[实用新型]基于可控等值比法的烟草燃烧CO释放量分析装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种基于可控等值比法的烟草燃烧CO释放量分析装置，属于烟草燃烧产物检测分析技术领域。

背景技术：

烟草燃烧CO释放量能够直接反映烟草的燃烧特性和烟气毒性，与其卷烟主流烟气中CO形成密切相关，是影响卷烟质量稳定和衡量烟草综合品质的重要指标。CO释放特性与材料所处燃烧环境密切相关，对于烟草来说，其燃烧CO释放量的测量只有在接近卷烟燃烧环境的条件下才更具有价值和实际意义。现阶段，大量实验和数值模拟结果已经证实，卷烟燃烧锥内部处于贫氧富氢的燃烧状态。卷烟阴燃时的加热速率在5-20℃/s，而卷烟抽吸过程中的加热速率则最高可达500℃/s，平均加热速率也有30℃/s。

常规分析方法如热重红外联用和热重质谱联用等手段，在进行烟草CO释放量分析上存在着明显缺陷。首先，其仅能对CO生成量进行定性分析和半定量，无法做到精确定量；其次，其实验所用样品量过小，通常为毫克级的样品，一方面造成实验结果受样品均匀性影响较大，重复性差，测量误差大，另一方面其实验过程主要反映烟草的热解行为，与实际燃烧有较大差异；最后，热重分析装置受到其加热单元的功能限制，无法实现对样品的快速加热（普通加热炉最大加热速率仅为3℃/s），导致样品升温速率与卷烟阴燃和吸燃加热环境相差甚远。

ISO19700标准“可控等值比法测定火灾燃烧流出物有害成分”中提出了等值比（）的概念，具体指燃料的产生速率（v_燃料）与空气的供给速率（v_空气）的比值，如下式所示，

当时，分别代表材料在空气充足，化学当量比时和贫氧条件下的稳态燃烧。其中，的物理含义是指燃料中的各元素充分燃烧时空气供应量。因此，通过控制等值比以及温度就能模拟卷烟贫氧燃烧环境。同时，标准ISO19700中提出的稳态燃烧管式炉可实现对宏量烟草的快速加热，该升温速率也接近卷烟阴燃和吸燃时的加热环境。

综上可以看出，基于可控等值比法的稳态燃烧管式炉可准确模拟卷烟燃吸时的燃烧环境，对特定燃烧环境下产生的CO进行采集并加以定量分析汇总，便可以对烟草在模拟卷烟燃烧环境下的CO释放量进行准确测量。然而现阶段，该技术在国内外烟草行业尚未见相关研究报道。开发出基于可控等值比法的烟草燃烧CO释放量在线分析方法和装置，将丰富并完善烟草和烟草制品质量安全综合评价体系，为烟叶原料质量评价和保障、卷烟设计开发和品质提升提供重要技术支撑，对于“减害降焦”等重大专项关键技术突破具有积极的推动作用。

发明内容：

为克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种基于可控等值比法的烟草燃烧CO释放量分析装置，所要解决的技术问题是实现对卷烟燃烧环境的准确模拟和在此环境下烟草燃烧CO释放量的精确测量。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：

本实用新型基于可控等值比法的烟草燃烧CO释放量分析装置，其包括：

环形加热炉及环形加热炉控制器，石英管设于所述环形加热炉内的一端为加热端，另一端为非加热端，在所述非加热端设有密封件，石英舟设于所述石英管内并由外部的步进电机推动能够在石英管内匀速移动，在所述密封件上设有两个通孔用于供气管路通路和步进电机传动通路，所述供气管路上设有一级进气流量计；

所述环形加热炉的出气端连接稀释箱，所述稀释箱上连接有泄压阀及二级进气管路，在所述二级进气管路上设有二级进气流量计；

非散射红外仪通过管路与所述稀释箱连通，并在连通管路上设有过滤器，所述非散射红外仪后部连通有真空泵及CO浓度记录仪。

基于可控等值比法的烟草燃烧CO释放量分析方法，其包括如下步骤：

步骤1：计算理论耗氧量；

烟草样品经元素分析，得到C，H，O，S和N的百分含量，设定这五种元素组成的化合物通式为C_xH_yO_zS_pN_q，则在空气中恰好充分燃烧的化学式如式（1），