复合烟气处理系统的开发与应用

  背景  二氧化碳膨胀线燃烧炉烟囱排气温度高、存在异味, 不符合绿色生产要求。  方法  采用余热回收换热和烟气清洗处理两级复合方法, 大幅降低烟气排放温度, 减少颗粒物、二氧化硫和氮氧化物等有害物质排放。通过执行调节控制跟踪核心参数, 解决烟气流量变化带来的压力变化, 使测试点压力稳定在设定值, 保证燃烧炉系统稳定运行。  结果  项目实施后, 烟气排放温度由350℃左右降为约40℃, 颗粒物的基准排放浓度降低80%以上, SO₂、NOx的基准排放浓度降低30%以上, 且每小时可提供1.7~2.6 m3的80℃软化水。  结论  本系统能有效降低异味、回收热量, 为同类设备技术改造升级提供范例和技术支撑。      

加热烟草制品(HTPs)气溶胶成分的MD-GC/MS分析

  目的  了解加热烟草制品（HTPs）气溶胶成分特点。  方法  采用中心切割二维气相色谱-质谱法,对17个典型的HTPs气溶胶成分进行了分析。  结果  （1）HTPs气溶胶的主要成分与普通卷烟烟气相近,但释放量较低,其中66.7%的成分种类在HTPs气溶胶中的每口释放量小于卷烟烟气释放量的10%;（2）HTPs气溶胶中占比最高的成分为甘油（35.8%）,烟碱（25.7%）,1, 2-丙二醇（10.8%）,乙酸（3.1%）,糠醛（3.1%）等;苯甲醇、苯乙醇、茄酮、新植二烯等成分释放量与卷烟烟气较为接近;（3）不同种类HTPs气溶胶主要成分基本一致,但含氧裂解产物和酚类物质的释放量差别较大。      

口含烟对人口腔致病菌的影响

  目的  研究口含烟对人口腔卫生的影响。  方法  将3种不同类型口含烟（胶基型、袋装型、含片型）提取物和传统卷烟烟气总粒相物（TPM）基于烟碱含量配成不同浓度,研究其对变形链球菌和牙龈卟啉单胞菌的抑菌效应。选取20名志愿者吸食3种口含烟和传统卷烟,以吐取法采集吸食前5 min和吸食后0~2min,2~5 min,5~10 min,10~15min,90~95 min共6个时间段的唾液,提取唾液中细菌DNA,通过实时荧光定量PCR（探针法）检测各时间节点总细菌、变形链球菌和牙龈卟啉单胞菌水平。  结果  （1）3种口含烟在体外对2种细菌无抑菌作用,普通卷烟TPM有一定抑菌作用。（2）吸食袋装型、含片型口含烟和传统卷烟后,唾液中细菌总量短期有所降低,但1 h后均恢复至使用前水平。牙龈卟啉单胞菌与变形链球菌量变化趋势与总细菌基本一致。  结论  口含烟及传统卷烟在吸食后短期内对口腔微生物有抑制作用。      

不同烟丝含水率卷烟主流烟气气溶胶的粒径分布特征

  目的  烟丝含水率对烟气颗粒的影响。  方法  采用DMS500快速粒径谱仪和电子低压撞击器(ELPI), 在ISO抽吸模式下, 考察不同烟丝含水率卷烟烟气气溶胶的粒数粒径分布和质量粒径分布特征。  结果  ① 不同含水率(8.1%、12.6%和17.6%)卷烟烟气气溶胶的粒数粒径均在40~400 nm呈近似对数正态分布。随着含水率增加, 全部抽吸口数的烟气粒子平均数浓度无显著变化、体积浓度明显降低、粒数中值直径(CMD)和粒子体积中值直径(VMD)呈降低趋势。②3种含水率卷烟的烟气气溶胶质量主要集中在100~1000 nm, 随着含水率增加, 质量粒径分布向小粒径位移, 抽吸口数相同条件下捕集的气溶胶颗粒总质量降低。  结论  上述规律可为卷烟加工工艺参数的优化和卷烟产品开发提供参考。      

通风稀释、加长滤嘴对卷烟主流烟气粒相挥发性、半挥发性中性成分释放量的影响

摘 要:卷烟主流烟气粒相经二氯甲烷浸提,进行GC/MS分析,对通风稀释、加长滤嘴后卷烟主流烟气粒相45种挥发性、半挥发性中性成分的变化进行了分析研究。通风稀释20%卷烟、25mm滤棒卷烟与参比卷烟（20mm滤棒）相比,45种中性成分总量分别减少了19.0%、30.7%。通风稀释、加长滤嘴后卷烟主流烟气不同中性成分减少的程度不同,分子量较小、沸点较低的物质减少较多,而分子量较大、沸点较高的物质减少较少。       

