CN117470980A - 模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及烟用材料检测技术领域，尤其涉及一种模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置，包括：气体加热加湿箱，内部中空形成腔体，腔体设有用于通入模拟烟气的进气口、用于注入水和连通大气的注水排气口以及用于排出模拟烟气的出气口；加热件，设于腔体内；夹持器，具有第一夹持端和第二夹持端，第一夹持端和第二夹持端分别夹持被测样品的两端并使被测样品的两端分别与出气口和气管相连通；抽吸引擎，与气管相连通并进行抽吸；捕集件，设于第二夹持端与抽吸引擎之间的抽吸气流路径上。气体加热加湿箱可控制模拟烟气的温度和湿度，结合抽吸引擎抽吸和捕集件捕集脱附成分，能在模拟卷烟抽吸状态下实现成分的受热脱附迁移及迁移量测定。

Description

模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置

技术领域

本发明涉及烟用材料检测技术领域，尤其涉及一种模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置。

背景技术

烟用材料是卷烟产品的重要组成部分，其中卷烟纸、接装纸、滤嘴等多类材料均可含有不同风味特征的香味成分。在消费者抽吸烟支的过程中，致香成分等挥发性物质会发生迁移，并进入主流烟气，对卷烟降焦减害、感官抽吸和产品品质产生直接影响。

目前主要将烟用材料通过有机溶剂提取或加热脱附吹扫处理后，使用色谱仪器检测目标化合物含量。该类检测方法往往聚焦于烟用材料本身，方法所涉及的测试条件与烟支燃吸状态存在显著差异，分析结果与实际情况存在较大偏差。因此若能模拟卷烟真实抽吸状态，考察烟用材料中的成分受热迁移状况，如香味成分的脱附迁移等，对卷烟产品配方设计和感官评估更具实际意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置，能够在模拟卷烟抽吸状态下实现成分的受热脱附迁移，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置，包括：气体加热加湿箱，内部中空形成腔体，腔体设有用于通入模拟烟气的进气口、用于注入水和连通大气的注水排气口以及用于排出模拟烟气的出气口；加热件，设于腔体内并对腔体内的模拟烟气进行加热；夹持器，具有第一夹持端和第二夹持端，第一夹持端和第二夹持端分别夹持被测样品的两端并使被测样品的两端分别与出气口和气管相连通；抽吸引擎，与气管相连通并进行抽吸；捕集件，设于第二夹持端与抽吸引擎之间的抽吸气流路径上并用于捕集模拟烟气中的脱附成分。

优选地，气体加热加湿箱上设有用于检测腔体内的模拟烟气温度的测温件。

优选地，腔体设有多个出气口，每个出气口均连接一个夹持器，多个夹持器并联设置在腔体与抽吸引擎之间。

优选地，还包括与被测样品相平行设置的滑杆和可沿滑杆滑动地支撑在滑杆上的滑块，第二夹持端与滑块相连接。

优选地，捕集件包括内置有滤片的捕集器，捕集器可拆卸地设于第二夹持端与气管之间。

优选地，捕集件包括可拆卸地连通在气管上的捕集阱，捕集阱的捕集方式为冷阱捕集或溶剂捕集。

优选地，捕集阱设置在升降板上，升降板与升降机构相连接，升降机构使升降板升降并在指定位置停留。

优选地，升降机构包括竖直设置的直线光轴、可上下滑动地套设在直线光轴上的直线轴承以及用于锁紧或放开直线轴承的锁紧固定环，升降板安装在直线轴承上。

优选地，抽吸引擎包括壳体、活塞、丝杆、丝母和驱动件，壳体内部中空形成空腔，活塞可滑动地设于空腔内并将空腔分隔成相互独立的有杆腔和无杆腔，丝杆的一端伸入有杆腔内并与丝母螺纹连接，活塞与丝母相连接，驱动件与丝杆的另一端相连接并驱动丝杆转动，气管与无杆腔相连通。

优选地，还包括控制模块，加热件和抽吸引擎均与控制模块信号连接。

与现有技术相比，本发明具有显著的进步：

本发明的模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置中，气体加热加湿箱不仅通过加热件加热控制腔体内模拟烟气的温度，还通过注水排气口注水和连通大气对腔体内模拟烟气的湿度进行调节，使得气体加热加湿箱具有环境气候箱功能，可以通过进气口输入多种不同类型的气体，并对腔体内模拟烟气的温度和湿度同时进行调节控制，实现模拟卷烟燃吸状态下主流烟气的不同状态，结合抽吸引擎抽吸和捕集件捕集脱附成分，则能够在模拟卷烟抽吸状态下实现成分的受热脱附迁移以及迁移量的测定。

