一种卷烟烟气口腔沉积模拟装置及方法与流程

本发明涉及烟草
技术领域：
，具体是一种卷烟烟气口腔沉积模拟装置及方法。
背景技术：
：卷烟抽吸过程中，消费者通过口腔所感受到的甜、酸、苦等味觉感受以及刺激、灼烧、凉感等化学感觉，主要是源于卷烟主流烟气在口腔中的沉积。准确掌握主流烟气在口腔中的沉积行为，对于进一步深入研究卷烟消费者对于烟气的口腔生理感受及其生理机制具有重要意义。但是，目前缺乏烟气口腔沉积的分析手段，相关研究难以深入开展。cn102128913a公开了一种用于卷烟烟气刺激性成分评价的口腔模拟器及方法；cn105021741a公开了主流烟气仿生吸收液的分析方法及其装置；cn101718645a公开了一种模拟人体口腔对主流烟气的仿生吸收交互装置；cn206057033u公开了一种人工口腔装置。这些方法为卷烟主流烟气的口腔沉积行为研究提供了参考，但是在腔体结构设计、气流控制、温度控制等方面还存在不足，与烟气在口腔中的吸入、停留、吸附等过程的真实情况还存在较大差异，对于烟气口腔沉积行为的模拟效果有待进一步改善。技术实现要素：本发明的目的正是基于上述现状提供了一种卷烟烟气口腔沉积模拟装置及方法，通过对腔体结构、气流传输、温度控制等方面的综合设计，能够较好模拟卷烟烟气在口腔中的沉积行为，为相关研究的开展提供了有效的技术手段。本发明的目的通过以下技术措施实现：一种卷烟烟气口腔沉积模拟装置，包括依次连接的烟气吸入部件、烟气沉积模拟腔体、烟气捕集部件、抽吸部件，所述沉积模拟腔体为夹层式圆柱形腔体，腔体轴向两端设有进气口和出气口，分别与烟气吸入部件和烟气捕集部件相连通，其中内腔容积为30-60cm3，且沿内壁设置有涂布了人工唾液的滤纸，夹层腔两端分别设有进水口和出水口用于连接恒温循环水，；所述烟气吸入部件由三通阀和吸入管构成，三通阀一个端口为烟支插入段，另一个与之同中心线的端口与吸入管连接，第三个端口与空气相通，吸入管通过磨口胶塞与烟气沉积模拟腔体的进气口相连并延伸至腔内，延伸至腔内的吸入管端部呈封闭结构，且在封闭端的端面及侧面均布有若干气孔。所述烟气沉积模拟腔体为玻璃材质的夹层式圆柱形腔体。所述烟气吸入部件、烟气沉积模拟腔体、烟气捕集部件、抽吸部件为同中心线设置。所述恒温循环水的温度与人体口腔温度一致。所述烟气捕集部件为内装有剑桥滤片的捕集器,所述抽吸部件为单孔道吸烟机。所述吸入管为与烟支直径相同的玻璃管,所述吸入管封闭端的端面及侧面均布的气孔的孔径为0.2-1㎜。本发明利用上述装置模拟卷烟主流烟气口腔沉积的方法，其主要包括以下步骤：（1）通过所述装置中的腔体恒温回流夹层，控制腔体温度；（2）通过所述装置中的单孔道吸烟机对烟支的抽吸；（3）烟支抽吸后，烟气在腔体中的停留并在人工唾液涂布滤纸上沉积；（4）烟气在腔体停留一定时间后，切换三通阀，通过单孔道吸烟机进行空吸，抽出腔体内停留烟气，并通过所述装置中的捕集器进行粒相物捕集，实现卷烟主流烟气口腔沉积行为的分析与研究。本发明的方法能够实现烟气在口腔中的吸入、停留以及吞咽等3个过程的模拟。本发明主要部件的设计要点及主要功能如下：三通阀的作用是实现烟支抽吸与空吸的切换。