酶电极法快速测定加热卷烟中的甘油含量

  目的  快速准确测定加热卷烟中的甘油含量。  方法  建立了基于生物传感器的酶电极分析法,检测结果与气相色谱法进行了对比分析,对加热卷烟抽吸过程甘油的转移率进行测定。  结果  结果表明:（1）酶电极法测定甘油的标准工作曲线线性关系良好（R2=0.9998）,检出限和定量限分别为0.045 mg/mL、0.149 mg/mL,加标回收率为97.64%~102.32%,RSD为2.15%（n=6）,重复性良好。（2）酶电极法与气相色谱法两种分析方法的测定结果之间的差异无统计学意义。（3）加热卷烟抽吸过程中甘油的转移率为33%~41%。  结论  与气相色谱法相比,酶电极法具有酶专一性高、稳定性好、检测快速灵敏等特点,适合于加热卷烟及加热卷烟用烟芯材料中甘油含量的快速检测。      

亚慢性烟雾暴露对大鼠肺脏蛋白组学的影响

  目的  应用蛋白组学技术筛选卷烟烟气暴露诱导的大鼠肺脏差异表达蛋白,探讨长期吸烟对大鼠肺脏损伤的分子作用机制。  方法  雄性Sprague Dawley（SD）大鼠经烟雾暴露染毒90天,采用串联质谱标签（tandem mass tag,TMT）标记蛋白组学技术筛选大鼠肺脏差异表达蛋白,应用生物信息学软件对差异表达蛋白进行分析。  结果  与对照组比较,染毒组大鼠肺脏差异表达1.2倍以上的蛋白有133个,其中99个表达上调,34个表达下调。差异表达的蛋白主要参与602种生物学过程,131种细胞成分,158类分子功能,以及21条信号转导通路。  结论  雄性大鼠经烟雾暴露90天对肺脏组织的氧化还原过程和肌肉组织有影响,调控多种疾病的信号通路。      

PEG/SiC对PLA材料改性研究及其在加热卷烟中的应用

  目的  加热卷烟烟支结构较短,入口烟气温度相对传统卷烟较高,需添加降温材料以降低烟气温度。通过对聚乳酸（PLA）材料进行改性处理,以开发出适用于加热卷烟用的降温材料。  方法  采用熔融挤出方法制备聚乙二醇（PEG）/碳化硅（SiC）改性PLA复合材料,利用拉伸机、热重（TG）、差示扫描量热仪（DSC）与加热卷烟吸烟机考察复合材料力学性能、热特性以及对烟气降温效果、关键成分释放的影响。  结果  （1）较纯相PLA而言,添加PEG后复合材料拉伸强度、冲击强度明显下降,熔融指数与断裂延伸率增大,韧性增强;进一步添加SiC后,复合材料断裂延伸率与熔融指数减小。（2）添加PEG后,复合材料起始热分解温度降低,20%添加量下DSC曲线在53.32℃处出现主吸热峰,热焓变化值为48.63 J/g;加入SiC后,该峰热焓变化值减小,主吸热峰转至PLA熔融吸热峰处。（3）逐口烟气温度随PEG含量增加呈明显降低趋势,加入SiC后,复合材料导热系数增大,对烟气降温效果进一步提高;添加改性复合材料后,主流烟气中总粒相物、烟碱、水分、甘油含量降低,CO释放量变化不明显,不同改性样品间各成分释放差异较小。  结论  利用PEG、SiC对PLA进行改性处理,可有效提升对烟气的降温效果。      

甘油碱法脱除烟梗中的木质素

  目的  应用甘油碱法工艺对烟梗进行处理,制备低木质素烟梗薄片。  方法  以木质素脱除率和浆得率为衡量指标,对甘油碱法制浆工艺条件进行了优化,并比较了不同预处理工艺对再造烟叶烟气评吸质量的影响。  结果  （1）甘油碱法制浆最佳工艺条件为,氢氧化钾用量45%、蒸煮温度为200℃、蒸煮液固比为11∶1、蒸煮时间为0.5h,此时烟梗中的木质素含量为5.06%,木质素脱除率为43.01%,浆得率为37.12%。（2）甘油碱法的木质素脱除率和木质气降低效果虽然稍逊色于氧碱法,但其对烟气质量提升的综合效果明显优于氧碱法和乙酸法。（3）采用甘油碱法再造烟叶制备的项目卷烟,其感官质量优于常规卷烟。  结论  采用甘油碱法工艺制备的烟草薄片,木质素含量低,应用于卷烟中可提升烟气品质。      

