电加热卷烟烟芯段温度分布和烟气关键成分逐口变化：第2部分 模拟

为揭示电加热卷烟烟芯关键成分逐口释放规律,通过比较化学反应控制与外部传质控制两种释放机理,建立了电加热卷烟烟芯关键成分传热传质数学模型。结果表明:(1)电加热卷烟烟芯体积平均温度主要受到加热片温度曲线与环境散热两方面共同影响;(2)甘油、烟碱和丙二醇的逐口释放在达到加热温度后主要受化学反应控制,其活化能分别为33.3、11.9和5.6 kJ/mol;(3)水分和其他成分的逐口释放主要受外部对流传质控制,传质系数分别为0.002和0.009 s~(-1)。数学模型可以较好地模拟电加热卷烟烟芯关键成分的逐口剩余量、逐口释放量和逐口释放质量分数的变化规律。     

利用顶空-GC/MS法对比新型卷烟和传统卷烟的挥发性成分

利用顶空-气相色谱/质谱法分析了不同温度下典型电加热新型卷烟烟草材料和传统卷烟烟丝的挥发性成分。结果表明:1新型卷烟烟草材料和传统卷烟在不同温度段检测到的挥发性成分的数量不同;在200℃检测到的烟气挥发性成分最多,分别为67和82种。2检测到的挥发性成分主要为甲酸、乙酸、羟基丙酮、丙二醇、吡啶、糠醛、3-甲基戊酸、2,5-二甲基吡嗪、2(5H)-呋喃酮、甘油、烟碱等。其中新型卷烟烟气中甘油、丙二醇的释放量远远高于传统卷烟,传统卷烟烟气中挥发性吡嗪和呋喃酮类的释放量相对较高。3新型卷烟烟草材料典型挥发性成分的释放量随温度的升高先增大后减小,部分成分的释放量在120℃达到最大,部分成分在150℃达到最大。      

不同滤嘴通风中细支卷烟烟气主要中性和碱性香味成分逐口释放规律

为考察不同滤嘴通风中细支卷烟烟气主要中性和碱性香味成分逐口释放规律,分析17 mm和20 mm圆周卷烟在0％、25％和50％滤嘴通风度下主流烟气主要中性和碱性香味成分逐口释放量,比较相同滤嘴通风、不同圆周卷烟烟气主要中性和碱性香味成分逐口释放的差异性,考察滤嘴通风对中细支卷烟烟气主要中性和碱性香味成分逐口释放均值的影响...     

甘油施加比例对加热卷烟水分、烟碱和甘油分布的影响

目的：优化加热卷烟烟草薄片的工艺参数。方法：制备了甘油添加比例为5%~30%的12个梯度等级的加热卷烟烟草薄片,制成加热卷烟烟支。使用GC-TCD方法检测加热卷烟烟气、滤嘴冷凝段和烟芯段中水分、烟碱和甘油质量,分析主要成分的质量分布特点,以及释放率、截留率和转移率。结果：加热卷烟烟草薄片在5%~30%甘油添加比例下,水分释放率较高为88.6%~92.3%,主要分布在烟气和滤嘴冷凝段;烟碱释放率次之,为25.5%~34.2%,主要分布在滤嘴冷凝段和烟芯段;甘油释放率最低,为13.9%~21.3%,主要分布在烟芯段。结论：当烟草薄片选择10%~18%的甘油添加比例时,加热卷烟的烟碱和甘油具有较高的转移率和较低的截留率。     

逐口主流烟气粒相物中氨与烟气常规成分的相关性

为了解卷烟在逐口抽吸过程中氨的释放特性以及氨与常规烟气检测成分焦油、烟碱、水分的相关性,选取8种不同规格不同档次的卷烟,逐口测定了烟气粒相物中氨和常规烟气检测成分焦油、烟碱以及水分的含量,分析了卷烟在逐口抽吸过程中氨的释放特性以及氨与烟气焦油、烟碱、水分的相关性,并建立了以焦油、烟碱、水分为自变量的氨释放量多元线性回归方程.结果表明:卷烟主流烟气中氨的释放量逐口线性增加;氨与烟气焦油量及烟碱量呈极显著正相关,氨与烟气水分呈负相关;建立的数学回归模型拟合效果较好.     