在烟支抽吸时，吸入管端口和烟支端口连通，空气端口关闭；在空吸时，吸入管端口与空气端口连通，烟支端口关闭。吸入管为与烟支直径相同的玻璃管，通过胶塞与烟气沉积模拟腔体的磨口连接。吸入管连接腔体的一端呈封闭状，但封闭端部的端面和侧面上打有若干气孔。气孔设计的主要目的是避免烟气由于抽吸惯性在腔体中直线通过，使烟气在腔体中均匀扩散。烟气沉积模拟腔体为玻璃材质的夹层式圆柱形腔体，其中内腔容积为30-60cm3，并且在其内壁放置涂布了人工唾液的滤纸，作为烟气的沉积载体。夹层腔两端分别设置进水口和出水口，可连接恒温循环水，从而实现内腔的温度控制。模拟腔体的出气端与夹持了剑桥滤片的烟气捕集器相连。烟支抽吸时，烟气首先进入烟气进行扩散沉积，然后切换成空吸，使腔体内的烟气排出，并通过捕集器捕集烟气沉积后的粒相物。烟气捕集器的另一端与单孔道吸烟机相连。本发明的特点在于：（1）通过三通阀控制烟支抽吸与空吸之间的切换，能够有效实现烟气在口腔中的吸入、停留以及吞咽等3个过程的模拟。（2）吸入管吸入端口的打孔，可以保证烟气在腔体中的充分扩散。（3）腔体容积基本符合口腔容积，涂布人工唾液的滤纸用于模拟口腔黏膜，对腔体中的烟气进行吸附，夹层的恒温循环水可模拟口腔温度。（4）捕集器可实现烟气在口腔停留、沉积后吞咽烟气粒相物的捕集。附图说明图1为本发明模拟装置的结构示意图。图中：1单孔道吸烟机；2捕集器；3剑桥滤片；4恒温回流腔（4-1进水口、4-2出水口）；5腔体；6滤纸；7磨口胶塞；8吸入管；9三通阀；10空气进口；11烟支。具体实施方式本发明以下结合附图作进一步描述：如图1所示：一种卷烟烟气口腔沉积模拟装置，包括依次连接的烟气吸入部件、烟气沉积模拟腔体5、烟气捕集部件（即装有剑桥滤片3的捕集器2）、抽吸部件（即单孔道吸烟机1），且上述部件同中心线设置。所述沉积模拟腔体5为玻璃材质的夹层式圆柱形腔体，腔体轴向两端设有进气口和出气口，分别与烟气吸入部件和烟气捕集部件相连通，内腔容积为30-60cm3，且沿内壁设置有涂布了人工唾液的滤纸6，夹层腔（即恒温回流腔4）两端分别设有进水口4-1和出水口4-2用于连接恒温循环水，恒温循环水的温度与人体口腔温度一致。所述烟气吸入部件由三通阀9和吸入管8构成，三通阀9一个端口为烟支11插入段，另一个与之同中心线的端口与吸入管8连接，第三个端口（即空气进口10）与空气相通，吸入管8通过磨口胶塞7与烟气沉积模拟腔体5的进气口相连并延伸至腔内，延伸至腔内的吸入管端部呈封闭结构，且在封闭端的端面及侧面均布有若干气孔（气孔孔径为0.2-1㎜），吸入管为玻璃材质直径与烟支相同。更具体的说：一种卷烟烟气口腔沉积模拟装置，包括烟气吸入部件、烟气沉积模拟腔体、烟气捕集部件、抽吸部件。其中，所述的烟气吸入部件由三通阀9和吸入管8构成。三通阀一个端口被插入烟支11，另一个与之水平的端口与吸入管8连接，第三个端口为空气进口10。烟支抽吸时，吸入管端口和烟支端口连通，空气端口关闭，空吸时，吸入管端口与空气进口10连通，烟支端口关闭，从而能实现烟支抽吸与空吸的切换。吸入管8通过胶塞7与烟气沉积模拟腔体的磨口连接。吸入管8连接腔体的一端呈封闭状，但封闭端部的端面和侧面上打有若干气孔。