烟草的燃烧与热解特性
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一名词解释(每小题2分,共10分)1烟草平衡水分:烟叶的吸湿性使烟叶在任一空气温湿度条件下含水量相应的保持在一定的水平上,这种含水量与周围空气的温湿度保持着一定的平衡关系,即烟叶表面水蒸汽压力与周围空气中水蒸气分压力相平衡时的烟叶汗水率。
2烟草挥发性碱:可以挥发的那部分胺类含氮化合物,主要包括氨,胺酰胺和游离烟碱。
3烟草灰分:烟草样品经初步灰化后放在特制的高温炉中,在500-550°C的高温下灼烧灰化,发生一系列变化,水分及挥发物质以气态逸散,有机物质分解后,与有机物本身的氧和空气中的氧生成二氧化碳,氮的氧化物和水分而散失,残留的灰分包括金属的氧化物、氯化物、碳酸盐等,即为烟草总灰分。
4尼古丁值:总尼古丁/游离尼古丁,该值越大,烟叶苦辣味越轻。
5 Strecker降解反应:二羰基化合物与氨基酸作用,产生一个很活泼的氨基酮和比氨基酸少一个碳原子的醛,并释放出CO2。
1烟叶吸湿性:烟叶能依空气温湿度的变化,从空气中吸收水分或向空气中散发水分,这种性能称为烟叶的吸湿性。
2烟草生物碱:烟草中的一类碱性含氮杂环化合物。
4 多酚值:多酚/(糖+多酚),该值越大,烟叶颜色越深。
5 Amadori分子重排:羰胺缩合产物N-葡萄糖基胺在酸性条件下经过分子重排形成1-氨基-1-脱氧-2-酮糖的过程。
1还原糖:具有半缩醛羟基的单糖或低聚糖2F2蛋白:可溶性蛋白质中去除叶绿体蛋白剩余的部分4尼古丁值:总尼古丁/游离尼古丁5侧流烟气:阴燃时产生的烟气1水溶性糖:烟草中的单糖、二糖和其他低聚糖都具有水溶性,对烟草品质影响基本相同,测定时用同样的方法提取,把它们统称为水溶性糖2 F1蛋白:叶绿体蛋白或核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶3烟草生物碱:烟草中的一类碱性含氮杂环化合物,具有生理活性4施木克值:水溶性糖/蛋白质5主流烟气:吸燃产生的烟气。
1还原糖:分子结构中含有缩醛羟基的具有还原性的单糖或低聚糖。
4糖氮比:水溶性糖/总氮。
一名词解释〔每题2分,共10分〕烟草平分:烟叶的吸湿性使烟叶在任一空气温湿度条件下含水量相应的保持在一定的水平上,这种含水量与周围空气的温湿度保持着一定的平衡关系,即烟叶外表水蒸汽压力与周围空气中水蒸气分压力相平衡时的烟叶含水率。
烟草挥发性碱:可以挥发的那局部胺类含氮化合物,主要包括氨,胺酰胺和游离烟碱。
烟草灰分:烟草样品经初步灰化后放在特制的高温炉中,在500-550°C的高温下灼烧灰化,发生一系列变化,水分及挥发物质以气态逸散,有机物质分解后,与有机物本身的氧和空气中的氧生成二氧化碳,氮的氧化物和水分而散失,残留的灰分包括金属的氧化物、氯化物、碳酸盐等,即为烟草总灰分。
尼古丁值:总尼古丁/游离尼古丁,该值越大,烟叶苦辣味越轻。
Strecker降解反响:二羰基化合物与氨基酸作用,产生一个很活泼的氨基酮和比氨基酸少一个碳原子的醛,并释放出CO2。
烟叶吸湿性:烟叶能依空气温湿度的变化,从空气中吸收水分或向空气中散发水分,这种性能称为烟叶的吸湿性。
烟草生物碱:烟草中的一类碱性含氮杂环化合物。
多酚值:多酚/〔糖+多酚〕,该值越大,烟叶颜色越深。
Amadori分子重排:羰胺缩合产物N-葡萄糖基胺在酸性条件下经过分子重排形成1-氨基-1-脱氧-2-酮糖的过程。
复原糖:具有半缩醛羟基的单糖或低聚糖F2蛋白:可溶性蛋白质中去除叶绿体蛋白剩余的局部尼古丁值:总尼古丁/游离尼古丁侧流烟气:阴燃时产生的烟气水溶性糖:烟草中的单糖、二糖和其他低聚糖都具有水溶性,对烟草品质影响根本一样,测定时用同样的方法提取,把它们统称为水溶性糖F1蛋白:叶绿体蛋白或核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶烟草生物碱:烟草中的一类碱性含氮杂环化合物,具有生理活性施木克值:水溶性糖/蛋白质主流烟气:吸燃产生的烟气。
复原糖:分子构造中含有缩醛羟基的具有复原性的单糖或低聚糖。
糖氮比:水溶性糖/总氮。
焦油:总凝聚物中扣除生物碱和水分所剩余的局部。
