用于加热卷烟烟气成分快速比对的预处理装置的制作方法

1.本发明涉及烟气分析技术领域，尤其涉及一种用于加热卷烟烟气成分快速比对的预处理装置。


背景技术：

2.卷烟烟气对于卷烟品质有着重要影响。加强卷烟烟气分析，不仅对于分析卷烟品质，也对指导卷烟工艺配方、加工和研发新品具有重要的意义。目前常用的卷烟烟气分析方法主要是采用吸烟机对卷烟进行定量的抽吸，利用剑桥滤片分离粒相物和水汽，而后通过吸收液或捕集阱收集气相部分，最后对分析试液进行定性定量的分析。此种检测装置结构大多复杂，为了保证吸烟机的正常运行，必须设置剑桥滤片过滤掉烟气中的水汽等物质，设备成本高；检测耗时长；需要定期对吸烟机进行维护修理。对于需要快速测定同一批次卷烟某项指标稳定性的检测，使用现有的检测装置不仅成本较高，并且难以满足快速测定的需求。


技术实现要素：

3.为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本发明提供一种用于加热卷烟烟气成分快速比对的预处理装置和加热卷烟烟气成分的快速比对方法。
4.本发明提供一种用于加热卷烟烟气成分快速比对的预处理装置，其包括：加热器具，连接管，注射器和吸收液；其中，所述加热器具用于对加热卷烟的烟草段末端加热，所述连接管的一端与加热卷烟的滤嘴端相连，另一端与注射器的针筒小孔相连，所述注射器内预置所述吸收液，所述吸收液的预置量不超过注射器针筒内容积的50％。
5.进一步地，所述连接管为连接软管。
6.进一步地，所述连接管包括：连接管头段和连接软管；所述连接管头段的一端为开口尺寸渐缩的锥形管段，用于放置加热卷烟的滤嘴端；所述连接管头段的另一端与连接软管的一端相连，所述连接软管的另一端与注射器的针筒小孔相连。
7.进一步地，还包括：辅助密封筒，所述辅助密封筒套设于针筒小孔外，所述辅助密封筒内设置有只允许气体流入针筒内的单向阀；所述连接管的另一端与辅助密封筒相连。
8.进一步地，所述单向阀包括：环形凸起和圆形密封片；其中，
9.所述环形凸起设置于所述辅助密封筒内壁；
10.所述圆形密封片的边缘固定在环形凸起靠近针筒的一侧，其中部设置有十字形切口。
11.进一步地，还包括：
12.第一支座，用于支撑固定加热器具；
13.第二支座，用于支撑固定注射器；
14.伸缩机构，其伸缩端与注射器的活塞柄末端可拆卸连接。
15.进一步地，所述第二支座包括：支架，固定卡环，和自动旋转组件；其中，
16.所述固定卡环套设于注射器的针筒外；
17.所述自动旋转组件固定于支架上，其包括：动力输入端，相啮合的输入齿轮和涡旋弹簧齿轮；涡旋弹簧齿轮的齿轮轴与固定卡环相连；所述动力输入端用于驱动输入齿轮转动。
18.进一步地，所述吸收液用于吸收烟气中的水溶性组分，醇溶性组分或酯溶性组分。
19.本发明还提供一种加热卷烟烟气成分的快速比对方法，其包括如下步骤：
20.采用上述任意一项所述的预处理装置将多组待测试的加热卷烟均按照以下方法进行处理：
21.a).使用所述注射器吸收预设量的吸收液，记录此时注射器活塞的初始位置；
22.b).将待测试的加热卷烟放入加热器具内，将其滤嘴端与连接管相连；
23.c).开启加热器具加热测试卷烟30～60s，拉动注射器活塞进行吸气，达到注射器最大容量停止；
24.d).摇晃注射器；
25.e).将连接管从注射器针筒拔出，推回注射器活塞至初始位置；
26.f).取同组的另一只加热卷烟，重复步骤b～e若干次；将注射器内的液体取出得到检测液；
27.对各组测试卷烟对应的检测液进行gc-ms分析，根据分析结果比对不同测试卷烟的烟气成分。
28.进一步地，所述多组待测试的加热卷烟为两组以上的同规格、同叶组的加热卷烟；或者，所述多组待测试的加热卷烟为一组标准加热卷烟，以及一组以上对比用加热卷烟。
29.相对于现有技术，本发明提供的用于加热卷烟烟气成分快速比对的预处理装置具有如下优点：
30.该预处理装置结构简单，部件易得，操作简便，采用该装置可以快速简便的实现加热卷烟中部分成分的快速捕集，为后续的检测分析提供检测液，以便进行后续的成分横向比对，进而快速的评价同一批次卷烟的质量稳定性，或者品质合格率，也可以对加热卷烟的配方研究提供指导方向。
