一种用于检测卷烟滤嘴液态水含量的装置及其制备方法与流程

本发明涉及卷烟滤嘴检测，具体涉及一种用于检测卷烟滤嘴液态水含量的装置及其制备方法。

背景技术：

0、技术背景

1、目前我国已经成为世界上香烟消费最大的市场，竞争也日趋激烈化，我国烟草业的现状迫切要求国内各大烟草企业提升卷烟品质，做大做强品牌。而且随着减害降焦的不断深入，卷烟降焦减害不可避免地使得卷烟中部分香气质和香气量损失，造成卷烟的原有的抽吸舒适性下降，抽吸味道失真。因此，开展卷烟增香保润应用研究和应用技术开发，对于提升中式卷烟品质、增强品牌的市场竞争力具有重要意义。

2、目前市场上的常规卷烟大多数都存在卷烟抽吸喉部舒适性略有不足，干燥感突出的缺点；因此，必须通过烟气保润或补水的相关技术弥补此缺陷，改善卷烟的抽吸舒适性。其中，保润方法一般是在烟丝中加入甘油、丙二醇、木糖醇或山梨醇等，此类多元醇类保润剂虽可以维持加工过程中烟丝含水率，提高烟丝耐加工性，但由于该类添加剂是直接接入烟丝中的，会在抽吸时参与燃烧，造成烟气中引入其它的杂气，影响卷烟的感官品质。而在滤嘴段进行烟气补水则没有这方面的缺陷，因此现有技术中会在滤嘴段添加水性爆珠等，水性爆珠含有的液态水对烟气补水效果好。

3、另一方面，卷烟滤嘴已成为卷烟降焦减害的重要介质，卷烟滤嘴主要通过气溶胶颗粒经直接截留、惯性碰撞和扩散沉积而实现对烟气中有害成分的截留过滤，这不仅与滤嘴的物理性质及结构密切相关，还与滤嘴中所含的吸附材料有关，为提高过滤效率，常在滤嘴中添加用以吸附水溶性有害物质的吸附材料，而这些吸附材料往往也含有液态水。

4、但为了上述目的而添加的水性爆珠或吸附材料等都含有液态水，而液态水在运输、储存过程中容易挥发，因此在滤嘴端部都封装有隔水透气膜，但需在销售前对隔水透气膜是否破损而导致滤嘴液态水渗漏的情况进行确定，然而先阶段，并未有对于滤嘴液态水漏水检测的装置出现，仅在现有技术中，公开号为cn87102472的中国专利公开了一种性能稳定的集成电路卷烟水份测定仪，采用集成运算放大器、电容式卷烟传感器和另外三只电容组成复阻抗电桥，卷烟的水份引起传感器电容量的变化，从而引起复阻抗电桥输出电压的变化，这个输出电压推动已画成水份刻度的微安表头，因此在表头上可直接读出被测卷烟的水份，但该装置结构复杂且巨大，且只能对卷烟的整体水份进行测试，不适配于含有液态水的卷烟滤嘴的局部结构是否漏水进行检测。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种用于检测卷烟滤嘴液态水含量的装置及其制备方法，可监测卷烟滤嘴液态水的渗透情况，装置简单紧凑。

2、本发明的技术方案是，提供一种用于检测卷烟滤嘴液态水含量的装置，包括依次贴合的水芯滤嘴、氢析出催化层、质子交换膜、氧析出催化层、超级电容器、电流传感器。

3、优选地，所述水芯滤嘴内含有液态水。

4、优选地，所述水芯滤嘴端部设有隔水透气膜，所述隔水透气膜的型号可以为高分子ip67型隔水透气膜。

5、优选地，所述氢析出催化层的原料包括cofe/c氢析出催化剂、coni/c氢析出催化剂、cocu/c氢析出催化剂、como/c氢析出催化剂中的一种或几种，作为氢催化剂使得液态水电解为氢离子。

6、优选地，所述氧析出催化层的原料包括cofe/c氧析出催化剂、coni/c氧析出催化剂、cocu/c氧析出催化剂、como/c氧析出催化剂中的一种或几种，作为氧催化剂使得液态水电解为氧气。