附图说明

图1是本发明实施例模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置的整体结构正面示意图。

图2是本发明实施例模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置去掉部分设备支架的壳盖后的背面示意图。

图3是本发明实施例模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置中，气体加热加湿箱和夹持器装配的正面示意图。

图4是图3去掉气体加热加湿箱的外壳后的背面示意图。

图5是本发明实施例模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置中，气体加热加湿箱、夹持器和气管装配的纵截面示意图。

图6是图1去掉显示器、键盘和鼠标后的主视示意图。

图7是本发明实施例模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置中，抽吸引擎的剖面结构示意图。

图8是本发明实施例模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置的工艺流程及抽吸气流路径示意图。

其中，附图标记说明如下：

1 气体加热加湿箱 5 捕集件

10 腔体 51 捕集器

11 外壳 52 捕集阱

12 盖板 53 升降板

13 法兰吸嘴 54 直线光轴

1a 进气口 55 直线轴承

1b 注水排气口 56 锁紧固定环

1c 出气口 6 被测样品

2 加热件 7 测温件

3 夹持器 8 气管

31 第一夹持端 81 阀

32 第二夹持端 82 快速接头

4 抽吸引擎 91 滑杆

401 有杆腔 92 滑块

402 无杆腔 101 控制器

41 壳体 102 显示器

42 活塞 103 键盘

43 丝杆 104 鼠标

44 丝母 201 壳盖

45 驱动件 202 安装面板

46 减速机 203 托架

47 位置检测件 204 光轴支座

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1至图8所示，本发明模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置的一种实施例。本实施例的模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置包括：气体加热加湿箱1、加热件2、夹持器3、抽吸引擎4和捕集件5。

其中，参见图3、图4和图5，气体加热加湿箱1内部中空形成腔体10，优选地，气体加热加湿箱1包括外壳11和盖板12，外壳11呈一端封闭且另一端开口的筒状壳体41，盖板12与外壳11的开口端可拆卸地连接并将外壳11的开口端封闭，盖板12与外壳11共同围构成腔体10。腔体10设有进气口1a、注水排气口1b和出气口1c。进气口1a用于向腔体10内通入模拟烟气，进气口1a优选设置在外壳11的封闭端上。注水排气口1b用于向腔体10内注入水，同时，注水排气口1b连通大气，使腔体10内部与气体加热加湿箱1外部大气相通，操作人员可以采用注射器手动通过注水排气口1b向腔体10内定量注水，以实现腔体10内的模拟烟气的常压和湿度调节，从而可研究环境湿度对抽吸的影响。注水排气口1b优选设置在盖板12上。出气口1c用于排出腔体10内的模拟烟气，从出气口1c排出的模拟烟气流经被测样品6。出气口1c优选设置在外壳11的外周侧面上。本实施例中，被测样品6可以是常规烟支滤嘴，也可以是注射有定量混合溶液(如2μL含有薄荷醇(100mg/mL)和柠檬醛(50mg/mL)的混合溶液)的滤嘴。

加热件2设于腔体10内并对腔体10内的模拟烟气进行加热，用于控制腔体10内的模拟烟气的温度。加热件2优选为翅片加热管。加热件2优选安装在气体加热加湿箱1的盖板12上。较佳地，气体加热加湿箱1上设有用于检测腔体10内的模拟烟气温度的测温件7，通过加热件2和测温件7二者的闭环控制可以实现气体加热加湿箱1腔体10内的模拟烟气的恒温控制。测温件7优选为测温传感器。测温件7优选安装在气体加热加湿箱1的外壳11的封闭端上。

夹持器3具有第一夹持端31和第二夹持端32。第一夹持端31夹持被测样品6的第一端并使被测样品6的第一端与气体加热加湿箱1腔体10的出气口1c相连通，使得从出气口1c排出的模拟烟气能够流至被测样品6。较佳地，气体加热加湿箱1腔体10的出气口1c处设有法兰吸嘴13，用于与夹持器3的第一夹持端31装配连接。第二夹持端32夹持被测样品6的第二端并使被测样品6的第二端与气管8的一端相连通。优选地，第一夹持端31与被测样品6的第一端之间、第二夹持端32与被测样品6的第二端之间均通过密封硅胶环实现密封和夹持固定，密封硅胶环可拆卸地安装在第一夹持端31和第二夹持端32上，通过更换不同规格的密封硅胶环，可以适应不同直径的被测样品6。

