煙草纖維素結(jié)構(gòu)及燃燒熱解特性研究.pdf

1、煙草纖維素是煙草細(xì)胞壁的主要成分，是煙葉中最為豐富的碳水化合物，其在煙葉中的含量一般在11％左右，是構(gòu)成煙葉細(xì)胞組織和骨架的基本物質(zhì)。纖維素?zé)峤夂髸?huì)產(chǎn)生較多低級(jí)醛類(lèi)，對(duì)煙草的感官品質(zhì)有不利影響。因此，了解煙草纖維素結(jié)構(gòu)信息和燃燒熱解特性對(duì)煙草感官品質(zhì)的評(píng)價(jià)以及煙草行業(yè)開(kāi)展減害降焦工作有重要意義。目前，運(yùn)用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)法提取出的煙草纖維素仍含有大量的木質(zhì)素和半纖維素，結(jié)構(gòu)分析方法存在準(zhǔn)確度不夠高的問(wèn)題，而且有關(guān)煙草纖維素燃燒熱解特性與其結(jié)構(gòu)間

2、關(guān)系的研究尚未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。因此，研究煙草纖維素的結(jié)構(gòu)及其燃燒熱解特性，可以從微觀角度為煙草纖維素燃燒熱解特性研究提供可靠的理論依據(jù)，從而進(jìn)一步揭示煙草纖維素結(jié)構(gòu)對(duì)煙草總體品質(zhì)的影響。
　　本論文對(duì)煙草纖維素進(jìn)行了更深入提純，建立了一種更為準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)表征方法，并用所建立的方法對(duì)不同煙草樣品進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析。在此基礎(chǔ)上，利用熱分析技術(shù)研究煙草纖維素的熱解過(guò)程和熱解產(chǎn)物，探討了不同結(jié)構(gòu)煙草纖維素的燃燒熱解特性。在充分利用有關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，

3、本文進(jìn)行了以下工作:
　　第一、在采用酸洗洗滌法提取煙草纖維素的基礎(chǔ)上，本文對(duì)酸洗纖維素進(jìn)行除木質(zhì)素、除半纖維素處理，得到本實(shí)驗(yàn)中高純度的煙草纖維素樣品。采用交叉極化/魔角旋轉(zhuǎn)13C核磁共振波譜法(CP/MAS13C NMR)分析煙草纖維素樣品的結(jié)構(gòu)，結(jié)合波譜去卷積技術(shù)分別對(duì)其N(xiāo)MR波譜的C1區(qū)(δ102～108 ppm)和C4區(qū)(δ80～92 ppm)進(jìn)行擬合，通過(guò)計(jì)算得出煙草樣品纖維素晶體結(jié)晶度、晶型分布及比例和原纖聚集態(tài)尺寸

4、等結(jié)構(gòu)信息，并結(jié)合X射線衍射(XRD)技術(shù)所測(cè)結(jié)果作參照。結(jié)果顯示，煙草纖維素結(jié)晶度在50％左右，晶型以Iβ為主要晶體形式，通過(guò)C4區(qū)吸收峰混合模型擬合得到煙草纖維素基原纖尺寸在3.0-6.0nm之間，基原纖聚集束的尺寸在6-13 nm。該方法準(zhǔn)確性高，可用于煙草樣品中纖維素結(jié)晶結(jié)構(gòu)參數(shù)的快速分析。
　　第二、提取烤煙、香料煙、白肋煙、煙梗樣品中的纖維素，并表征它們的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。采用微燃燒量熱儀對(duì)煙草纖維素樣品的相關(guān)燃燒性能參數(shù)進(jìn)行

5、分析，利用熱重分析儀比較研究這四種煙草纖維素樣品在100％氮?dú)夥蘸?0％氧氣濃度下的熱解過(guò)程，首次探討了煙草纖維素結(jié)構(gòu)與其燃燒熱解特性間的關(guān)聯(lián)。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn):由于香料煙纖維素在次晶纖維的含量、可及基原纖表面以及基元纖尺寸均明顯高于其它三種煙草纖維素，使得其具有較差的易燃性，并且在熱解初期熱穩(wěn)定性最差，但在主要熱解階段熱穩(wěn)定性最好。
　　第三、采用熱解-氣質(zhì)聯(lián)用儀分析了烤煙、香料煙、白肋煙、煙梗纖維素樣品的熱解產(chǎn)物，并用自制的離線熱

6、解聯(lián)用裝置比較了它們熱解產(chǎn)生羰基化合物的變化規(guī)律，并首次探討了煙草纖維素結(jié)構(gòu)與其熱解產(chǎn)物間的關(guān)聯(lián)。研究發(fā)現(xiàn):四種煙草纖維素樣品的熱解產(chǎn)物都主要是醛、酮、呋喃和脫水糖類(lèi)，以及少量的醇類(lèi)、酯類(lèi)和芳香類(lèi)化合物，差異主要在熱解產(chǎn)物的含量上;羰基化合物的總釋放量和每種羰基化合物釋放量隨溫度升高均呈上升趨勢(shì)，但對(duì)香料煙纖維素來(lái)說(shuō)，由于基原纖聚集束尺寸最小，導(dǎo)致其碳基化合物釋放量隨溫度的增幅明顯低于其它三種煙草纖維素。
　　本文充分研究了煙草纖