CN115060554A - 卷烟侧流烟气成分捕集系统及捕集处理方法 - Google Patents

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赵路灿
杜芳琪
乔耀辉
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Abstract

本发明公开了一种卷烟侧流烟气成分捕集系统及捕集处理方法，本发明的主要设计构思在于，使待测卷烟在完全密闭的腔体内进行抽吸，同时将侧流烟气汇集排出的同时使其中成分附着捕集器滤片和导流罩上，从而可以实现对卷烟整个抽吸过程中侧流烟气成分的完全收集，之后剑桥滤片以及导流罩上的附着物可采用已有分析方法准确测定出侧流烟气中水分、烟碱及焦油数据。实际使用本发明时，可通过大量烟支样品测试得到规模化的侧流烟气成分数据，便于与主流烟气的数据进行对比分析，从而对卷烟产品定型生产前的开发，如原料配方设计、材料设计、香料设计、产品结构设计和卷烟质量判定等提供可靠的指导意义。

Description

卷烟侧流烟气成分捕集系统及捕集处理方法
技术领域
本发明涉及卷烟制造领域，尤其涉及一种卷烟侧流烟气成分捕集系统及捕集处理方法。
背景技术
影响点燃卷烟香味与健康的化学物质主要存在于燃烧过程中产生的烟气中，卷烟燃烧所产生的烟气中含多达上千种化合物。卷烟在燃烧过程产生的烟气实际上是由两种烟雾构成，一种是卷烟在抽吸时被吸烟者吸入口腔的烟雾，也称为主流烟气；另一种是卷烟燃烧阶段时散溢到环境中的烟雾，也称为侧流烟气。
吸烟对健康及周围环境的影响一直是业内关注的焦点，对于不吸烟群体(被动吸烟者)而言，无论吸入主流或侧流烟气，均属于二手烟。有研究表明在卷烟燃烧过程中，多种化合物在侧流烟气中的释放量甚至高于主流烟气，如侧流烟气中焦油和烟碱含量是主流烟气3倍，强烈致癌物的亚硝胺则高达50倍等，因此，侧流烟气对被动吸烟者影响巨大，也由此可知，全面收集侧流烟气并准确检测其中烟碱、焦油和水分等指标具有重要意义。
发明内容
鉴于上述，本发明旨在提供一种卷烟侧流烟气成分捕集系统及捕集处理方法，以提供可靠且精准的侧流烟气成分捕集及处理解决方案。
本发明采用的技术方案如下：
第一方面、本发明提供了一种卷烟侧流烟气成分捕集系统，其中包括：微泵、第一单向阀、内置剑桥滤片的侧流烟气捕集器、具有密封结构的吸烟腔室、侧流烟气导流罩、用于点燃烟支的点火器、用于插入烟支的烟嘴装置、用于模拟抽吸的抽吸机构、第二单向阀；
所述侧流烟气捕集器密封安装在所述吸烟腔室的出气口处，且所述侧流烟气捕集器朝向所述吸烟腔室外部的一侧依次连接所述第一单向阀以及所述微泵，所述侧流烟气捕集器朝向所述吸烟腔室内部的一侧可拆卸连接所述侧流烟气导流罩；
所述烟嘴装置的夹持端设于所述吸烟腔室内，且所述烟嘴装置的抽吸端与设于所述吸烟腔室外部的所述抽吸机构连接；
所述点火器连接在所述吸烟腔室的一侧壁处，且与所述烟嘴装置相对；
所述第二单向阀密封连接在所述吸烟腔室的进气口；
所述微泵用于为燃烧卷烟的烟气排出提供动力，所述侧流烟气捕集器以及所述侧流烟气导流罩用于收集侧流烟气中的待测定成分。
在其中至少一种可能的实现方式中，在所述吸烟腔室的进气口处连接有气体干燥井，且所述气体干燥井与所述第二单向阀串联连接。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述侧流烟气导流罩具有喇叭状结构，且较大直径的开口朝向烟支一侧上方。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述捕集系统还包括位于所述吸烟腔室内的温度探测器，所述温度探测器按照预设距离设于烟支的一侧，并与所述微泵以及所述抽吸机构电信号关联。
