CN107536112A - 一种基于水合反应的新型卷烟制品的加热源及其应用 - Google Patents
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Abstract
一种基于水合反应的新型卷烟制品的加热源，其特征在于：是以氧化钙和氯化钙原料，加入一定量的水或一定浓度的盐酸通过水合反应制备而成，所述氧化钙和氯化钙的摩尔比为1：1至11.9：0.1，总重量为8‑15 g，水的加入量为10‑20 ml；盐酸浓度为0.1‑5 mol/L，盐酸的加入量为5‑40 ml。本发明所制备的加热源同时具备升温速度快、相对温度高、高温持续时间长等特性，特别适合新型卷烟制品对加热源部件的要求，最短可在15s内使加热源快速升温至100oC，并可在80℃以上温度保持10min，在作为热源应用于新型卷烟制品方面具有很好的前景。
Description
技术领域
本发明涉及新型卷烟制品的加热源，具体是一种基于水合反应的新型卷烟制品的加热源及其应用。
背景技术
随着人们生活方式和消费观念的转变，同时受到烟草控制、社会舆论等因素的影响，传统卷烟的发展受到越来越多的制约。同时，在烟草燃烧的条件下，进一步大幅度降低卷烟焦油和有害成分释放量，难度很大。因此，改变烟草燃吸的传统消费方式，发展新型卷烟，持续满足广大消费者需求，是从根本上突破我国烟草行业持续发展瓶颈的重要途径，是我国烟草行业立足行业发展大局、面向未来长远发展的重大战略部署。
新型卷烟的特征在于加热烟草而非燃烧烟草，它避免了烟草燃烧的高温裂解，从而使其主流烟气中有害成分的释放量大大降低。按照加热原理的不同，新型卷烟可分为电加热型、理化反应加热型（化学反应和物理结晶等）、碳加热型、其它热源型（如气、固、液态等燃料加热型）等。
理化反应加热可分为物理反应加热和化学反应加热等。其中物理反应加热主要利用晶体的结晶过程产生热量，而化学反应加热主要是通过水合反应、中和反应和氧化反应等化学反应过程产生热量。美国雷诺烟草控股公司在2003年公开了一种新型卷烟的化学加热源，由镁或铁等金属以及化学溶液（氯化钾和硝酸盐的溶液）组成，可使温度缓慢上升至125 -150 oC（US7290549）。斯泰格莫德有限公司也公开了一种新型卷烟制品，化学加热源分为两种，一种是高锰酸钾与铁，另一种是铁、硫化钠、碳和氧化钙混合物。这两种加热源都可通过与氧气反应提供热量（CN101925309）。湖北中烟也设计了一种新型卷烟，加热源为与空气反应能够放热的Fe等金属单质发热材料（CN103190708）。
目前，化学反应加热型新型卷烟制品中热源存在的问题是：无法找到一种化学反应加热源，能同时具有升温速度快、相对温度高、高温持续时间长等特性，满足新型卷烟制品对加热源部件的要求。
发明内容
本发明的目的正是基于上述现有技术状况而提供一种基于水合反应的新型卷烟制品的加热源。利用该化学反应，最短可在15s内使加热源快速升温至100oC，并可在80℃以上温度保持10min，在作为热源应用于新型卷烟制品方面具有很好的前景。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种基于水合反应的新型卷烟制品的加热源，是以氧化钙和氯化钙原料，加入一定量的水或一定浓度的盐酸通过水合反应制备而成，所述氧化钙和氯化钙的摩尔比为1：1至11.9：0.1，总重量为8-15g，水的加入量为10-20 mL；盐酸浓度为0.1-5 mol/L，盐酸的加入量为5-40 mL。与水相比，氧化钙和盐酸溶液反应时，标准反应焓更低，在同等条件下可释放出更多的热量，可取得更好的加热效果。
在本发明中，所述氧化钙和氯化钙的摩尔比为9：1至11.5：0.5。所述盐酸浓度为优选1-2 mol/L，加入量为15-25mL。
所述氧化钙、氯化钙的颗粒度目数可在40-200目之间，优选60-100目。
