專利名稱：：煙草有氧裂解分析方法及進樣系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種煙草裂解分析方法，特別涉及一種煙草有氧裂解的分析方法以及實現(xiàn)該方法的進樣系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：在卷煙產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)加工過程中，為了提高產(chǎn)品的品質(zhì)，需要研究煙葉在模擬卷煙燃燒條件下的熱裂解行為，從而尋找煙葉化學(xué)成分與煙氣組分之間的關(guān)系，進而探索煙氣致香物質(zhì)、有害成分形成機理，為卷煙增香，降焦減害研究提供理論依據(jù)?，F(xiàn)有的CDS熱絲型裂解器能夠采用程序升溫，結(jié)構(gòu)簡單，可以方便地連接在色譜氣化室前，性能可靠，使用廣泛，被煙草行業(yè)大量采用。但由于普通毛細色譜柱在升溫過程中不能接觸含氧氣氛，因此不經(jīng)過改造，現(xiàn)有的裂解_氣質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)不能夠進行在線有氧裂解研究。目前行業(yè)內(nèi)有兩種技術(shù)可以實現(xiàn)有氧裂解一種是在熱絲型裂解器(如⑶S5000系列)上配備捕集阱來實現(xiàn)某種形式的有氧裂解。另一種是將SPME(固相微萃取頭)與裂解系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)有氧裂解(參考文獻StudyofPyrolysatesofFlueCuredTobaccoLeavesandStemsChinese,Yangffeizu,XIEGang,JournalofChromatography,Vol.24No.6，606610)。但從上述兩種方法的技術(shù)原理來看，均是通過裂解_吸附_脫附這樣一個過程來實現(xiàn)有氧裂解的，其本質(zhì)都是首先在有氧氛圍下離線裂解，通過某種吸附填料收集裂解產(chǎn)物，最后在惰性氣氛下脫附進入GC(氣象色譜儀)的進樣口來實現(xiàn)有氧裂解。上述兩種方法的共同缺點是(1)裂解氣線速度小，不能模擬卷煙燃燒的真實環(huán)境；(2)不能實現(xiàn)在線連續(xù)裂解-進樣方式；(3)吸附劑的吸附具有選擇性，因此對某些裂解產(chǎn)物不能實現(xiàn)有效的吸附，進而會影響到裂解的分析結(jié)果。因此上述兩種技術(shù)都不能夠很好地模擬真實卷煙燃燒條件。
發(fā)明內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種模擬卷煙真實燃燒條件下對煙草及煙用材料進行有氧裂解分析的方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案—種煙草有氧裂解分析方法，其包括如下步驟首先將煙草樣品放置在裂解器的裂解池內(nèi)進行裂解，同時向裂解池內(nèi)通入含有O2和N2的混合氣體進行吹掃，吹掃氣將煙草樣品裂解產(chǎn)物帶入一冷阱內(nèi)，所述冷阱溫度保持在-80°C至-60°C之間，煙草樣品裂解產(chǎn)物被冷阱冷凝并捕集，多余氣體分流，待煙草樣品裂解完成后向冷阱內(nèi)通入惰性氣體，同時使冷阱升溫，冷阱捕集的煙草樣品裂解產(chǎn)物由惰性氣體帶入GC系統(tǒng)進行分析。優(yōu)選的，所述混合氣體按體積百分比含9%的O2和91%的N2。優(yōu)選的，所述混合氣體的流量為276ml/min。優(yōu)選的，冷阱升溫步驟為首先在-60°C保持5分鐘，然后以12°C/s升溫至260°C再保持5分鐘。優(yōu)選的，在煙草樣品裂解過程中，裂解器的升溫步驟為先在始溫300°C保持5s，然后以30°C/s的速度升溫至900°C再保持5s。優(yōu)選的，在煙草樣品裂解時，裂解器的裂解室內(nèi)的溫度為250°C。優(yōu)選的，所述惰性氣體為He氣。優(yōu)選的，所述惰性氣體將煙草樣品裂解產(chǎn)物帶入GC系統(tǒng)的流量線速度為30cm/min0上述方案具有如下有益效果該煙草有氧裂解分析方法在煙草樣品進行裂解時，通過向裂解池內(nèi)通入含有O2的混合氣體作為吹掃氣進行吹掃，使煙草樣品可以直接在有氧的環(huán)境下進行裂解，從而可以盡最大可能地模擬真實卷煙燃燒條件和工況，與惰性氣氛無氧裂解相比，其實驗數(shù)據(jù)結(jié)果更加真實可信。