烟草的燃烧与热解特性

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。

3）聚合作用：在高温条件下，若干个小分 子物质之间相互聚合形成更大分子量的大 分子物质的反应。未饱和有机物和苯环较 易发生聚合作用。
2 侧流烟气气溶胶的形成机制 ：
侧流烟气微粒来源于热解蒸馏区中形成的 浓聚蒸汽，这种蒸汽通过局部蚀解的卷烟 纸向烟支外扩散；蒸汽一旦离开燃烧锥便 受到骤然降温和稀释作用，从而冷凝为侧 流烟气中气溶胶微粒。
（Golay, P., A. Guardet, and R. Regamey., 1959）
(三)喷射撞击捕集器 这种装置是根据喷射撞击原理工作的，烟 气气溶胶在高速下通过微孔使其撞击在距 离很近的一块平面上。
(四)冷阱
(五)固体吸附剂
用于烟气分析的固体吸附剂 (F. Dabe., and C. R. Green., 1985)
3调节时间：抽吸前调节卷烟主要是调 节烟支的平衡水分。一般48ｈ的调节时
间足够达到水分平衡。平衡标准：试样
质量3ｈ内的相对变化不大于0.2％。
二 主流烟气的收集
(一)剑桥滤片 剑桥滤片（Cambridge filter）是用有机 黏合剂（聚丙烯酸酯）固定起来的玻璃纤 维滤片。在标准吸烟条件下剑桥滤片能保 留99.7%的烟碱 。
2.抽吸频率和持续抽吸时间 每口抽吸持续时间为2.0ｓ±0.05
抽吸频率：每抽吸1口（2ｓ），停顿58ｓ，然 后再抽下一口，也就是说，1min完成一次循环： 包括抽吸2ｓ，阴燃58ｓ。
3抽吸容量：在标准的吸烟环境里，1KPa降 装置，每口抽吸标准容量为35mL±0.15mL。
4抽吸流量图：未点燃卷烟在标准吸烟机上 的抽吸流量图应为钟形，最大流量在81.2s之间。
搅拌式捕集器 （本图选自第36届国际烟草化学家研究讨论会论文选）
（Harris, J. L. 等，1978）

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。

四、主要化学反应
1水分：烟支燃吸过程中，100℃时，自由 水挥发出来，进入烟气；150℃时吸附水释 放出来，进入烟气。
2含杂原子的有机物 分子中碳和杂原子（O S N）等形成的键比 C－C和C－H键弱，高温时先断裂，因此含 氧化合物先在裂解时释放出来，如CO2 CO H2O，其次是H2S和NH3
3 芳香族化合物 芳环热稳定性较高，在热解区，侧链和官 能团比较不温度先从苯环上断裂下来，进 一步分解成气体或挥发产物，冷凝后液化； 芳核彼此缩合或聚合形成稠环化合物。 4自由基反应 在烟支抽吸过程中存在自由基反应
温度（℃） 主要化学反应 产物 类型 900-600 氧化放热 气相物：CO CO2 CH4 H2O2 自由基，少量有机物
600-100 贫氧条件下的 气、液、固三相并存的气溶胶： 吸热反应、热 许多复杂的烟气成分都在这里 解、聚合、缩 生成：焦油、烟碱 合
低于100
粒相物和可凝 聚蒸汽的冷凝 和过滤
１）冷凝作用 ２）晶核作用 3）聚合作用
１）冷凝作用：发生在烟丝上的冷凝作用。 主流烟气进入低温冷凝区后，被稀释空气 冷却，或者被较冷的烟丝冷却，烟气中沸 点高，挥发性低的物质在烟丝上冷却，从 气态转化为液态形成气溶胶的微粒
２）晶核作用：发生在固体颗粒上的冷凝 作用叫晶核作用。高温燃烧过程会使一些 物质以固体颗粒的形式直接进入烟气气流 中，这些固体颗粒就形成了烟气的冷凝核 心（又叫晶核）。 3）聚合作用：在高温条件下，若干个小分 子物质之间相互聚合形成更大分子量的大 分子物质的反应。未饱和有机物和苯环较 易发生聚合作用。
5 旁通区：燃烧锥底部周围的高温燃烧区， 该区燃烧温度最高，燃烧所需的空气大部 分从这个地方通过，所以叫旁通区。
6 堵塞效应（du se）：燃烧锥的中间部 分，形成了一个致密不透气的碳化体，气 流不易从这里通过，所以成为堵塞效应。 是相对于旁通区而言的

