卷烟烟丝热裂解产物香味成分分析

为了解热裂解温度对烟气香味成分的影响,将烤烟型卷烟烟丝于温度50℃(20 s)10℃.ms→400、600、800、1000、1200℃(20 s)和空气(流速30 mL/min)中进行了热裂解,并对裂解产物中的香味成分进行GC/MS分析.结果表明:①400、600、800、1000和1200℃下的热裂解产物中分别鉴定出57、70、76、77和68种香味成分;②香味成分的释放量随着热裂解温度升高而增大:400→600℃增幅达24%,600→800℃增幅约为1%,800→1000℃增幅为8%,1000℃时释放量达到最大,而后降低;③不同热解温度对应的最大释放量的香味组分分别为:400℃下呋喃酮和吡喃酮类、醛类、酚类、醇酸酯类,600℃下烯烃类、烟碱,800℃下麦斯明与二烯烟碱等烟碱类,1000℃下酮类、氮杂环类、呋喃及苯并呋喃类;④400～600℃,烟碱的释放量随着热解温度的升高而增大,至600℃达到最大,而后下降,但降幅不大.卷烟烟气的香味可能随燃吸温度而变化.     

加热状态下烟草烟气香味成分释放特征

为考察烟叶原料在加热状态下的烟气香味成分释放特征,利用实验室加热装置在200℃~500℃下对烤烟(B2F、C3F、X2F)、香料烟(B1、B2)及白肋烟(B2F、C3F)等7种不同类型及部位的烟丝样品进行加热,并对烟气粒相物中的香味成分进行了GC/MS分析。结果表明:(1)随着加热温度的升高,香味成分释放总量及醛酮类、含氮类和脂肪烃类物质释放量显著增大,但加热温度≥400℃时变化不明显。(2)有机酸及呋喃和吡喃类物质释放量先升高后降低,其中有机酸在400℃时释放量最大,呋喃和吡喃类物质在350℃时释放量最大。(3)酚类和芳烃类物质释放量呈增大趋势,加热温度≤300℃时其释放量很小,随后急剧增大,加热温度≥400℃时变化趋缓。(4)加热温度≤350℃时,醛酮类、呋喃和吡喃类物质的单位焦油释放量明显较高,而酚类和芳烃类物质的单位焦油释放量很小;加热温度350℃时,酚类和芳烃类物质的单位焦油释放量显著增大。(5)不同烟叶类型对加热状态下烟气香味成分释放特征的影响较大,但烟叶部位的影响不明显。     

典型雪茄烟叶热解/燃烧特性及动力学分析

为了解雪茄烟叶原料的热解燃烧特性及气相产物释放规律,利用热重分析仪结合傅里叶红外光谱仪(TG-FTIR)研究了在氮气和空气气氛下,雪茄烟叶的热失重过程和气态产物组成,并采用Flynn-WallOzawa方法计算不同气氛下的反应活化能。结果表明:(1)雪茄烟叶的热解和燃烧分别表现为4个失重阶段:脱水、易挥发分和半纤维素的热解、纤维素的热解、木质素热解及炭化。雪茄烟叶在空气气氛下反应剧烈,综合燃烧特性指数为7.15×10~(-8)%~2·min~(-2)·K~(-3)。(2)雪茄烟叶在氮气和空气气氛下的热分解气体产物成分相似,包括H_2O、CO_2、CO和CH_4,以及醛类、酮类、酸类、醇类、酚类和芳香族化合物等有机物,气体释放规律与热失重曲线相符。(3)雪茄烟叶的热解燃烧过程较为复杂,氮气气氛下热解的活化能分布在207～301 kJ·mol~(-1)之间,空气气氛下燃烧的活化能分布在200～595 kJ·mol~(-1)之间,活化能随转化率的增加呈先增大后减小再增大的趋势。     

TG-FTIR联用研究HnB烟草基质在400℃以下的热解特性和气相产物

  目的  明确加热不燃烧（HnB）烟草基质热解特性和气相产物释放情况。  方法  采用热重-红外联用分析仪（TGFTIR）,在100 mL/min的空气流量和20℃/min的升温速率条件下,测试了甘油含量0~30%的烟草基质的热失重、气态产物组成随温度（30℃~400℃）的变化规律。  结果  ① 烟草基质主要的失重阶段处于130℃~360℃之间,该温度区间的失重速率极大值点有2个,1个处于200℃~235℃之间,另1个处于297℃~310℃之间。②烟草基质甘油含量在20%~30%时,150℃即释放出易挥发小分子,如:烟碱、碳水化合物、酚类和有机酸类、烷烃和烯烃类化合物等;甘油含量在0~10%时,200℃以上这些物质才会出现。③在4个失重阶段的失重速率极大值点附近温度下（100℃、200℃、300℃和400℃）,甘油含量对受热释放物中各类成分的比例产生了影响。  结论  上述规律可以为加热不燃烧卷烟的温度设计和烟草基质的甘油含量选择提供参考。      