抽吸引擎4与气管8的另一端相连通并进行抽吸。较佳地，气管8上设有阀81，通过阀81的开启和关闭控制气管8的通断，阀81优选为真空电磁阀。参见图8，在抽吸引擎4的抽吸作用下，气体加热加湿箱1腔体10内加热后的模拟烟气从腔体10的出气口1c排出并依次流经被测样品6和气管8，形成抽吸气流路径，用于模拟卷烟抽吸过程中流经烟支的主流烟气。

捕集件5设于夹持器3的第二夹持端32与抽吸引擎4之间的抽吸气流路径上，捕集件5用于捕集流经被测样品6后的模拟烟气中的脱附成分。捕集件5可截留采集模拟烟气中的粒相和/或气相成分。在抽吸终止后，可取下捕集件5，经过前处理后取上层清液使用气相色谱-串联质谱仪测定捕集件5中截留采集到的模拟烟气脱附成分的含量，实现模拟卷烟抽吸状态下成分迁移量的测定。

本实施例的模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置中，气体加热加湿箱1不仅通过加热件2加热控制腔体10内模拟烟气的温度，还通过注水排气口1b注水和连通大气对腔体10内模拟烟气的湿度进行调节，使得气体加热加湿箱1具有环境气候箱功能，可以通过进气口1a输入多种不同类型的气体，并对腔体10内模拟烟气的温度和湿度同时进行调节控制，实现模拟卷烟燃吸状态下主流烟气的不同状态，结合抽吸引擎4抽吸和捕集件5捕集脱附成分，则能够在模拟卷烟抽吸状态下实现成分的受热脱附迁移以及迁移量的测定。

参见图3和图4，本实施例中，优选地，气体加热加湿箱1的腔体10设有多个出气口1c，每个出气口1c均连接一个夹持器3，多个夹持器3并联设置在腔体10与抽吸引擎4之间。较佳地，结合图8，每个出气口1c处均设有一个法兰吸嘴13，每个法兰吸嘴13各连接一个夹持器3的第一夹持端31，每个夹持器3的第二夹持端32各连接一根气管8的一端，每根气管8上各设有阀81，多根气管8的另一端均连接至抽吸引擎4。由此，本实施例的模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置设置了多通道捕集，能够大幅度提升捕集效率、捕集量和研究平行精度。本实施例中，出气口1c和夹持器3的数量并不局限，例如如图3示出的，出气口1c和夹持器3可以各设置五个。

参见图5，优选地，本实施例的模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置还包括滑杆91和滑块92，滑杆91与被测样品6相平行设置，滑块92可沿滑杆91滑动地支撑在滑杆91上，夹持器3的第二夹持端32与滑块92相连接。通过滑块92沿滑杆91滑动调节，带动夹持器3的第二夹持端32相对第一夹持端31移动，可改变第一夹持端31与第二夹持端32之间的间隔距离，以适应不同长度的被测样品6。滑块92在滑杆91上的滑动调节可以通过手动调节实现。

本实施例中，优选地，参见图5，捕集件5包括捕集器51，捕集器51内置有滤片，滤片优选为44mm剑桥滤片。捕集器51可拆卸地设于夹持器3的第二夹持端32与气管8之间，可以通过捕集器51内置的滤片对经过被测样品6后的模拟烟气中的粒相成分进行捕集。较佳地，本实施例中，捕集器51安装在滑块92上，捕集器51的一端与夹持器3的第二夹持端32装配连接并与被测样品6的第二端相连通，捕集器51的另一端通过快速接头82与气管8装配连接。

优选地，参见图6，捕集件5也可以包括可拆卸地连通在气管8上的捕集阱52，捕集阱52的捕集方式可以为冷阱捕集或溶剂捕集，可以对经过被测样品6后的模拟烟气中的气相成分进行捕集。此外，还可以在抽吸引擎4后连接气袋，采用气袋捕集的方式对经过被测样品6后的模拟烟气中的气相成分进行捕集。

由此，本实施例的模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置具备多种脱附成分采集方式，包括但不限于滤片捕集、冷阱捕集、溶剂捕集和气袋捕集，可以根据采集需要选择其中一种或多种捕集方式的组合来进行脱附成分捕集。

进一步，参见图6，本实施例中，捕集阱52设置在升降板53上，升降板53与升降机构相连接，升降机构使升降板53升降并在指定位置停留。由此可以根据不同规格尺寸的捕集阱52调节捕集阱52的位置高度，以便于尽量缩短气管8的长度。

