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消费卷烟时带给吸烟者的喉部的冲击感和劲头体会是影响卷烟感官品质的重要因素。在主流烟气中,烟碱是影响劲头和致瘾性的重要成分。其中,烟气中烟碱在气相中的比例直接影响消费者喉部冲击感,主要原因在于,气相烟碱能被口腔黏膜直接快速吸收,产生刺激感和冲击感。目前,对烟气中烟碱的检测主要通过剑桥滤片捕集烟气中的粒相物后,由气相色谱法进行分析,该法无法将气相烟碱与粒相烟碱完全分离。本课题利用扩散管技术,在已有的扩散管技术的基础上,改进扩散管方法,使之适用于卷烟主流烟气的气、粒相烟碱检测;对主流烟气中的气相、粒相烟碱在烟气经滤嘴过滤后的出口进行直接分离,利用扩散管基本模型计算,分别获得气相和粒相烟碱含量,在相对湿度为60%的条件下,考察了不同温度下的3R4F卷烟烟气、不同恒定加热温度下产生的3R4F卷烟烟气、不同恒定加热温度下产生的IQOS卷烟烟气中气、粒相烟碱进行分离分析及比较。 总结本文研究工作,获得的结果主要有以下几点 1、建立了适用于卷烟烟气中气相、粒相烟碱分离分析的扩散管装置。该装置的分离核心为一根内壁具有柠檬酸涂层的高纯硅圆管,长1000mm,内径8mm,外壁由水浴提供恒温环境,气溶胶以417 cm3 s-1通过扩散管。由于气相、粒相烟碱在管中的扩散行为差异,扩散管内壁对气相、粒相烟碱吸收量不同而取得分离效果。在涂层方法上,本文采用了旋转法制备柠檬酸涂层,该法涂布均匀,径向各小管中柠檬酸涂层的质量均值为0.17 g/5cm。 2、对比不同温度下烟气中烟碱的气相、粒相含量分布,得出以下结论: (1)在298K至333K温度范围内,除距离管入口0-5cm处的烟碱吸收量较小外,管壁柠檬酸涂层对烟气气溶胶中的烟碱吸收量随着管长的增大而呈指数下降,其下降速率受5-10cm处烟碱吸收量的影响。在接近管入口处,管壁中烟碱吸收量下降明显,在管中后部,管壁中的烟碱吸收量保持稳定。 (2)烟气气溶胶中烟碱的气相、粒相含量分布与烟气温度有关。烟气温度越高,气相烟碱占比越大,298K时,气相烟碱质量为0.33μg,占比为0.061%,而333 K时气相烟碱质量为6.3μg,占比上升至1.56%。在接近人体口腔温度的308 K下,气相烟碱质量为0.61μg,占比为0.095%。 3、烟丝配方对烟气中气相烟碱含量及占比影响较大。万宝路、云烟、机制雪茄烟气中气相烟碱占比分别为0.360%,0.086%,0.110%,气相烟碱含量分别为3.295μg,0.735μg,0.617μg。 4、对比不同恒定加热温度下的3R4F卷烟烟气中的烟碱气、粒相含量分布,得出以下结论: (1)加热温度越高,烟气中的气相烟碱占比越小,加热温度由453K提升至513K时,气相烟碱占比由1.70%降低至1.60%,随温度的降幅为0.02%/K。 (2)相比于点燃方式下的3R4F卷烟烟气,尽管加热方式产生的烟气中气相烟碱占比为1.64%,大于点燃方式下的0.095%,但气相烟碱质量差异较大,加热方式产生的气相烟碱质量为0.017μg,而点燃方式产生的气相烟碱质量为0.61μg。因此,加热方式并不利于3R4F卷烟中游离烟碱的释放。 5、对比不同恒定加热温度下的IQOS卷烟烟气中的烟碱气、粒相含量分布,得出以下结论: (1)加热温度越高,烟气中的气相烟碱占比越小。加热温度由453K提升至483 K时,气相烟碱占比由3.85%降至2.68%,随温度的降幅为0.09%/K,气相烟碱质量从2.99μg降至1.73μg。 (2)对比相同加热温度下IQOS烟气与3R4F烟气,IQOS烟气中总烟碱质量、气相烟碱质量及占比均高于3R4F,这可能是由于IQOS烟丝配方、结构物性的影响,更易使烟碱分子以游离态形式挥发形成气相烟碱而存在于烟气中。