1、第十章卷煙煙氣的構成及其理化性質第一節 煙支的熄滅第二節 規范吸煙條件和煙氣的搜集第三節 煙氣氣溶膠的物理特性第四節 卷煙煙氣的主要化學成分第五節 煙氣化學成分與煙葉化學成分的關系.第一節 煙支的熄滅一、主流煙氣和側流煙氣二、煙支熄滅時的溫度分布三、煙支熄滅特性四、主要化學反響五、煙氣氣溶膠的構成.一、主流煙氣和側流煙氣.1 主流煙氣MS：吸燃時產生的煙氣，進入口腔，產生生理強度。評吸卷煙時，主要是評吸MS,來判別卷煙的香味，雜氣，刺激性，余味等的優劣。2 側流煙氣SS：陰燃時產生的煙氣，不進入口腔.3 吸燃：動態抽吸供氧不充分，發生不完全熄滅，所以產物復雜，不僅僅是二氧化碳和水。由于吸燃時構

2、成的碳化層阻止了空氣的進入。4 陰燃：靜態抽吸供氧較充分，是在富氧條件下熄滅，氧化反響是主要的。 空氣主要從碳線附近的旁通區進入，熄滅也主要發生在旁通區，所以熄滅較完全 .5 旁通區：熄滅錐底部周圍的高溫熄滅區，該區熄滅溫度最高，熄滅所需的空氣大部分從這個地方經過，所以叫旁通區。6 堵塞效應du se：熄滅錐的中間部分，構成了一個致密不透氣的碳化體，氣流不易從這里經過，所以成為堵塞效應。是相對于旁通區而言的 .二、煙支熄滅時的溫度分布溫度和氧氣是我們抽煙時不可短少的條件，溫度和氧氣在很大程度上決議著煙氣的化學組成。吸煙時的最高溫度是900，煙支被點燃的溫度是600 ，卷煙中的揮發性物質開場揮發

3、進入煙氣的溫度是300 。進入口腔的煙氣的溫度僅30-50 。.煙支熄滅時的溫度分布1.煙支熄滅時的溫度分布2.煙支熄滅時O2，CO ，CO2 濃度變化.煙支熄滅時O2，CO ，CO2 濃度變化煙支熄滅時的空氣供應情況：陰燃比吸燃供氧充足。吸燃時氧氣主要是從碳線周圍的旁通區進入，熄滅錐中心部分由于碳化，構成一個相對缺氧的區域 .三、煙支熄滅特性.根據煙支熄滅時的溫度分布和不同溫度區內所發生的化學反響，普通把一支熄滅著的煙分為3個主要的反響區 ： 高溫區，熱解蒸餾區和低溫區.溫度（）主要化學反應類型 產物 高溫區 900-600氧化放熱 氣相物：CO CO2 CH4 H2O2自由基，少量有機物熱

4、解蒸餾區 600-100貧氧條件下的吸熱反應、熱解、聚合、縮合 氣、液、固三相并存的氣溶膠：許多復雜的煙氣成分都在這里生成：焦油、煙堿 低溫區 低于100粒相物和可凝聚蒸汽的冷凝和過濾 .四、主要化學反響1水分：煙支燃吸過程中，100時，自在水揮發出來，進入煙氣；150時吸附水釋放出來，進入煙氣。2含雜原子的有機物分子中碳和雜原子O S N等構成的鍵比CC和CH鍵弱，高溫時先斷裂，因此含氧化合物先在裂解時釋放出來，如CO2 CO H2O，其次是H2S和NH3.3 芳香族化合物 芳環熱穩定性較高，在熱解區，側鏈和官能團比較不溫度先從苯環上斷裂下來，進一步分解成氣體或揮發產物，冷凝后液化；芳核彼此