烟粉和烟丝的热解燃烧特性及反应动力学分析GUO Gaofei;LIU Chaoxian;LI Bin;ZHANG Ke;WANG Jing;OU Mingyi;LOU Yuanfei;CHEN Liangyuan;ZHU Wenkui【摘要】为了解尺寸对烟草原料热解燃烧动力学特性的影响,利用宏量型烟草高温热转化热重分析仪分析了不同切丝宽度烟丝及其粉碎后烟粉的热解燃烧特性,并使用Coats-Redfern法计算了样品在热解或燃烧过程中各失重阶段的动力学参数.结果表明:①烟粉的最大热解失重速率显著高于烟丝,而0.8~1.2 mm范围内3种不同切丝宽度对烟丝的热解失重速率影响不明显;②烟粉在燃烧过程中,生物质三组分热转化导致的挥发分析出与燃烧反应失重峰在DTG曲线中合并为1个失重峰,而烟丝在该热转化过程表现为3个独立的失重阶段;③烟粉的起燃温度Ti高于烟丝、燃尽温度Tb显著低于烟丝,其综合燃烧特性指数S为4.75×10-7 %2·min-2·℃-3,而3种切丝宽度烟丝的S值在2.63×10-7~2.99×10-7 %2·min-2·℃-3范围内变化,且切丝宽度越小综合燃烧特性指数越高;④Coats-Redfern法热解动力学结果显示,在Zone 2对应的小分子有机物热解温度范围内,烟粉的热解动力学主要由2级化学反应控制,而烟丝主要受三维扩散控制.烤烟尺寸越小其燃烧性越好,且与烟粉相比,烟丝在热转化过程中受到更加显著的传热传质阻力的影响.%In order to investigate the effects of tobacco size on its pyrolysis and combustion properties, tobacco strands of different widths and tobacco powder were tested by a macro-thermogravimetric analyzer. The kinetic parameters of the samples at different pyrolysis/combustion stages were calculated by Coats-Redfern method. The results showed that: 1) The maximum weight loss rate of tobacco powder was significantly higher than that of tobacco strands. Within the test range of 0.8-1.2 mm, the strand widths did not affectweight loss rate obviously. 2) The devolatilization and combustion of three biomass components (hemicellulose, cellulose and lignin) in tobacco powder combined into one peak in DTG curves, rather than three independent peaks in those of tobacco strands. 3) Tobacco powder featured higher light-off temperature and significantly lower burn-out temperature than those of tobacco strands. The combustion characteristic indexes of tobacco powder was 4.75× 10-7 % 2·min-2·℃-3, that of tobacco strands ranged from 2.63×10-7 to 2.99×10-7 % 2·min-2·℃-3, negatively correlated to cut width. 4) The pyrolysis kinetic analysis of Coats-Redfern method indicated that the pyrolysis of tobacco powder was mainly controlled by a second-order chemical reaction in Zone 2 within the pyrolysis temperature range of small molecule organic matter, while the pyrolysis of tobacco strands was dominated by a three-dimensional diffusion. The samples of flue-cured tobacco of smaller size features better combustibility, and the thermal conversion reaction of tobacco strands was influenced more significantly by its resistance to heat and mass transfer.