一种去除烟草减害材料中挥发性有机小分子化合物的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种去除烟草减害材料中挥发性有机小分子化合物的装置，包括加热装置、冷却装置和真空系统；加热装置包括第一容器和加热系统；冷却装置包括冷却系统，以及一个第二容器或由多个第二容器串联而成的第二容器串联组；冷却装置包括冷却系统和一个第二容器时，所述第一容器、第二容器及真空系统之间通过管线依次密封连通；冷却装置包括冷却系统和第二容器串联组时，相邻的第二容器之间通过第一连接管密封连通。这种装置结构简单，操作方便，能够较彻底地去除烟草减害材料中的挥发性有机小分子化合物，去除效果在较长时间内保持稳定。
【专利说明】一种去除烟草减害材料中挥发性有机小分子化合物的装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种有机小分子化合物的去除装置，特别涉及一种在卷烟领域中 去除烟草减害材料中挥发性有机小分子化合物的装置。
【背景技术】
[0002] 烟草减害材料为一类能够降低烟草对人体危害的烟用添加剂，常用的烟草减害材 料包括纳米催化剂、助燃剂、氧化剂和吸附剂。在烟草减害材料的生产过程中经常会添加一 些挥发性原料或溶剂，从而导致材料中吸附了大量挥发性物质，这些会含在烟草减害材料 中的挥发性物质在烟草生产过程中非常容易溢出，并对人体健康造成不利影响。因此，应当 在使用这些烟草减害材料前，对其进行处理，去除残留的挥发性成分。
[0003] 现有技术中一般采用加热方法去除减害材料中含有的挥发性物质，但是单纯采用 加热的方法并不能将挥发性物质彻底去除，特别地，加热方法对于去除吸附材料内部的挥 发性物质效果不佳，而且随着时间的推移，这些残留在内部的挥发性物质容易溢出，从而对 产品造成不良影响。对于不同的去除方法其所采用的装置也相应不同。
[0004] 现有技术中并没有一种能够符合烟草减害材料的安全使用和相关质量安全性标 准规定的去除减害材料中挥发性有机小分子化合物的装置。 实用新型内容
[0005] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的旨在克服现有技术中的不足， 提供一种去除烟草减害材料中挥发性有机小分子化合物的装置，这种装置结构简单，彻底 去除并捕集减害材料中残留的挥发性有机小分子化合物的操作方便。
[0006] 为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
[0007] -种去除烟草减害材料中挥发性有机小分子化合物的装置，所述装置包括加热装 置、冷却装置和真空系统；
[0008] 所述加热装置包括第一容器和加热系统，所述第一容器的腔体下部置于所述加热 系统的加热腔内；
[0009] 所述的冷却装置包括冷却系统，以及一个第二容器或由多个第二容器串联而成的 第二容器串联组，所述第二容器的腔体置于所述冷却系统的冷却腔内；
[0010] 所述冷却装置包括冷却系统和一个第二容器时，所述第一容器、第二容器及真空 系统之间通过管线依次密封连通；
[0011] 所述冷却装置包括冷却系统和第二容器串联组时，相邻的所述第二容器之间通过 第一连接管密封连通；位于所述第二容器串联组一端的第二容器与第一容器之间通过第二 连接管密封连通；位于所述第二容器串联组另一端的第二容器与所述真空系统通过第三连 接管密封连通。
[0012] 优选地，所述加热系统选自油浴锅、水浴锅或加热套。
[0013] 优选地，所述冷却系统选自液氮冷却装置、放置有冰水混合物的容器或恒温冷却 水浴槽。
[0014] 本实用新型中所述的液氮冷却装置是指盛放有液氮的容器。
[0015] 优选地，所述真空系统为真空泵。
[0016] 优选地，所述第一容器为玻璃烧瓶。
[0017] 优选地，所述的第二容器为冷肼。
[0018] 本实用新型中公开的去除烟草减害材料中挥发性有机小分子化合物的装置，可以 通过加热装置对烟草减害材料进行加热，再通过冷却装置对烟草减害材料中挥出的有机小 分子化合物进行冷却捕集，而且加热过程和冷却过程都是在真空条件下进行，进一步加快 了烟草减害材料中挥发性有机小分子的挥发。
[0019] 一种使用本实用新型中公开的上述装置去除烟草减害材料中挥发性有机小分子 化合物的方法，具体为：将烟草减害材料置于第一容器中，按照本实用新型中上述公开的连 接方法将装置连接好，首先开启冷却装置，然后开启加热装置和真空系统。
[0020] 上述使用方法中具体参数设置如下：
[0021] 1)加热装置的加热温度为50_200°C。
[0022] 2)真空装置为真空度达0. OOl-lOmmHg的真空泵。
[0023] 采用上述参数和装置对烟草减害材料连续处理以去除残留挥发性成分，而后采用 吹扫捕集-气相色谱质谱联用方法对处理前后样品中残留的挥发性物质进行测定。
