一种卷烟制品烟气捕集装置、吸烟机及捕集方法与流程

本发明涉及吸烟机的技术领域，尤其涉及一种卷烟制品烟气捕集装置、吸烟机及捕集方法。

背景技术：

卷烟主流烟气消费者直接吸食进口的，与感官感受和体验直接挂钩，因此对主流烟气的分析至关重要，卷烟烟气的捕集是烟气分析的基础和关键环节。主流烟气分为粒相物和气相物，传统卷烟烟气成分中粒相物的比例大，多采用剑桥滤片捕集粒相成分，溶液吸收气相成分的方法，不仅程序繁杂，并且剑桥滤片收集后需要进行陈化处理等一系列的过程，处理过程中必然带来损失。

近年来，随着新型烟草的研发的加速与推荐，适合于新型烟草的吸烟机也不断被推出，特别是电子烟和加热不燃烧卷烟的吸烟机。目前市场上吸烟机开发者主要是来至传统卷烟的斯茹林、伯格瓦特等，这些吸烟机都是采用与传统吸烟机相类似的烟气捕集模式，即通过剑桥滤片收集主流烟气中的粒相物，溶剂吸收主流烟气中的气相物。但由于新型卷烟不同与传统卷烟是其加热温度小于400℃，主流烟气中粒相成分和气相成分变少，特别是粒相物的比例减少，气相物的比例增加，所以仅以粒相物与主流烟气的全组分之间的差异也越大，如果要测定全烟气的组分必须分来对气相和粒相组分同时来捕集，分开测定，这势必造成实验步骤的增加和实验误差的增大，因此，需要一种提供卷烟全烟气的捕集方法，可以实现将卷烟的粒相组分和气相组分一次性捕集。且后期处理比价方便快捷，不引入二次转移的捕集方式捕集方法。

技术实现要素：

本发明的目的是解决上述技术的不足而提供一种结构简单，同时收集卷烟制品主流烟气的气相物和粒相物，收集烟气直接并且损失少，可提高后期分析数据结果的准确性的卷烟制品烟气捕集装置、吸烟机及捕集方法，本发明适用于加热不燃烧卷烟、传统卷烟、电子烟烟气的新鲜烟气的收集和捕集。

本发明的技术方案是：一种卷烟制品烟气捕集装置，包括针筒抽吸装置和管路，所述针筒抽吸装置包括针筒和带动针筒内活塞往复运动的往复运动机构，所述针筒和管路外侧均包裹有用于保持其内烟气温度的加热保温装置，所述管路包括进气导管、集气导管和三通，所述针筒的进出气口与三通的第一端连接，所述三通的第二端通过第一单向阀与进气导管的一端连接，所述进气导管的另一端为烟气进口端，所述三通的第三端通过第二单向阀与集气导管的一端连接，所述集气导管的另一端安装有用于插入真空进样收集装置的针头，所述第一单向阀控制烟气仅从第二端进入第一端，所述第二单向阀控制烟气仅从第一端进入第三端。优选的，所述真空进样收集装置的体积优选为35ml、45ml、60ml或55ml。在采用逐口捕集时，真空进样收集装置的体积优选为35ml、45ml或55ml。真空进样收集装置为真空进样瓶或真空进样袋。这里的逐口捕集是指，针对一支卷烟的每一口烟气的收集，一般从第一口到第八或第十口，是测定烟气中物质在每抽吸一口分布的稳定性，但由于国际统一的抽吸方式不同，抽吸的深度和抽吸体积不同，因此选择不同体积的真空进样收集装置收集，保证符合标准。加热保温装置的加热范围在50-500℃之间，优选的范围是50-300℃，针筒和管路可用耐高温材质制作，管路与其它部件为可拆卸的连接方式，从而方便每次捕集后更换。