将上述加热源设置在新型卷烟制品的加热装置内，固体原料氧化钙和氯化钙，与液体原料水或盐酸分开放置，使用时将液体原料注入固体原料中，即可产生热量从而对新型卷烟制品进行加热。
本发明的机理在于：反应体系中的氯化钙易溶于水，同时释放大量的热量（氯化钙的溶解焓为-176.2cal/g）。当加入氯化钙后溶液中增加了大量的钙离子，根据勒夏特列原理和同离子效应，打破了氢氧化钙饱和溶液中，氢氧根离子、钙离子和氢氧化钙之间的化学平衡，使平衡向生成氢氧化钙的方向移动，因此使得氧化钙和水之间的反应更加完全，释放出更多的热量。
该发明与现有技术相比，具有升温速率快，在相对高温范围持续时间长等优点。测试数据表明：本发明的加热源最短可在15s内可快速升温至100oC，并可在80℃以上温度保持10min，在作为热源应用于新型卷烟制品方面具有很好的前景。
附图说明
图1为不同质量比的氧化钙和氯化钙固体粉末与水反应的温度变化曲线，
图2为质量比为11:1的不同颗粒大小的氧化钙和氯化钙固体颗粒与盐酸反应的温度变化曲线。
具体实施方式
本发明以下结合附图和具体实施例做进一步描述：
实施例1
氧化钙和氯化钙的总重量为12g，质量比为1:1，氧化钙和氯化钙为固体粉末，放入检测装置中，用注射器加入18ml水进行反应，温度变化结果如图1所示。结果表明，在1min时反应达到最高温度90℃，放热温度在80℃以上保持时间为2min。
实施例2
氧化钙和氯化钙的总重量为12g，质量比为2:1，氧化钙和氯化钙为固体粉末（目数60-100目），放入检测装置中，用注射器加入18ml水进行反应，温度变化结果如图1所示。结果表明，在1min内反应达到最高温度90℃，放热温度在80℃以上保持时间为3min。
实施例3
氧化钙和氯化钙的总重量为12g，质量比为5:1，氧化钙和氯化钙为固体粉末（目数60-100目），放入检测装置中，用注射器加入18ml水进行反应，温度变化结果如图1所示。结果表明，在1min时反应达到最高温度97℃，放热温度在80℃以上保持时间为5min。
实施例4
氧化钙和氯化钙的总重量为12g，质量比为9:1，氧化钙和氯化钙为固体粉末，放入检测装置中，用注射器加入18ml水进行反应，温度变化结果如图1所示。结果表明，在1min时反应达到最高温度98℃，放热温度在80℃以上保持时间为6min。
实施例5
氧化钙和氯化钙的总重量为12g，质量比为11:1，氧化钙和氯化钙为固体粉末，放入检测装置中，用注射器加入18ml水进行反应，温度变化结果如图1所示。结果表明，在40s内反应达到最高温度100℃，在最高温度100℃保持时间为1min，放热温度在80℃以上保持时间为7min。
实施例6
氧化钙和氯化钙的总重量为12g，质量比为11.5:0.5，氧化钙和氯化钙为固体粉末，放入检测装置中，用注射器加入18ml水进行反应，温度变化结果如图1所示。结果表明，在1min时反应达到最高温度98℃，放热温度在80℃以上保持时间为6min。
实施例7
氧化钙和氯化钙的总重量为12g，质量比为11.9:0.1，氧化钙和氯化钙为固体粉末，放入检测装置中，用注射器加入18ml水进行反应，温度变化结果如图1所示。结果表明，在3min内反应达到最高温度90℃，放热温度在80℃以上保持时间为7min。
实施例8
氧化钙和氯化钙的总重量为12g，质量比为11：1，氧化钙和氯化钙固体的颗粒大小为40-60目，盐酸浓度为1mol/L。进行反应时，将氧化钙和氯化钙固体混合物放入检测装置中，用注射器加入20ml盐酸溶液，结果如图2所示。在2.5min反应达到最高温度93℃，放热温度在80℃以上保持时间约为9.5min。
实施例9
氧化钙和氯化钙的总重量为12g，质量比为11：1，氧化钙和氯化钙固体的颗粒大小为60-80目，盐酸浓度为1mol/L。进行反应时，将氧化钙和氯化钙固体混合物放入检测装置中，用注射器加入20ml盐酸溶液，结果如图2所示。在1min时反应达到最高温度99℃，放热温度在80℃以上保持时间约为10min。