[0024] 本实用新型中公开的装置其有益效果主要在以下三方面：第一，通过真空系统与 加热装置的结合，可有效除去烟草减害材料中挥发性小分子化合物及沸点较低的物质。第 二，整个体系处于全封闭状态，在除去挥发性小分子化合物的同时，挥发性物质不会泄露至 周围环境，从而对操作者及工作环境不会产生不利影响。第三，所述方法简便灵活，可根据 需要增加或减少冷却装置的数量，保证挥发性物质有效冷却至捕集装置中，从而可进一步 对其进行结构组成分析。
[0025] 这种装置结构简单，操作方便，而且能够较彻底的去除烟草减害材料中的甲苯、乙 苯、苯乙烯、二乙苯、二氯苯等挥发性有机小分子化合物，而且去除效果在较长时间内能够 保持稳定。
[0026] 综上，本实用新型中提供的去除烟草减害材料中挥发性有机小分子化合物的装置 克服了现有技术中的缺陷而具有创造性。
【专利附图】
【附图说明】
[0027] 图1为本实用新型实施例1中的去除烟草减害材料中挥发性有机小分子化合物的 装置的示意图1。
[0028] 图2为本实用新型实施例2中的去除烟草减害材料中挥发性有机小分子化合物的 装置的示意图2。
[0029] 其中图1和图2中：
[0030] 1为加热装置
[0031] 11为第一容器
[0032] 12为加热系统
[0033] 2为冷却装置
[0034] 21为冷却系统
[0035] 221为第二容器
[0036] 222为第二容器
[0037] 3为真空系统
[0038] 41为第一连接管
[0039] 42为第二连接管
[0040] 43为第三连接管。
【具体实施方式】
[0041] 以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说 明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另 外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应 用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
[0042] 须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭 示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条 件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响 本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内 容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如"上"、"下"、"左"、"右"、"中间"及"门" 等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的 改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
[0043] 实施例1
[0044] 参考图1所示，一种去除烟草减害材料中挥发性有机小分子化合物的装置，所述 装置包括加热装置1、冷却装置2和真空系统3 ;
[0045] 所述加热装置1包括第一容器11和加热系统12,所述第一容器11的腔体下部置 于所述加热系统12的加热腔内；
[0046] 所述的冷却装置2包括冷却系统21，以及由多个第二容器221、222串联而成的第 二容器串联组22,所述第二容器221、222的腔体置于所述冷却系统21的冷却腔内；
[0047] 所述冷却装置包括冷却系统21和第二容器串联组22时，相邻的所述第二容器 221、222之间通过第一连接管41密封连通；位于所述第二容器串联组22 -端的第二容器 221与第一容器11之间通过第二连接管42密封连通；位于所述第二容器串联组22另一端 的第二容器222与所述真空系统3通过第三连接管43密封连通。
[0048] 具体地，所述加热系统12为油浴锅。
[0049] 具体地，所述冷却系统21为恒温冷却水浴槽。
[0050] 具体地，所述真空系统3为真空泵。真空泵的真空度达0. OOl-lOmmHg。
[0051] 具体地，所述第一容器11为玻璃烧瓶。更具体地，本实施例中所述第一容器11为 体积容量为1L的圆底烧瓶。
[0052] 具体地，所述的第二容器221、222为冷肼。
[0053] 更具体地，所述的冷肼为球形冷肼。
[0054] 本实施例中公开的去除烟草减害材料中挥发性有机小分子化合物的装置，可以通 过加热装置对烟草减害材料进行加热，再通过冷却装置对烟草减害材料中挥出的有机小分 子化合物进行冷却捕集，而且加热过程和冷却过程都是在真空条件下进行，进一步加快了 烟草减害材料中挥发性有机小分子的挥发。