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］。

指数随升温速 率变化 Ｓ （ ２ ０ Ｋ ／ ｍｉ ｎ ）＞Ｓ （ １ ５ Ｋ ／ ｍ ｉ ｎ ）＞Ｓ （ ５ Ｋ ／ ｍｉ ｎ ）＞Ｓ （ １ ０ Ｋ ／ ｍ ｉ ｎ ） ， 燃 烧反 应 时随 升温 速率 的 变化
ｓ （ １ ５ Ｋ ／ ｍ ｉ ｎ ） ＞ Ｓ （ ２ ０ Ｋ ／ ｍ ｉ ｎ ） ＞Ｓ （ １ ０ Ｋ ／ ａ ｒ ｉ ｎ ） ＞Ｓ （ ５ Ｋ ／ ｍ ｉ ｎ ） ； 同时考察粒径对燃烧特性指数的影响得 出 Ｓ （ ０ ． １ ８ ０ ｍ ｍ）＞ ｓ （ ０ ． ２ ５ ０ ｍ ｍ） ＞ Ｓ （ ０ ． ４ ２ ５ ｍ ｍ） 。用 Ｏ ｚ ａ ｗ ａ法计 算生物质烟梗的表观活化 能， 得 出生物质 烟梗热 解反 应 时的活化能 大于燃
ｒ ０ ｂ ａ ｃ ｃ ｏ Ｓ ｔ ａ ｌ ｋ
ＺＨＯＮＧ Ｘｉ ａ ｎ－ ｆ ａ ｎｇ ’ ’ Ｌ Ｉ Ｕ Ｃ ｈ ｕ ｎ — ｂ ｏ 。 ＷＡＮ Ｇ Ｋｕ ｎ — ｍｉ ａ ｏ ，Ｚ ＨＡＮＧ Ｔ ａ ｏ ，ＨＡＮ Ｊ ｉ ｎ ｇ — ｍｅ ｉ ，
， ，
Ｃ ＨＥ Ｎ Ｙｏ ｎ ｇ － ｋ ｕ ａ ｎ ，Ｗ ＡＮＧ Ｙａ － ｍｉ ｎ ｇ ，ＭＩ ＡＯ Ｍｉ ｎ ｇ ． ｍｉ ｎ ｇ ，Ｌ Ｉ Ｕ Ｚ ｈ ｉ — ｈ ｕ ａ ，
・

研 究报 告—— 生物质 能源 ・
生 物 质 烟 梗 热 解 和 燃 烧 特 性 研 究
钟仙 芳 ， 刘春 波 ， 王 昆淼 ， 张 涛 ， 韩敬 美 ，
陈 永 宽 ，王 亚 明 ， 缪 明 明 ，刘 志华
（ １ ． 云南烟草科 学研 究院 云 南省烟草化学重点 实验 室，云 南 昆明 ６ ５ ０ １ ０ ６ ； ２ ． 昆明理 工大学 化学工程学 院，云 南 昆明 ６ ５ ０ ２ ２ ４ ） 摘 要： 以生物质烟梗 为材料 ， 对其燃烧特性进行 了研 究。采用热重分析仪 同步 热分析技 术考察升温速 率和粒径对 生物