煙草樣品裂解產(chǎn)物被吹掃氣帶入處于低溫狀態(tài)下的冷阱中，煙草樣品裂解產(chǎn)物在低溫狀態(tài)下冷凝并被捕集，這種冷凝捕集的方法不存在選擇性問題，可使煙草樣品裂解產(chǎn)物被全部的捕集到。這樣當(dāng)冷阱升溫后，煙草樣品裂解的全部產(chǎn)物即可隨著惰性氣體進入到GC系統(tǒng)內(nèi)進行分析，從而保證分析數(shù)據(jù)的準確性，而且采用這種方法進樣連續(xù)，過渡平滑，操作步驟少，可保證數(shù)據(jù)良好的重復(fù)性。本發(fā)明還公開了一種實現(xiàn)上述煙草有氧裂解分析方法的進樣系統(tǒng)，其采用如下技術(shù)方案一種煙草有氧裂解進樣系統(tǒng)，其包括一裂解器和惰性氣體入口，所述裂解器內(nèi)設(shè)有裂解室和裂解池，所述裂解室內(nèi)設(shè)有一個八通閥，所述八通閥的第二閥口與所述裂解池的進氣口連通，所述八通閥的第七閥口與所述裂解池的出氣口連通，所述八通閥的第八閥口排空，還包括一混合氣體入口，所述混合氣體入口、惰性氣體入口通過一四通閥與所述八通閥連接，所述四通閥的第一閥口與所述八通閥的第三閥口連通，所述四通閥的第二閥口與所述混合氣體入口連通，所述四通閥的第三閥口與所述八通閥的第一閥口連通，所述四通閥的第四閥口與所述惰性氣體入口連通，所述八通閥的第五閥口與一冷阱連通，所述冷阱與GC色譜系統(tǒng)連接。優(yōu)選的，所述混合氣體入口、惰性氣體入口與所述四通閥連接的管道上均設(shè)有穩(wěn)壓閥和節(jié)流閥。該煙草有氧裂解進樣系統(tǒng)通過在原來的裂解器上添加一個四通閥和一個冷阱。四通閥可實現(xiàn)有氧混合氣體和惰性氣體的轉(zhuǎn)換，從而保證煙草樣品在線有氧裂解和惰性氣體的及時供氣，保證進樣連續(xù)、過渡平滑。該系統(tǒng)還具有改造、維護成本低，可靠性高的優(yōu)點。圖1為煙草有氧裂解進樣系統(tǒng)在煙草進行有氧裂解時的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為煙草有氧裂解進樣系統(tǒng)在煙草有氧裂解完成后通入惰性氣體時的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為煙草樣品裂解質(zhì)譜總離子流圖。具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細介紹。本發(fā)明公開了一種煙草有氧裂解進樣系統(tǒng)，其機構(gòu)如圖1所示，包括裂解器、一混合氣體入口3和一個惰性氣體入口4，裂解器內(nèi)設(shè)有裂解室5和裂解池7，裂解室5內(nèi)設(shè)有一八通閥2?；旌蠚怏w入口3、惰性氣體入口4通過一四通閥1與八通閥2連接。其中四通閥1的第一閥口11與八通閥2的第三閥口23連通，四通閥1的第二閥口12與混合氣體入口3連通，四通閥1的第三閥口13與八通閥2的第一閥口21連通，四通閥1的第四閥口14與惰性氣體入口4連通。八通閥2的第二閥口22與裂解池7的進氣口71連通，八通閥2的第七閥口27與裂解池的出氣口72連通，八通閥2的第五閥口25與一冷阱6連通，八通閥2的第八閥口28排空。在混合氣體入口3和四通閥1連接的管路上分別設(shè)有一穩(wěn)壓閥31和一節(jié)流閥32，惰性氣體入口4與四通閥1連接的管路上分別設(shè)有一穩(wěn)壓閥41和一節(jié)流閥42，冷阱6與GC色譜系統(tǒng)8連接。上述穩(wěn)壓閥、節(jié)流閥可精確地控制混合氣體、惰性氣體的流量和壓力，以便于以恒壓壓差進樣的方式實現(xiàn)在線裂解-色譜聯(lián)用分析。下面結(jié)合上述煙草有氧裂解進樣系統(tǒng)對本發(fā)明公開的一種煙草有氧裂解分析方法進行詳細介紹。1.主要儀器和材料所用GC系統(tǒng)為美國安捷倫公司的6890/5973GC-MS氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀，所用裂解器為CDS公司2000系列的裂解器，所用的煙草樣品為紅塔區(qū)黃官B2F。