由于采用上述结构，通过在针筒、管路外布设加热保温装置防止烟气从滤嘴抽出来后遇到冷的针筒冷凝在针筒的壁上，造成转移到烟气真空收集瓶中的烟气损失。

进一步的，所述往复运动机构包括丝杆、安装在丝杆上的滑块和驱动丝杆旋转的丝杆电机，所述滑块通过推杆支架与针筒内推杆连接联动。

进一步的，所述三通为三通管或三通阀。

进一步的，所述进气导管的烟气进口端与夹持器连通，所述夹持器包括第一夹片、第二夹片和烟支滤嘴固定端，所述第一夹片、第二夹片和烟支滤嘴固定端通过密封件依次密封卡装，所述第一夹片、第二夹片和烟支滤嘴固定端的中部设有相互连通的通孔，所述烟支滤嘴固定端的通孔大小与烟支滤嘴大小相匹配，所述第一夹片和第二夹片相对的连接端之间设有用于固定剑桥滤片的固定空间，所述固定空间内放置有收集烟气中粒相物的剑桥滤片，所述第一夹片和第二夹片的通孔通过剑桥滤片连通，所述第一夹片与进气导管密封连接，使得进气导管与通孔连通。

进一步的，还包括转盘机构，所述转盘机构包括转盘和带动转盘旋转的转盘电机，所述转盘上以转盘旋转轴心为中心环形阵列有多个用于安装真空进样收集装置的放置槽，所述集气导管的针头与转盘内真空进样收集装置的进气口位置相对应。通过转盘机构，方便在烟气逐口捕集时收集，在烟气的收集和分析时分为整支烟气的捕集分析和烟支每一口烟气的捕集分析，在烟气逐口捕集的过程中，需要对一支烟的每一口进行捕集，因此需要1-10个真空烟气收集瓶依次逐口收集烟气，通过转盘可以更快捷将烟气输送到真空进样收集装置内。

进一步的，所述转盘内设有对放置槽内真空进样收集装置进行降温的低温冷却装置，所述低温冷却装置的冷却层采用冷却液、冰水混合物或液氮作为冷却介质，通过制冷电磁阀控制温度。制冷范围为10℃～-100℃，优选的范围0℃～-50℃，当烟气被反推到真空进样收集装置以后，采用冷却处理，将烟气冷凝在进样瓶中，防止烟气溢出，为下一步仪器分析做好铺垫。

进一步的，所述针头通过活动软管与集气导管连接，所述针头固定在垂直抽插组件的活动端，所述垂直抽插组件与转盘联动，所述转盘转动一个工位，所述垂直抽插组件带动针头下降插入真空进样收集装置。

进一步的，所述垂直抽插组件包括针头夹具、丝杆传动机构和带动丝杆传动机构中丝杆旋转的针头电机，所述针头固定在针头夹具上，所述针头夹具通过滑块安装在丝杆传动机构的丝杆上。

一种带卷烟烟气捕集装置的吸烟机，包括上述卷烟制品烟气捕集装置，所述卷烟制品烟气捕集装置安装在机架上，同时安装在机架上的还有吸烟机，所述吸烟机的出气口与进气导管连接。

进一步的，所述烟具组件包括烟气发生单元、驱动单元和控制单元，所述烟气发生单元包括夹持烟支的夹持器和加热烟支的烟具，所述驱动单元包括丝杆传动机构、安装在丝杆传动机构丝杆滑块上的滑杆、带动丝杆传动机构旋转的烟具电机，所述滑杆与烟具的开关位置相对应，所述控制单元与烟具电机连接，控制滑杆按压烟具的开关从而实现烟具加热启闭。