[0055] 使用本实施例中公开的上述装置去除烟草减害材料中挥发性有机小分子化合物 的方法，具体为：将烟草减害材料置于第一容器11中，按照本实施例中上述公开的连接方 法将装置连接好，首先开启冷却装置2,然后开启加热装置1和真空系统3。
[0056] 上述使用方法中具体参数设置如下：
[0057] 1)加热装置1的加热温度为140°C。
[0058] 2)真空装置3为真空度达0. ImmHg的真空泵。
[0059] 采用上述参数和装置对烟草减害材料连续处理至少72小时以去除残留挥发性成 分，而后采用吹扫捕集-气相色谱质谱联用方法对处理前后样品中残留的挥发性物质进行 测定，所述挥发性物质包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、二乙苯、3-乙基苯乙烯、4-乙基 苯乙烯、二氯苯、苯甲醛及苯乙醇。
[0060] 吹扫捕集方法条件为：称取0. 5g样品，装入40mL动态顶空专用进样瓶内；以氦气 为吹扫器在40°C下吹扫60min，吹扫流量40mL/min ;脱附温度为260°C，时间2min，脱附流 量20mL/min。气相色谱条件为：使用wax柱，柱流量设为2mL/min，分流比10:1，程序升温 程序为 40°C保持 5min，以 2. 5°C /min 升至 200°C，20°C /min 升至 230°C保持 15min。
[0061] 挥发性有机物去除效率的计算方法如下：
[0062] δ = KK)%，其中Q为某挥发性化合物的去除效率，A为处理后材料经吹扫捕 ^ref 集后得到的该化合物的峰面积，AMf为未经处理的同一批减害材料样品经吹扫捕集后得到 的该化合物的峰面积。
[0063] 测试结果见表1，由表1结果可知使用本实用新型中装置进行处理时，对于质量小 于l〇〇g的烟草减害材料样品中的挥发性物质有很好的去除效果优于对较大量的样品去除 效果。
[0064] 此外，对处理后挥发性物质去除效果进行了时间上的跟踪，以同一批未处理样品 为对照，分别在2月、3月及5月后对处理前后的样品进行了挥发物含量测试，测试结果如 表2所示，由表2可以发现使用本实用新型中装置对烟草减害材料进行挥发性物质去除的 去除效果在较长时间内保持稳定，并不存在由于去除效果不彻底，导致随着时间的推移，颗 粒孔内吸附的挥发性物质渐渐扩散到外部，进而造成挥发性物质增多的现象。由此说明采 用本实施例中装置对烟草减害材料样品中挥发性物质的去除是较为彻底的。
[0065] 表1对100g及500g烟草减害材料处理后挥发性物质去除率 [0066]
【权利要求】
1. 一种去除烟草减害材料中挥发性有机小分子化合物的装置，其特征在于，所述装置 包括加热装置（1)、冷却装置（2)和真空系统（3); 所述加热装置（1)包括第一容器（11)和加热系统（12)，所述第一容器（11)的腔体下 部置于所述加热系统（12)的加热腔内； 所述的冷却装置（2)包括冷却系统（21)，以及一个第二容器（221)或由多个第二容器 (221、222)串联而成的第二容器串联组（22)，所述第二容器（221、222)的腔体置于所述冷 却系统（21)的冷却腔内； 所述冷却装置包括冷却系统（21)和一个第二容器（221)时，所述第一容器（11)、第二 容器（221)及真空系统（3)之间通过管线依次密封连通； 所述冷却装置包括冷却系统（21)和第二容器串联组（22)时，相邻的所述第二容器 (221、222)之间通过第一连接管（41)密封连通；位于所述第二容器串联组（22) -端的第 二容器（221)与第一容器（11)之间通过第二连接管（42)密封连通；位于所述第二容器串 联组（22)另一端的第二容器（222)与所述真空系统（3)通过第三连接管（43)密封连通。
2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热系统（12)选自油浴锅、水浴锅或加 热套。
3. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述冷却系统（21)选自液氮冷却装置、放置 有冰水混合物的容器或恒温冷却水浴槽。
4. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述真空系统（3)为真空泵。
5. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一容器（11)为玻璃烧瓶。
6. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的第二容器（221、222)为冷肼。
【文档编号】A24B15/18GK203841098SQ201420227677
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】费婷, 陈敏, 郑赛晶, 王兵, 傅靖刚, 王磊君 申请人:上海烟草集团有限责任公司