在其中至少一种可能的实现方式中，在所述烟嘴装置的抽吸端与所述抽吸机构之间的管路中连接有用于控制抽吸气路通断的电磁阀。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述微泵具有输出功率可调功能。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述烟嘴装置为主流烟气捕集器。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述吸烟腔室具有开闭机构，所述开闭机构用于打开和关闭所述吸烟腔室。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述捕集系统还包括与所述微泵的输出端连接的烟气收集袋。
第二方面、本发明提供了一种基于前述捕集系统的卷烟侧流烟气成分捕集处理方法，其中包括：
步骤S1、预先校准抽吸机构的抽吸容量，并分别记录侧流烟气捕集器和侧流烟气导流罩的初始质量；
步骤S2、启动微泵并通过调节微泵运行功率以及侧流烟气导流罩的位置，将吸烟腔室内的气流风速设定为既定范围；
步骤S3、触发抽吸机构运转并控制点火器点燃由烟嘴装置夹持的待测烟支，进入抽吸流程；
步骤S4、待抽吸流程结束后，分别记录侧流烟气捕集器和侧流烟气导流罩的当前质量；
步骤S5、利用采集装置擦拭侧流烟气导流罩，并将擦拭后的采集装置与侧流烟气捕集器中的剑桥滤片一同放入萃取液中萃取，并测定出侧流烟气中的水分质量以及烟碱质量；
步骤S6、根据所述初始质量、所述当前质量、所述水分质量以及所述烟碱质量，求取侧流烟气中的焦油含量。
本发明的主要设计构思在于，使待测卷烟在完全密闭的腔体内进行抽吸，同时将侧流烟气汇集排出的同时使其中成分附着捕集器滤片和导流罩上，从而可以实现对卷烟整个抽吸过程中侧流烟气成分的完全收集，之后剑桥滤片以及导流罩上的附着物可采用诸如YC/T 156、YC/T 157等分析方法准确测定出侧流烟气中水分、烟碱及焦油数据。实际使用本发明时，可通过大量烟支样品测试得到规模化的侧流烟气成分数据，便于与主流烟气的数据进行对比分析，从而对卷烟产品定型生产前的开发，如原料配方设计、材料设计、香料设计、产品结构设计和卷烟质量判定等提供可靠的指导意义。
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为本发明实施例提供的卷烟侧流烟气成分捕集系统的示意图；
图2为本发明实施例提供的卷烟侧流烟气成分捕集处理方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本发明提出了一种卷烟侧流烟气成分捕集系统的实施例，具体来说，如图1示意，其中包括：微泵1、第一单向阀2、内置剑桥滤片的侧流烟气捕集器3、具有密封结构的吸烟腔室4(所有与外部相通的部位及缝隙处均可设有密封件)、侧流烟气导流罩5、用于点燃烟支7的点火器6、用于插入烟支7的烟嘴装置9、用于模拟抽吸的抽吸机构11以及第二单向阀12。
所述侧流烟气捕集器3密封安装在所述吸烟腔室4的出气口处，且所述侧流烟气捕集器3朝向所述吸烟腔室4外部的一侧依次连接所述第一单向阀2以及所述微泵1，所述侧流烟气捕集器3朝向所述吸烟腔室4内部的一侧可拆卸连接所述侧流烟气导流罩5；