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。

关于减害增香气的思考
• 烟叶成分的分离浓缩 • 烟气 成分的分离浓缩 • 温度的影响与控制(高低与时间) • 新形式的烟草制品
受热温度与稠环芳烃(PAH)的产生
• 在300℃下，没有观察到纤维素、葡萄糖 和果胶热解产生可测定量的PAH；
• 在≥400 ℃时，观察到可测定量的2～4个 环的PAH；
• 主流烟气中的大部分成分的的绝对含量低于 侧流烟气中的含量。
• 侧流烟雾与主流烟雾相比，焦油和烟碱是高 2倍，苯并芘是高3倍，亚硝胺高50倍。
三、烟气香味物质的由来
• 烟叶中香气物质的挥发转移 • 香气前体物质的转化 • 人工加香
四、烟气与健康
烟气中有害于人类健康的化学成分
• 气相：一氧化碳、氢氰酸、挥发性醛类、 挥发性亚硝胺、氯乙烯、氮氧化合物、 胺、吡咯等。
• 粒相物：烟草中特有的亚硝胺、萘胺、 其他亚硝胺、多环芳烃、单元酚、儿茶 酚、重金属、烟碱、降烟碱等
烟气中44种致癌成分—1990年
• 氨、4种芳香胺、4种亚硝 胺
• 2,4-苯并[a]芘 • 8种醛酮化合物 • 氢氰酸、7种重金属 • 氮氧化物、CO、焦油 • 7种酚类化合物 • 8种挥发性有机物
卷烟烟气的形成 P256
(一)卷烟的燃烧
燃烧烟支的3个区域
• 高温燃烧区A 在烟支的前部，主要由炭化体组成， 抽吸时中心温度最高约825℃～850℃。产物主要是 气相物质，CO2、CO、水、氢、甲烷等低级烃类化 合物和一些自由基。
• 热解蒸馏区B 在燃烧锥后面 ,温度800℃～100℃。 许多物质在此进行剧烈复杂的化学反应，烟气中的 绝大多数化合物在此形成。热气流使烟丝中的挥发 性物质进入烟气流。
• 低温冷凝区C 在热解蒸馏区到烟支的末端，温度由 100℃降至室温。低挥发性成分随着温度下降而冷 凝。凝聚到烟丝上以外，在气流中与微小碳粒、有 机物的微小碎片、灰分、离子化的分子组成的离子 为冷凝核，凝结成更大的颗粒。

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。

搅拌式捕集器 （本图选自第36届国际烟草化学家研究讨论会论文选）
（Harris, J. L. 等，1978）
第三节 烟气气溶胶的物理特性
一、粒子大小(平均直径0.2—0.6µm )
某些烟气中的微粒直径
（F. Dabe., and C. R. Green., 1985）
测定方法
微粒平均直径（µm）
Conifuge 烟溶胶离心机
(2)含氮化合物 烟叶中的蛋白质和氨
基酸等含氮化合物，高温裂解主要转化 为含氮杂环化合物如吡啶类、吡咯类、 喹啉类，还可生成氨、胺类及少量的酚 类、含氧杂环化合物
(3)烟碱 烟碱的裂解产物大多数是含氮杂环化
合物，如吡啶、吡咯、喹啉及其衍生物，其中也 有芳烃和稠环芳烃。它的裂解产物和烟草中的含 氮化合物的裂解产物非常相似。虽然都产生芳烃 和稠环芳烃，但是都未检测出苯并[a]芘。另据 资料介绍，烟气中苯并[a]芘等稠环芳烃的主要 前体是石油醚提取物和糖类等，而不是烟碱和含 氮化合物。
固体吸附剂
捕集的化合物
活性炭
气相中的醛类，半挥发 物，氧化氮类
烧碱石棉（NaOH吸在石棉 上）
氰化氢，硫化氢
硅胶
氰化氢和醛类，烟气中 的羰基化合物
Chromosrb G
气相中的醛类和腈类
氯化钙
气相中的水分
分子筛
气相组分
(六)溶剂捕集器
溶剂捕集器举例
(F. Dabe., and C. R. Green., 1985)
区
低 低于100 温 区
粒相物和可凝 聚蒸汽的冷凝 和过滤
四、主要化学反应
1水分：烟支燃吸过程中，100℃时，自由 水挥发出来，进入烟气；150℃时吸附水释 放出来，进入烟气。

