一种在线检测受热发烟型烟支的气溶胶释放量的装置及方法与流程

本发明属于加热不燃烧制品检测设备领域，具体涉及一种在线检测受热发烟型烟支的气溶胶释放量的装置及方法。

背景技术：

1、加热不燃烧制品是烟草领域近些年来重要的发展方向，而电加热卷烟则是其中最为普及的产品。电加热卷烟产品通常由烟支和提供加热温度及密封度的烟具组成，与传统卷烟相比，其温度低、不燃烧的特性具有优秀的减害潜力。

2、在加热卷烟的抽吸过程中，其单口抽吸容量v(例如使用烟草行业常用的模拟吸烟机，其单口抽吸容量固定为55ml)通常由三部分组成，分别是来自烟支前端的空气v1、烟支物料段加热产生的热气流v2、和来自烟支后端侧壁打孔处的空气v3。由于加热卷烟使用温度较低，通常在350℃以下，因此其烟气气溶胶中碳基固体颗粒很少，更多是以热气流v2中水、甘油、丙二醇、烟碱等物质经冷凝形成的小液滴形式存在，因而v2体积的变化决定了加热卷烟烟气气溶胶释放量的变化。

3、上述烟支物料经加热蒸馏-冷凝作用产生的气溶胶是供消费者吸食的主要成分，其数量也是影响电加热卷烟感官体验的主要因素。传统方法通过将烟气中气溶胶捕集至剑桥滤片后称重的方式获取气溶胶捕集物(acm)质量作为气溶胶产生量以对烟气进行评价。尽管该方法具有诸多优点，但其需要在捕集烟气前后人工使用精密天平进行称重，且由于单支烟支释放的气溶胶数量很少，通常需要将若干烟支的烟气富集于同一张滤片以满足称量精度的要求，因此该种方法极大影响了检测效率，且上述方式难以实现对单支烟抽吸过程中气溶胶产生量的实时检测。因此，亟需开发一种能够实现烟气气溶胶在线检测的方法，以实现对加热卷烟烟气稳定性的在线评价。

技术实现思路

1、为了解决上述问题中的至少一个，提出本发明。

2、本发明第一方面提供一种在线检测受热发烟型烟支的气溶胶释放量的装置，所述装置包括：依次连通的容积可调空腔1、烟支加热筒4和烟支打孔处进气量检测箱3，其中烟支打孔处进气量检测箱3具有烟支插入口可供烟支插入并深入到烟支加热筒4中，所述烟支打孔处进气量检测箱3还具有设置于其进气管路31上的气体流量计32；所述容积可调空腔1内设有温度传感器7和气压传感器8；

3、其中烟支打孔处进气量检测箱3，两侧为了还可以安装密封圈5来保证密封性。

4、优选地，所述进气管路31上设置单向阀门。

5、优选地，所述容积可调腔室1包括套筒和设置于该套筒内的活塞2，靠活塞2的移动来调节容积；优选地，所述套筒或所述活塞2上设有指示容积的刻度线。

6、优选地，所述烟支加热筒4包括周向加热器或中心加热器或二者的组合。

7、优选地，烟支打孔处进气量检测箱3的尺寸使得烟支插入后烟支的侧壁打孔处位于所述烟支打孔处进气量检测箱3的内部。

8、优选地，所述容积可调空腔1、烟支加热筒4、烟支打孔处进气量检测箱3三者气密性连接，使得烟支插入后唯一外界空气的进气通道为所述进气管路31。

9、优选地，所述容积可调空腔1内还设有氧气浓度传感器9。

10、优选地，所述容积可调空腔(1)的容积调节范围为0-35ml。

11、本发明的第二方面提供一种在线检测受热发烟型烟支的气溶胶释放量的方法，包含如下步骤：

12、(1)将烟支从所述烟支插入孔插入直至插入到所述烟支加热筒4；

13、(2)设定并记录所述容积可调空腔(1)的容积，保持该容积不变，并通过温度传感器7和气压传感器8记录起始时的温度t0和压强p0；

14、(3)对烟支加热并用吸烟机以固定的抽吸体积v对其进行抽吸，通过温度传感器7、气压传感器8记录一口抽吸之内任意两时刻t1和t2对应的温度、压强分别为t1、t2，p2、p2，根据理想气体方程pv＝nrt，得到该两个时刻的气体物质的量差值

