烟支是如何燃烧的

2015-01-25          大展宏图

　　燃烧锥后面是热解蒸馏区B，燃烧锥核心的热解蒸馏区氧气供应不足，反映是在缺氧形态下进行的。来自高温燃烧区的热气流供给能源，导致了热解蒸馏区的复杂化学变化。烟丝中的很多物质在此进行猛烈复杂的化学反映，烟气中的绝大大都化合物都是在这里构成的。同时，在热气流的感化下，烟丝中的挥发性物质挥发进入烟气流(此中的半挥发性5元和6元环的氮-杂环化合物对卷烟的香味有显著的贡献)。热解蒸馏区进行的化学反映大多是吸热反映，烟气流在此被敏捷冷却，该区的热气流的温度从800℃降至100℃。烟草中的萜烯类、动物甾醇类如豆甾醇、白腊类、糖类、氨基酸类、纤维素类和很多其他成分通过热分化，热合成、干馏、聚合、缩合、自在基等反映构成了挥发性、半挥发性气体，以及液体和固体物质(如焦油)等。

　　烟气中的半挥发性成分烟气中除了粒相和气相成分以外，还有一种经常提到的所谓半挥发性成分。半挥发性成分凡是是指在室温下能保留在剑桥滤片上，但在必然的温度下(一般在100℃～200℃之间)能从滤片上挥发出而不分化的物质。完整的讲，半挥发性物质是由沸点在70℃～300℃范畴内的约300种物质构成，他们中包罗了大部门对烟气吸味和香气有贡献的成分。

　　烟气中的焦油卷烟烟气粒相物中除水分和烟碱以外所剩下的部门，称之为焦油。焦油是卷烟烟丝中的无机物质在缺氧前提下不完全燃烧发生的，是由多种烃类及烃的氧化物、硫化物和氮化物等构成的复杂化合物。目前一般认为卷烟烟气中的无害成分次要集中在焦油中。据报道，卷烟焦油中99.4%的成分对人体是无害的(这此中又有相当一部门低挥发性成分是卷烟特有香味的来历)，仅有0.6%的成分无害人体健康，而在这些无害成分中，0.2%的成分为诱发癌症和可能致癌的成分，0.4%为辅助致癌成分，如3,4-苯并[a]芘等稠环芳烃、芬芳胺和亚硝胺等。

　　从热解蒸馏区到烟支的结尾称为冷凝过滤区C。在此，烟气的温度由100℃降至室温。烟气中的低挥发性成分跟着温度的急剧下降而达到饱和点起头冷凝。这些低挥发性成分除了碰到烟丝后凝结到烟丝上以外，在气流流动过程中烟气中的低挥发性物质，以碳质燃烧时构成的细小碳粒、无机物的细小碎片、灰分、离子化的分子构成的离子为冷凝核，凝结成更大的颗粒。这些颗粒在随烟气流前行的过程中，一部门被烟丝和滤嘴截留，其他的随支流烟气进入人的口腔。侧流烟气的构成过程在抽吸间隙的阴燃阶段，卷烟燃烧区附近天然对流的空气向上流动，支撑卷烟的燃烧，在烟支内部的热解蒸馏区，构成高浓度的无机蒸气。因为贫乏抽吸力的拉动，大部门无机蒸气透过部门降解的卷烟纸敏捷扩散到大气中构成了侧流烟气。侧流烟气经卷烟纸扩散进入大气当前，温度俄然下降，又颠末空气稀释后，构成了比支流烟气颗粒更小的气溶胶颗粒。侧流烟气和抽烟者呼出的烟气扩散到空气中，经陈化和稀释后构成了情况烟草烟气(EnvironmentalTobaccoSmoke，简称ETS)。

　　烟支燃烧时，燃烧的一端呈锥体状。抽吸时，大部门空气从燃烧锥与卷烟纸相接处进入，而锥体的中部则构成一个致密的碳化体，气流不容易通过，锥体核心含氧量很低，以致于燃烧遭到限制，形成不完全燃烧。燃烧的烟支按照其温度变化和化学反映分歧，可划分成三个分歧的区域，即高温燃烧区A(如图)、热解蒸馏区B和低温冷凝区C。燃烧区位于烟支的前部，次要由炭化体构成，抽吸时，核心温度最高约825℃～850℃。而卷烟纸燃烧线前方0.2～1.0mm处温度最高可达910℃，这里也是空气进入燃烧区最多的处所。燃烧区的气相温度相对较低，抽吸过程中的温度变化在600℃～700℃之间，抽吸竣事后，燃烧区的固相温度在1秒钟内，从900℃以上急剧冷却至600℃。一般环境下，燃烧锥概况氧气供应充沛，这里发生碳的氧化放热反映，发生的热量被热气流带走，进入热解蒸馏区C。高温燃烧区生成的产品次要是气相物质，如二氧化碳、一氧化碳、水、氢、甲烷等初级烃类化合物和一些自在基，此中一部门产品穿过燃烧的碳扩散到侧流烟气中。