其中6890/5973GC-MS氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀配備的GerstelCIS4液氮冷凍進樣口可作為冷阱使用。2.該方法具體步驟如下稱取烤煙(1士0.05)mg煙葉樣品，放入裂解石英管，兩頭塞上一定量的石英棉，將裝有待測樣品的石英管放入裂解器螺旋形鉬絲圈之中。同時打開氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀，使作為冷阱的液氮冷凍進樣口控制在-80°C至-60°C之間，然后打開裂解器開始裂解煙草樣品。在煙草樣品裂解過程中，裂解器的升溫步驟為先在始溫300°C保持5s，然后以30°C/s的速度升溫至900°C再保持5s，裂解室5的溫度為250°C。在煙草樣品開始裂解的同時，如圖1所示，使四通閥1的第一閥口11與第二閥口12連通，第三閥口13與第四閥口14連通，使八通閥2的第一閥口21與第八閥口28連通、第二閥口22與第三閥口23連通、第四閥口24與第五閥口25連通、第六閥口26與第七閥口27連通，這樣由混合氣體入口3通入的混合氣體即可作為吹掃氣通入到裂解池7的進氣口71內(nèi)對煙草裂解產(chǎn)物進行吹掃?；旌蠚怏w按體積百分比含9%的O2和91%的N2，混合氣體的流量為276ml/min，上述參數(shù)剛好可以模擬煙草在燃燒時的狀態(tài)值。這樣可使煙草樣品可以直接在有氧的環(huán)境下進行裂解，從而可以盡最大可能地模擬真實卷煙燃燒條件和工況，與惰性氣氛無氧裂解相比，其實驗數(shù)據(jù)結(jié)果更加真實可信。如圖1所示，混合氣體吹掃氣攜帶著煙草樣品裂解產(chǎn)物從出氣口72排出，并最終通過八通閥2的第五閥口25進入到冷阱6內(nèi)，此時冷阱6的溫度控制在-80°C至-60°C之間，在低溫作用下煙草樣品裂解產(chǎn)物將冷凝從而被冷阱捕集，多余氣體分流向外排出，采用這種冷凝捕集的方法不存在對某些裂解產(chǎn)物有選擇性問題，可使煙草樣品裂解產(chǎn)物被全部的捕集到。這樣當(dāng)冷阱升溫后，煙草樣品裂解的全部產(chǎn)物即可隨著惰性氣體進入到GC系統(tǒng)內(nèi)進行分析，從而保證分析數(shù)據(jù)的準確性。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時間(一般為40秒)待煙草樣品裂解完成后，如圖2所示，使四通閥1的第二閥口12與第三閥口13連通，第一閥口11與第四閥口14連通，使八通閥2的第一閥口21與第二閥口28連通、第三閥口23與第四閥口24連通、第五閥口25與第六閥口26連通、第7閥口27與第八閥口28連通。此時混合氣體入口3通入的混合氣體通過裂解池7后由八通閥2的第八閥口28向外排空，裂解池7內(nèi)的殘存的煙草樣品裂解產(chǎn)物可隨混合氣體排出，以便于裂解器的下次使用。而由惰性氣體入口4進入的惰性氣體將通過八通閥2的第五閥口25進入到冷阱6內(nèi)，惰性氣體作為載氣將冷阱6內(nèi)煙草樣品裂解產(chǎn)物帶入GC系統(tǒng)進行分析，惰性氣體為He氣，惰性氣體流量線速度為30cm/min。當(dāng)冷阱6內(nèi)通入惰性氣體后，冷阱6升溫，其升溫步驟為首先在-60°C保持5分鐘，然后以12°C/s升溫至260°C再保持5分鐘。隨著冷阱6內(nèi)溫度的升高，被捕集的煙草樣品裂解產(chǎn)物脫離冷阱隨惰性氣體進入到GC系統(tǒng)8內(nèi)，GC系統(tǒng)8對煙草樣品裂解產(chǎn)物進行分析。該煙草有氧裂解分析方法的進樣系統(tǒng)通過在原來的裂解器上添加一個四通閥實現(xiàn)了有氧混合氣體和惰性氣體的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換，保證了煙草樣品在線有氧裂解和惰性氣體載氣的及時供氣，保證進樣連續(xù)、過渡平滑，該系統(tǒng)還具有改造、維護成本低，可靠性高的優(yōu)點。