电子烟与复合型电子烟产品的化学成分对比分析

为比较分析2种复合型电子烟样品(Hy-1、Hy-2)和1种电子烟(Ec-3),以其主要成分(甘油、丙二醇和烟碱)及烟草特有亚硝胺(TSNAs)为分析指标,对烟液、烟草段及气溶胶样品分别进行了气相色谱分析和液相色谱质谱联用分析。结果表明:①对于烟液,均采用甘油、丙二醇作为主要溶剂,其中样品Hy-1不含烟碱,另外2种样品均含烟碱,且标示值与实测值偏差均小于10%;②对于烟草段,Hy-1烟草颗粒中烟碱含量明显高于Hy-2的烟丝,从抽吸前后各成分含量的变化可以看出,Hy-1的烟草颗粒吸附了部分丙二醇,Hy-2的烟草段对甘油、丙二醇及烟碱均有吸附;③对于气溶胶,Hy-1在不加烟草颗粒抽吸时无烟碱释放,加入烟草颗粒后烟碱释放量与Hy-2相近,但Ec-3的烟碱释放量要明显高于复合型样品;④Ec-3的烟液、气溶胶中均未检出TSNAs,2种复合型产品的烟草段均检出4种TSNAs,而雾化产生的气溶胶中仅检出微量NNN。     

GC-MS/MS法分析细支与常规卷烟主流烟气中生物碱的逐口释放量

为考察细支与常规卷烟主流烟气中生物碱的逐口释放量变化,建立了同时测定卷烟逐口主流烟气中5种主要生物碱(烟碱、降烟碱、麦斯明、假木贼碱、新烟草碱)的气相色谱-串联质谱(GC-MS/MS)分析方法,并对8个不同卷烟样品进行了对比分析。结果表明:(1)各生物碱工作曲线的R~2在0.999 0~0.999 6之间,日内和日间相对标准偏差(RSD)为2.46%~9.70%,不同水平下的加标回收率为80.41%~107.09%。(2)整体上,细支卷烟逐口主流烟气中TPM及烟碱、降烟碱、麦斯明、假木贼碱、新烟草碱等主要生物碱的释放量均低于常规卷烟;非参数检验结果表明细支与常规卷烟之间的TPM、烟碱、降烟碱、假木贼碱及新烟草碱等成分的逐口释放量呈现显著差异,但麦斯明差异不显著。该方法重复性和准确度较好,适合用于逐口烟气中生物碱的检测分析。     

8种中心电加热卷烟烟气释放特性分析

目的：探寻中心电加热卷烟烟气释放特性的共同点及差异性。方法：采用气相色谱分析了7款国产境外上市电加热卷烟（卷烟A-G）和1款市售国外电加热卷烟（卷烟H）主流烟气总释放量、逐口释放量及其释放稳定性,并对可能影响其稳定性的退丝率因素进行了探讨。结果：① 卷烟H主流烟气中烟碱、甘油转移率均最低;② 卷烟H烟气释放稳定性最高;③ 中心电加热卷烟烟气逐口释放量均随抽吸口序的增加整体呈先上升后逐渐下降趋势,中间略有波动,与传统卷烟在ISO模式下逐口释放规律有所区别;④ 烟支在插入中心加热烟具时产生的退丝现象对卷烟烟气释放稳定性有不利影响。结论：减少中心电加热卷烟的退丝现象可以提高烟气释放稳定性。     