桂叶油热解产物的GC/MS分析

采用GC/MS法分析了在250、300、400、500、600、700、800和900℃下桂叶油的热解产物,并用归一化法进行了定量。结果表明:①桂叶油在250℃以下不热解,丁香酚、β-石竹烯和乙酰丁香酚是桂叶油的主要致香成分;②600℃以下桂叶油主要释放出丁香酚和乙酰丁香酚等52种化合物;③700℃以上桂叶油不释放致香物质,而释放芳烃和稠环芳烃等有害物质,且其种类及相对含量均随着热解温度的升高而增大;④桂叶油的热解产物可能主要是丁香酚裂解形成的。     

烟叶原料种类对烟草颗粒热解和释烟特性的影响

为揭示颗粒型加热卷烟烟芯材料热解与烟气释放规律,采用湿法造粒技术,利用热重-红外联用装置（TG-FTIR）与锥型量热仪（CONE）,探究了烟叶原料种类对其热解与释烟特性的影响规律。结果表明:①不同种类烟叶原料制备的烟草颗粒失重过程基本一致,相较于烤烟颗粒而言,梗丝、再造烟叶、白肋烟、雪茄烟和香料烟制备的烟草颗粒最大失重速率温度向低温区偏移,且梗丝颗粒和再造烟叶颗粒易挥发性物质释放阶段的失重速率较大,该阶段烤烟颗粒具有最大失重比例,且热解完成后固体残余量最小。②红外光谱结果显示,不同烟叶原料制备的烟草颗粒气相产物释放过程基本一致,因化学成分的差异使得释放温区范围略有差异。其中碳水化合物、酚类和醇类等含羟基化合物的释放温区主要集中在150~300 ℃之间;含C=O的羰基、酯类等化合物以及CO释放过程分为两个阶段,分别为250~400 ℃和500 ℃左右;当温度超过500 ℃时,烟草颗粒热解释放出NH₃和CH₄。③梗丝、再造烟叶以及雪茄烟制备的烟草颗粒的堆积密度约在0.54~0.56 g/cm3之间,相较其他原料而言较小,但烟气释放速率较大,累积释烟总量较高,其中,梗丝颗粒起始释烟速率最大;CO与CO₂释放的整体变化趋势与释烟速率曲线变化规律一致,即释烟速率越大,CO与CO₂的释放速率越大。      

不同pH下柠檬酸钾热裂解产物分析

为了解酸碱性对卷烟纸助剂热解产物的影响,采用热解-气相色谱/质谱联用法分析了pH3.51,8.36,2.14柠檬酸钾溶液在空气中300,600和900℃下的裂解产物。结果表明:①300℃下,柠檬酸钾的裂解产物主要为酮类化合物,600和900℃下裂解产物主要为酮类、苯类、酚类、茚类及稠环芳烃类化合物;②随着pH的提高,柠檬酸钾在高温下裂解产生的巴豆醛、醛类、苯类、茚类及稠环芳烃类化合物增加,酮类、呋喃类、酚类减少。     

基于实时升温红外光谱研究烟草热解化学结构变化

为揭示烟草热解化学结构变化特性,利用实时升温红外光谱仪(RTR-IR)在线检测分析了烤烟、白肋烟、香料烟以及"三丝"的化学结构随温度的变化规律。结果表明:(1)不同烟草样品中相同官能团强度随温度变化略有差异,同一种烟草样品不同官能团强度随温度变化差异显著。(2)在烟草第一主要失重区(150℃~400℃),O—H、N—H、C—O以及C—N降解完毕,CO仅有少量残留,同时生成大量芳香成分,其与C—H一同成为焦炭中主要官能团;在第二失重区(400℃~570℃),主要发生C—H和芳香成分的氧化降解,并释放大量热量;在600℃以上,主要发生各种无机盐的吸热生成和转化反应。     

桉木化学机械浆碱木素热解特性初步研究

采用酸析法分离桉木碱性过氧化氢法(APMP)制浆废液中的碱木素,应用热重红外联用(TG-FTIR)分析方法对碱木素的热解特性进行初步研究,并对热解过程中挥发性产物释放规律进行追踪。热重分析(TG)结果表明,热解主要分为玻璃态转化、主要热解、残留物质缓慢分解3个阶段;傅里叶红外光谱(FTIR)分析结果表明,热解阶段可挥发性产物有H2O、CO2、CO、CH4、酚醇类化合物和醛酮类化合物,反应时间在2000 s以后的高温阶段热解产物主要为CO和CO2。其中,CH4、醛酮类化合物、酚类和醇类化合物释放主要集中在300～600℃之间,且产率均较高。     