GC色譜系統(tǒng)采用美國安捷倫公司的6890/5973GC-MS氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀，在對煙草樣品裂解產(chǎn)物進行分析時，其具體實驗參數(shù)如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>通過上述氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀分析檢測到的煙葉裂解產(chǎn)物如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>5024.842-甲基苯并呋喃004265-25-2935125.97DDMP000000-00-0935226.321,2-Butadiene,3-phenyl-000000-00-0945326.50Phenol,3-ethyl-三乙基酚000620-17-7785427.00Benzene,l-ethyl-2,3-dimethyl-000933-98-2865527.22U-Diazaspiro[44]nonen-3-carboxylicacid,000000_00_0646,6,9,9-tetramethyl-,ethylester5627.41Ethanone,l-(3-methylphenyl)-000585-74-0355727.57鄰苯二酚000120-80-9945827.64萘000091-20-3945928.192,3-二氫-苯并呋喃000000-00-0626128.54HMF000067-47-0946229.80IH-Indene,1,3-dimethyl-002177-48-2966330.03Naphthalene,l,2-dihydro-3-methyl-002717-44-4556431.045-乙酰氧基甲基-2-呋喃醛010551-58-3766531.20Naphthalene,1-methyl-(CAS)000090-12-0956631.464-乙烯基-2-甲氧基苯酚007786-61-0896731.772-甲基萘000091-57-6956832.76尼古丁000054-11-5946934.99Pyridine,3-(3,4-dihydro-2H-pyrrol-5-yl)-000532-12-7507035.256,11-Dimethyl-2,6,10-dodecatrien-1-ol000000-00-0507135.552,6,10-Trimethyl-2,6,10-dodecatriene000000-00-0597235.93l-(3-methylbutyl)-2,3,5-trimethylbenzene000000-00-095。，，，l,6-Anhydro-.beta.-D-glucopyranose…。^，，，·<7336.36,6t^j000498-07-764(Ievoglucosan)7436.51煙堿烯000487-19-4957537.88.alpha.-D-Glucopyranose,pentaacetate004163-61-5147638.052,3，-聯(lián)吡啶000581-50-0787739.11巨豆三烯酮000000-00-0557842.231-Heptene,2-isohexyl-6-methyl-033717-93-0877944.77新植二烯000000-00-0998046.58金合歡醇_000000-00-058共鑒定80種化合物，其中15種酮類化合物，7種含氮雜環(huán)化合物，15種烴類化合物，13種苯及其衍生物，2種酸類化合物，4種酯類化合物，3種醇類化合物，4種醛類化合物，6種酚類化合物，11種其他化合物，煙草樣品裂解質(zhì)譜總離子流圖如圖3所示。為驗證數(shù)據(jù)的重復(fù)性，將上述操作步驟重復(fù)5次，所得譜圖選取4種不同沸點的具有代表性物質(zhì)進行積分，所得四種裂解產(chǎn)物峰面積值如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>從上表可知該方法所結(jié)果中的幾種裂解產(chǎn)物鋒面積5次進樣RSD%均小于5%，證明該系統(tǒng)所得數(shù)據(jù)具有良好的重復(fù)性。以上對本發(fā)明實施例所提供的煙草有氧裂解分析方法及進樣系統(tǒng)進行了詳細介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實施例的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制，凡依本發(fā)明設(shè)計思想所做的任何改變都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。