一种在线卷烟制品烟气捕集方法，利用上述的带卷烟烟气捕集装置的吸烟机，包括如下步骤：

a、取一根样品烟支或者带有烟具的样品烟支安装在吸烟机的卷烟加热器内，通过夹持架固定，在样品烟支的过滤嘴外套装橡胶嘴，将橡胶嘴与进气导管连接；

b、将真空进样收集装置放置于在带有低温冷却装置的进样盘中；

c、通过控制单元控制触发单元点燃烟支，烟气通过第一单向阀和三通吸入可加热的针筒抽吸装置的针筒中；

d、然后控制针筒抽吸装置将针筒中的烟气通过第二单向阀反推入的真空进样收集装置中；

e、烟气捕集完成后，用真空油脂涂抹真空进样收集装置的密封塞，冷冻储存真空进样收集装置。

综上所述，本发明提供了一种卷烟制品烟气捕集装置、带卷烟制品烟气捕集装置的吸烟机，通过同时收集卷烟制品主流烟气的气相物和粒相物，收集烟气直接、减少烟气收集的损失，针对现有烟气中气相物的比例增加，大大提高了后期分析数据结果的准确性。

附图说明

图1为本发明的俯视图。

图2为本发明的正面剖视图。

图3为本发明的侧面剖视图。

图4为本发明针筒抽吸装置的爆炸图。

图5为本发明往复运动机构的爆炸图。

图6为本发明烟具组件的爆炸图。

图7为本发明垂直抽插组件的爆炸图。

图8为本发明转盘机构的爆炸图。

图9为本发明夹持器的结构示意图。

附图中，1、机架；2、针筒抽吸装置；3、往复运动机构；4、烟具组件；5、垂直抽插组件；6、转盘机构；7、真空进样收集装置；8、进气导管；9、集气导管；10、第一单向阀；11、第二单向阀；12、三通；13、针头；21、针筒；22、推杆；23、加热保温装置；24、下固定支架；25、上固定支架；31、导轨底座；32、丝杆；33、推杆支架；34、滑块；35、丝杆电机；41、烟具支架；42、烟具；43、烟支；44、滑杆；45、烟具电机；51、夹具支架；52、针头夹具；53、针头电机；61、转盘；62、转盘电机；63、低温冷却装置。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1、图2、图3、图4所示，一种卷烟制品烟气捕集装置，包括针筒抽吸装置2、管路和真空进样收集装置7，所述针筒抽吸装置2包括可耐高温材质制作的针筒21和带动针筒21内活塞往复运动的往复运动机构3，所述管路包括进气导管8、集气导管9和三通12，所述针筒21和管路外侧均包裹有用于保持其内烟气温度的加热保温装置23，本实施例中，加热保温装置23采用的是内布设有电加热丝的保温套，保温套套装在针筒21、进气导管8、集气导管9和三通12外侧，所述针筒21及其外侧的加热保温装置23通过上固定支架25和下固定支架24固定支撑在机架1上，所述加热保温装置23包括加热套和与加热套连接的控制加热温度的温控装置，所述针筒21的进出气口与三通12的第一端连接，所述三通12的第二端通过第一单向阀10与进气导管8的一端连接，所述进气导管8的另一端为烟气进口端，本实施例中，进气导管8的另一端通过连接件与烟支滤嘴连接，所述三通12的第三端通过第二单向阀11与集气导管9的一端连接，所述集气导管9的另一端安装有用于插入真空进样收集装置7的针头13，所述第一单向阀10控制烟气仅从第二端进入第一端，所述第二单向阀11控制烟气仅从第一端进入第三端，本实施例中，真空进样收集装置为真空进样瓶。加热保温装置的加热范围在50-500℃之间，优选的范围是50-300℃，针筒和管路可用耐高温材质制作，管路与其它部件为可拆卸的连接方式，从而方便每次捕集后更换。

如图3所示，真空进样收集装置7安装在转盘机构6内，所述转盘机构6包括转盘61和带动转盘旋转的转盘电机62，所述转盘61上以转盘旋转轴心为中心环形阵列有多个用于安装真空进样收集装置7的放置槽，所述集气导管9的针头13与转盘61内真空进样收集装置7的进气口位置相对应。所述转盘61内设有对放置槽内真空进样收集装置7进行降温的低温冷却装置63，所述低温冷却装置63的冷却层为电子阀制冷、冷却液、冰水混合物或液氮作为冷却的介质。所述针头13通过活动软管与集气导管9连接，所述针头13固定在垂直抽插组件5的活动端，所述垂直抽插组件5与转盘61联动，所述转盘61转动一个工位，所述垂直抽插组件5带动针头下降插入真空进样收集装置7。