基于细胞水平的甜度定量测定方法及其在卷烟中的应用

  目的  建立一种体外细胞的甜度定量测定方法并应用于卷烟甜感评价,以弥补感官质量评吸存在的不足。  方法  通过构建小分子标签的重组甜味素受体细胞系,利用PTI钙离子成像技术检测钙离子的响应,建立甜度定量测定方法,应用于特色香料及烟气甜度测定。  结果  特色香料相对甜度值与烟气甜度值呈正相关,其中百香果提取物能获得较好烟气甜感与口腔甜感。  结论  此方法可用于以增加甜感为目的的卷烟烟用香精香料评价及烟气甜感评价。      

振荡萃取-GC/MS法测定卷烟主流烟气总粒相物中的14种挥发性有机酸

建立了同时测定卷烟主流烟气总粒相物中甲酸、乙酸和癸酸等14种挥发性有机酸的振荡萃取-气相色谱-质谱联用(GC/MS)方法。捕集了卷烟主流烟气总粒相物的剑桥滤片经添加乙酸苯乙酯内标后,用甲醇振荡萃取,在选择离子监测模式下进行GC/MS分析。结果表明:方法的检出限(LOD)和定量限(LOQ)分别为0.08~3.00和0.26~10.00μg/支,加标回收率为97.5%~110.8%,相对标准偏差为1.2%~8.5%。该方法适用于卷烟主流烟气总粒相物中甲酸、乙酸和癸酸等14种挥发性有机酸的测定。      

添加神农香菊提取物卷烟烟气对呼吸道的作用

为研究神农香菊提取物在卷烟烟气中对呼吸道相关炎性指标和抗氧化作用的影响,以动物吸烟机使神农香菊提取物通过烟气接触动物呼吸系统,采用放免法检测血清、肺灌洗液(BALF)中白细胞介素(interleukin,简称IL)IL-1β,IL-6,IL-8的含量,采用分光光度法检测血清、BALF中超氧化物岐化酶(superoxide dismutase,SOD)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)、谷胱苷肽过氧化酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)的含量。结果表明,与对照卷烟相比,样品卷烟肺干湿比显著下降,BALF中白细胞总数及中性粒细胞显著降低,血液中和BALF中IL-1β,IL-6,IL-8显著下降,同时抗氧化指标SOD和GSH-Px含量升高,氧化损伤指标MDA下降,差异具有统计学意义。神农香菊提取物能有效减轻烟气对肺部所产生的炎性反应和氧化损伤作用。     

离子色谱法测定卷烟主流烟气中氢氰酸

建立了一种用稀氢氧化钠溶液吸收,离子色谱法测定卷烟主流烟气中HCN的方法,并用外标法进行定量,该方法快速、简便,不需要复杂的样品前处理,完成一次测定只需10min。在2.50×10-2~5.00mg/L浓度范围内,该方法具有良好的线性(相关系数为0.9999),检测限(S/N=3)为5.3×10-4mg/L,RSD为2.49%,加标回收率为98.5%~101.2%。利用所建立的方法考察了戊二醛交联壳聚糖对卷烟主流烟气中的HCN的吸附效果,结果表明交联壳聚糖对HCN有显著吸附,最多可达到45.6%。      

烤烟主流烟气中氢氰酸释放量的差异性及主要影响因素分析

为研究我国烤烟主产区烟叶卷烟主流烟气中氢氰酸释放量的差异及主要的影响因素,选取了我国5个主产区,上中下三部位的烤烟烟叶作为试验材料,测定了烟叶化学成分含量和卷烟主流烟气中氢氰酸释放量,并进行方差分析、相关性分析、多元线性回归与通径分析。结果表明,产区间氢氰酸释放量差异达显著性水平,其中黄淮烟区极显著高于其他4个产区;部位间氢氰酸释放量差异达极显著水平,表现为：上部叶>中部叶>下部叶。主流烟气中氢氰酸释放量与烟叶中总植物碱、挥发碱、氨、总氮以及氨基酸等含氮类物质以及丙二酸和氯呈显著性正相关;与总糖、还原糖以及钾氯比呈显著性负相关。回归分析和通径分析结果表明,影响主流烟气中氢氰酸释放量的主要因素为：总氮>总植物碱>脯氨酸>氨>氯。多元逐步回归分析建立了主流烟气中氢氰酸释放量的回归模型,该模型能够解释61.3%因变量的变化,准确预测仍需综合其他因素进一步优化模型。     