【期刊名称】《烟草科技》【年(卷),期】2019(052)006【总页数】9页(P90-98)【关键词】烟草;热解;燃烧;宏量热重分析仪;热重分析法;动力学分析【作者】GUO Gaofei;LIU Chaoxian;LI Bin;ZHANG Ke;WANG Jing;OU Mingyi;LOU Yuanfei;CHEN Liangyuan;ZHU Wenkui【作者单位】Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC, Zhengzhou 450001, China ;Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC, Zhengzhou 450001, China ;Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC, Zhengzhou 450001, China ;Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC, Zhengzhou 450001, China ;Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC, Zhengzhou 450001, China ;Technology Center, China Tobacco Guizhou Industrial Co., Ltd., Guiyang 550009, China;Technology Center, China Tobacco Guizhou Industrial Co., Ltd., Guiyang 550009, China;Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC, Zhengzhou 450001,China ;Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC, Zhengzhou 450001, China【正文语种】中文【中图分类】TS412卷烟在抽吸过程中会发生一系列复杂的化学反应,包括富氧区的烟丝燃烧反应和贫氧区的烟丝热解反应,在此过程中其内部温度从室温快速升至950℃左右[1-2]。
卷烟烟气的形成及其理化性质(精)第十章卷烟烟气的形成及其理化性质20世纪50年代以来,随着吸烟与健康问题的提出,对卷烟烟气的形成机制和烟气理化特性的研究,已普遍开展。
特别是70年代以来,在烟支燃烧状态的测定和烟气化学成分的分离鉴定等方面都取得了显著的进展。
新的仪器设备、先进的分离鉴定技术,为这些研究创造了有利条件。
研究烟气理化特性的目的是显而易见的,即对卷烟烟气进行分析研究,以深入了解卷烟燃烧特性和烟气的化学组成,为探讨人们吸入烟气后所受到的刺激和影响提供线索。
同时也只有在对烟气化学性质研究的基础上,才能采取有效的方法,既尽量减少烟气中的有害成分,又保持充足的香味和适当的劲头,研制开发出把对健康危害降到最低水平而又为消费者乐意接受的卷烟产品。
第一节烟支的燃烧卷烟烟支主要是由烟草、添加剂、卷烟纸、滤嘴等构成的,其中最重要的是烟草。
当烟支在高温条件下燃烧(或燃吸)时,内部化学成分发生一系复杂变化,从而形成卷烟烟气。
烟草作为一种天然材料,在燃烧过程中由于温度和氧气供应量的不同,其燃烧机制不同,产生烟气的化学成分也不同。
烟气中有数千种化合物,大约仅有1/3的化合物直接来自烟草,其余则是燃烧过程中产生的化合物,许多成分含量极微。
一、主流烟气和侧流烟气烟支被点燃后,首端立即生成炭,从而形成了卷烟的燃烧系统。
燃烧部分的固体物质形成一个椎体——燃烧锥,燃烧锥与未燃烧卷烟之间有一条黑色的炭线。
抽吸时椎体底部外围的烟草被燃烧掉,炭线后移,椎体变长。