31.注射器集定量吸烟装置、吸收液盛放装置，以及气液混合装置于一体，无需像吸烟机那样必须设置剑桥滤片，也无需定期维护，简化结构的同时降低了装置成本。
32.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
33.通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细地描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
34.图1为本发明实施例提供的用于加热卷烟烟气成分快速比对的预处理装置的结构示意图；
35.图2为本发明另一实施例提供的用于加热卷烟烟气成分快速比对的预处理装置的结构示意图；
36.图3为本发明另一实施例提供的用于加热卷烟烟气成分快速比对的预处理装置的结构示意图；
37.图4为本发明另一实施例提供的用于加热卷烟烟气成分快速比对的预处理装置中辅助密封筒的端面结构示意图；
38.图5为本发明另一实施例提供的用于加热卷烟烟气成分快速比对的预处理装置的结构示意图；
39.图6为另一实施例提供的用于加热卷烟烟气成分快速比对的预处理装置中第二支架的结构示意图。
40.附图标记说明：
41.1-加热卷烟
42.2-加热器具
43.3-连接管
44.31-连接管头段
45.32-连接软管
46.4-注射器
47.5-吸收液
48.6-辅助密封筒
49.7-单向阀
50.71-环形凸起
51.72-圆形密封片
52.8-第一支座
53.91-支架
54.92-固定卡环
55.93-自动旋转组件
56.931-动力输入端
57.932-输入齿轮
58.933-涡旋弹簧齿轮
59.10-伸缩机构
具体实施方式
60.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
61.在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
62.应当理解，尽管在本发明中可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信
息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
63.本发明实施例提供一种用于加热卷烟烟气成分快速比对的预处理装置，采用该装置可以快速简便的实现加热卷烟中部分成分的快速捕集，为后续的检测分析提供检测液，以便进行后续的成分横向比对，进而快速的评价同一批次卷烟的质量稳定性，或者品质合格率，也可以对加热卷烟的配方研究提供指导方向。
64.请参见图1，本发明实施例提供的用于加热卷烟烟气成分快速比对的预处理装置包括：加热器具2，连接管3，注射器4和吸收液5；其中，所述加热器具2用于对加热卷烟1的烟草段末端加热，所述连接管3的一端与加热卷烟1的滤嘴端相连，另一端与注射器4的针筒小孔相连，所述注射器4内预置所述吸收液5，所述吸收液5的预置量不超过注射器4针筒内容积的50％。
65.上述预处理装置中，加热器具2用于对加热卷烟1进行加热产生烟气，连接管3则连接加热卷烟1的滤嘴端用于将烟气导入到注射器4的针筒内；注射器4的作用在于：首先，通过向外拉动活塞柄，利用负压吸收加热卷烟产生的烟气，并且通过活塞柄的行程实现烟气吸收量的定量控制，即起到类似吸烟机的作用，但无需像吸烟机那样必须设置剑桥滤片，也无需定期维护；其次，注射器还用于放置吸收液5，吸收液5用于吸收烟气中的特定组分，本领域技术人员可以根据待检测的烟气组分目标来确定使用哪种吸收液。吸收液用于吸收烟气中的水溶性组分，醇溶性组分或酯溶性组分。吸收液具体可以采用：水，其可以吸收烟气中的水溶性组分；甲醇或乙醇等，其可以吸收烟气中的醇溶性组分；异戊酸异戊酯或二丙二醇甲醚等，其可以吸收烟气中的酯溶性组分。最后，注射器4的针筒还用于提供实现气液混合的空间，使得烟气中的待检测成分能够充分的被吸收液5吸收。为了保证单次处理中烟气中待检测成本的吸入量，以及为烟气和吸收液提供混匀的空间，本发明实施例控制吸收液5的预置量不超过注射器4针筒内容积的50％。