本实施例中，较佳地，升降机构包括竖直设置的直线光轴54、可上下滑动地套设在直线光轴54上的直线轴承55以及用于锁紧或放开直线轴承55的锁紧固定环56，升降板53安装在直线轴承55上。通过手动移动直线轴承55，使直线轴承55在直线光轴54上滑动升降，即可调节升降板53的高度，亦即调节捕集阱52的位置高度。锁紧固定环56安装在升降板53上。锁紧固定环56为手动打开或闭紧的锁紧固定环，需要调节捕集阱52的位置高度时，手动打开锁紧固定环56后，可手动调节直线轴承55升降；在调节到位后，手动闭紧锁紧固定环56，可以将直线轴承55限位固定在当前调节位置。为保证升降板53平稳升降，优选地，升降机构可以平行间隔设有两组，升降板53的两侧分别与两组升降机构中的直线轴承55相连接。

参见图7，本实施例中，优选地，抽吸引擎4包括壳体41、活塞42、丝杆43、丝母44和驱动件45，壳体41内部中空形成空腔，活塞42可滑动地设于该空腔内并将该空腔分隔成相互独立的有杆腔401和无杆腔402，丝杆43的一端伸入有杆腔401内并与丝母44螺纹连接，活塞42与丝母44相连接，驱动件45与丝杆43的另一端相连接并驱动丝杆43转动，气管8与无杆腔402相连通。通过驱动件45驱动丝杆43转动，使丝母44带动活塞42沿丝杆43的轴向做直线往复运动，实现抽吸动作。通过控制驱动件45驱动丝杆43转动的状态(转速、转向、转停间隔等)，可以实现抽吸引擎4按设定的抽吸曲线、抽吸容量和抽吸间隔对模拟烟气进行抽吸。抽吸引擎4可实现的抽吸模式包括标准抽吸模式、深度抽吸模式以及自定义的任意抽吸模式，抽吸引擎4可实现的抽吸曲线包括钟形曲线、方波等常规曲线以及自定义的任意抽吸曲线。较佳地，本实施例中，驱动件45为伺服电机，伺服电机的输出轴通过减速机46连接丝杆43。较佳地，壳体41上设有位置检测件47，位置检测件47对活塞42的运动位置状态进行检测。

参见图1和图2，优选地，本实施例的模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置还包括控制模块，加热件2和抽吸引擎4均与控制模块信号连接，由控制模块根据设定工艺参数控制加热件2对气体加热加湿箱1腔体10内的模拟烟气的加热温度和抽吸引擎4的抽吸动作。控制模块包括控制器101、显示器102、键盘103和鼠标104，显示器102、键盘103和鼠标104均与控制器101相连接。控制器101可以是PLC控制器101或单片机，加热件2、测温件7、气管8上的阀81、抽吸引擎4的驱动件45均与控制器101信号连接，操作人员可以通过键盘103和鼠标104向控制器101输入设定抽吸参数，包括抽吸模式、抽吸口数、抽吸容量、抽吸曲线、持续时间、抽吸间隔、模拟烟气温湿度等，显示器102显示设定的抽吸参数，控制器101根据设定参数以及测温件7测得的温度信息，控制加热件2的加热温度和驱动件45的运转状态，实现模拟烟气的加热温度和抽吸引擎4的抽吸动作的控制，使得模拟抽吸过程满足设定的抽吸参数。设定的抽吸参数可根据实际检测需要进行调节，有效模拟实际卷烟抽吸过程。本实施例中，控制器101可以内置40段曲线控制，远多于常规吸烟机的30段。通过控制器101控制软件操作灵活，可通过显示器102的操作界面编制设定测试模拟烟气的温度、被测样品6数量、抽吸曲线、抽吸容量、抽吸间隔以及测试方法流程，设置完成后点击启动按钮，则装置自动运行和数据记录，能通过图形化的操作界面显示数据，并且能够输出测试报告和常用格式的数据。