所述烟嘴装置9的夹持端设于所述吸烟腔室4内，且所述烟嘴装置9的抽吸端与设于所述吸烟腔室4外部的所述抽吸机构11连接；
所述点火器6安装在所述吸烟腔室4一侧壁上，且与所述烟嘴装置9相对；
所述第二单向阀12密封连接在所述吸烟腔室4的进气口；
所述微泵1用于为燃烧卷烟的烟气排出提供动力，所述侧流烟气捕集器3以及所述侧流烟气导流罩5用于收集侧流烟气中的待测定成分。
为了精准测定侧流烟气中的水分，可以在所述吸烟腔室4的进气口处连接气体干燥井13，具体实施时，所述气体干燥井13可以与所述第二单向阀12串联连接。这样，可以使进入密闭的吸烟腔室内的空气是除水后的干燥空气。
所述侧流烟气导流罩5具有喇叭状结构，且较大直径的开口朝向烟支7的一侧上方，从而防止烟气在腔室内大范围扩散。
所述捕集系统还包括位于所述吸烟腔室4内的温度探测器8(如，可以使用红外温度探头)，所述温度探测器8按照预设距离设于烟支7的一侧，并与所述微泵1以及所述抽吸机构11电信号关联，所述温度探测器8用于感应烟支7预设位置(如滤嘴前端)的温度并触发所述微泵1以及所述抽吸机构11停止运转，这样，当烟支7燃烧到设定位置时，燃烧段产生的高温由温度探测器8探测到，则可触发抽吸机构11及微泵1停止抽吸，表征一轮测试结束。
进一步地，在所述烟嘴装置9的抽吸端与所述抽吸机构11之间的管路中连接有电磁阀10，用于控制抽吸气路通断。
此外，在实际操作中，可以选用具有输出功率可调功能的微泵1，其可以与所述侧流烟气导流罩5的规格、设置角度等配合，以便灵活调节吸烟腔室内的微环境，使侧流烟气流速符合相关要求(如200±30cm/s)。
在一些较佳实施例中，前述烟嘴装置9可以优选采用主流烟气捕集器，也即是在捕集侧流烟气的同时，将主流烟气中的成分进行同步采集，以便留作其他用途。
最后还可以补充说明两点：其一、所述吸烟腔室4具有开闭机构，所述开闭机构用于打开和关闭所述吸烟腔室4，以便进行烟支更换、拆卸侧流烟气导流罩等操作，当然，可以理解地，如前文所述，在开闭机构处设有密封件，以保证所述吸烟腔室4的密封环境；其二、所述捕集系统还包括与所述微泵1的输出端连接的烟气收集袋，避免测试过程污染外部环境。
相应于上述捕集系统，本发明还提供了一种卷烟侧流烟气成分捕集处理方法，如图2所示，包括：
步骤S1、预先校准抽吸机构的抽吸容量(如可以利用皂沫流量计实施)，并分别记录侧流烟气捕集器和侧流烟气导流罩的初始质量；
步骤S2、启动微泵并通过调节微泵运行功率以及侧流烟气导流罩的位置，将吸烟腔室内的气流风速设定为既定范围；
步骤S3、触发抽吸机构运转并控制点火器点燃由烟嘴装置夹持的待测烟支，进入抽吸流程；
步骤S4、待抽吸流程结束后(可由温感信号控制本轮流程结束，当然还可以按照抽吸容量及烟支类型设定抽吸时长)，分别记录侧流烟气捕集器和侧流烟气导流罩的当前质量；
步骤S5、利用采集装置(如棉球)擦拭侧流烟气导流罩，并将擦拭后的采集装置与侧流烟气捕集器中的剑桥滤片一同放入萃取液中萃取(提高侧流烟气成分捕集效率)，并测定出侧流烟气中的水分质量以及烟碱质量；
步骤S6、根据所述初始质量、所述当前质量、所述水分质量以及所述烟碱质量，求取侧流烟气中的焦油含量。
可以理解地，在实际操作中，可以按前述过程重复执行多根烟支的抽吸流程后，获取各相关成分的均值。
综上所述，本发明的主要设计构思在于，使待测卷烟在完全密闭的腔体内进行抽吸，同时将侧流烟气汇集排出的同时使其中成分附着捕集器滤片和导流罩上，从而可以实现对卷烟整个抽吸过程中侧流烟气成分的完全收集，之后剑桥滤片以及导流罩上的附着物可采用诸如YC/T 156、YC/T 157等分析方法准确测定出侧流烟气中水分、烟碱及焦油数据。实际使用本发明时，可通过大量烟支样品测试得到规模化的侧流烟气成分数据，便于与主流烟气的数据进行对比分析，从而对卷烟产品定型生产前的开发，如原料配方设计、材料设计、香料设计、产品结构设计和卷烟质量判定等提供可靠的指导意义。