66.上述注射器的规格可以采用10ml、30ml或50ml的注射器，注射器内吸收液的预置量为注射器针筒内容积的6％～20％。
67.采用该预处理装置进行烟气成分快速捕集的方法如下：
68.将多组待测试的加热卷烟均按照以下方法进行处理：
69.a).使用注射器4吸收预设量的吸收液5，记录此时注射器活塞的初始位置；
70.b).将待测试的加热卷烟1放入加热器具2内，将其滤嘴端与连接管3相连；
71.c).开启加热器具2加热待测试的加热卷烟30～60s，拉动注射器活塞进行吸气，达到注射器4最大容量停止；
72.d).摇晃注射器4；
73.e).将连接管3从注射器4针筒拔出，推回注射器活塞至初始位置；
74.f).取同组的另一只加热卷烟，重复步骤b～e若干次；将注射器4内的液体取出得到检测液；
75.由此得到各组测试卷烟对应的检测液，所述多组为至少两组。而后可对各组加热
卷烟对应的检测液进行gc-ms分析，根据分析结果比对不同测试加热卷烟的烟气成分，由此可以快速实现加热卷烟之间成分的横向比对，进而判断该批次卷烟的品质稳定性，或者用来衡量该批次卷烟的合格率。例如：当需要快速评判某批次加热卷烟品质稳定的时候，上次多组测试卷烟可以为两组以上的同规格、同叶组的加热卷烟，采用本发明实施例的方法预处理后进行分析，通过烟碱、三醋酸甘油酯、丙二醇、丙三醇等某些关键成分的横向比对的偏差，来评判该批次卷烟的品质稳定性。又如：当需要快速评判某批次加热卷烟的合格率时，上述多组测试卷烟为一组标准加热卷烟，以及一组以上对比用加热卷烟，采用本发明实施例的方法预处理后进行分析，通过丙二醇、烟碱等某些关键成分的横向比对的偏差，来预估该批次卷烟的合格率。
76.上述预处理装置中，连接管3用于将烟气导入到注射器4的针筒内，为了方便调整加热器具2和注射器4的布置位置，该连接管3优选采用连接软管，如橡皮管等。作为本发明实施例的另一优选方案，请参见图2，所述连接管3包括：连接管头段31和连接软管32；所述连接管头段31的一端为开口尺寸渐缩的锥形管段，用于放置加热卷烟1的滤嘴端；所述连接管头段31的另一端与连接软管32的一端相连，所述连接软管32的另一端与注射器4的针筒小孔相连。该连接管3采用两段式组装结构，连接软管32的作用与前述相同，本方案还增设锥形管结构的连接管头段31，由于其设置有尺寸渐缩的锥形管段，使得其可以对多种尺寸规格的加热卷烟均适用，拓宽了该预处理装置的适用对象范围。该连接管头段31优选采用金属结构，例如不锈钢结构。连接软管32的一端套设在连接管头段31的末端(即上述另一端)，另一端与注射器4的针筒小孔相连。
77.当抽吸完成后，需要进行摇晃注射器4的步骤，此步骤的作用在于增大烟气和吸收液5的接触面积，提高待测定组分的吸收率。为了降低此过程中烟气的外漏，优选在摇晃前预先对注射器4的针筒小孔进行密封。具体实现方式和包括但不限于：对于连接管3为连接软管的结构，可将加热卷烟1从连接软管上取下后，使用密封夹夹紧连接软管实现密封。或者，取下连接管3后使用密封盖对针筒小孔进行密封。
78.请参见图3，为了提高检测效率，本发明另一优选实施例优选采用如下技术方案，上述预处理装置还包括：辅助密封筒6，所述辅助密封筒6套设于注射器4的针筒小孔外，所述辅助密封筒6内设置有只允许气体流入针筒内的单向阀7；所述连接管3的另一端与辅助密封筒6相连。由此，在进行抽吸操作时，将连接管3通过辅助密封筒6与注射器4相连，当外拉注射器4活塞时，单向阀7处于开启状态，允许烟气进入针筒内部；当抽吸结束后，取下连接管3，此时单向阀7处于关闭状态，防止针筒内的气体外漏。
79.请参见图3和图4，对于单向阀7的具体结构，其可以包括：环形凸起71和圆形密封片72；其中，
80.所述环形凸起71设置于所述辅助密封筒6内壁；
81.所述圆形密封片72的边缘固定在环形凸起71靠近针筒的一侧，圆形密封片72的中部设置有十字形切口。