参见图1至图5，优选地，本实施例的模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置还包括设备支架，设备支架包括壳盖201和安装面板202，壳盖201和安装面板202装配连接并围构成一的容置空间，气体加热加湿箱1、抽吸引擎4和控制器101容置于该容置空间内，夹持器4和捕集件5则设置在安装面板202的外侧。具体地，安装面板202面向容置空间的内侧面(背面)上设有托架203，气体加热加湿箱1整体安装支撑在托架203上，气体加热加湿箱1的进气口1a和注水排气口1b伸出壳盖201，安装面板202上开设有供气体加热加湿箱1腔体10出气口1c处的法兰吸嘴13穿过的装配孔，夹持器3的第一夹持端31在安装面板202的外侧面(正面)伸入装配孔中的法兰吸嘴13中与之装配连接，装配孔的数量与出气口1c和夹持器3的数量相匹配；滑杆91安装固定在安装面板202的外侧面(正面)；气管8从安装面板202的外侧面(正面)穿过安装面板202伸入容置空间内连接抽吸引擎4，气管8上的阀81置于容置空间内；壳盖201外侧面上在安装面板202的正下方设有两组光轴支座204，每组光轴支座204包括两个上下间隔设置的光轴支座204，两组升降机构中的直线光轴54的上下两端分别安装在两组光轴支座204的两个光轴支座204上，升降板53和捕集阱52位于夹持器3的正下方。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置，其特征在于，包括：

气体加热加湿箱(1)，内部中空形成腔体(10)，所述腔体(10)设有用于通入模拟烟气的进气口(1a)、用于注入水和连通大气的注水排气口(1b)以及用于排出模拟烟气的出气口(1c)；

加热件(2)，设于所述腔体(10)内并对所述腔体(10)内的模拟烟气进行加热；

夹持器(3)，具有第一夹持端(31)和第二夹持端(32)，所述第一夹持端(31)和第二

夹持端(32)分别夹持被测样品(6)的两端并使所述被测样品(6)的两端分别与所述出气口(1c)和气管(8)相连通；

抽吸引擎(4)，与所述气管(8)相连通并进行抽吸；

捕集件(5)，设于所述第二夹持端(32)与所述抽吸引擎(4)之间的抽吸气流路径上并用于捕集模拟烟气中的脱附成分。

2.根据权利要求1所述的模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置，其特征在于，所述气体加热加湿箱(1)上设有用于检测所述腔体(10)内的模拟烟气温度的测温件(7)。

3.根据权利要求1所述的模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置，其特征在于，所述腔体(10)设有多个所述出气口(1c)，每个所述出气口(1c)均连接一个所述夹持器(3)，多个所述夹持器(3)并联设置在所述腔体(10)与所述抽吸引擎(4)之间。

4.根据权利要求1所述的模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置，其特征在于，还包括与所述被测样品(6)相平行设置的滑杆(91)和可沿所述滑杆(91)滑动地支撑在所述滑杆(91)上的滑块(92)，所述第二夹持端(32)与所述滑块(92)相连接。

5.根据权利要求1所述的模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置，其特征在于，所述捕集件(5)包括内置有滤片的捕集器(51)，所述捕集器(51)可拆卸地设于所述第二夹持端(32)与所述气管(8)之间。

6.根据权利要求1或5所述的模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置，其特征在于，所述捕集件(5)包括可拆卸地连通在所述气管(8)上的捕集阱(52)，所述捕集阱(52)的捕集方式为冷阱捕集或溶剂捕集。

7.根据权利要求6所述的模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置，其特征在于，所述捕集阱(52)设置在升降板(53)上，所述升降板(53)与升降机构相连接，所述升降机构使所述升降板(53)升降并在指定位置停留。

8.根据权利要求7所述的模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置，其特征在于，所述升降机构包括竖直设置的直线光轴(54)、可上下滑动地套设在所述直线光轴(54)上的直线轴承(55)以及用于锁紧或放开所述直线轴承(55)的锁紧固定环(56)，所述升降板(53)安装在所述直线轴承(55)上。

9.根据权利要求1所述的模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置，其特征在于，所述抽吸引擎(4)包括壳体(41)、活塞(42)、丝杆(43)、丝母(44)和驱动件(45)，所述壳体(41)内部中空形成空腔，所述活塞(42)可滑动地设于所述空腔内并将所述空腔分隔成相互独立的有杆腔(401)和无杆腔(402)，所述丝杆(43)的一端伸入所述有杆腔(401)内并与所述丝母(44)螺纹连接，所述活塞(42)与所述丝母(44)相连接，所述驱动件(45)与所述丝杆(43)的另一端相连接并驱动所述丝杆(43)转动，所述气管(8)与所述无杆腔(402)相连通。

10.根据权利要求1所述的模拟卷烟抽吸状态下成分迁移的装置，其特征在于，还包括控制模块，所述加热件(2)和所述抽吸引擎(4)均与所述控制模块信号连接。