气孔设计的主要目的是避免烟气由于抽吸惯性在腔体中直线通过，使烟气在腔体中均匀扩散。烟气沉积模拟腔体为玻璃材质的夹层式圆柱形腔体，其中内腔容积为30-60cm3，并且在其内壁放置涂布了人工唾液的滤纸6，作为烟气的沉积载体。夹层腔（即恒温回流腔4）两端分别设置进水口4-1和出水口4-2，可连接恒温循环水，实现内腔的温度控制。模拟腔体的出气端与夹持了剑桥滤片3的烟气捕集器2相连。烟气捕集器的另一端与单孔道吸烟机1相连。烟支抽吸时，烟气首先进入腔体5进行扩散沉积，然后切换成空吸，使腔体内的烟气排出，并通过捕集器2捕集烟气沉积后的粒相物。本发明以下将结合具体抽吸及分析实施例作进一步详述。实施例1将涂布了0.5ml人工唾液的4cm×8cm滤纸沿模拟腔体内壁环形放置，调节恒温回流水至37℃，并连接装置的各部件，然后将卷烟样品插入三角阀的烟支端。单孔道吸烟机的抽吸容量35ml、抽吸时间2s、抽吸周期10s。在此抽吸周期下，烟气在腔体内的停留时间为8s。烟支抽吸结束后，在烟气停留期间将三角阀切换至空气端，吸烟机按照上述抽吸参数再次抽吸时，将腔体内的烟气抽出，并通过捕集器捕集烟气沉积后的粒相物。如此反复，每支卷烟抽吸10口。按照上述抽吸方法，抽吸5支卷烟，烟气在模拟腔体内的沉积物收集于涂布人工唾液的滤纸上，烟气沉积后的粒相物收集于捕集器中剑桥滤片上。采用标准方法yct254－2008《卷烟主流烟气中主要羰基化合物的测定高效液相色谱法》，对卷烟样品a的主流烟气中挥发性羰基化合物的沉积情况进行了分析，结果如表1。分析结果表明，本发明的装置与方法能够实现烟气沉积行为的分析，并且具有良好稳定性。表1卷烟样品a烟气挥发性羰基化合物的沉积情况（μg/支）表中的腔体沉积量是指收集于滤纸上的经测定得出的羰基化合物。实施例2将涂布了0.5ml人工唾液的4cm×8cm滤纸沿模拟腔体内壁环形放置，调节恒温回流水至37℃，并连接装置的各部件，然后将卷烟样品插入三角阀的烟支端。单孔道吸烟机的抽吸容量50ml、抽吸时间2s、抽吸周期10s。在此抽吸周期下，烟气在腔体内的停留时间为10s。烟支抽吸结束后，在烟气停留期间将三角阀切换至空气端，吸烟机按照上述抽吸参数再次抽吸时，将腔体内的烟气抽出，并通过捕集器捕集烟气沉积后的粒相物。如此反复，每支卷烟抽吸10口。按照上述抽吸方法，抽吸5支卷烟，烟气在模拟腔体内的沉积物收集于涂布人工唾液的滤纸上，烟气沉积后的粒相物收集于捕集器中剑桥滤片上。采用gc/ms法，对卷烟样品a主流烟气中焦甜香成分的沉积情况进行了分析，结果如表2。表1卷烟样品a烟气焦甜香成分的沉积情况（μg/支）焦甜香成分腔体沉积量滤片捕集量糠醛40.5034.97糠醇9.3123.58当归内酯4.814.512-环戊烯-1,4-二酮22.3053.665-甲基糠醛10.9321.673-甲基-2-环戊烯-1-酮6.5113.883-甲基-2(5h)-呋喃酮1.554.33甲基环戊烯醇酮6.8441.344-甲基-2(5h)呋喃酮4.557.334-羟基-2,5-二甲基-3(2h)-呋喃酮3.8448.053,4-二甲基环戊烯醇酮1.976.35麦芽酚12.9239.85乙基环戊烯醇酮3.1213.57当前第1页12