用于气相色谱仪的并联检测装置及卷烟总粒相物测定方法与流程

1.本发明涉及卷烟检测领域，尤其涉及一种用于气相色谱仪的并联检测装置及卷烟总粒相物中三醋酸甘油酯、烟碱、水分测定方法。


背景技术：

2.卷烟总粒相物中烟碱、水分含量的测定，是卷烟主流烟气中常规检测项目，过滤嘴棒采用的三醋酸甘油酯增塑剂，会随着卷烟抽吸从丝束中部分逸离进入烟气。
3.目前对总粒相物中烟气烟碱测定主要采用填充柱气相色谱法，载气用氦气或氮气；水分含量采用填充柱气相色谱法，载气采用氦气。因此，通常都需要为烟碱和水分各自配置一个进样口；而对烟气中三醋酸甘油酯的检测，需另外单独获取总粒相物，并采用与烟碱、水分不同的色谱柱、色谱条件和萃取方法。
4.现有测定方式不可避免地存在使用设备多，化学试剂、载气种类多的问题，以及对烟气中三醋酸甘油酯的检测须更换不同色谱柱、配制不同的萃取液、设置色谱条件，导致测定工作繁琐、分析时效长且效力低下。


技术实现要素：

5.鉴于上述，本发明旨在提供一种用于气相色谱仪的并联检测装置及卷烟总粒相物测定方法，以解决前述现有测定多种卷烟总粒相物的不足。
6.本发明采用的技术方案如下：
7.第一方面、一种用于气相色谱仪的并联检测装置，其中包括：毛细管柱三通连接器、进样口毛细管柱连接器、第一毛细管柱、第二毛细管柱、氢火焰离子化检测器以及热导池检测器；
8.所述毛细管柱三通连接器的三个通道分别与所述进样口毛细管柱连接器的出口、第一毛细管柱的一端以及第二毛细管柱的一端连接；
9.所述进样口毛细管柱连接器的入口为用于卷烟总粒相物检测的唯一的气相色谱进样口；
10.所述第一毛细管柱的另一端与所述氢火焰离子化检测器连接，用于测定卷烟总粒相物中的三醋酸甘油酯以及烟碱；
11.所述第二毛细管柱的另一端与所述热导池检测器连接，用于测定卷烟总粒相物中的水分。
12.在其中至少一种可能的实现方式中，在所述毛细管柱三通连接器与所述进样口毛细管柱连接器的出口之间采用毛细管连接。
13.在其中至少一种可能的实现方式中，所述毛细管为失活熔融石英毛细管。
14.第二方面、一种卷烟总粒相物测定方法，其中包括：
15.基于十七烷、乙醇以及异丙醇溶液，配置萃取液；
16.使用吸烟机对卷烟样品进行标准抽吸操作，并在抽吸过程中捕集卷烟主流烟气中
总粒相物；
17.在捕集到的总粒相物中加入所述萃取液并进行振荡萃取，得到待检样品；
18.设定气相色谱仪参数后，采用前述任一项并联检测装置，获取待测样品的检测信号；其中，所述气相色谱仪参数包括柱温箱温度、氢火焰离子化检测器以及热导池检测器的参数；
19.基于待测样品的检测信号以及预配置的标准样品，同步测定出待测样品中三醋酸甘油酯、烟碱及水分的含量。
20.在其中至少一种可能的实现方式中，所述基于待测样品的检测信号以及预配置的标准样品，同步测定出待测样品中三醋酸甘油酯、烟碱及水分的含量包括：
21.基于标准样品，使用内标法分别得到标准工作曲线回归方程；
22.将所述待测样品经由并联式检测装置获得的检测信号，与所述标准工作曲线回归方程结合，得到卷烟主流烟气中三醋酸甘油酯、烟碱及水分的含量。
23.在其中至少一种可能的实现方式中，所述基于标准样品，使用内标法分别得到标准工作曲线回归方程包括：将预先配置的内标物包括三醋酸甘油酯及烟碱的第一标准溶液，以及内标物包括水分的第二标准溶液，采用气相色谱内标法定量，进行回归方程拟合。
24.在其中至少一种可能的实现方式中，所述标准样品的配置方式包括：
25.定量称取三醋酸甘油酯以及烟碱，并定容配置出第一标准溶液；定量称取蒸馏水配置并定容配置出第二标准溶液；
26.分别向第一标准溶液以及所述第二标准溶液加入所述萃取液，得到涉及三醋酸甘油酯及烟碱的标准样品以及涉及水分的标准样品。
27.在其中至少一种可能的实现方式中，所述标准工作曲线为基于不同容量或质量的标准溶液，得到的多级标准工作曲线。
28.在其中至少一种可能的实现方式中，所述捕集卷烟主流烟气中总粒相物包括：将卷烟样品在预设环境平衡后，使用转盘吸烟机执行抽吸操作，在抽吸过程中捕集卷烟主流烟气中总粒相物后的剑桥滤片。
29.在其中至少一种可能的实现方式中，所述测定方法还包括按如下方式标定振荡萃取时间：
30.在预设时长范围内，分别标定出不同的振荡萃取时长对三醋酸甘油酯、烟碱及水分的影响程度；
31.综合标定得到的影响程度，从预设时长范围内确定出目标振荡萃取时间。