自制研究平台不同加热温度下电加热卷烟主要成分的释放行为

为探讨不同加热温度下加热卷烟主要成分的释放行为,在自主设计开发的加热平台上,研究了5款电加热卷烟烟支在加热温度为250～375℃时的气溶胶捕集量(ACM)以及烟碱、甘油和水分3种主要成分的释放情况。结果表明:(1)5款电加热卷烟烟支的ACM差别较大,各产品的3种主要成分释放量也存在明显差异,加热温度是影响释放量的重要因素。(2)350℃是多数产品的ACM和主要成分释放行为发生转折的温度;350℃时,ACM以及烟碱、甘油和水分的释放量范围分别为15.55～26.51、0.18～0.45、0.37～1.37、9.72～14.14 mg/支,烟碱、甘油和水分在ACM中的质量分数范围分别为0.89%～1.85%、1.53%～8.41%和52.38%～62.53%,烟碱和甘油从原料转移到ACM中的转移率范围分别为6.31%～13.30%和0.92%～4.35%。(3)烟碱和甘油的释放量、转移率以及在ACM中的质量分数均随加热温度升高而增大,烟草原料中的烟碱量是影响烟碱释放量的关键因素,滤棒吸附是影响甘油释放量的关键因素;水分释放量随加热温度升高而增大,水分在ACM中的质量分数较高。(4)烟碱、甘油和水分释放量三者之间存在较强的相关性,其中,烟碱和甘油释放量相关性最强。     

烤烟型细支与常规卷烟烟气中9种主要成分的逐口释放量比较

为研究不同圆周卷烟主流烟气主要成分逐口释放的差异,对同一烤烟型配方烟丝的细支卷烟和常规卷烟主流烟气中焦油、烟碱、CO、NNK、B[a]P、苯酚、巴豆醛、HCN和NH_39种主要成分逐口释放量进行量化分析。结果显示:①细支卷烟和常规卷烟的平均抽吸口数存在极显著差异,分别为5.49,6.72口;各成分在细支卷烟中的逐口释放量及总量均低于常规卷烟,其中焦油、烟碱、NNK、B[a]P、苯酚、HCN和NH_3成分在细支卷烟中的波动均小于常规卷烟,而CO和巴豆醛则相反;②随着抽吸口数的增大,细支卷烟和常规卷烟中焦油、烟碱、CO、NNK、B[a]P、苯酚、HCN和NH_3成分均逐步增加,仅巴豆醛第一口释放量大于第二口;③常规卷烟烟气中9种主要成分的单口烟气释放量随抽吸口数递增而增加的趋势整体上更显著于细支卷烟,而在控制焦油因素情况下,细支卷烟各成分逐口释放量与抽吸口数相关性发生变化的程度更甚于常规卷烟。     

针式中心加热卷烟抽吸后烟丝中烟碱和雾化剂的径向变化

为探讨针式中心加热卷烟抽吸过程中烟碱和雾化剂在烟丝中的径向变化规律, 通过自主设计的烟丝分层剥离装置, 对抽吸前后的烟丝进行分层, 研究了1, 2-丙二醇、丙三醇和烟碱在烟丝各层中的浓度分布、释放效率及逐口抽吸情况, 并建立化合物含量(质量分数)与径向距离之间的线性方程。结果表明:①抽吸后烟丝中烟碱和雾化剂的含量由内层到外层逐渐递增。②烟碱和雾化剂在烟丝中的加热释放效率为1, 2-丙二醇＞烟碱＞丙三醇, 与其沸点具有明显的相关性。③抽吸时1, 2-丙二醇主要释放来源为中层和外层烟丝, 丙三醇和烟碱的主要释放来源为内层烟丝。④抽吸后烟碱和雾化剂在烟丝中的径向分布与径向距离和物质沸点显著相关, 其中, 丙三醇受径向距离影响最为明显。⑤适当减小烟支直径, 可减少烟丝用量, 同时保持烟气浓度和生理满足感基本不变。      