5、縮合或聚合構成稠環化合物。4自在基反響 在煙支抽吸過程中存在自在基反響 .五、煙氣氣溶膠的構成一氣溶膠構成過程 煙氣氣溶膠是一個非常復雜的三相體系，有固、液、氣三相構成，每一相都是混合物，也就是說，氣相是由多種氣體構成的，固相和液相也分別是由多種氣體構成的混合物。其中，氣相是分散介質，粒相和固相是分散質，所以稱之為煙氣氣溶膠。.二氣溶膠構成機制1主流煙氣氣溶膠構成機制：冷凝作用晶核作用 3聚協作用.冷凝作用：發生在煙絲上的冷凝作用。主流煙氣進入低溫冷凝區后，被稀釋空氣冷卻，或者被較冷的煙絲冷卻，煙氣中沸點高，揮發性低的物質在煙絲上冷卻，從氣態轉化為液態構成氣溶膠的微粒.晶核作用：發生在固體顆粒

6、上的冷凝作用叫晶核作用。高溫熄滅過程會使一些物質以固體顆粒的方式直接進入煙氣氣流中，這些固體顆粒就構成了煙氣的冷凝中心又叫晶核。3聚協作用：在高溫條件下，假設干個小分子物質之間相互聚合構成更大分子量的大分子物質的反響。未飽和有機物和苯環較易發生聚協作用。.2 側流煙氣氣溶膠的構成機制 ： 側流煙氣微粒來源于熱解蒸餾區中構成的濃聚蒸汽，這種蒸汽經過部分蝕解的卷煙紙向煙支外分散；蒸汽一旦分開熄滅錐便遭到驟然降溫暖稀釋作用，從而冷凝為側流煙氣中氣溶膠微粒。.三氣溶膠的組成卷煙煙氣氣溶膠包括氣相和粒相兩部分，其中，粒相又包括固體顆粒和液態顆粒。粒相部分：又叫總凝聚物TPM，包括水分， 煙堿和焦油。焦油

7、DAR干焦油DRY DAR：TPM水分煙堿濕焦油WPM或粗焦油CPM：TPM煙堿.氣相部分：包括來自空氣的一些氣體；直接由煙葉中揮發進入煙氣的物質；煙葉熄滅后產生的氣態分子；水蒸汽。 .第二節 規范吸煙條件和煙氣的搜集一 規范吸煙條件二 主流煙氣的搜集三 側流煙氣的搜集.一 規范吸煙條件一對吸煙機的要求二大氣環境要求.一對吸煙機的要求.吸煙機壓降：壓降：煙支抽吸時，外界1個大氣壓的空氣流經煙支時，由于燃吸阻力而會使卷煙氣流的壓力下降，壓力下降的程度就叫壓降。吸煙機的壓降不超越300Pa.2.抽吸頻率和繼續抽吸時間 每口抽吸繼續時間為2.00.05抽吸頻率：每抽吸1口2，停頓58，然后再抽下一口

8、，也就是說，1min完成一次循環：包括抽吸2，陰燃58。.3抽吸容量：在規范的吸煙環境里，1KPa降安裝，每口抽吸規范容量為35mL0.15mL。4抽吸流量圖：未點燃卷煙在規范吸煙機上的抽吸流量圖應為鐘形，最大流量在8-1.2s之間。.二大氣環境要求1調理大氣：調理卷煙平衡的大氣調理。普通規定為：溫度：221，濕度：602，大氣壓：9610KPa接近大氣壓2測試大氣：吸煙機吸煙時的大氣環境，即吸煙機所在房間的大氣環境。要求和調理卷煙平衡的調理大氣環境相一致，但允許誤差范圍要大一些。222 ，濕度：605。.3調理時間：抽吸前調理卷煙主要是調理煙支的平衡水分。普通48的調理時間足夠到達水分平衡。

9、平衡規范：試樣質量3內的相對變化不大于0.2。.二 主流煙氣的搜集(一)劍橋濾片劍橋濾片Cambridge filter是用有機黏合劑聚丙烯酸酯固定起來的玻璃纖維濾片。在規范吸煙條件下劍橋濾片能保管99.7%的煙堿 。.(二)靜電堆積器 它由一個中心的正電極圍以圓柱形的負電極所組成。電壓可高達25kV的正極產生一個電場，帶電荷的煙氣氣溶膠穿過這個電場，帶正電荷的微粒就被搜集在負極上。氣相組分經過捕集器需用其他方法加以搜集。1.卷煙嘴；2.中央電極正極；3.出口至減壓區；4.高壓進口本圖選自第36屆化學家研討討論會論文選Golay, P., A. Guardet, and R. Regamey.

