本实用新型专利技术公开了一种卷烟烟气气相化学成分在线分析装置，其特征是在吸烟机的抽吸筒和在线分析质谱仪之间设置烟气传输石英毛细管；所述抽吸筒的端面设置有两个开口，其中一个开口为烟气分析采样口，另一个开口为连接一个三通管的烟气导入和导出口，所述三通管同时与可连续切换的卷烟夹持器以及管道真空抽气口相连通；所述在线分析质谱仪的内部设置有真空紫外光电离区；所述烟气传输石英毛细管的一个端口与抽吸筒上的烟气采样口相连接，另一个端口穿过在线分析质谱仪的腔壁进入真空紫外光电离区中。本实用新型专利技术有效地消除了逐口抽吸卷烟时，上口烟气对下口烟气气相成分分析结果的影响，能够实现对单口卷烟烟气气相成分进行在线、自动和连续分析。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种卷烟烟气气相化学成分的分析装置，更具体地说是一种用于单口卷烟烟气气相成分的在线和实时分析装置。
技术介绍
卷烟烟气是卷烟产品面向消费者的最主要表征，是体现卷烟质量水平和风格特征的最主要因素。因此，卷烟烟气化学成分的分析是一项十分重要的研究工作，也是构筑卷烟核心技术的关键要素之一。卷烟烟气同时也是一种十分复杂的化学混合物，迄今为止，人们已经从中鉴定出了几千种物质。通常，为了研究方便，人们采用剑桥滤片将烟气分为粒相物质和气相物质两部分，其中室温条件下可以通过剑桥滤片的烟气部分被称为气相物质，能够被剑桥滤片截取的部分被称为粒相物质。气相物质所占烟气总量的比重高达92%，主要有氮气、氧气、二氧化碳、一氧化碳和氢，此外还包括挥发性烃类、酯类、呋喃类、腈类、醛酮、醇类等等；粒相物质约占烟气总量的不到8%，主要由水、烟碱和焦油组成，其中焦油又是由多种烃类及烃的氧化物、硫化物和氮化物等组成的复杂混合物；另外，还有一些中间类型的物质，如一些半挥发性的酸类物质和醛类物质等，它们在烟气的气、粒两相中同时存在。传统的烟气分析方法，基本上是采用离线式分析方式进行，即先对烟气进行捕集， 然后根据需要采用不同的前处理过程，再用不同的仪器进行分析。然而，许多研究表明，在抽吸期间从卷烟滤嘴端出来的新鲜主流烟气是高浓度、高活性的气溶胶，其内部的物质组成处在一个不断变化的动态过程之中。因而，传统的烟气分析方法由于要涉及到取样、分离、纯化以及衍生化等复杂的分析过程，会导致烟气的老化，而且在取样和分析过程中还可能会引入人为的物质，从而使得其分析结果难以真实地反映抽吸者口腔中的烟气状况。所以，要想从化学组成的角度对卷烟烟气质量、风格特征以及香气成分和有害成分进行剖析和评价的一个科学的方法就是对单口卷烟烟气进行在线和实时分析。由于焦油态卷烟烟气粒相物质容易在吸烟机的管道和分析仪器的内部沉积，而且在分析时难以有效清除，直接对其进行检测，会导致定性、尤其是定量分析结果的极不准确。因此，从目前文献资料的报道来看，对卷烟烟气气相组分进行分析是各类在线分析研究的重点，红外光谱法和真空紫外光电离质谱法等技术手段已经应用于该类分析。红外光谱法是一种快速、无损的分析方法，自从1956年Wiilippe和Hobbs首次将红外光谱法应用于卷烟烟气分析以来，该方法在研究新鲜烟气中的化学反应和烟气气相组分的分析中得到了广泛的应用。但是，由于红外光谱法是依据化合物的特定吸收波长对组分进行定性，因而对于复杂的烟气体系而言，该方法只能对其中少数特定的目标物质进行分析，而且其定量分析结果的可靠性也不很理想。真空紫外光电离质谱技术是一种非常优秀的、普适的和快速的探测手段，它通常使用真空紫外灯、激光或者同步辐射光作为电离光源，能够以软电离的方式对有机化合物进行电离，几乎只产生待测物的母体离子，而不产生碎片，所以，该技术非常适合于复杂混合物的研究。近年来，Mitschke 等人(Mitschke S, Adam T, Streibel T，et al. Application oftime-of-flight mass spectrometry with laser-based photoionization methods for time-resolvedon-line analysis of mainstream cigarette smoke. Anal Chem,2005, 77(8) :2288-2296.)首次采用以激光作光源的真空紫外光电离质谱技术在线分析了单口卷烟烟气化学成分。该技术具有响应速度快、选择性高(光谱与质谱双重选择)和适合多组分检测等优点。但是Mitschke等人发现由于商用吸烟机烟气流动管道长，内壁往往附着大量残余的烟气成分，从而对下一口烟气的定量分析结果带来很大的干扰；为了消除干扰， Mitschke等人用自制吸烟装置代替商用吸烟机，并在每两口烟气抽吸间隙人工拔出烟支， 利用抽吸空气的方式对残余烟气进行清除，但仍无法很好的消除烟气残留所带来的干扰效应；此外，Mitschke等人所使用的自制吸烟装置操作烦琐，主要用于基础研究，无法对卷烟烟气进行连续自动化的检测；而且，考虑到国际通用的烟气抽吸模式均使用商用吸烟机，使用自制吸烟装置不利于各实验室对烟气分析结果进行比对。因此，其具体的应用受到了很大的局限。
技术实现思路