不同工艺电加热卷烟再造烟叶主要成分的释放性能

为研究电加热卷烟专用再造烟叶主要成分的释放性能,对干法、造纸法、稠浆法和辊压法再造烟叶进行了微观形貌分析,并利用管式炉加热装置对气溶胶捕集物（ACM）、烟碱、甘油和水分等主要组分进行分析,考察再造烟叶含水率、甘油质量分数和加热温度对释放量、释放率、捕集率和逐口释放稳定性等释放性能指标的影响。结果表明：(1)不同再造烟叶的微观结构和释放率差异较大。相比于其他再造烟叶,辊压法再造烟叶结构更为均匀、致密,主要组分的逐口释放稳定性更好。(2)再造烟叶含水率增大使烟碱和甘油最大释放量对应的抽吸口数序号后移,但对释放量的影响因原料类型不同而有所差异。(3)再造烟叶甘油质量分数升高能不同程度地促进气溶胶捕集物、甘油和水分的释放,对烟碱的影响因原料类型不同而有所差异。(4)在160～250℃范围内,加热温度越高,主要组分的释放率越高,但逐口稳定性越差。存在兼顾主要组分释放量、释放率和逐口释放稳定性的加热卷烟再造烟叶最佳加热温度范围。     

溶剂配比与工作电压对电子烟气溶胶主要成分释放量的影响

  目的  研究电子烟气溶胶中主要成分释放规律。  方法  在4种不同工作电压下抽吸7种不同溶剂配比的烟液, 分析产生的气溶胶中主要成分(烟碱、1, 2-丙二醇、丙三醇)释放量。  结果  1) 烟碱、1, 2-丙二醇和丙三醇的释放量分布范围分别是7.87~51.77 μg/口、169.52~3707.47μg/口、510.16~2582.54 μg/口。2)烟碱与1, 2-丙二醇呈显著正相关, 相关系数为0.898, 而烟碱与丙三醇之间的相关性不显著, 说明1, 2-丙二醇对烟碱递送起关键作用, 烟碱可能是被1, 2-丙二醇包裹或夹带着由烟液向气溶胶中递送。3)方差分析表明工作电压、溶剂配比对气溶胶中主要成分释放量均有显著影响, 工作电压对于烟碱和丙三醇的释放量贡献率大于溶剂配比, 对1, 2-丙二醇贡献率小于溶剂配比。  结论  上述规律可以为电子烟烟具开发、烟液开发以及产品安全评价提供参考。      

电子烟电池倍率放电特性及对气溶胶释放行为影响分析

[目的]为研究电池质量现状及分析其对气溶胶释放行为影响.[方法]选取38种小功率电子烟,对电池进行倍率放电性能测试和对电子烟进行抽吸测试.[结果](1)电子烟电池的倍率放电性能参差不齐,只有52.0％的烟弹式电子烟用电池经过400次倍率放电后容量保持率在80％以上,38.5％的一次性电子烟用电池无法正常倍率放电,测试过...     

杂环类单体香料在电加热卷烟中的转移行为

为研究杂环类香料在电加热卷烟中的转移行为,利用GC检测并分析了电加热卷烟抽吸前后8种杂环类香料在烟芯、降温段、滤棒和主流烟气粒相物中的分布。结果表明：(1)8种杂环类单体香料的烟芯持留率为8.68%～69.30%,空气散失率为24.96%～71.50%,烟芯残留率为5.21%～27.13%,滤棒截留率为8.27%～22.72%,烟气转移率为6.16%～28.49%,逐口转移率随抽吸口数序号的增加呈现先增大后减小的趋势;(2)2-乙酰基吡嗪、2-乙酰基吡啶向烟气的转移率>25%;(3)香料的沸点、烟芯持留率、烟芯残留率、滤棒截留率和烟气转移率两两之间存在极显著正相关关系;(4)互为同系物以及不同环结构的杂环类香料,随着侧链数量依次增多、结构稳定性增强,其烟芯持留率、主流烟气粒相物转移率和逐口转移率逐渐增大,迁移率和空气散失率逐渐减小。     