通风、加长滤嘴对卷烟主流烟气粒相物中挥发性、半挥发性酸性成分释放量的影响

卷烟主流烟气粒相物经二氯甲烷浸提,进行GC/MS分析,对通风、加长滤嘴后卷烟主流烟气粒相物中21种挥发性、半挥发性酸性成分的变化进行了分析研究。结果表明:通风度20%卷烟2、5 mm滤嘴卷烟与参比卷烟(20 mm滤嘴、不打孔)相比,21种酸性成分总量分别减少了22.1%、26.3%。通风、加长滤嘴后卷烟主流烟气粒相物中不同酸性成分减少的程度不同,分子量较小、沸点较低的物质减少较多,而分子量较大、沸点较高的物质减少较少。     

GC-TEA法测定卷烟主流烟气TSNAs前处理方法的改进

为改进气相色谱-热能分析联用法(GC-TEA)法测定卷烟主流烟气TSNAs 的前处理方法,依托改良的索氏提取器将原方法中的提取、浓缩、柱层析净化、再浓缩四步有机结合,然后对卷烟主流烟气中的TSNAs 进行测定。结果表明:①在10~ 4000 ng/mL 的浓度范围内,4 种TSNAs 回归曲线的线性相关系数均大于0.999,该方法检测限在0.12 ~ 0.15 ng/cig 之间,回收率在92.0%~102.3% 之间,日内相对标准偏差在3.06% ~ 5.80% 之间,日间相对标准偏差在3.40% ~ 6.93% 之间;②将本方法与CORESTA N° 63 方法进行比较,两者结果无显著性差异。本方法采用改良的索氏提取器进行样品前处理可避免多次转移、浓缩,简化了操作步骤,缩短了前处理时间,有效减少分析误差,且有机溶剂用量大大减少,减少了对环境的污染,结果准确可靠,适用于主流烟气中TSNAs 的分析检测。      

叶组配方卷烟烟气预测模型的建立

利用多元回归分析方法建立了叶组配方焦油量、烟气烟碱量、一氧化碳量和抽吸口数的预测模型,并筛选出了与这4项指标关系密切的化学成分,包括总糖、还原糖、总氮、烟碱、挥发碱、钾、氯、硫酸根等。利用所建模型对4种卷烟产品叶组配方的烟气指标进行了预测,结果表明,其焦油量、烟气烟碱量、一氧化碳量和抽吸口数的预测误差范围分别为0.04～1.13mg/支、0.13～0.50mg/支、0.11～2.95mg/支和0.37～1.15口/支。     

Determination of 14 polycyclic aromatic hydrocarbons in mainstream smoke from domestic cigarettes

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are a class of environmental pollutants created primarily from incomplete combustion of various organic materials including tobacco. Cigarette smoke is a complex mixture of various classes of compounds, including numerous PAHs, in both the mainstream and the sidestream smoke fractions. We measured the levels of 14 PAHs in mainstream smoke from unfiltered custom cigarettes made from individual tobacco types and 30 brands of domestic blended cigarettes using standardized smoking conditions, extraction from the Cambridge filter pads, and gas chromatography/mass spectrometry. Differences in smoke PAHs from cigarettes with selected tobacco blends were identified and illustrate how blend composition contributes to the overall mainstream smoke PAH profile. The PAH levels varied among the different commercial cigarette brands, with the amount of total mainstream smoke PAHs ranging from 1 to 1.6 microg per cigarette. Under machine smoking conditions, the mainstream smoke from domestic cigarettes had individual PAHs ranging from benzo[k]fluoranthene at levels below 10 ng/cigarette to naphthalene at levels of around 500 ng/cigarette. Low delivery cigarettes smoked with blocked filter vent holes dramatically increased the mainstream smoke PAH deliveries with respect to their unblocked counterparts. Inhalation of PAHs and other harmful chemicals from cigarette smoke are unique as they represent a routine voluntary exposure to common environmental pollutants.     

卷烟主流烟气总粒相物中挥发性和半挥发性有机酸的分析

采用二氯甲烷萃取、N,O-双(三甲基硅基)三氟乙酰胺硅烷化、反-2-己烯酸和肉桂酸作内标,接预分离柱和选择离子检测GC/MS法同时测定了卷烟主流烟气中的甲酸、乙酸和二十酸等30种有机酸。方法的回收率为74.3%～101.8%,RSD均小于10%。并采用该法测定了10个牌号国产烤烟型卷烟烟气中有机酸含量。该法适于批量卷烟主流烟气总粒相物中挥发性和半挥发性有机酸的快速分析。