7、优选地，所述氢析出催化层的原料与所述氧析出催化层的原料相同，使用相同的具有析氢析氧双功能的非贵金属come/c催化剂以降低检测装置成本。

8、优选地，所述质子交换膜为复合质子交换膜，其型号可以为pwa_13x_cs复合质子交换膜，所述复合质子交换膜作为水电解质子交换膜，分隔阳极和阴极，传导质子，使得氢离子转换为氢气，促进水的电解反应。

9、优选地，所述质子交换膜的厚度为60-70μm。

10、优选地，所述超级电容器为石墨烯超级电容器，导电性高，表面积大，在储能和释放过程中优越性高。

11、进一步地，还提供一种用于检测卷烟滤嘴液态水含量的装置的制备方法，包括以下步骤：

12、s1.将所述氢析出催化层的原料与树脂混合并分散均匀后，涂覆于所述水芯滤嘴的隔水透气膜外侧，得到设有氢析出催化层的第一复合结构，此时隔水透气膜一端与水芯滤嘴接触，另一端与所述氢析出催化层接触；

13、s2.将所述质子交换膜贴合于所述第一复合结构的氢析出催化层外侧，得到设有质子交换膜、氢析出催化层的第二复合结构；

14、s3.将所述氧析出催化层的原料与树脂混合并分散均匀后，涂覆于所述第二复合结构的质子交换膜外侧，得到设有氧析出催化层、质子交换膜、氢析出催化层的第三复合结构；

15、s4.通过丝网印刷将所述超级电容器印刷于所述第三复合结构的氧析出催化层外侧，并将电流传感器与所述超级电容器电连接，得到所述用于检测卷烟滤嘴液态水含量的装置。

16、所述电流传感器的型号可以为dhc01c 系列微型电流传感器，所述超级电容器通过丝网印刷的步骤为现有技术，可参照公开号为cn202010069640.3的中国专利一种基于丝网印刷的石墨烯柔性超级电容器的制备方法而制备，具体如下，(1)激光雕刻高分子聚合物聚酰亚胺膜，在聚酰亚胺膜上得到石墨烯薄层，刮下石墨烯薄层并研磨，得激光诱导石墨烯粉末；(2)将激光诱导石墨烯粉末、乙炔炭黑和乙基纤维素加入到丙酮和双丙酮醇的混合液中搅拌均匀、离心得激光诱导石墨烯导电油墨；(3)根据设计需求绘制电极图案，制备丝网印刷用的丝版；(4)取激光诱导石墨烯导电油墨置于丝版边缘，用刮板压住丝版与柔性衬底，使石墨烯导电油墨均匀印刷在柔性衬底上，将印刷后平面型石墨烯电极烘干；(5)用导电银浆将石墨烯电极的电极引脚与铜箔连接，烘干；(6)将聚乙烯醇与水混合，加热搅拌至聚乙烯醇颗粒完全融化至凝胶状态，滴入浓硫酸，冷却得凝胶电解质；(7)将凝胶电解质均匀涂覆在激光诱导石墨烯电极上进行封装，得石墨烯柔性超级电容器。

17、本方案的整体构思在于，当水芯滤嘴内的液态水通过隔水透气膜向外渗透或者隔水透气膜在某一位置破裂导致该位置液态水流出时，所述超级电容器放电可提供电能驱动电解水反应，在复合质子交换膜和电解水催化剂的参与下将卷烟滤嘴渗透出的液态水电解为氢气和氧气，所述电解水催化剂包括氢析出催化层的原料及氧析出催化层的原料，电化学反应产生的微量电流能够被与所述超级电容器电连接的高精度电流传感器检测到，通过电流传感器获得的电化学反应电流大小判断卷烟滤嘴液态水含量。

18、本发明的有益效果在于：

19、1.本方案的装置通过电信号原位检测方法，能够直观判断是否有从水芯滤嘴的隔水透气膜中渗透出的液态水，以及定量检测渗透出的液态水含量，该装置结构简单、易于获得加工，具有广泛的推广使用前景；

20、2.本方案的装置的大小可根据卷烟滤嘴的直径调整，适配于卷烟滤嘴中液态水的特异性检测，装置紧凑小巧，贴合度高；

21、3.本装置用于监测卷烟滤嘴中液态水的渗透情况，提高了卷烟的整体品质。