不同形态烟碱在电子烟气溶胶中的释放研究

  目的  研究游离烟碱、吸附烟碱、包合烟碱、不同比例烟碱和酒石酸调配物在电子烟气溶胶中释放规律。  方法  测定含有不同形态烟碱的电子烟烟液中烟碱含量及pH值变化,比较不同形态烟碱在电子烟气溶胶中释放情况及感官质量评价差异。  结果  相对于含游离烟碱的电子烟烟液对照,（1）添加环糊精修饰氧化石墨烯、氧化碳纳米管、羧甲基纤维素、羟丙基环糊精和酒石酸的处理,可测定烟碱浓度均有降低,酒石酸处理pH值降低,其余不变;（2）添加氧化碳纳米管的处理,气溶胶中烟碱释放稳定性降低;添加环糊精修饰氧化石墨烯、羟丙基环糊精、羧甲基纤维素和酒石酸的处理,烟碱释放稳定性较好;（3）添加羟丙基环糊精的处理,喉部冲击感降低,添加酒石酸的处理,烟碱气息较弱,喉部劲头和刺激明显降低。  结论  在含有游离烟碱的电子烟烟液中添加适量的羟丙基环糊精、羧甲基纤维素和酒石酸可以有效增加烟气气溶胶中烟碱释放的稳定性、提升电子烟的感官质量。      

加热模式对薄荷型加热卷烟中主要成分的转移率及逐口释放行为的影响

【目的】考察不同加热模式下薄荷型加热卷烟烟气中主要成分释放量及转移率变化情况。【方法】以3种不同加热模式的烟具HTP1（内芯刀片加热）、HTP2（外围加热）、HTP3、HTP4、HTP5（内芯针式加热）和10款对应的薄荷型加热卷烟为研究对象,分析烟支中薄荷醇、烟碱和甘油的含量分布和在加拿大深度抽吸（HCI）模式下烟气中薄荷醇、烟碱和甘油的转移率和逐口释放量变化。【结果】(1)薄荷醇转移率与烟具加热温度、加热模式及烟支中薄荷醇添加位置等因素有关,内芯刀片式加热卷烟、外围加热卷烟、内芯针式加热卷烟的薄荷醇转移率分别为27.45%～30.27%、15.81%～17.48%和13.39%～26.36%,内芯刀片加热卷烟的薄荷醇转移率高于其他样品。(2)内芯刀片式加热卷烟薄荷醇逐口释放量均呈先上升后稳定再下降的趋势,不同薄荷强度口味样品中薄荷醇释放量有较明显差异;外围加热卷烟薄荷醇逐口释放量均呈先上升后快速下降的趋势,内芯针式加热卷烟薄荷醇释放量则是先上升后缓慢下降。(3)内芯刀片加热卷烟的烟碱和甘油转移率高于其他样品。(4)内芯刀片加热方式结合有序排列薄片的组合,其烟气中薄荷醇、烟碱和甘油的逐...     

甘油施加比例对加热卷烟薄片热性能及热解产物的影响

  目的  深入研究甘油在加热卷烟中的热稳定性及其对烟草薄片挥发性成分的影响。  方法  采用热重(TG)、差示扫描量热(DSC)和热重–气质联用分析仪(TG–GC–MS),考察不同甘油添加比例（5%~40%）烟草薄片的热性能及热解产物的释放规律。  结果  ① 根据烟草薄片的微商热重（DTG）曲线,可将热失重划分为三个失重区间,烟草薄片的最大失重区间在120℃~260℃。②甘油施加比例对烟草薄片的第二失重区间（120℃~260℃）和第三失重区间（260℃~350℃）的吸热、放热状态具有较大影响。③高温条件下甘油化学性质不稳定,容易发生分子内、分子间反应,以及乙酰化反应。④在鉴定出的烟草薄片32种化合物中,有9种化合物的释放浓度与甘油添加比例密切相关,其中6种化合物来自甘油自身的反应,3种化合物来自于烟草中的主要固有组分。  结论  甘油能促进烟草薄片中某些化合物的释放。但甘油在高温条件下热不稳定,较高添加比例下,甘油反应产物显著增加。      

烟草颗粒热解与释烟特性影响因素研究

[目的]为探索加热状态下烟草颗粒热解和烟气释放规律.[方法]采用导热系数测试仪、热分析仪(TGA)和锥形量热仪(CONE)表征分析了甘油添加量、水分含量以及粒径对烟草颗粒导热特性、热解过程和烟气释放特性的影响.[结果](1)样品导热系数随水分和甘油含量的增加以及粒径减小整体上呈现不同程度的上升趋势,不同水分与甘油含量样...