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烟芯材料吸湿特性评价技术研究进展

轻工学报 2024年第3期39卷 109-118页

作者：郑赛晶刘广超陈嘉彬高峄涵张轶辉邓锐杰上海新型烟草制品研究院有限公司上海201315 深圳新型烟草制品有限公司广东深圳457001 四川大学轻工科学与工程学院四川成都610065

针对烟芯材料在加工贮藏过程中极易受到环境湿度影响而产生吸湿或解湿的问题,对烟芯材料吸湿特性的评价技术进行梳理。指出:平衡含水率能够反映烟芯材料的持水能力,测试技术主要包括有损检测(烘箱法、气相色谱法、卡尔费休法、差量法)... 详细信息

针对烟芯材料在加工贮藏过程中极易受到环境湿度影响而产生吸湿或解湿的问题,对烟芯材料吸湿特性的评价技术进行梳理。指出:平衡含水率能够反映烟芯材料的持水能力,测试技术主要包括有损检测(烘箱法、气相色谱法、卡尔费休法、差量法)和无损检测(核磁法、微波法、红外法),前者具有较高的准确性,但耗时长;后者具有快速无损的优点,但易受样品形态、堆积状态等的影响。进一步地,水分赋存形态则可通过水分活度表征法和低场核磁共振法进行解析,水分活度反映了水分的可利用程度,而低场核磁共振法则能监测区分自由水和结合水,但会受其他含氢成分干扰。吸附热力学可通过等温吸湿曲线、吸附模型、吸附热进行探究,吸湿动力学可通过吸湿时间曲线及其相关模型进行探讨,但仅从热力学或动力学角度来评价吸湿特性可能存在评价维度的片面性、适用范围的局限性等问题。未来可将二者结合,以建立更为合理、适用性更广的烟芯材料吸湿特性评价技术,为烟草制品在加工贮藏过程中的吸湿特性研究提供参考。

关键词：吸湿特性烟芯材料动力学热力学评价技术

3种电加热卷烟专用再造烟叶的甘油饱和吸附特性

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烟草科技 2022年第5期55卷 41-49页

作者：高峄涵李祥林冯智渊赵红颖谢焰上海新型烟草制品研究院有限公司上海市200082 同济大学化学科学与工程学院上海市200092

为探究电加热卷烟专用再造烟叶(简称再造烟叶)甘油饱和吸附量的吸附规律和主要影响因素,使用化学吸附仪测定了不同类型再造烟叶对甘油的饱和吸附量及在程序升温条件(30~350℃)下甘油的脱附量。通过分析甘油在再造烟叶上的吸附量和吸附类... 详细信息

为探究电加热卷烟专用再造烟叶(简称再造烟叶)甘油饱和吸附量的吸附规律和主要影响因素,使用化学吸附仪测定了不同类型再造烟叶对甘油的饱和吸附量及在程序升温条件(30~350℃)下甘油的脱附量。通过分析甘油在再造烟叶上的吸附量和吸附类型,结合再造烟叶材料的比表面积、孔径分布、表面官能团等表面性质,阐释不同再造烟叶材料的表面性质与甘油饱和吸附量之间的相互关系。结果表明:(1)再造烟叶的比表面积和孔结构越大越有利于提高甘油表面的吸附量;此外,再造烟叶丰富的表面含氧官能团可与甘油形成多重氢键作用,不仅可以提高甘油在再造烟叶表面的吸附量,还能提高甘油在再造烟叶表面的吸附强度。(2)再造烟叶的含水率越高,其表面的含氧官能团的量越高,越有利于甘油在再造烟叶表面的吸附。

关键词：电加热卷烟再造烟叶甘油饱和吸附程序升温化学吸附

电加热卷烟传热传质和关键物质释放规律研究进展

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烟草科技 2022年第8期55卷 100-112页

作者：高峄涵黄洁洁高洁吴晋禄谢焰高乃平上海新型烟草制品研究院上海市200082 同济大学机械与能源工程学院上海市200092

为了掌握电加热卷烟的研究现状,为产品开发和改良的相关研究工作提供思路,对电加热卷烟的工作过程和关键物质(水分、甘油和烟碱)释放规律研究及现有的数值模拟研究进行了综述,结果表明:①电加热卷烟主要包含热传导和对流换热两种传热形... 详细信息

