Integration of Time and Spatially Resolved In-Situ Temperature and Pressure Measurements With Soft Ionisation Mass Spectrometry Inside Burning Superslim and King-Size Cigarettes
Online veröffentlicht: 23. Mai 2020
Seitenbereich: 44 - 54
Eingereicht: 11. Dez. 2019
Akzeptiert: 30. Apr. 2020
DOI: https://doi.org/10.2478/cttr-2020-0005
Schlüsselwörter
© 2020 Nan Deng et al., published by Sciendo
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Hintergrund
Sowohl die Verbrennung als auch die Pyrolyse des Tabaks haben einen starken Einfluss auf Menge und Art toxischer Substanzen im Zigarettenrauch. Ein von uns entwickelten Verfahren ermöglicht mit Hilfe einer Mikrosonde die gleichzeitige Temperatur- und Druckmessung in Kombination mit einer
Zielsetzung
Zwei Zigaretten, die sich nur in ihrem Durchmesser unterschieden, wurden maschinell nach ISO 3308, bzw. entsprechend den Health Canada Intense-Normen verraucht, um das dynamische Zusammenwirken zwischen der Strömung des Rauchs während der Züge und der Verbrennung und Pyrolyse des Tabaks mit Hilfe thermophysikalischer und thermochemischer Verfahren darzustellen.
Methoden
Drei unterschiedliche Sonden wurde in die Tabakkörper der Zigaretten eingesetzt, und zwar ein Thermoelement zur Temperaturmessung des Rauchs, eine Quarz-Sonde zur Druckmessung, sowie eine geheizte Probenahme-Sonde, gekoppelt an ein Photon Ionisations-Massenspektrometer. Untersucht wurden Zigaretten, die sich nur in ihrem Durchmesser unterschieden: eine Superslim-Zigarette mit 17 mm Umfang und eine King-Size-Zigarette mit einem Umfang von 24 mm. Die erhaltenen Messdaten wurden in mehrfacher Weise zusammengeführt, z.B. gemessene Temperatur und Zusammensetzung des Rauchs, oder gemessene Temperatur- und Druckverhältnisse. Die erhaltenen chemischen und physikalischen Messdaten wurden visualisiert und den Zigarettentypen sowie den durch die Zugvolumina (ISO: 35 mL/2 s, Health Canada Intense: 55 mL/2 s) bedingten unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten zugeordnet.
Ergebnisse
Innerhalb der brennenden Zigarette war der Druck in der Superslim-Zigarette höher und auch die Temperaturverteilung unterschied sich bei den beiden Zigarettenformaten. Wie erwartet, waren bei beiden Zigarettenformaten die Drücke und Temperaturen unter Health Canada Intense-Zugbedingungen höher als unter ISOZugbedingungen. Die thermochemischen Verhältnisse, z.B. zur Bildung von Benzol und Stickstoffmonoxid, waren bei den Superslim- und King-Size-Zigaretten qualitativ ähnlich. Bei anderen Substanzen war die Verteilung jedoch stark unterschiedlich.
Schlussfolgerung
Die Anwendung der chemischen