本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种卷烟侧流烟气成分捕集系统，其特征在于，包括：微泵、第一单向阀、内置剑桥滤片的侧流烟气捕集器、具有密封结构的吸烟腔室、侧流烟气导流罩、用于点燃烟支的点火器、用于插入烟支的烟嘴装置、用于模拟抽吸的抽吸机构、第二单向阀；
所述侧流烟气捕集器密封安装在所述吸烟腔室的出气口处，且所述侧流烟气捕集器朝向所述吸烟腔室外部的一侧依次连接所述第一单向阀以及所述微泵，所述侧流烟气捕集器朝向所述吸烟腔室内部的一侧可拆卸连接所述侧流烟气导流罩；
所述烟嘴装置的夹持端设于所述吸烟腔室内，且所述烟嘴装置的抽吸端与设于所述吸烟腔室外部的所述抽吸机构连接；
所述点火器连接在所述吸烟腔室的一侧壁处，且与所述烟嘴装置相对；
所述第二单向阀密封连接在所述吸烟腔室的进气口；
所述微泵用于为燃烧卷烟的烟气排出提供动力，所述侧流烟气捕集器以及所述侧流烟气导流罩用于收集侧流烟气中的待测定成分。
2.根据权利要求1所述的卷烟侧流烟气成分捕集系统，其特征在于，在所述吸烟腔室的进气口处连接有气体干燥井，且所述气体干燥井与所述第二单向阀串联连接。
3.根据权利要求1所述的卷烟侧流烟气成分捕集系统，其特征在于，所述侧流烟气导流罩具有喇叭状结构，且较大直径的开口朝向烟支一侧上方。
4.根据权利要求1所述的卷烟侧流烟气成分捕集系统，其特征在于，所述捕集系统还包括位于所述吸烟腔室内的温度探测器，所述温度探测器按照预设距离设于烟支的一侧，并与所述微泵以及所述抽吸机构电信号关联。
5.根据权利要求1所述的卷烟侧流烟气成分捕集系统，其特征在于，在所述烟嘴装置的抽吸端与所述抽吸机构之间的管路中连接有用于控制抽吸气路通断的电磁阀。
6.根据权利要求1所述的卷烟侧流烟气成分捕集系统，其特征在于，所述微泵具有输出功率可调功能。
7.根据权利要求1所述的卷烟侧流烟气成分捕集系统，其特征在于，所述烟嘴装置为主流烟气捕集器。
8.根据权利要求1～7任一项所述的卷烟侧流烟气成分捕集系统，其特征在于，所述吸烟腔室具有开闭机构，所述开闭机构用于打开和关闭所述吸烟腔室。
9.根据权利要求1～7任一项所述的卷烟侧流烟气成分捕集系统，其特征在于，所述捕集系统还包括与所述微泵的输出端连接的烟气收集袋。
10.一种基于权利要求1～9任一项所述的捕集系统的卷烟侧流烟气成分捕集处理方法，其特征在于，包括：
步骤S1、预先校准抽吸机构的抽吸容量，并分别记录侧流烟气捕集器和侧流烟气导流罩的初始质量；
步骤S2、启动微泵并通过调节微泵运行功率以及侧流烟气导流罩的位置，将吸烟腔室内的气流风速设定为既定范围；
步骤S3、触发抽吸机构运转并控制点火器点燃由烟嘴装置夹持的待测烟支，进入抽吸流程；
步骤S4、待抽吸流程结束后，分别记录侧流烟气捕集器和侧流烟气导流罩的当前质量；
步骤S5、利用采集装置擦拭侧流烟气导流罩，并将擦拭后的采集装置与侧流烟气捕集器中的剑桥滤片一同放入萃取液中萃取，并测定出侧流烟气中的水分质量以及烟碱质量；
步骤S6、根据所述初始质量、所述当前质量、所述水分质量以及所述烟碱质量，求取侧流烟气中的焦油含量。
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