为了掌握电加热卷烟的研究现状,为产品开发和改良的相关研究工作提供思路,对电加热卷烟的工作过程和关键物质(水分、甘油和烟碱)释放规律研究及现有的数值模拟研究进行了综述,结果表明:①电加热卷烟主要包含热传导和对流换热两种传热形式,其关键物质释放过程的本质是发生在体系内部复合物理、化学反应的传热、传质和相变问题;②烟草基质在加热过程中会发生许多物理化学过程,如水分蒸发及碳水化合物和大分子物质的热解等;③电加热卷烟工作过程中,水分在大温度范围内均有释放,甘油和烟碱的释放分别主要在150~250℃和110~220℃区间,关键物质的释放与加热温度、雾化剂质量分数、烟支含水率等多重因素有关;④现有数值模拟工作中对电加热卷烟内部的传热和关键物质释放、烟气在滤嘴段的降温和流动特性以及电加热器表面温度分布进行了研究。

关键词：电加热卷烟传热传质烟气关键物质释放规律水分甘油烟碱数值模拟

不同工艺电加热卷烟再造烟叶主要成分的释放性能

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烟草科技 2023年第3期56卷 30-40,77页

作者：卢乐华高洁费菲华青张玮陶立奇高峄涵上海新型烟草制品研究院上海市201315 上海烟草集团有限责任公司技术中心上海市201315

为研究电加热卷烟专用再造烟叶主要成分的释放性能,对干法、造纸法、稠浆法和辊压法再造烟叶进行了微观形貌分析,并利用管式炉加热装置对气溶胶捕集物(ACM)、烟碱、甘油和水分等主要组分进行分析,考察再造烟叶含水率、甘油质量分数和加... 详细信息

为研究电加热卷烟专用再造烟叶主要成分的释放性能,对干法、造纸法、稠浆法和辊压法再造烟叶进行了微观形貌分析,并利用管式炉加热装置对气溶胶捕集物(ACM)、烟碱、甘油和水分等主要组分进行分析,考察再造烟叶含水率、甘油质量分数和加热温度对释放量、释放率、捕集率和逐口释放稳定性等释放性能指标的影响。结果表明:①不同再造烟叶的微观结构和释放率差异较大。相比于其他再造烟叶,辊压法再造烟叶结构更为均匀、致密,主要组分的逐口释放稳定性更好。②再造烟叶含水率增大使烟碱和甘油最大释放量对应的抽吸口数序号后移,但对释放量的影响因原料类型不同而有所差异。③再造烟叶甘油质量分数升高能不同程度地促进气溶胶捕集物、甘油和水分的释放,对烟碱的影响因原料类型不同而有所差异。④在160~250℃范围内,加热温度越高,主要组分的释放率越高,但逐口稳定性越差。存在兼顾主要组分释放量、释放率和逐口释放稳定性的加热卷烟再造烟叶最佳加热温度范围。

关键词：电加热卷烟再造烟叶气溶胶微观结构烟碱甘油水分逐口释放

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电加热卷烟传热与原料组分变化的数值模拟

烟草科技 2023年第12期56卷 67-75页

作者：高峄涵黄洁洁王雨青吴晋禄蒋旭高洁高乃平上海新型烟草制品研究院上海市201315 同济大学机械与能源工程学院上海市200092

为了建立电加热卷烟动态传热与发烟段组分释放关联的数值模型,运用多孔介质理论和反应动力学理论对传热、烟气流动以及烟草原料受热过程的水分、甘油、烟碱的释放进行分析,采用Fluent软件对模型进行数值求解。根据多孔介质的传热相似准... 详细信息

为了建立电加热卷烟动态传热与发烟段组分释放关联的数值模型,运用多孔介质理论和反应动力学理论对传热、烟气流动以及烟草原料受热过程的水分、甘油、烟碱的释放进行分析,采用Fluent软件对模型进行数值求解。根据多孔介质的传热相似准则,设计并搭建了原型烟支发烟段扩大4倍尺寸的套管实验装置,测试了套管装置内的温度分布。利用实测的温度数据和原型烟支中3种关键组分的逐口剩余量检测结果,对模型的预测能力进行验证。结果表明:模拟值与实验值吻合较好,模型对逐口抽吸条件下烟草原料中水分、甘油和烟碱剩余量模拟的平均误差分别为5.02%、12.41%和19.97%;模型可用于评估发烟段内部的传热效果,在本模拟所研究的烟支中76.51%体积的烟草原料温度低于150℃,低温影响了甘油和烟碱的释放效率。该数值模型可用于协助优化加热卷烟供热设计以及烟草组分含量配比设计。