32.本发明的主要设计构思在于，基于并联毛细管柱气相色谱法构思，由单进样口将三醋酸甘油酯、烟碱、水分色谱分离出峰并进行定量检测，无需使用氦气或氮气，仅用氢气即可作为载气，实现同时测定卷烟总粒相物中三醋酸甘油酯、烟碱、水分的含量；具体地，由毛细管柱三通连接器、进样口毛细管柱连接器、第一毛细管柱、第二毛细管柱、氢火焰离子化检测器以及热导池检测器构建专用装置，并在振荡萃取出待测样本后，使用该装置获得气相色谱检测信号，再与既定的标准工作曲线相拟合，回归得到三醋酸甘油酯、烟碱、水分的含量。本发明适用于卷烟主流烟气检测，在检测烟碱、水分含量的同时也测出三醋酸甘油酯含量，且使最大相对标准偏差(rsd)小于2.5％，回收率在94％～109％，具有简单高效、准确性高、重复性好的特点，此外还可以显著降低检测成本。
附图说明
33.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：
34.图1为本发明实施例提供的用于气相色谱仪的并联检测装置的示意图；
35.图2为本发明实施例提供的卷烟总粒相物测定方法的流程图。
具体实施方式
36.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
37.本发明提出了一种用于气相色谱仪的并联检测装置的实施例，具体来说，如图1所示，其中包括：毛细管柱三通连接器1、进样口毛细管柱连接器2、第一毛细管柱10、第二毛细管柱20、氢火焰离子化检测器11以及热导池检测器21；
38.所述毛细管柱三通连接器1的三个通道分别与所述进样口毛细管柱连接器2的出口、第一毛细管柱10的一端以及第二毛细管柱20的一端连接；
39.所述进样口毛细管柱连接器2的入口为用于卷烟总粒相物检测的唯一的气相色谱进样口；
40.所述第一毛细管柱10的另一端与所述氢火焰离子化检测器11连接，用于测定卷烟总粒相物中的三醋酸甘油酯以及烟碱；
41.所述第二毛细管柱20的另一端与所述热导池检测器21连接，用于测定卷烟总粒相物中的水分。
42.进一步地，在所述毛细管柱三通连接器1与所述进样口毛细管柱连接器2的出口之间采用毛细管连接。优选地，所述毛细管为失活熔融石英毛细管。
43.在前述装置基础上，本发明还提供了一种卷烟总粒相物测定方法的实施例，需指出的是，在实施该测定方法前，可预先准备卷烟样品、异丙醇(ar级,纯度≥99.5)、烟碱(ar级,纯度≥99.0)、蒸馏水、十七烷(gc级，纯度≥99.0)、无水乙醇(gc级,纯度≥99.9)、三醋酸甘油酯(纯度≥99.5)；以及，转盘吸烟机、配有fid、tcd检测器的气相色谱仪(fid检测器：氢火焰离子化检测器；tcd检测器：热导池检测器)、分析天平(感量0.1mg)、振荡器。
44.接续前文，卷烟总粒相物中三醋酸甘油酯、烟碱、水分测定方法可参考图2所示，包括：
45.步骤s1、基于十七烷、乙醇以及异丙醇溶液配置萃取液；具体地，可以取0.5ml十七烷、5ml乙醇，并加入异丙醇溶液定容到1升，配制成萃取液。
46.步骤s2、使用吸烟机对卷烟样品进行标准抽吸操作，并在抽吸过程中捕集卷烟主流烟气中总粒相物；具体地，可先将卷烟样品在规定温湿度环境平衡如48小时以上，然后将20支烟放置在转盘吸烟机上执行抽吸操作，此过程中捕集20支卷烟主流烟气中总粒相物后的剑桥滤片。
47.步骤s3、在捕集到的总粒相物中加入所述萃取液并进行振荡萃取，得到待检样品；具体地，可向剑桥滤片中加入50ml的萃取液，并置于摇床中振荡15分钟，取上层清液作为待检样品。可以预先标定振荡萃取时间，例如以50ml萃取液为例，按10～50分钟范畴进行前期
测试，考察不同振荡时长的总粒相物萃取效果。本发明的目标是针对总粒相物中的三醋酸甘油酯、烟碱及水分进行测定，因而可以分别考察振荡萃取时间对任一目标的影响，再综合三者影响，确定出优选的振荡萃取时间，如15分钟。
48.步骤s4、设定气相色谱仪参数后，采用并联检测装置，获取待测样品的检测信号；
49.步骤s5、基于待测样品的检测信号以及预配置的标准样品，同步测定出待测样品中三醋酸甘油酯、烟碱及水分的含量。
50.所述气相色谱仪参数包括柱温箱温度，并保持其他条件不变，采用前文提及的并联式检测装置，对预设的标准样品以及待测样品进行检测，具体是考察标准样品和待测样品的出峰情况；进一步地，为保持较好的峰值分离效果和检测速度，柱温箱的温度可恒定为160℃，并保持时间9.1分钟，在该条件下，标准样品、待测样品乃至杂质均可完全分离，从而可以较好地满足分析要求。
