第十二章卷煙煙氣的形成及其理化性質(zhì)-全文預(yù)覽
【正文】 萘++吲哚+++△芴+苯酚+△+△鄰—甲酚+間或?qū)追?△+乙基酚++二甲基酚++注：△表示主要產(chǎn)物；+表示存在這種產(chǎn)物表1012 煙堿的裂解產(chǎn)物（860186。C，而卷煙燃吸的最高溫度不過在840～900186。從表1012中可以看出，煙堿的裂解產(chǎn)物大多數(shù)是含氮雜環(huán)化合物，如吡啶、吡咯、喹啉及其衍生物，其中也有芳烴和稠環(huán)芳烴。C（接近于卷煙燃吸溫度）和N2氣流中裂解獲得的產(chǎn)物構(gòu)成了一種極為復(fù)雜的混合物，其中包括芳烴、稠環(huán)芳烴、呋喃和酚類（見表1010）表1010 糖類裂解產(chǎn)物分布百分比（840186。放射活性的分布 %(Newell, M. P. and Best, F. W., 1971)組分淀粉14C纖維素14C果膠14C主流煙氣 二氧化碳 一氧化碳 碳的氧化物總量測流煙氣 二氧化碳—— 一氧化碳——碳的氧化物總量煙氣中的總回收量Kato用纖維素和葡萄糖的熱解試驗(yàn)證明，乙醛、丙烯醛、丙酮和1，3丁二酮的產(chǎn)量隨熱解的溫度上升而增加。這些數(shù)據(jù)可以得出這樣的概念，即在抽吸和陰燃時(shí)糖類在煙支燃燒的熱解區(qū)內(nèi)是產(chǎn)生碳的氧化物的主要來源。（一）糖類 煙葉中的糖類，除微量的單糖能在煙氣中發(fā)現(xiàn)外，其余的低聚糖、淀粉、纖維素、果膠質(zhì)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(huán)芳烴等化合物。SS中的主要堿是：氨、煙堿、3乙烯基吡啶、吡啶、3羥基吡啶，MS中的主要堿是：煙堿、3羥基吡啶、氨、3甲基吡啶、吡啶；④31種中、~，煙堿、乙酸是兩種煙氣中的主要成分，在SS中，隨后依次是檸檬烯、苯酚、3乙烯基吡啶和2糠醛，而新植二烯、3羥基吡啶、苯酚、乙酰胺等是MS中繼煙堿、乙酸之后的主要成分。這些都是兩種煙氣流之間化學(xué)成分含量發(fā)生差異的原因。產(chǎn)生這種差別的原因，可以從煙支燃燒的狀態(tài)來說明：陰燃的溫度比抽吸時(shí)要低，而且氧氣供應(yīng)比較充足，因此測流煙氣產(chǎn)生過程中氧化反應(yīng)是較為重要的。四、測流煙氣和主流煙氣中化學(xué)成分的比較由于煙支的燃燒方式不同，所以測流煙氣和主流煙氣的化學(xué)成分盡管從定性上看是基本相同的，但定量上則有差別，許多化學(xué)成分在測流煙氣中的含量比主流煙氣高（見表107）。含氮雜環(huán)化合物如吡啶、吡咯、吡嗪、咔唑、吲哚等及其衍生物，有一部分是生物堿的降解產(chǎn)物，另一部分是氨基酸和糖類之間的棕色化反應(yīng)產(chǎn)物。酚的來源主要是煙葉中的糖類，另外，多酚熱解也可以生成簡單的酚。g/支）濕焦油31500干焦油27900煙堿1800苯酚鄰—甲酚間—甲酚，對(duì)—甲酚2，4—二甲酚對(duì)—乙基酚。表105 卷煙煙氣氣相成分(Schmeltz, I. and Hoffmann,D., 1968)化學(xué)成分含量（181。已發(fā)現(xiàn)的有烷烴、烯烴、羰基物、亞硝胺、酸類、醇類、腈等，其中的羰基物和酸類、醇類、酯類、烴類對(duì)煙氣香味起一定作用。煙氣中的氫氰酸在氣相中和粒相中都有，這里僅列出氣相中的部分，其實(shí)它在粒相中的含量也有74181。氣相中氧氣的含量比空氣中的氧的含量低，這顯然是由于卷煙燃燒而消耗部分氧氣的緣故。ISO4387：1991對(duì)焦油下的定義是：卷煙在特定的條件下燃吸后捕集在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的劍橋?yàn)V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。煙氣氣溶膠主要包括氣相和粒相兩部分。現(xiàn)代化的儀器設(shè)備為研究卷煙的燃燒機(jī)制和復(fù)雜的化學(xué)反映提供了可能。粒子所帶的電荷數(shù)與粒子大小和煙氣的陳化有關(guān)。這一粒數(shù)濃度較一般氣溶膠高得多。