一种纤维素基释烟材料的燃烧热解特性及应用评价陈刚;张亚平;彭晓萌;何庆;王孝峰;田振峰;朱栋梁;佘世科;汪华【摘要】为提升卷烟综合品质和降低卷烟危害,采用辊压法再造烟叶加工工艺,制备了一种纤维素基释烟材料(CSRM),同时利用热重-GC/MS和微燃烧量热仪(MCC)对CSRM、烤烟(FCT)及再造烟叶(CRT)样品的燃烧热解特性进行对比研究,并考察了将其掺入卷烟后对主流烟气和感官质量等方面的影响.结果表明:①CSRM在600 ℃以下的热失重速率明显低于FCT和CRT,其残留质量远大于FCT和CRT.CSRM在主反应阶段(140~600 ℃)特征温度点下的热解产物在种类和释放量上均低于FCT 和CRT.②活化能分布特征表明,碳酸钙增加了CSRM在特定转化率区间(30%~65%)的反应难度.③MCC数据显示,相比于FCT和CRT,CSRM的易燃性和燃烧性更差.④将CSRM以一定比例掺配入卷烟后,能显著降低焦油及主流烟气中有害成分的释放量;当添加比例为8%~10%时,能有效改善卷烟感官品质.在相同的掺配比例(10%)下,CSRM在选择性降低烟气有害成分和提升感官品质方面均优于CRT.%A cellulose-based smoke releasing material (CSRM) was prepared by a rolling processing technology used in reconstituted tobacco in order to improve overall quality of cigarette and reduce harmfulness of smoking. Experimental investigations on combustion and pyrolysis characteristics of CSRM, a flue-cured tobacco (FCT) and a cut reconstituted tobacco (CRT) were conducted by thermogravimetry (TG)-GC/MS and micro-combustion calorimeter (MCC) techniques. CRSM was also blended and made into cigarettes, and its effects on mainstream smoke chemistry and sensory quality of the cigarette were studied. The results showed that: 1) The weight loss rate of CSRM was much lower than those of FCT and CRTheated below 600 ℃, while the residual mass o f CSRM was much higher than those of FCT and CRT. The pyrolysis products of CSRM at the characteristic main reaction stage (140-600 ℃) were lower than those of FCT and CRT in terms of the number of the species and their amounts. 2) The characteristics of activation energy distribution indicated that calcium carbonate suppressed the reaction of CSRM in the conversion rate interval of 30%-65%. 3) MCC data revealed that CSRM had the lowest flammability and combustibility comparing with FCT and CRT. 4) CSRM could effectively reduce the releases of tar and other harmful components in mainstream cigarette smoke at a certain blending ratio. CSRM also improved the sensory quality of the cigarette at the blending ratio of 8%-10%. At the blending ratio of 10%, CSRM was superior to CRT in selectively reducing certain harmful components in mainstream smoke and improving sensory quality of cigarette.【期刊名称】《烟草科技》【年(卷),期】2018(051)003【总页数】9页(P37-45)【关键词】纤维素基释烟材料;燃烧热解;动力学;热释放;主流烟气;感官评价【作者】陈刚;张亚平;彭晓萌;何庆;王孝峰;田振峰;朱栋梁;佘世科;汪华【作者单位】烟草行业燃烧热解研究重点实验室安徽中烟工业有限责任公司,合肥市高新区天达路9号 230088;烟草化学安徽省重点实验室安徽中烟工业有限责任公司,合肥市高新区天达路9号 230088;烟草行业燃烧热解研究重点实验室安徽中烟工业有限责任公司,合肥市高新区天达路9号 230088;烟草化学安徽省重点实验室安徽中烟工业有限责任公司,合肥市高新区天达路9号 230088;烟草化学安徽省重点实验室安徽中烟工业有限责任公司,合肥市高新区天达路9号 230088;烟草行业燃烧热解研究重点实验室安徽中烟工业有限责任公司,合肥市高新区天达路9号230088;烟草化学安徽省重点实验室安徽中烟工业有限责任公司,合肥市高新区天达路9号 230088;烟草行业燃烧热解研究重点实验室安徽中烟工业有限责任公司,合肥市高新区天达路9号 230088;烟草化学安徽省重点实验室安徽中烟工业有限责任公司,合肥市高新区天达路9号 230088;烟草化学安徽省重点实验室安徽中烟工业有限责任公司,合肥市高新区天达路9号 230088;烟草化学安徽省重点实验室安徽中烟工业有限责任公司,合肥市高新区天达路9号 230088;烟草化学安徽省重点实验室安徽中烟工业有限责任公司,合肥市高新区天达路9号 230088【正文语种】中文【中图分类】TS411.2烟用释烟材料的实质是一种卷烟填充物，其主要功能在于提供类似烟草的香味和劲头，同时尽可能减少焦油及其他有害物的产生，是低焦低害卷烟产品设计的重要技术手段之一。