10、, 1959.(三)放射撞擊捕集器 這種安裝是根據放射撞擊原理任務的，煙氣氣溶膠在高速下經過微孔使其撞擊在間隔很近的一塊平面上。(四)冷阱.(五)固體吸附劑固體吸附劑捕集的化合物活性炭氣相中的醛類，半揮發物，氧化氮類燒堿石棉（NaOH吸在石棉上）氰化氫，硫化氫硅膠氰化氫和醛類，煙氣中的羰基化合物Chromosrb G氣相中的醛類和腈類氯化鈣氣相中的水分分子篩氣相組分Tenax GC氣相組分，半揮發物 用于煙氣分析的固體吸附劑(F. Dabe., and C. R. Green., 1985).(六)溶劑捕集器 溶劑捕集器舉例(F. Dabe., and C. R. Green., 1985)溶

11、液所分析的化合物乙酰丙酮的醋酸銨緩沖液中甲醛飽和2，4二硝基苯肼在0.2mol/L鹽酸中甲醛四氮化汞鈉和氨基磺酸水溶液甲醛0.1%鉻變酸甲醛甲醇或乙醇HCN+醛類水乙醛亞硫酸氫鹽溶液丙烯醛.三 側流煙氣的搜集(一)搜集安裝(二)捕集安裝見以下圖.搜集安裝搜集安裝. 裝配好的捕集器 捕集器的切面圖攪拌式捕集器本圖選自第36屆國際煙草化學家研討討論會論文選Harris, J. L. 等，1978捕集安裝.第三節 煙氣氣溶膠的物理特性一、粒子大小(平均直徑0.20.6m )某些煙氣中的微粒直徑F. Dabe., and C. R. Green., 1985測定方法微粒平均直徑（m）Conifuge0

12、.31煙溶膠離心機0.38階式碰撞器0.20階式碰撞器0.62顯微鏡檢查法0.32顯微鏡檢查法0.96光散射法0.18重力沉降法1.13.二、粒數濃度 在一給定體積的氣溶膠中的粒子數稱為粒數濃度。卷煙煙氣的平均粒數濃度為1.3310 10個/cm3，這意味著新穎的卷煙煙氣粒子與其最接近的粒子間的平均間隔為4.2m，或者粒子與相鄰粒子之間的間隔約為20個粒子的直徑。.三、粒子電荷 煙氣被以為是輕度帶電荷的氣溶膠，而從整體來說是呈電中性的。粒子所帶的電荷數與粒子大小和煙氣的陳化有關。.第四節 卷煙煙氣的主要化學成分粒相物質包括非揮發性和半揮發性物質，普通稱為總粒相物TPM。因其含有水分，也稱為濕焦

13、油或粗焦油WPM或CPM。總粒相物減去其中的水分，稱為干粒相物DPM；再減去其中的煙堿，即為焦油或干焦油TAR或 DRY TAR。焦油：卷煙在特定的條件下燃吸后捕集在一個規范的劍橋濾片上的主流煙氣部分，從中減去水分和煙堿，剩下的就是焦油，單位以mg/支來表示。.一、主流煙氣的化學成分.二、氣相組分的化學成分.三、粒相組分的化學成分.三、粒相組分的化學成分(續).四、側流煙氣和主流煙氣中化學成分的比較.第五節 煙氣化學成分與煙葉化學成分的關系 1煙葉主要成分在高溫下的變化 (1)糖類 除微量的單糖能在煙氣中發現外，其他的低聚糖、淀粉、纖維素、果膠質等，大部分氧化成二氧化碳和一氧化碳，小部分熱解合成為醛類、酮類、呋喃、芳烴、稠環芳烴等化合物。糖類還是煙氣中酚類的主要來源。.(2)含氮化合物 煙葉中的蛋白質和氨基酸等含氮化合物，高溫裂解主要轉化為含氮雜環化合物如吡啶類、吡咯類、喹啉類，還可生成氨、胺類及少量的酚類、含氧雜環化合物.(3)煙堿 煙堿的裂解產物大多數是含氮雜環