关键词：电加热卷烟扩尺实验装置温度分布发烟段组分释放数值模拟

加热模式对薄荷型加热卷烟中主要成分的转移率及逐口释放行为的影响

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中国烟草学报 2022年第6期28卷 1-10页

作者：任举谢焰张锁慧刘鸿卢乐华郑赛晶高峄涵上海新型烟草制品研究院上海市浦东科技园区201315 上海烟草集团有限责任公司技术中心上海市200082

【目的】考察不同加热模式下薄荷型加热卷烟烟气中主要成分释放量及转移率变化情况。【方法】以3种不同加热模式的烟具HTP1(内芯刀片加热)、HTP2(外围加热)、HTP3、HTP4、HTP5(内芯针式加热)和10款对应的薄荷型加热卷烟为研究对象,分析... 详细信息

【目的】考察不同加热模式下薄荷型加热卷烟烟气中主要成分释放量及转移率变化情况。【方法】以3种不同加热模式的烟具HTP1(内芯刀片加热)、HTP2(外围加热)、HTP3、HTP4、HTP5(内芯针式加热)和10款对应的薄荷型加热卷烟为研究对象,分析烟支中薄荷醇、烟碱和甘油的含量分布和在加拿大深度抽吸(HCI)模式下烟气中薄荷醇、烟碱和甘油的转移率和逐口释放量变化。【结果】(1)薄荷醇转移率与烟具加热温度、加热模式及烟支中薄荷醇添加位置等因素有关,内芯刀片式加热卷烟、外围加热卷烟、内芯针式加热卷烟的薄荷醇转移率分别为27.45%~30.27%、15.81%~17.48%和13.39%~26.36%,内芯刀片加热卷烟的薄荷醇转移率高于其他样品。(2)内芯刀片式加热卷烟薄荷醇逐口释放量均呈先上升后稳定再下降的趋势,不同薄荷强度口味样品中薄荷醇释放量有较明显差异;外围加热卷烟薄荷醇逐口释放量均呈先上升后快速下降的趋势,内芯针式加热卷烟薄荷醇释放量则是先上升后缓慢下降。(3)内芯刀片加热卷烟的烟碱和甘油转移率高于其他样品。(4)内芯刀片加热方式结合有序排列薄片的组合,其烟气中薄荷醇、烟碱和甘油的逐口释放量更平稳。

关键词：薄荷型加热卷烟薄荷醇转移率逐口释放

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电子烟多口抽吸过程的传热传质数值模拟

烟草科技 2023年第1期56卷 74-81页

作者：黄忠辉黄洁洁高峄涵李典高乃平陆漓王萍娟巫毅广西中烟工业有限责任公司技术中心广西南宁市530001 同济大学机械与能源工程学院上海市200092 上海新型烟草制品研究院有限公司上海市201315 广西中烟工业有限责任公司柳州卷烟厂广西柳州市545026

为探究电子烟烟液在多孔雾化芯内雾化过程中的传热传质行为,建立了适用于模拟电子烟多口抽吸使用场景的多口抽吸模型,并应用MATLAB软件对模型进行求解,经验证模型具有一定的准确性。利用多口抽吸模型模拟逐口抽吸条件下电子烟烟液相变... 详细信息

为探究电子烟烟液在多孔雾化芯内雾化过程中的传热传质行为,建立了适用于模拟电子烟多口抽吸使用场景的多口抽吸模型,并应用MATLAB软件对模型进行求解,经验证模型具有一定的准确性。利用多口抽吸模型模拟逐口抽吸条件下电子烟烟液相变过程的传热传质特性、烟液成分变化并计算热效率。结果表明:(1)雾化芯孔隙中的烟液在抽吸间隙发生降温,在30 s的抽吸间隙内,烟液温度无法降至环境温度,随着抽吸口数的增加,逐口抽吸开始时刻和结束时刻的烟液温度较上一口相比平均提高4.4%;(2)在模拟的5口抽吸中,烟液的平均气化速率呈现先增大后减小的趋势,第2口抽吸时烟液的平均气化速率达到最大值2.80 mg/s;(3)随着抽吸口序的增大,逐口的系统升温耗能呈现先减小后增大的趋势,逐口的烟液气化耗能呈现先增大后减小的趋势,逐口的导热、对流、辐射3项热损失不断增大,每一口抽吸的热损失较上一口分别平均提高8.4%、6.8%、11.6%。每口抽吸的热效率随抽吸口数的增加而减小,当抽吸口数从1口增加至5口,每口抽吸的热效率从93.3%降至90.9%。