15、(4)通过理想气体方程p0v1＝△nrt0计算时刻t1-t2抽吸过程中由所述容积可调空腔进入到烟支前端的空气体积v1；

16、(5)通过t1-t2时刻所述气体流量计(32)的读数，得到经由烟支打孔处进入烟支中的空气体积v3；

17、(6)若t1-t2对应一口抽吸开始和结束的两个时间点，则可通过公式v2＝v-v1-v3得到烟支物料段加热产生的热气流体积v2；若t1、t2为一口抽吸之内(非开始和结束)的两个时间点，则v需要由吸烟机的抽吸速率对t2-t1进行积分获得。

18、(7)根据预先确定的热气流体积v2与气溶胶捕集物数量的对应关系，推算出烟支气溶胶释放量。

19、优选地，还通过氧气浓度传感器9监测所述容积可调空腔1中的氧气浓度，据此测量在贫氧加热条件下的气溶胶释放量。

20、本发明具有以下有益效果：

21、1、针对特定品牌烟支建立回归曲线后，使用本发明可快速获得该品牌烟支的逐口气溶胶产生量，不需要使用剑桥滤片进行捕集、称重，可大大提高检测效率，适用于批次产品出厂稳定性检测。

22、2、该检测方法可实现抽吸过程单口抽吸过程内气溶胶产生量的实时分析，可极大提高检测的时间分辨率。

23、3、该检测方法所需基础数据由流量计、气压传感器、温度传感器即可获取，成本低廉，使用中无需耗材。

24、4、用于该检测方法的装置，结构简单生产成本低廉及易于推广，且该装置容积可调区可在一定范围内调整，可用于多种牌号加热卷烟的多数据测定。

技术特征：

1.一种在线检测受热发烟型烟支的气溶胶释放量的装置，其特征在于，所述装置包括：依次连通的容积可调空腔(1)、烟支加热筒(4)和烟支打孔处进气量检测箱(3)，其中烟支打孔处进气量检测箱(3)具有烟支插入口可供烟支插入并深入到烟支加热筒(4)中，所述烟支打孔处进气量检测箱(3)还具有设置于其进气管路(31)上的气体流量计(32)；所述容积可调空腔(1)内设有温度传感器(7)和气压传感器(8)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述容积可调腔室(1)包括套筒和设置于该套筒内的活塞(2)，靠活塞(2)的移动来调节容积；优选地，所述套筒或所述活塞(2)上设有指示容积的刻度线。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述烟支加热筒(4)包括周向加热器或中心加热器或二者的组合。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，烟支打孔处进气量检测箱(3)的尺寸使得烟支插入后烟支的侧壁打孔处位于所述烟支打孔处进气量检测箱(3)的内部。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述容积可调空腔(1)、烟支加热筒(4)、烟支打孔处进气量检测箱(3)三者气密性连接，插入烟支后唯一外界空气的进气通道为所述进气管路(31)。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述容积可调空腔(1)内还设有氧气浓度传感器(9)。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述容积可调空腔(1)的容积调节范围为0-35ml。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述容积可调空腔(1)上具有容积固定设施。

9.一种利用权利要求1所述装置在线检测受热发烟型烟支的气溶胶释放量的方法，其特征在于，包含如下步骤：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还通过氧气浓度传感器(9)监测所述容积可调空腔(1)中的氧气浓度，据此测量在贫氧加热条件下的气溶胶释放量。

技术总结
本发明属于加热不燃烧制品检测设备领域，具体涉及一种在线检测受热发烟型烟支的气溶胶释放量的装置及方法，所述装置包括：依次连通的容积可调空腔(1)、烟支加热筒(4)和烟支打孔处进气量检测箱(3)，其中烟支打孔处进气量检测箱(3)具有烟支插入口可供烟支插入并深入到烟支加热筒(4)中，所述烟支打孔处进气量检测箱(3)还具有设置于其进气管路(31)上的气体流量计(32)；所述容积可调空腔(1)内设有温度传感器(7)和气压传感器(8)。使用本发明可快速获得该品牌烟支的逐口气溶胶产生量，不需要使用剑桥滤片进行捕集、称重，可大大提高检测效率，适用于批次产品出厂稳定性检测，同时可实现抽吸过程单口抽吸过程内气溶胶产生量的实时分析，可极大提高检测的时间分辨率。

技术研发人员：张越,张柯,王爽,付丽丽,周浩,齐延鹏,池凤瑶,吴金凤,李斌,王兵
受保护的技术使用者：中国烟草总公司郑州烟草研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15