实施例10
氧化钙和氯化钙的总重量为12g，质量比为11：1，氧化钙和氯化钙固体的颗粒大小为80-100目，盐酸浓度为1mol/L。进行反应时，将氧化钙和氯化钙固体混合物放入检测装置中，用注射器加入20ml盐酸溶液，结果如图2所示。在15s时反应达到最高温度100℃，最高温度100℃保持时间为2.5min，放热温度在80℃以上保持时间约为10min。
实施例11
氧化钙和氯化钙的总重量为12g，摩尔比为11：1，氧化钙和氯化钙固体的颗粒大小为100目以上，盐酸浓度为1mol/L。进行反应时，将氧化钙和氯化钙固体混合物放入检测装置中，用注射器加入20ml盐酸溶液，结果如图2所示。在1min时反应达到最高温度98℃，放热温度在80℃以上保持时间为8min。
以上实验结果表明，氧化钙和氯化钙混合物与水反应体系的升温速率较快，可在40s内从室温升温至最高温度，且在高温可持续较长的时间。当氧化钙和氯化钙的质量比为11:1时，最高温度可达水的沸点温度100oC，并在80oC以上温度维持7min；氧化钙和氯化钙混合物与盐酸反应体系具有较快的升温速率，可在15s内从室温升温至最高温度100oC，并在80oC以上温度维持10min。综合来看，氧化钙和氯化钙混合物与盐酸反应体系的放热效果优于其与水的反应体系，放热更快，高温持续时间更长。
固体混合物的颗粒大小对反应体系的放热效果具有显著的影响。当氧化钙和氯化钙固体粉末的颗粒大小分别为40-60目、60-80目、80-100目及100目以上，反应体系所能达到的最高温度分别为97℃、99℃、100℃和100℃，且在80oC以上温度可维持的时间分别为9.5min、10min、10min和8min。
本发明的加热源具体应用时，将所用原料设置在新型卷烟制品的加热装置内，固体原料氧化钙和氯化钙，与液体原料水或盐酸分开放置，使用时将液体原料注入固体原料中，即可产生热量从而对新型卷烟制品进行加热。
以上对本发明一种基于水合反应的新型卷烟制品的加热源进行了阐述，用于帮助理解本发明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于水合反应的新型卷烟制品的加热源，其特征在于：是以氧化钙和氯化钙原料，加入一定量的水或一定浓度的盐酸通过水合反应制备而成，所述氧化钙和氯化钙的摩尔比为1：1至11.9：0.1，总重量为8-15g，水的加入量为10-20 ml；盐酸浓度为0.1-5 mol/L，盐酸的加入量为5-40 ml。
2.根据权利要求1所述的基于水合反应的新型卷烟制品的加热源，其特征在于：所述氧化钙和氯化钙的摩尔比为9：1至11.5：0.5。
3.根据权利要求1所述的基于水合反应的新型卷烟制品的加热源，其特征在于：盐酸浓度为1-2 moL/L，加入量为15-25 mL。
4.根据权利要求1所述的基于水合反应的新型卷烟制品的加热源，其特征在于：所述氧化钙、氯化钙的颗粒度目数为60-100目。
5.一种如权利要求1所述的加热源在新型卷烟制品上的应用，其特征在于：将所述加热源设置在新型卷烟制品的加热装置内，固体原料氧化钙和氯化钙，与液体原料水或盐酸分开放置，使用时将液体原料注入固体原料中，即可产生热量从而对新型卷烟制品进行加热。
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| CN1043076A (zh) * | 1988-11-30 | 1990-06-20 | R·J·雷诺兹烟草公司 | 烟制品 |
| CN104602555A (zh) * | 2012-09-18 | 2015-05-06 | 英美烟草(投资)有限公司 | 加热可抽吸材料 |
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