的成分造成直接影响。因此,单口水平上的主流烟气检测方案具备明显的不确定性,难以确保后续分析的重复性和稳定性。
在单口烟气测试的基础上,本发明还将整支烟的主流烟气都收集到同一个气袋内混合,有效克服了不同单口烟气的波动性,以便于后续在单支水平上准确评估卷烟主流烟气品质。在实际检测过程中,一只烟完成抽吸大约需要7-8口,其产生的总烟气将作为检测对象。这种方案相较于单口烟气具备更好的重复性和稳定性,虽然会存在单口烟气燃烧不充分的情况,但在整支烟的总烟气下,这种因素带来的影响就会大大减小。同时由于每只卷烟都采用这种抽吸和收集方式,相当于将这种燃烧不充分的情况作为卷烟抽吸的整体特征的一部分,有效规避了后续的系统误差。一般而言,同一品牌、同一批次的卷烟都会存在近似的不充分燃烧情况,而不同的品牌产生的不充分燃烧情况也会不同。由此可见,可以用整支烟的主流烟气来表征整支烟的特性,有效克服单口烟存在的不确定性。因此,本发明在利用所述空芯波导红外光谱仪进行主流烟气的检测过程中,奖整支烟的主流烟气作为单次的检测对象。
进一步地,在本发明的空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法的一种实施方式中,所述步骤S1具体可以包括:
步骤S11、采用聚砜微透析中空纤维薄膜作为所述气体池的材料,其中,所述气体池包括环形光纤气体池。
步骤S12、利用模具制作与所述气体池的进气口的外管径完全匹配的定制接口。
步骤S13、利用所述定制接口,将所述气体池的进气口与所述吸烟机的出气口匹配。
本发明利用定制接口,将气体池的进气口与吸烟机的出气口匹配,例如,可以通过管路将将气体池的进气口与吸烟机的出气口,极大减小进样装置与空芯波导红外光谱仪的接口死体积,实现两者的无缝连接,极有利于空芯波导红外光谱检测系统整体性能的提高。因此,在空芯波导红外光谱检测系统中,空芯波导不仅作为高效的光学信号放大器,还成为具备极小死体积的气体样品池,极有利于后续的卷烟主流烟气的在线快速分析。
步骤S2、利用设置在所述气体池的出气口处的蠕动泵,从所述气体池中抽取烟气,以驱动烟气样品进入所述气体池内。
其中,所述蠕动泵包括定量蠕动泵,通过定量蠕动泵,可以施加稳定可靠的烟气抽取动力。示例性地,所述蠕动泵的流量为33ml/min-37ml/min,例如为35ml/min。蠕动泵的流量保持在这个范围内,可以使烟气连续稳定地进入气体池,避免气体的流动不稳定影响检测结果。
在对主流烟气进行检测的过程中,首先,采用蠕动泵连续抽取气袋内气体进入气体池,持续7-8分钟;然后关闭所有气路,让气体在气体池内稳定,继续测量稳定下的光谱数据。
本发明实施例提供的空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法,将空芯波导红外光谱仪的气体池的进气口与吸烟机的出气口匹配后,利用设置在气体池的出气口处的蠕动泵抽取烟气,以驱动烟气样品进入气体池内,实现空芯波导红外光谱仪与吸烟机的良好耦合,促使空芯波导二维红外光谱仪达到最佳灵敏度,并有效提高主流烟气检测的稳定性。
至此,已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思,没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述,完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明,但是本领域的技术人员应该理解,以上示例仅是为了进行说明,而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解,可在不脱离本公开的范围和精神的情况下,对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。
Claims (7)
1.一种空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法,其特征在于,包括:
将空芯波导红外光谱仪的气体池的进气口与吸烟机的出气口匹配;
利用设置在所述气体池的出气口处的蠕动泵,从所述气体池中抽取烟气,以驱动烟气样品进入所述气体池内。
2.根据权利要求1所述的空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法,其特征在于,利用所述空芯波导红外光谱仪所得到的光谱数据为中红外光谱数据。
3.根据权利要求1所述的空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法,其特征在于,所述吸烟机包括直线形吸烟机。
4.根据权利要求1所述的空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法,其特征在于,在利用所述空芯波导红外光谱仪进行主流烟气的检测过程中,单次的检测对象为整支烟的主流烟气。
5.根据权利要求1所述的空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法,其特征在于,所述将空芯波导红外光谱仪的气体池的进气口与吸烟机的出气口匹配,具体包括:
采用聚砜微透析中空纤维薄膜作为所述气体池的材料,其中,所述气体池包括环形光纤气体池;
利用模具制作与所述气体池的进气口的外管径完全匹配的定制接口;
利用所述定制接口,将所述气体池的进气口与所述吸烟机的出气口匹配。
6.根据权利要求1所述的空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法,其特征在于,所述蠕动泵包括定量蠕动泵。
7.根据权利要求6所述的空芯波导红外光谱仪与吸烟机的耦合方法,其特征在于,所述蠕动泵的流量为33ml/min-37ml/min。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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