如图7所示，所述垂直抽插组件5包括针头夹具52、丝杆传动机构和带动丝杆传动机构中丝杆旋转的针头电机61，所述丝杆传动机构设置在夹具支架53内，所述针头13固定在针头夹具52上，所述针头夹具52通过滑块安装在丝杆传动机构的丝杆上，从而实现针头电机61旋转带动针头夹具52的上下移动。

本实施例中，所述三通12为三通管或三通阀，如果采用三通阀，三通阀通过控制器与往复运动机构3配合工作，从而更好的控制烟气，防止烟气的损失。

如图5所示，本实施例中，所述往复运动机构3包括丝杆32、安装在丝杆32上的滑块33和驱动丝杆32旋转的丝杆电机34，所述滑块33通过推杆支架35与针筒21内推杆22连接联动，丝杆电机34与控制系统连接，从而实现与其它部件的联动。

作为本实施例中的一种实施方式，所述进气导管8的烟气进口端与夹持器连通，所述夹持器包括第一夹片14、第二夹片15和烟支滤嘴固定端16，所述第一夹片、第二夹片和烟支滤嘴固定端中部均设有通孔，所述第一夹片、第二夹片和烟支滤嘴固定端通过密封件依次密封卡装，使得所述第一夹片、第二夹片和烟支滤嘴固定端中部的通孔18相互连通且形成的通孔18与外界密封，所述烟支滤嘴固定端的通孔大小与烟支滤嘴大小相匹配，所述第一夹片和第二夹片相对的连接端之间设有用于固定剑桥滤片的固定空间17，所述固定空间内放置有收集烟气中粒相物的剑桥滤片，所述第一夹片和第二夹片的通孔通过剑桥滤片连通，所述第一夹片与进气导管8密封连接，使得进气导管8与通孔连通，这样可以通过剑桥滤片收集主流烟气中的粒相物，真空进瓶收集气相物，使得本装置可以分开捕集粒相物和气相物。

如图1、2所示，将卷烟制品烟气捕集装置安装在吸烟机上，从而形成一种带卷烟烟气捕集装置的吸烟机，包括所述的卷烟制品烟气捕集装置，所述卷烟制品烟气捕集装置安装在机架1上，同时安装在机架1上的还设有用于模拟抽吸烟支的烟具组件4，所述烟具组件4的出气口与进气导管8连接。

如图6所示，本实施例中的所述烟具组件4包括烟气发生单元、驱动单元和控制单元，所述烟气发生单元包括夹持烟支45的夹持器和加热烟支45的烟具42，所述驱动单元包括丝杆传动机构、安装在丝杆传动机构丝杆滑块上的滑杆44、带动丝杆传动机构旋转的烟具电机45，所述滑杆44与烟具的开关位置相对应，所述控制单元与烟具电机45连接，控制滑杆按压烟具的开关从而实现烟具加热启闭。

一种在线卷烟制品烟气捕集方法，利用所述的带卷烟烟气捕集装置的吸烟机，包括如下步骤：

a、取一根样品烟支45或者带有烟具的样品烟支45安装在吸烟机的卷烟加热器内，通过夹持架固定，在样品烟支的过滤嘴外套装橡胶嘴，将橡胶嘴与进气导管8连接；

b、将真空进样收集装置放置于在带有低温冷却装置的进样盘中；

c、通过控制单元控制触发单元点燃烟支，烟气通过第一单向阀10和三通12吸入可加热的针筒抽吸装置2的针筒中；

d、然后控制针筒抽吸装置2将针筒中的烟气通过第二单向阀11反推入的真空进样收集装置中；

e、烟气捕集完成后，用真空油脂涂抹真空进样收集装置的密封塞，冷冻储存真空进样收集装置。

工作原理：

如图7，工作的时候，先把烟支45插入烟具42，然后把进气导管8套在烟支嘴棒上，按下点烟键，烟具开始工作，针头由垂直抽插组件带动，插入真空进样收集装置内；同时启动橡胶加热器，加热器开始对针筒21加热并保持温度为50℃不变。