51.关于气相色谱仪的设定，还可以进一步参考：并联式卷烟总粒相物检测装置的进样量设为1ul，进样口温度250℃，10psi恒压，分流比20:1，隔垫吹扫3ml/min；氢火焰离子化(fid)检测器温度250℃，空气流量320ml/min，氢气流量30ml/min，尾吹气15ml/min，agilent色谱柱cp-wax52cb规格50m
×
0.53mm
×
1.00μm；热导池检测器(tcd)检测器温度250℃，参比氢气流量10ml/min，尾吹气5ml/min，agilent色谱柱hp-plot q规格30m
×
0.53mm
×
40μm。
52.关于标准样品的准备，则可以参考如下：称取三醋酸甘油酯400mg、烟碱400mg定容100ml第一标准溶液，然后分别吸取1ml、2ml、3ml、4ml、5ml、6ml第一标准溶液，并逐个加入前述萃取液50ml，配制为涉及三醋酸甘油酯及烟碱的标准样品，该示例中获得的六种标准样品，是为了得到涉及三醋酸甘油酯及烟碱的6级标准工作曲线，在其他示例中可不限于此；另外，按六种不同质量，称取蒸馏水作为第二标准溶液，并加入前述萃取液50ml，配制涉及水分的标准样品，其是为了获得涉及水分的6级标准工作曲线。
53.关于对预设的标准样品以及待测样品进行检测的具体方式，可以但不限于：基于标准样品，使用内标法分别得到标准曲线回归方程，也即是，将预先配置的内标物为三醋酸甘油酯、烟碱，以及水分的多个标准样本溶液，采用气相色谱内标法定量，进行回归方程拟合，具体可见下表。
54.化合物保留时间回归方程相关系数r三醋酸甘油酯8.845y＝1.10034x0.99994烟碱4.848y＝2.65623x0.99997水分1.665y＝0.15846 0.500450.9998
55.然后，将所述待测样品经由并联式检测装置获得的检测信号，与所述标准曲线回归方程结合，得到总粒相物中三醋酸甘油酯、烟碱及水分的含量。
56.在前述测定方法基础上，还可以在同一卷烟样品的总粒相物中按低、中、高3个含量浓度，依次加入三醋酸甘油酯0.4mg/cig、0.8mg/cig、1.2mg/cig；烟碱0.3mg/cig、0.6mg/cig、0.9mg/cig；水分0.8mg/cig、1.8mg/cig、2.8mg/cig，并进行振荡萃取后，进行六次平行测定，这样便可以得到加标回收率和回收率相对标准偏差(rsd/％)，如下表所示。
[0057][0058]
在前述测定方法基础上，还可以对同一卷烟样品中的三醋酸甘油酯、烟碱和水分进行六次平行测定，计算标准偏差(std)、相对偏差(rsd/％)，以考察重复性，如下表所示。
[0059]
进样次数三醋酸甘油酯烟碱水分11.6931.9503.95321.6931.9533.96831.6871.9533.89541.7051.9523.88451.7081.9513.91261.7111.9513.939平均值1.7001.9523.925std0.010.000.03rsd/％0.580.070.85
[0060]
综上所述，本发明的主要设计构思在于，基于并联毛细管柱气相色谱法构思，由单进样口将三醋酸甘油酯、烟碱、水分色谱分离出峰并进行定量检测，无需使用氦气或氮气，仅用氢气即可作为载气，实现同时测定卷烟总粒相物中三醋酸甘油酯、烟碱、水分的含量；具体地，由毛细管柱三通连接器、进样口毛细管柱连接器、第一毛细管柱、第二毛细管柱、氢
火焰离子化检测器以及热导池检测器构建专用装置，并在振荡萃取出待测样本后，使用该装置获得气相色谱检测信号，再与既定的标准工作曲线相拟合，回归得到三醋酸甘油酯、烟碱、水分的含量。本发明适用于卷烟主流烟气检测，在检测烟碱、水分含量的同时也测出三醋酸甘油酯含量，且使最大相对标准偏差(rsd)小于2.5％，回收率在94％～109％，具有简单高效、准确性高、重复性好的特点，此外还可以显著降低检测成本。
[0061]
本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示单独存在a、同时存在a和b、单独存在b的情况。其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
[0062]
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。