m）中化學(xué)成分有較大差別，而較大微粒中的化學(xué)成分則差別較小，這可能是小微粒凝結(jié)成較大微粒時(shí)所造成的隨機(jī)平均結(jié)果。關(guān)于煙氣微粒粒度所做的較精確的測量都指出，煙氣微粒大小存在著近似的對(duì)數(shù)正態(tài)分布。一、粒子大小人們對(duì)煙氣中的微粒大小作過許多研究，用多種方法測定過煙氣中的微粒大?。ㄒ姳?0—3）。 裝配好的捕集器 捕集器的切面圖圖109 攪拌式捕集器（本圖選自第36屆國際煙草化學(xué)家研究討論會(huì)論文選）（Harris, J. L. 等，1978）第三節(jié) 煙氣氣溶膠的物理特性卷煙煙氣氣溶膠粒相的微粒甚小，是高度分散的體系，因而有很大的比表面，有很高的表面能，有自動(dòng)降低其分散度的傾向，即氣溶膠中的微粒有自動(dòng)凝結(jié)的傾向。劇烈攪拌使導(dǎo)入捕集器的煙氣氣溶膠的大氣泡破碎，達(dá)到溶劑和氣溶膠組分之間的密切接觸。攪拌式捕集器（圖10—9）是一個(gè)具有夾套的圓筒形容器。一些常用的捕集手段包括劍橋?yàn)V片、裝有溶劑的氣體洗瓶、氣環(huán)或取樣袋、填裝玻璃球的捕集器、填裝固體吸附劑的捕集器、冷阱等。評(píng)估結(jié)果表明：在裝和不裝魚尾瓶裝置的收集SS條件下，MS的測定結(jié)果范圍相似。魚尾瓶是專門為SS成分的常規(guī)分析研制的。他們改裝了一臺(tái)20孔道旋轉(zhuǎn)式吸煙機(jī)，用20個(gè)接有聚四氟乙烯管的小排氣罩將每支卷煙罩起來，20支卷煙的SS通過聚四氟乙烯管輸送到裝有捕集器的中央排出口而被捕集。1973年，Johnson等人設(shè)計(jì)了豎直的圓柱形SS收集裝置（圖108），卷煙平放在這種裝置中。1964年，Neurath和Ehmke設(shè)計(jì)出外層夾套用自來水冷卻的煙氣收集裝置。除注射器外，各種塑料制的取樣袋已廣泛用作中間貯器，各種取樣袋被用來收集氣相組分以分析一氧化碳和氧化氮類。這種技術(shù)的主要問題是一口煙氣從開始到終了其氣相濃度增加可達(dá)兩倍以上，且未經(jīng)清洗的樣品環(huán)能造成大的定量誤差。 (七)直接取樣卷煙主流煙氣的直接分析只對(duì)氣相組分才有可能。表10—2中列出的是溶劑捕集器的例子。(六)溶劑捕集器收集主流煙氣作特定成分的分析，最常用的手段是溶劑捕集器。固體吸附劑的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以制備含水量很低的樣品，這就大大方便了高分辨率的氣相色譜分析。(五)固體吸附劑煙氣是一個(gè)被稀釋的混合物，在分析前需要濃縮其中的各種成分。當(dāng)煙氣第一次被抽吸通過捕集器時(shí)，冷凝不是很有效的；但當(dāng)煙氣粒子和冰晶在捕集器底部形成一墊層時(shí)，收集效率增進(jìn)巨大，捕集器的結(jié)構(gòu)一經(jīng)建立，只要維持溫度在80176。C溫度。(四)冷阱收集煙氣的方法必須使沉積下來的物質(zhì)盡可能符合天然煙氣氣溶膠的成分，必須盡可能避免在收集過程中各種副反應(yīng)的發(fā)生。已有一種凝集容積為50ml的撞擊捕集器的設(shè)計(jì)，%以上。人為產(chǎn)物的形成雖然沒有完全被證明，但除煙堿外很少報(bào)道各種特定成分的分析方法是用靜電法收集取樣的。由于靜電沉積對(duì)受試的氣溶膠有較高的捕集效率，焦油量的差別可能反映了氣相和粒相組分分離較好。在靜電沉積和劍橋?yàn)V片兩個(gè)捕集系統(tǒng)的比較中，發(fā)現(xiàn)靜電捕集器的焦油量稍低。操作時(shí)因收集管中的放電和產(chǎn)生臭氧，形成人為產(chǎn)物的機(jī)會(huì)較多。與劍橋?yàn)V片比較 ，撞擊捕集器的焦油值也稍低，這可能是由于劍橋?yàn)V片對(duì)揮發(fā)性煙氣組分收集效率較高，增大了焦油值，也可能是撞擊捕集器對(duì)較大粒子捕集效率高而對(duì)較少粒子捕集效率低的原因。缺點(diǎn)是造成堵塞的傾向，操
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