针筒按照预先设置好的程序，烟支加热完成可以抽烟后，丝杆的电机正转，通过丝杆和滑块，带动推杆夹具35和推杆22向左运动，第一单向阀10导通，第二单向阀11关闭，烟支产生的烟气经由进气导管8被抽进针筒21内；然后丝杆电机34反转，针筒21向右运动，第一单向阀10关闭，第二单向阀11导通，烟气经由集气导管9排入真空进样收集装置内存储。真空进样收集装置装满烟气后，垂直抽插组件带动针头13脱离真空进样收集装置7，转盘61转动，将下一个真空进样收集装置7转动到针头13的下方，下一个工作周期开始。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供的卷烟制品全烟气捕集中第一口烟气的捕集。所述烟支与针筒连接在三通阀的两端，当点燃烟支后，烟气通过第一单向阀和三通12进入针筒中，针筒的温度为50℃，然后在推杆将针筒中的烟气反推置于转盘的20ml真空进样收集装置中。转盘的冷凝温度为0℃。烟气捕集完成后，拔出针头13，用真空油脂涂抹真空进样收集装置的密封塞，冷冻储存真空进样收集装置。

实施例2：

本实施例提供本发明吸烟机的全烟气逐口捕集方法为：取一根加热不燃烧卷烟的烟支，将烟支插入烟具中，固定在烟支加持架上，在过滤嘴处套橡胶嘴，将进气导管8连接到橡胶嘴上，将8个真空进样收集装置依次放置于在带冷却装置的转盘中，将集气导管9插入真空进样收集装置中。选择抽吸模式，抽吸容量为35ml,抽吸时间为2s，间隔10s，触发烟具的加热按钮30s后，针筒开始烟气抽吸，抽吸完成后，针筒将烟气反推入第一个真空进样收集装置中；依次重复上述动作，直至捕集8口烟气为至。用真空油脂涂抹8个真空进样收集装置的密封塞，冷冻储存真空进样收集装置。

实施例3：

本实施例提供本发明吸烟机的全烟气前3口烟气的捕集：取一根加热不燃烧卷烟的烟支，将烟支插入烟具中，固定在烟支加持架上，在过滤嘴处套橡胶嘴，将进气导管8连接到橡胶嘴上，将8个真空进样收集装置依次放置于在带冷却装置的转盘中，将集气导管9插入真空进样收集装置中。选择抽吸模式，抽吸容量为35ml,抽吸时间为2s，触发烟具的加热按钮30s后，针筒开始烟气抽吸，抽吸完成后，间隔10s，重复上述抽吸动作，直至抽吸完成，将所有烟气一次性反推入真空进样收集装置7中；用真空油脂涂抹真空进样收集装置的密封塞，冷冻储存真空进样收集装置。

实施例4：

本实施例提供本发明吸烟机气相和粒相烟气捕集：取一根加热不燃烧卷烟的烟支，将烟支插入烟具中，固定在烟支加持架上，将装有剑桥滤片的夹持器装在进气导管8上，将烟支的滤嘴安装在夹持器的烟支滤嘴固定端，将出气导管插入真空集气袋内上，选择抽吸模式，触发烟具的加热按钮30s后，针筒开始加热达到预定温度后开始烟气抽吸，抽吸完成后，将针筒中的烟气中气相物一次性反推入真空收集袋7中，密封真空收集袋。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。