信阳毛尖挥发油的热裂解产物分析

采用水蒸气蒸馏法提取信阳毛尖挥发油。用热失重(TG)技术以及在线热裂解(Py)技术对信阳毛尖挥发油热裂解产物进行了研究。TG曲线显示主要失重区间在25~443.4℃,质量损失高达93%,选取了失重比较大的2个温度点(200、500℃)和800℃作为裂解温度,以气相测谱/质谱法(GC/MS)分析其在不同温度下的裂解产物。结果表明,信阳毛尖挥发油经GC/MS测定共鉴定出45种化学成分,主要是醇、酮、萜烯类物质;裂解实验中,挥发油在200℃热裂解后共分离鉴定出31种化合物,500℃热裂解后共鉴定出30种化合物,并出现稠环芳烃类物质。800℃热裂解后共分离鉴定出45种化合物,且稠环芳烃类物质的含量随温度的升高而增加。     

酸法预处理脱墨污泥热解特性的研究

将脱墨污泥通过适当的无机酸处理,降解了脱墨污泥中的碳水化合物,探究酸预处理后污泥在400℃、600℃、800℃下的热解产物特性。研究发现脱墨污泥酸预处理后热解,易释放可高效利用的以甲烷为主的烃类气体,且热解温度为400℃时液相产物以酚类化合物为主。经分析研究说明墨污泥经酸预处理后,在大量碳水化合物发生降解的同时保留了木素,从而将热解重点转变为对木素的热解,简化了后续热解产物的精炼提纯过程,提高了脱墨污泥热解产物的综合利用效率。     

香兰素的热解研究

为了研究香兰素在卷烟中的热解情况,采用离线裂解仪在400、500、600、700和800℃下对香兰素进行了裂解试验,并采用毛细管气相色谱/质谱法对裂解产物进行了简单定性定量,共鉴定出42种裂解产物,并根据香兰素的键能对简单酚类的形成机理进行了初步推测。结果表明:①在400℃下香兰素几乎不裂解,而后随着温度的升高,香兰素的裂解率逐渐提高,裂解产物也逐渐增加,尤其是在700℃和800℃下,裂解产物显著增加,但仍有部分未裂解;②在香兰素裂解产物中,既有重要的香味成分,也有分子量比香兰素大的环氧化合物和稠环芳烃。     

基于热重的卷烟纸质量稳定性研究

为研究卷烟纸的质量稳定性,跟踪某牌号卷烟35个月份的卷烟纸和烟丝的热重DTG曲线,引入标准均方根误差NRMSE(Normalized root mean squared error)计算不同样品DTG曲线中热解峰(400～625K)和氧化峰(625～800 K)的差异度,并将NRMSE结合焦油和CO的释放量波动来评价卷烟纸的质量稳定性。结果表明:(1)此牌号卷烟焦油和CO的波动主要来自于卷烟纸的质量波动;(2)卷烟纸DTG曲线上热解峰NRMSE10%以及氧化峰NRMSE20%所对应卷烟的焦油和CO释放量接近,差值≤0.5 mg;(3)热解峰NRMSE10%以及氧化峰NRMSE20%时,氧化峰NRMSE对焦油和CO释放量呈显著性影响;(4)卷烟纸常规指标(定量,透气度,助剂含量,Na、K和Ca的含量)接近的卷烟纸样品,其热重DTG曲线依然存在较大的差异,并对焦油和CO的释放量造成明显的影响;(5)将某个月份卷烟纸的DTG曲线与标准卷烟纸的DTG曲线进行配对来预测焦油和CO的释放量,预测相对偏差均小于5%。     

金莲花浸膏的热裂解行为及单料烟加香应用研究

在模拟卷烟点燃过程条件下对金莲花浸膏进行了热裂解,以气相色谱-质谱法测定其在不同温度（300、600、900 ℃）下的裂解产物,并进行单料烟加香研究。结果表明,在300、600、900 ℃的金莲花浸膏热解产物中分别鉴定出28、29和31种成分,裂解产物主要为酸类、酯类、醇类、酚类、醛类和酮类等对烟草香味有利的香味物质。金莲花浸膏具有改善和修饰单料烟吸味、丰满烟气、减轻刺激性的作用。     

烟叶热裂解产物的分析研究

为研究烟叶热裂解行为对卷烟烟气成分的影响,采用在线热裂解-气相色谱/质谱联用技术(Py-GC/MS)分析烟叶在氦气氛围中不同温度(300℃,600℃和900℃)下的热裂解产物.将热解产物直接引入气相色谱-质谱仪,用质谱法对裂解产物进行了定性分析,并用面积归一法定量分析.结果表明:300℃,600℃和900℃下的热裂解产物中分别鉴定出45种、110种和124种裂解产物;裂解温度对烟叶产生的裂解产物种类和相对含量都有较大影响,裂解出的致香成分包括酮类、醇类、醛类、酯和内酯类、酸类和氮杂环类等,其相对含量在裂解温度为600℃时达到最大.     