82.上述中部设置有十字形切口的圆形密封片72，其边缘均固定在环形凸起71上，当外拉注射器4活塞柄时，由于负压的作用，圆形密封片72的十字形切口会向内张开，烟气得以进入；当停止外拉注射器4活塞柄时，圆形密封片72失去负压作用，十字形切口恢复原位，烟气被隔离在注射器4针筒内。
83.作为本发明实施例的优选方案，请参见图5，上述预处理装置还优选包括：
84.第一支座8，用于支撑固定加热器具2；优选的，加热器具2沿水平方向固定于第一支座8；
85.第二支座，用于支撑固定注射器4；优选的，注射器4沿水平方向或者竖直方向固定于第二支座；
86.伸缩机构10，其伸缩端与注射器4的活塞柄末端可拆卸连接。该伸缩机构10用于自动控制注射器4活塞杆的移动行程，进而方便实现烟气进烟量的一致性。该伸缩机构10具体可以为气缸。
87.进一步地，请参见图6，上述第二支座具体可以包括：支架91，固定卡环92，和自动旋转组件93；其中，
88.所述固定卡环92套设于注射器4的针筒外；
89.所述自动旋转组件93固定于支架91上，其包括：动力输入端931，相啮合的输入齿轮932和涡旋弹簧齿轮933；涡旋弹簧齿轮933的齿轮轴与固定卡环92相连；所述动力输入端931用于驱动输入齿轮932转动。
90.通过设置上述自动旋转组件93可以方便抽吸完成后注射器4摇晃的步骤，只需要通过动力输入端931驱动输入齿轮932转动，通过啮合作用，涡旋弹簧齿轮933也随之转动，转动过程中涡旋弹簧被拉紧，当撤去对动力输入端931的动力源后，涡旋弹簧复位，带动涡旋弹簧齿轮933反转。上述旋转弹簧齿轮在转动过程会带动固定卡环92及注射器4随之转动，由此实现注射器4的摇晃。通过控制动力输入端931的动力源，可以实现不同组卷烟测试时，其摇晃条件相同，进而便于控制检测条件的一致性。
91.由上述内容可知，本发明实施例提供的用于加热卷烟烟气成分快速比对的预处理装置具有如下优点：
92.该预处理装置结构简单，部件易得，操作简便，采用该装置可以快速简便的实现加热卷烟中部分成分的快速捕集，为后续的检测分析提供检测液，以便进行后续的成分横向比对，进而快速的评价同一批次卷烟的质量稳定性，或者品质合格率，也可以对加热卷烟的配方研究提供指导方向。
93.注射器集定量吸烟装置、吸收液盛放装置，以及气液混合装置于一体，无需像吸烟机那样必须设置剑桥滤片，也无需定期维护，简化结构的同时降低了装置成本。
94.本发明另一实施例还提供一种加热卷烟烟气成分的快速比对方法，包括如下步骤：
95.采用上述实施例提供的预处理装置将多组待测试的加热卷烟均按照以下方法进行处理，所述多组为至少两组：
96.a).使用所述注射器4吸收预设量的吸收液，记录此时注射器4活塞的初始位置；
97.b).将待测试的加热卷烟放入加热器具2内，将其滤嘴端与连接管3相连；
98.c).开启加热器具2加热测试卷烟30～60s，拉动注射器4活塞进行吸气，达到注射器4最大容量停止；
99.d).摇晃注射器4；
100.e).将连接管3从注射器4针筒拔出，推回注射器4活塞至初始位置；
101.f).取同组的另一只加热卷烟，重复步骤b～e若干次；将注射器4内的液体取出得
到检测液；
102.对各组测试卷烟对应的检测液进行gc-ms分析，根据分析结果比对不同测试卷烟的烟气成分。
103.优选的，所述多组待测试的加热卷烟为两组以上的同规格、同叶组的加热卷烟；或者，所述多组待测试的加热卷烟为一组标准加热卷烟，以及一组以上对比用加热卷烟。前一种方法用于快速判断该批次卷烟的品质稳定性，后一种方法用来快速衡量该批次卷烟的合格率。
104.以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
105.实施例1：
106.将待测试的同一规格的加热卷烟随机分成3组，每组卷烟5支，3组测试卷烟分别标号为a,b和c；对每组卷烟按照如下方式进行测试：
107.采用如图1所示的预处理装置对每组加热卷烟按照如下方式进行处理：