不同结构烟草纤维素的燃烧热解特性杨滢;何庆;张亚平;周顺;王孝峰;杨俊;张晓宇;田振峰;葛少林;杨莫愁;徐迎波【摘要】In order to study the combustion and pyrolysis characteristics of tobacco celluloses with different structures, the celluloses were extracted from flue-cured tobacco, burley tobacco, oriental tobacco and tobacco stem, and their crystal structures were characterized. The combustion behavior and pyrolysis process of different types of tobacco celluloses were comparatively studied with thermogravimetric (TG) analyser and micro combustion calorimeter (MCC). The composition of pyrolysis products and the releasing behaviors of carbonyl compounds were measured by pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS) and an off-line pyrolysis furnace. The results showed that: 1) The cellulose structure of the different types of tobacco differed significantly, the cellulose of oriental tobacco had higher crystallinity, secondary fiber content, larger accessible fibril surface and fibril size. 2) The flammability of oriental tobacco cellulose was poor, its thermal stability was the worst at low temperatures (<350 ℃), however its carbon residue was the highest at high temperatures. 3) Tobacco stem cellulose produced more small molecular compounds, and the release of carbonyl compounds from oriental tobacco cellulose was slightly different with the other three tobacco celluloses. The structure differences of tobacco celluloses resulted in different combustion and pyrolysis characteristics.%为研究不同结构烟草纤维素的燃烧热解特性,分别从烤烟、白肋烟、香料烟和烟梗中提取了具有不同结构特征的烟草纤维素,并对其结晶进行了结构表征;采用热重(TG)分析法和微燃烧量热(MCC)法比较研究了不同类型烟草纤维素的热解过程和燃烧特征;利用热裂解-气相色谱/质谱联用(Py-GC/MS)法和管式炉离线热解装置分别探讨其热解产物组成及羰基化合物的释放规律.结果发现:①不同类型烟草纤维素的结构存在明显差异,其中香料烟纤维素具有较高的结晶度、次晶纤维量,以及较大的可及基原纤表面和基原纤尺寸.②香料烟纤维素的燃烧性较差,其在低温阶段(<350℃)的热稳定性最差,但在高温阶段却具有最高的残炭量.③烟梗纤维素热解产生了更多的小分子化合物,香料烟纤维素羰基化合物的释放规律与其他3种烟草纤维素略有不同.烟草纤维素结构上的差异,使其相应表现出了不同的燃烧热解特性.【期刊名称】《烟草科技》【年(卷),期】2017(050)005【总页数】7页(P38-44)【关键词】烟草纤维素;烤烟;白肋烟;香料烟;烟梗;结构;燃烧;热解产物【作者】杨滢;何庆;张亚平;周顺;王孝峰;杨俊;张晓宇;田振峰;葛少林;杨莫愁;徐迎波【作者单位】中国科学技术大学烟草与健康研究中心,合肥市徽州大道1129号230052;安徽中烟工业有限责任公司烟草行业燃烧热解研究重点实验室,合肥市高新区天达路9号 230088;安徽中烟工业有限责任公司烟草行业燃烧热解研究重点实验室,合肥市高新区天达路9号 230088;安徽中烟工业有限责任公司烟草化学安徽省重点实验室,合肥市高新区天达路9号 230088;安徽中烟工业有限责任公司烟草行业燃烧热解研究重点实验室,合肥市高新区天达路9号 230088;安徽中烟工业有限责任公司烟草化学安徽省重点实验室,合肥市高新区天达路9号 230088;安徽中烟工业有限责任公司烟草行业燃烧热解研究重点实验室,合肥市高新区天达路9号 230088;安徽中烟工业有限责任公司烟草化学安徽省重点实验室,合肥市高新区天达路9号 230088;安徽中烟工业有限责任公司烟草行业燃烧热解研究重点实验室,合肥市高新区天达路9号 230088;中国科学技术大学烟草与健康研究中心,合肥市徽州大道1129号 230052;安徽中烟工业有限责任公司烟草化学安徽省重点实验室,合肥市高新区天达路9号 230088;安徽中烟工业有限责任公司烟草行业燃烧热解研究重点实验室,合肥市高新区天达路9号 230088;安徽中烟工业有限责任公司烟草化学安徽省重点实验室,合肥市高新区天达路9号 230088;安徽中烟工业有限责任公司烟草化学安徽省重点实验室,合肥市高新区天达路9号 230088;安徽中烟工业有限责任公司烟草化学安徽省重点实验室,合肥市高新区天达路9号230088;中国科学技术大学烟草与健康研究中心,合肥市徽州大道1129号 230052;安徽中烟工业有限责任公司烟草化学安徽省重点实验室,合肥市高新区天达路9号230088【正文语种】中文【中图分类】TS411.2纤维素在烟叶中的质量分数一般在11%左右，是构成烟叶细胞组织和骨架的基本物质，对烟叶的燃烧性能和烟丝的填充值以及卷烟的香吃味都有直接影响［1-3］。