權(quán)利要求一種煙草有氧裂解分析方法，其特征在于，其包括如下步驟首先將煙草樣品放置在裂解器的裂解池內(nèi)進行裂解，同時向裂解池內(nèi)通入含有O2和N2的混合氣體進行吹掃，吹掃氣將煙草樣品裂解產(chǎn)物帶入一冷阱內(nèi)，所述冷阱溫度保持在-80℃至-60℃之間，煙草樣品裂解產(chǎn)物被冷阱冷凝并捕集，多余氣體分流，待煙草樣品裂解完成后向冷阱內(nèi)通入惰性氣體，同時使冷阱升溫，冷阱捕集的煙草樣品裂解產(chǎn)物由惰性氣體帶入GC系統(tǒng)進行分析。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙草有氧裂解分析方法，其特征在于，所述混合氣體按體積百分比含9%的O2和91%的N2。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙草有氧裂解分析方法，其特征在于，所述混合氣體的流量為276ml/min。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙草有氧裂解分析方法，其特征在于，冷阱升溫步驟為首先在-60°C保持5分鐘，然后以12°C/s升溫至260°C再保持5分鐘。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙草有氧裂解分析方法，其特征在于，在煙草樣品裂解過程中，裂解器的升溫步驟為先在始溫300°C保持5s，然后以30°C/s的速度升溫至900°C再保持5s06.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙草有氧裂解分析方法，其特征在于，在煙草樣品裂解時，裂解器的裂解室內(nèi)的溫度為250°C。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙草有氧裂解分析方法，其特征在于，所述惰性氣體為He氣。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙草有氧裂解分析方法，其特征在于，所述惰性氣體將煙草樣品裂解產(chǎn)物帶入GC系統(tǒng)的流量線速度為30cm/min。9.一種煙草有氧裂解進樣系統(tǒng)，其包括一裂解器和惰性氣體入口，所述裂解器內(nèi)設(shè)有裂解室和裂解池，所述裂解室內(nèi)設(shè)有一個八通閥，所述八通閥的第二閥口與所述裂解池的進氣口連通，所述八通閥的第七閥口與所述裂解池的出氣口連通，所述八通閥的第八閥口排空，其特征在于還包括一混合氣體入口，所述混合氣體入口、惰性氣體入口通過一四通閥與所述八通閥連接，所述四通閥的第一閥口與所述八通閥的第三閥口連通，所述四通閥的第二閥口與所述混合氣體入口連通，所述四通閥的第三閥口與所述八通閥的第一閥口連通，所述四通閥的第四閥口與所述惰性氣體入口連通，所述八通閥的第五閥口與一冷阱連通，所述冷阱與GC色譜系統(tǒng)連接。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的煙草有氧裂解進樣系統(tǒng)，其特征在于所述混合氣體入口、惰性氣體入口與所述四通閥連接的管道上均設(shè)有穩(wěn)壓閥和節(jié)流閥。全文摘要本發(fā)明公開了一種煙草有氧裂解分析方法，其包括如下步驟首先將煙草樣品放置在裂解器的裂解池內(nèi)進行裂解，同時向裂解池內(nèi)通入含有O2和N2的混合氣體進行吹掃，吹掃氣將煙草樣品裂解產(chǎn)物帶入一冷阱內(nèi)，所述冷阱溫度保持在-80℃至-60℃之間，煙草樣品裂解產(chǎn)物被冷阱冷凝并捕集，多余氣體分流，待煙草樣品裂解完成后向冷阱內(nèi)通入惰性氣體，同時使冷阱升溫，冷阱捕集的煙草樣品裂解產(chǎn)物由惰性氣體帶入GC系統(tǒng)進行分析。該方法使煙草樣品可以直接在有氧的環(huán)境下進行裂解，從而可以盡最大可能地模擬真實卷煙燃燒條件和工況，與惰性氣氛無氧裂解相比，其實驗數(shù)據(jù)結(jié)果更加真實可信。文檔編號G01N1/44GK101806685SQ20101015351公開日2010年8月18日申請日期2010年4月22日優(yōu)先權(quán)日2010年4月22日發(fā)明者劉百戰(zhàn),吳達,王曄申請人:上海煙草(集團)公司