108.使用10ml容量的注射器吸收2ml的乙醇溶液；将加热卷烟的烟支滤嘴端使用连接软管与注射器连接；将加热卷烟加热30s，推动注射器活塞进行吸气，达到注射器最大容量停止；摇晃注射器30s使得注射器内的乙醇充分吸收烟气；将注射器拔出，推回活塞至2ml刻度处，与同组的另一加热卷烟连接；重复上述步骤直至本组的5支加热卷烟均抽吸完毕；将注射器拔出，将吸收液注入色谱瓶中，进行gc-ms分析。gc-ms分析条件如下：色谱柱选用kb-waxetr(60m
×
250μm
×
0.25μm)；载气为he；流速1ml/min：进样量1μl，分流比10:1，升温程序为50℃保持2min，随后以5℃/min升温至100℃，保持5min，以3℃/min升温至125℃，保持10min，以3℃/min升温至150℃，保持10min，以3℃/min升温至175℃，保持10min，以3℃/min升温至200℃，保持10min，以3℃/min升温至225℃，保持10min，以3℃/min升温至260℃，保持10min；传输线温度260℃；离子源温度230℃；溶剂延迟7.2min；质量数范围33-550amu。gc-ms分析结果列于表1。
109.表1各组加热卷烟烟气成分和面积归一化结果
[0110][0111]
由表1可知，该批次卷烟的稳定性较好。
[0112]
实施例2
[0113]
预先制备出标准卷烟组o
[0114]
在同规格的待测试卷烟中随机抽取5支，得到测试组卷烟l；
[0115]
对每组卷烟按照如下方式进行测试：
[0116]
采用如图1所示的预处理装置对测试组卷烟l的加热卷烟按照如下方式进行处理：
[0117]
使用50ml容量的注射器吸收3ml的二丙二醇甲醚；将加热卷烟的烟支滤嘴端使用连接软管与注射器连接；将加热卷烟加热40s，推动注射器活塞进行吸气，达到注射器最大容量停止；摇晃注射器40s使得注射器内的二丙二醇甲醚充分吸收烟气；将注射器拔出，推
回活塞至3ml刻度处，与另一加热卷烟连接；重复上述步骤，直至本组的5支加热卷烟均抽吸完毕；将注射器拔出，将溶液注入色谱瓶中，进行gc-ms分析，gc-ms分析条件如下：色谱柱选用kb-waxetr(60m
×
250μm
×
0.25μm)；载气为he；流速1ml/min：进样量1μl，分流比10:1，升温程序为50℃保持2min，随后以5℃/min升温至100℃，保持5min，以3℃/min升温至125℃，保持10min，以3℃/min升温至150℃，保持10min，以3℃/min升温至175℃，保持10min，以3℃/min升温至200℃，保持10min，以3℃/min升温至225℃，保持10min，以3℃/min升温至260℃，保持10min；传输线温度260℃；离子源温度230℃；溶剂延迟7.2min；质量数范围33-550amu。gc-ms分析结果列于表2：
[0118]
表2各组加热卷烟烟气成分和面积归一化结果
[0119]
编号保留时间面积归一化(％)化合物名称o5.680.02异戊醛l5.670.02异戊醛o5.810.02羟基丙酮l5.810.02羟基丙酮o5.95,6.10,9.263.97丙二醇甲醚l5.94,6.09,9.303.99丙二醇甲醚o6.362.012-甲氧基-1-丙醇l6.411.982-甲氧基-1-丙醇o6.90,7.73,7.92,9.09,10.4684.78丙二醇l6.91,7.73,7.98,9.11,10.4684.79丙二醇o7.370.221-乙氧基-2-丙醇l7.340.211-乙氧基-2-丙醇o14.250.13三丙二醇甲醚l14.260.14三丙二醇甲醚o18.401.36正十三烷l18.51.4正十三烷o18.881.931,2-甘油二乙酸酯l18.81.851,2-甘油二乙酸酯o19.505.56烟碱l19.455.6烟碱
[0120]
由表2可知，测试组卷烟符合标准。
[0121]
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文披露的各实施例。