关键词：电子烟多孔雾化芯数值模拟传热传质热效率

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食品添加剂L-香芹酮的吸入遗传毒性评价

食品安全导刊 2023年第18期 83-88页

作者：严大为李睿陆诚玮高峄涵上海新型烟草制品研究院有限公司基础研究室上海201315 上海市食品药品检验研究院药理毒理所上海201203

目的:了解食品添加剂L-香芹酮对雾化剂参比烟液气溶胶遗传毒性的影响。方法:在雾化剂参比烟液中加入300 mg·L-1的L-香芹酮,选取气-液(琼脂)界面的全烟气暴露方式,暴露时间为30 min,通过Ames试验、染色体畸变试验和体外微核试验等遗传... 详细信息

目的:了解食品添加剂L-香芹酮对雾化剂参比烟液气溶胶遗传毒性的影响。方法:在雾化剂参比烟液中加入300 mg·L-1的L-香芹酮,选取气-液(琼脂)界面的全烟气暴露方式,暴露时间为30 min,通过Ames试验、染色体畸变试验和体外微核试验等遗传组合试验,对添加L-香芹酮后的雾化剂参比烟液气溶胶的遗传毒性进行评估。结果:与雾化剂参比烟液气溶胶相比,添加L-香芹酮后的雾化剂参比烟液气溶胶的5种菌株的细菌突变菌落数降低幅度为0%~39.6%(不含活化系统S9),而TA97a和TA102菌株的菌落数增加56.0%和2.4%,TA98、TA100和TA1535菌株的菌落数分别降低50%、27.9%和50%(含活化系统S9);染色体畸变率降低0.6%;微核率降低1.55‰;但与阴性对照组相比,添加L-香芹酮后的雾化剂参比烟液气溶胶组的细菌回复突变试验、染色体畸变试验和微核试验等遗传组合试验的3项指标均符合阴性判断标准。结论:在本试验条件下,添加300 mg·L^(-1)的L-香芹酮对雾化剂参比烟液气溶胶的遗传毒性影响较小。

关键词：雾化剂参比烟液 L-香芹酮气-液界面遗传毒性

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电子烟液中游离态和质子态烟碱的测定及分布

烟草科技 2021年第8期54卷 36-44页

作者：卢乐华茹洁雄李祥林高峄涵谢焰上海新型烟草制品研究院上海市201315

为对电子烟液中烟碱的形态分布进行研究,建立了一种液液萃取-GC-MS法测定电子烟液中游离态和质子态烟碱的方法。测定了丙二醇-甘油(PG-VG)体系样品和电子烟液样品中游离态和质子态烟碱的质量分数,并研究了二者在PG-VG体系和电子烟液中... 详细信息

为对电子烟液中烟碱的形态分布进行研究,建立了一种液液萃取-GC-MS法测定电子烟液中游离态和质子态烟碱的方法。测定了丙二醇-甘油(PG-VG)体系样品和电子烟液样品中游离态和质子态烟碱的质量分数,并研究了二者在PG-VG体系和电子烟液中的分布情况。结果表明:①二氯甲烷-水两相液液萃取法具有良好的适用性,可用于电子烟液中烟碱形态分布的定量研究。②在PG-VG体系中,烟碱自由基系数(αfbn)不受PG-VG配比和烟碱盐添加量的影响,但与体系的pH显著正相关。③在相同香精配方的电子烟液中,αfbn与pH显著正相关;而在不同香精配方电子烟液中并无显著规律。④电子烟液中的烟碱盐并非完全以质子态存在,而是在香精组成和烟碱添加方式的影响下形成游离态和质子态分布的动态平衡。

关键词：电子烟烟液烟碱游离态质子态自由基系数气相色谱-质谱法