　　卷烟是一种特殊的消费品，其消费形式不是吃，也不是喝，而是通过燃吸来享受其烟气。卷烟的燃烧是一个很是复杂的物理、化学变化过程。

　　烟气的动态性质卷烟烟气并不不变，因为烟气的浓度很是高，此中的颗粒在短时间内会敏捷凝结，重生烟气在半秒钟内颗粒的数量会降至其初始值的四分之一。因为凝结感化，烟气颗粒敏捷增大，除了烟气物理性质敏捷发生变化以外，烟气中化合物的浓度也发生变化，如支流烟气中的亚硝酸甲酯，现实上是在重生烟气陈化10秒钟后才呈现的。烟气的构成

　　烟气的构成

　　烟支燃烧有两种形式，称为吸燃;另一种是抽吸间隙的燃烧，称为阴燃(亦称为静燃)。抽吸时从卷烟的滤嘴端吸出的烟气称为支流烟气(MainstreamSmoke,简称MS)，抽吸间隙从燃烧端释放出来和透过卷烟纸扩散间接进入情况的烟气称为侧流烟气(SidestreamSmoke，简称SS)。

　　烟气中的气相物质和粒相物质凡是人们把在室温下能通过剑桥滤片(一种玻璃纤维制成的滤片，它能滤除直径大于0.2μm的微粒，过滤效率可达99%)的烟气部门称为气相物质。气相物质约占烟气总量的92%摆布，此中包罗空气(约占58%)、过量的氮气(约占15%)、碳氢化合物、无机物的蒸汽、氮氧化合物和一些生物活性物质等。可以或许被剑桥滤片截流的部门称为粒相物质。粒相物质约占烟气总量的不到8%，次要有水、烟碱和焦油。当然，这不是一个能清晰划分的定义，由于一些成分在气相和粒相中都有发觉，并且分歧的分手手艺，得出的结论也分歧，如水、亚硝胺等，在气相和粒相物质中都具有。

　　烟气的粒子特征新发生的支流烟气气溶胶，每立方厘米含有109～1010个颗粒，粒子的初始直径在0.01～1.0μm之间分布，跟着时间的耽误，粒子直径不竭增大，烟气在抽烟者口腔内保留10秒后，粒子直径增大至0.1～46μm，平均直径为0.2μm。侧流烟气的粒子分布与支流烟气有所不同，其分布为0.08～1.0μm，平均直径为0.15μm。烟支静燃时每秒钟发生6.3×109个粒子。烟气的带电特征因为高温化学电离感化，卷烟烟气是一种带有微电荷的气溶胶，此中约1/3的粒子带正电荷，1/3的粒子带负电荷，别的1/3为中性粒子，正负电荷数相等。因而，从全体上讲，烟气在电学上是中性的。烟气的酸碱性烟支因为燃烧体例分歧，发生的支流烟气和侧流烟气的酸碱性也分歧。一般来说，由阴燃发生的侧流烟气根基上呈碱性，由吸燃发生的支流烟气因烟草原料的分歧，有的呈酸性，有的呈碱性，有的呈中性，次要是因原料分歧，生成的碱性成分与酸性成分的量也分歧。对于各类卷烟类型来说，支流烟气的酸碱度(即pH值)为5.6～6.5，而雪茄烟的支流烟气的pH值为7.5～10.0。

　　烟气的特征

　　燃烧的烟支是一个复杂的化学系统。据科学研究发觉，在烟支点燃的过程中，当温度上升到300℃时，烟丝中的挥发性成分起头挥发而构成烟气;上升到450℃时，烟丝起头焦化;温度上升到600℃时，烟支被点燃而起头燃烧。

　　烟支燃烧的3个区域

　　卷烟烟气是由气相物质和粒相物质两部门构成的。，烟支是如何燃烧的。