暂停抽吸时,椎体阴燃而变短,直至与空气达到热平衡为止。
于是抽吸卷烟时有两种燃烧方式—吸燃和阴燃,由此相应地产生了主流烟气(mainstream smoke简写为MS)和侧流烟气( sidestream smoke,简写为SS) (见图10-1)。
烟支被抽吸时,大部分气流是从燃烧锥底部周围进入,烟支燃烧形成气溶胶,从烟支尾端冒出的烟气流,称为主流烟气。
主流烟气进入吸烟者的口腔,用吸烟机吸烟时主流烟气进入吸烟机。
烟草废弃生物质热解实验研究采用热重分析方法,以氮气为载气对不同粒径烟梗、烟杆和玉米秸秆等生物质进行不同升温速率下的热解实验,分析出烟梗在不同条件下的失重情况,并与烟杆和玉米秸秆进行对比分析。
研究显示:烟梗热解主要由水分析出,低沸点化合物析出,半纤维素、纤维素热解析出挥发分,木质素热解和生物炭的形成五个热重阶段组成。
升温速率的提高会导致挥发分析出困难、峰值向高温区移动、而析出量增大;在相同的热解条件下,烟梗的热稳定性最好;随着粒径的减小,烟梗在低温区的热解持续时间缩短,热解能力变差,析出挥发分减少。
标签:热重分析;生物质;热解;升温速率;粒径化石染料的广泛使用对环境的危害已广为人知:一是二氧化碳造成的温室效应;二是二氧化硫所引起的酸雨污染;三是氮氧化物,这些都带来了严重的环境污染和气候变化问题。
据资料显示[1],2012至2013年我国的进口原油接近2.7亿吨,对外的依存度超过了55%,煤炭进口3.2亿吨,供需矛盾的出现势必会严重影响国家的石油安全。
化石能源的枯竭和环境的恶化严重制约着当今社会的发展,而生物质能以其独特的特点(可再生性,低二氧化碳排放,几乎不排放二氧化硫)跃然纸上。
因此,科学高效地利用生物质能源必将成为解决我国能源环境的有力措施之一。
在刚出台的十三五规划中也承诺在2030年实现减排65%,非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右,其中也提到了加快发展生物质能的要求。
现阶段最常见的生物质能源利用方式是生物质气化、燃烧将其转化为高效洁净能源产品或燃料物质。
烟草业是贵州省的支柱产业。
常年种植烤烟20万公顷左右,产量40万吨左右,约占全国烤烟总量的20%,是全国烤烟生产的第二大省。
这就导致每年势必会有大量的烟草废弃物出现,而它们得不到高效利用就会造成资源浪费。
近年来,大多数烟草废弃物的研究都着重于提取烟碱、植物蛋白和茄尼醇,制备活性炭、堆肥和生物质类燃料等[3],而很少有关于烟草废弃物热解特性的研究。
烟草行业燃烧热解研究重点实验室&烟草化学安徽省重点实验室2023年度开放课题申请指南烟草行业燃烧热解研究重点实验室、烟草化学安徽省重点实验室分别由国家烟草专卖局和安徽省科技厅正式批准设立的省部级重点实验室(以下简称重点实验室)。
重点实验室设立开放课题基金,旨在联合各大科研院所的研究力量,鼓励并资助非重点实验室科技人员开展燃烧热解、烟草化学相关的科学研究。
现发布2023年开放课题基金项目申请指南。
一、开放课题基金资助方向(一)卷烟烟气气溶胶方向1、卷烟烟气气溶胶实时在线检测技术;2、香原料改善烟气细腻度和烟气状态的机理机制研究;3、烟气气溶胶感官品质的物质基础研究;4、烟气气溶胶理化特性的稳定性快速识别新技术研究;(二)天然植物提取、分离及分析方向1、易挥发组分提取技术及香气常温下保留富集技术研究2、天然植物组分快速精细分离与分析技术3、卷烟燃吸过程天然提取物关键化学成分释放转移规律及影响机制研究。
4、烟草中功能性生物质提取分离及综合利用;5、烟草生物质加工工艺新技术研究;6、具有焦甜香香味的香精或潜香物的合成研究。
(三)燃烧化学方向1、卷烟燃烧热解特性本质影响因素研究;2、燃烧热解特性和烟气物化特性互作机制研究;3、卷烟燃烧热解过程数值模拟新技术研究;4、卷烟烟气实时分析技术研究;(四)功能性卷烟辅助材料1、高辨识度的新型烟用接装纸研究;2、彰显焦甜香特色的增香保润功能材料研究;3、提高卷烟品质的功能性卷烟纸研究;(五)新型烟草方向1、加热卷烟系统(烟具和卷烟)传热机制的仿真模拟2、新型烟草香料精细制备与加工技术3、加热卷烟主流烟气温度关键影响因素研究4、高效疏水型烟草添加剂开发5、新型烟气降温材料开发二、申请办法1、申请者应具有高级专业技术职称或取得博士学位,申请者必须是课题的实际主持人,且应为重点实验室编外人员。
2、基金项目研究年限一般为一年半,情况特殊的项目可适当放宽,但最多不超过二年。