不同温度条件下磨木木素的热裂解规律研究

为了阐明木素在热裂解过程中的化学结构的变化,本文研究了杨木磨木木素在高温下(350-600℃)的裂解规律,裂解产物随着温度的变化而出现显著的差异。在温度较低的阶段(350-450℃),木素结构侧链上的键能较低的连接键的断裂,得到比较多的酚类和芳基酮类。而在温度比较高的阶段(500-600℃),产物中除了酚类和更多的芳基酮类以外,还进一步降解生产了呋喃类衍生物及烃类,说明在高温下酚类低分子化合物进一步发生了开环和重排。     

加热状态下烟叶烟气的释放特征

为考察加热状态下烟叶的烟气释放特征,利用实验室加热装置对烤烟(B2F、C3F)、白肋烟(B2F、C3F)及香料烟(B1、B2)3种类型烟叶在200~400℃进行加热,并测试烟气粒相物、烟碱、水分和焦油的释放量。结果表明:1在加热状态下,不同类型及部位烟叶的烟气释放具有相似的变化趋势,粒相物、烟碱、水分及焦油的释放量均随加热温度升高而逐渐增加;2当加热温度高于250℃,烟叶的烟气烟碱释放比例显著高于烟叶的游离烟碱比例,释放烟碱不仅来自烟叶自身游离烟碱的迁移,还包括烟叶中结合态烟碱的热解释放;3烟叶在加热状态下的烟气水分释放量很高,释放水分不仅来自烟叶自身水分的迁移,还有相当部分的水分来自烟叶的热解过程。     

2-L-丙氨酸-2-脱氧-D-葡萄糖的合成、热裂解及保润性能研究

L-丙氨酸(Ala)和D-果糖(Fru)经缩合、脱水和重排反应合成了一种美拉德反应中间体2-L-丙氨酸-2-脱氧-D-葡萄糖(Ala-Glu);采用热重-微商热重(TG-DTG)和在线裂解气相色谱/质谱联用法(Py-GC/MS)对化合物热失重和热解行为进行研究;以烟丝干基含水率为指标,对化合物物理保润性能进行测试,并考察其对卷烟感官舒适度的影响。结果表明:产物为目标化合物;Ala-Glu初始裂解温度为178.9℃,800℃时总失重达到90%;裂解产物数量随温度的升高而增多,裂解产物主要为吡嗪类、吡啶类、吡咯类、呋喃类和吡喃酮类等化合物;Ala-Glu保湿性能优于丙二醇和甘油;AlaGlu具有使烟气圆润、柔和,减少刺激性和杂气,提升口感舒适性的作用。     

竹浆黑液木质素热解油分子尺寸的量子化学计算及其分布特性研究

黑液木质素主要以生物质制浆造纸过程中的固体残渣形式存在,是一种潜在的生产高价值化学品的原料。本研究采用异核单量子相干核磁共振技术(HSQC-NMR)表征了竹浆黑液木质素和热解重油,并用量子化学计算方法研究了黑液木质素在600℃高温条件下热解油组分的分子尺寸。结果表明,竹浆黑液木质素由G型、S型和H型木质素单元构成,热解油的主要组分为酚类、酮类、醇类和醚类化合物。热解油小分子组分的y维度与动力学直径主要集中在6.5~8.4Å区域。根据量子化学计算结果,木质素催化热解制备高品质液体燃料可选用孔径尺寸在6.5~8.4Å的分子筛催化剂。     

大麻纤维针刺毡Mg(OH)_2整理后的热性能分析

采用Mg(OH)_2阻燃剂,在阻燃剂质量浓度为300 g/L,黏合剂体积分数为20%,浸渍时间为20 min的工艺条件下对大麻纤维针刺毡进行阻燃整理,用热重分析(TG)法和差热分析(DTA)法对MS(OH)_2阻燃整理前后大麻纤维针刺毡热性能进行对比分析.结果表明:经Mg(OH)_2阻燃整理后的大麻纤维针刺毡初始热解阶段为0～330℃,主要热解阶段在330～400℃,残渣热解阶段在400-600℃;且热失重和最大热失重速率明显降低,剩炭率增加,热解起始温度升高;第1个放热峰值降低了50%,无第2个放热峰出现,说明阻燃剂Mg(OH)_2对大麻纤维针刺毡有较好的阻燃效果.