本技术为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、定性和定量效果好，可以实现在商用单通道吸烟机的各种抽吸条件下，对单口卷烟烟气气相物中多组分同时进行在线和实时分析的自动化卷烟烟气分析装置，从而为烟草科技人员研究卷烟烟气气相化学成分提供一种好的技术手段。本技术解决技术问题采用如下技术方案一种卷烟烟气气相化学成分在线分析装置，在商用吸烟机的抽吸筒和在线分析质谱仪之间设置烟气传输石英毛细管；所述抽吸筒的端面设置有两个开口，其中一个开口为烟气分析采样口，另一个开口为烟气导入和导出口，所述烟气导入和导出口连接一个三通管，所述三通管同时与可连续切换的卷烟夹持器以及管道真空抽气口相连通；所述在线分析质谱仪的内部设置有质谱真空抽气口、真空紫外光电离区、离子加速区、离子反射区和光电倍增检测器；所述烟气传输石英毛细管的一个端口与抽吸筒上的烟气采样口相连接，另一个端口穿过在线分析质谱仪的腔壁进入真空紫外光电离区中。本技术一种卷烟烟气气相化学成分在线分析装置的结构特点也在于所述三通管的一个端口与抽吸筒上的烟气导入和导出口相连，另一个端口依次通过弹性软管、烟气导入管和烟气导入二通阀连通，所述烟气导入二通阀与固定在转动圆盘的上可连续切换的卷烟夹持器相连通，所述三通管的第三端口通过真空控制二通阀与管道真空抽气口相连通；所述烟气导入管置于导管控制步进电机上；所述转动圆盘通过其中心处的电机固定孔固定在转动电机的转动轴上，且转动圆盘的盘面上有一系列等间距的圆孔，各圆孔中均固定有卷烟夹持器；所述卷烟夹持器的内部设置有两个端口，其中一个端口为卷烟烟支插入端口，另一个端口是与烟气导入二通阀相连接的烟气流出端口 ；所述卷烟烟支置于由烟夹控制器控制的卷烟烟夹上；所述卷烟烟夹置于烟夹控制步进电机上。所述转动圆盘朝向卷烟烟支的一侧上方设置有一个红外探头。所述在线分析质谱仪使用真空紫外灯、激光或者同步辐射光作为电离光源。所述导管控制步进电机和烟夹控制步进电机的运动方向、运动速度和停止时间自由设定；所述转动电机的转动速度和转动间歇时间自由设定。与已有技术相比，本技术的有益效果体现在1、本技术对商用吸烟机的抽吸筒和管道进行改造，同时增加一些附加装置， 能够实现在每口烟气抽吸后可自动更换新的卷烟夹持器，消除了烟气粒相物质穿透剑桥滤片所带来的影响，同时采用真空泵抽出吸烟机管道和抽吸筒内的剩余气体，最大限度地减少了残余烟气成分产生的干扰效应；另一方面，采用烟气传输石英毛细管将取样后的烟气气相物直接弓I入质谱的真空紫外光电离区，大大提高了质谱检测的灵敏度。2、本技术结构简单、操作方便、定性和定量分析效果好，不需要任何溶剂和前处理过程，烟气从产生到检测只需要数秒钟时间，实验过程简单、快速，可以实现在商用吸烟机的各种抽吸条件下，对单口本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种卷烟烟气气相化学成分在线分析装置，其特征是在商用吸烟机（１）的抽吸筒（２）和在线分析质谱仪（２１）之间设置烟气传输石英毛细管（６）；所述抽吸筒（２）的端面设置有两个开口，其中一个开口为烟气分析采样口（３），另一个开口为烟气导入和导出口（４），所述烟气导入和导出口（４）连接一个三通管（５），所述三通管（５）同时与可连续切换的卷烟夹持器（１７）以及管道真空抽气口（９）相连通；所述在线分析质谱仪（２１）的内部设置有质谱真空抽气口（２２）、真空紫外光电离区（２３）、离子加速区（２４）、离子反射区（２５）和光电倍增检测器（２６）；所述烟气传输石英毛细管（６）的一个端口与抽吸筒（２）上的烟气采样口（３）相连接，另一个端口穿过在线分析质谱仪（２１）的腔壁进入真空紫外光电离区（２３）中。
【技术特征摘要】
1.一种卷烟烟气气相化学成分在线分析装置，其特征是在商用吸烟机(1)的抽吸筒 (2)和在线分析质谱仪之间设置烟气传输石英毛细管(6)；所述抽吸筒O)的端面设置有两个开口，其中一个开口为烟气分析采样口(3)，另一个开口为烟气导入和导出口，所述烟气导入和导出口(4)连接一个三通管(5)，所述三通管( 同时与可连续切换的卷烟夹持器(17)以及管道真空抽气口(9)相连通；所述在线分析质谱仪的内部设置有质谱真空抽气口(22)、真空紫外光电离区(23)、离子加速区(M)、离子反射区05)和光电倍增检测器06)；所述烟气传输石英毛细管(6)的一个端口与抽吸筒( 上的烟气采样口(3)相连接，另一个端口穿过在线分析质谱仪的腔壁进入真空紫外光电离区03) 中。2.根据权利要求1所述的一种卷烟烟气气相化学成分在线分析装置，其特征在于所述三通管(5)的一个端口与抽吸筒( 上的烟气导入和导出口(4)相连，另一个端口依次通过弹性软管(8)、烟气导入管(10)和烟气导入二通阀(1 连通，所述烟气导入二通阀(12) 与固定在转动圆盘(1 的...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡永华，潘洋，王程辉，徐迎波，王健，
申请(专利权)人：安徽中烟工业公司，中国科学技术大学，
类型：实用新型
国别省市：34
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