将式（ 4） 左边简记为 Sn， 则有燃烧特性指数： Sn = （ dw / dτ）
max 2
2． 1． 2 2． 1． 3 率， 即：
燃尽温度
［6 ］
。将试样失重占总失重 98% 时对应的温
·（ dw / dτ） T ·Th
mean
（ 5）
度定义为燃尽温度。 燃烧特性指数。对于燃烧反应初期化学动力学因素 并 可 近 似 地 用 Arrhenius 定 律 表 达 燃 烧 速 控制反 应 速 率， dw = Aexp（ － E / RT） dτ
取上部、 中部、 下部。STA 6000 的热重分析仪， 元橘色烟叶， 美国 PE 公司。
中国烟草总公司科技重大专项项目（ 110201001001 ） ； 云南 中烟工业公司科技开发计划（ 2010JC04 ） ； 云南省创新团队 建设项目（ 2009CI014 ） 。 作者简介 钟仙芳（ 1986 － ） ， 女， 浙江金华人， 硕士研究生， 研究方向： Email： ghosthost@ 126． com。 * 通讯作者， 烟草化学， 副研究 Email： lzh@ cyats． com。 员， 从事烟草化学研究， 0228 收稿日期 2012基金项目
max ∥mg / min （ dw / dτ）
烧特性指数 Sn（ 烟叶中部） ＞ Sn（ 烟叶下部） ＞ Sn（ 烟叶上部） ，
烟叶不同部位的燃烧特性指数
mean
∥mg / min
Th / K 1 071． 67 1 008． 95 1 041． 05 1 058． 07 998． 75 1 043． 97 1 006． 59 899． 04 948． 32 1 026． 92 925． 47 969． 32

固体：燃点≤300℃为易燃固体，>300℃为可燃固体。

烟叶自然点：175℃（222℃）
植物秸秆造的纸(一般的纸) 自然点:130~250℃, 耐火纸自燃点：≥255℃氧指数18~25（根据添加原料的不同）
麻类、绒类（辅料）：热分解温度是107℃、自燃点是150－200℃。

聚乙烯PE.：软化点为105~135℃、着火点是340℃、自燃点是349℃，氧指数为18~20
HDPE 高密度聚乙烯：软化点135℃自燃点350℃氧指数为20 聚酰胺PA(尼龙)：在80~100℃温度下使用，软化点180~230℃、热分解温度约大于300℃着火点450℃自燃点449~499℃，氧指数为24-28
氧指数(材料)
oxygen gas index(material) 在规定试验条件，为了维持燃烧所需的氧气最低浓度数值。

该数值是由氧指数测定仪测试出来的，它表示当时混合气体(氮和氧)中含氧量。

它与实际条件下材料的燃烧性无直接关系。

氧指数在26％以上的可以认为具有难燃性，这种物质在平常空气中不能燃烧，比较安全。

氧指数在26％以下的就属于可燃的了。

常用树脂的氧指数见表3—18。

废弃烟草生物质燃烧特性的热重分析摘要：用同步热分仪在空气条件下对废弃烟草生物质烟梗、烟末进行燃烧特性实验。

对燃烧各个失重台阶和失重峰进行分析，探究实验样品的着火、燃烧和燃烬性能，并进行对比分析。

结果表明，烟末的着火温度、燃烧峰值温度和燃烬温度低于烟梗，燃烧峰值速率和平均速率大于烟梗，燃烧综合性能优于烟梗；烟梗燃烧机理较烟末更为复杂，在挥发分析出燃烧阶段较烟末多一个峰，在1009.05K附近仍发生微量的燃烧放热现象。

中国的能源结构决定发电厂和工业生产以燃煤为主，并且在短时间内这一现状很难改变，然而由于燃煤所引发日趋严重的空气污染及温室效应，要求产能企业花费更大代价以减小颗粒物、酸性气体及温室气体的排放，提高可再生能源应用比例是解决这一问题的最佳方法。

生物质能作为主要可再生能源形式之一，被认为是排在煤炭和石油之后的第三大能源[1]。

生物质燃料因其良好的燃烧特性，CO2等有害气体低排放量等特点受到越来越多的关注[2]，同时由于其成分组成，燃烧方式均较接近于煤炭，利用成熟的燃炭燃烧技术就可以在现有产能企业有效应用，因此近年来，生物质能的规模化能源化应用研究得到快速发展。

烟梗、烟末是打叶复烤行业生产过程中的废弃物，同样也属生物质范畴，由于其产生主要集中在烟草行业的生产企业中，较其他生物质如秸秆、玉米芯、海藻[3－5]等更便于工业化应用。

科研工作者对烟梗热解、燃烧和气化等进行了一系列研究，文献[6]用同步热分析仪对烟梗在不同升温速率条件下进行了热解试验，并分析了热解过程及其动力学规律；文献[7]考察升温速率和粒径对烟梗的热解反应和燃烧反应的影响，研究发现提高升温速率及减小粒径有利于提高燃烧性能；文献[8]分析了4种典型烟草生物质(烤烟中部叶丝、膨胀梗丝、膨胀烟丝和再造烟叶)不同升温速率下的燃烧过程，研究发现燃烧过程中存在挥发分着火和固定碳着火两次着火现象，提高升温速率可使挥发分和部分固定碳发生共燃现象；文献[9]对烟梗的燃烧性质进行试验研究，获得了烟梗的燃烧、热解特性和灰性质。