JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY

CN 41-1437/TS  ISSN 2096-1553

不同形态梗丝的热解燃烧特性及动力学参数差异分析

李强 ,  张果 ,  李俊 ,  王轶 ,  朱克军 ,  李家喜 ,  张峻松 ,  梁淼

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李强, 张果, 李俊, 等. 不同形态梗丝的热解燃烧特性及动力学参数差异分析[J]. 轻工学报, 2022, 37(3): 94-100. doi: 10.12187/2022.03.013
引用本文: 李强, 张果, 李俊, 等. 不同形态梗丝的热解燃烧特性及动力学参数差异分析[J]. 轻工学报, 2022, 37(3): 94-100. doi: 10.12187/2022.03.013
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LI Qiang, ZHANG Guo, LI Jun, et al. Study on the pyrolysis/combustion characteristics and reaction kinetics parameters of cut stems with different morphology[J]. Journal of Light Industry, 2022, 37(3): 94-100. doi: 10.12187/2022.03.013
Citation: LI Qiang, ZHANG Guo, LI Jun, et al. Study on the pyrolysis/combustion characteristics and reaction kinetics parameters of cut stems with different morphology[J]. Journal of Light Industry, 2022, 37(3): 94-100. doi: 10.12187/2022.03.013
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不同形态梗丝的热解燃烧特性及动力学参数差异分析

  • 1. 湖北中烟工业有限责任公司 襄阳卷烟厂, 湖北 襄阳 441000;

  • 2. 郑州轻工业大学 材料与化学工程学院, 河南 郑州 450001;

  • 3. 郑州轻工业大学 食品与生物工程学院, 河南 郑州 450001

    • 作者简介: 李强(1980—),男,湖北省襄阳市人,湖北中烟工业有限责任公司工程师,主要研究方向为卷烟加工技术。E-mail:2084371151@qq.com;

  • 基金项目: 郑州轻工业大学众创空间项目(2021ZCKJ301)
    国家自然科学基金项目(41807401)
    湖北中烟工业有限责任公司青年托举项目(TS2021XY105)

  • 中图分类号: TS41+2

Study on the pyrolysis/combustion characteristics and reaction kinetics parameters of cut stems with different morphology

  • 1. Xiangyang Cigarette Factory, China Tobacco Hubei Industrial Co., Ltd., Xiangyang 441000, China;

  • 2. College of Material and Chemical Engineering, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450001, China;

  • 3. College of Food and Bioengineering, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450001, China

  • Received Date: 2021-08-20

    CLC number: TS41+2

  • 摘要: 采用热重分析技术研究了不同形态梗丝的热解燃烧特性,并基于Coats-Redfern法对比分析了梗丝在热解或燃烧过程中各失重阶段的动力学参数差异。结果表明:与片状梗丝相比,丝状梗丝色泽较深,微观表面呈现出粗糙的沟壑状不规则蜂窝结构,与叶丝的掺配适用性更优;不同形态梗丝在热解条件下的失重过程可分为4个主要阶段,其中丝状梗丝在挥发分析出阶段的失重率和失重速率均高于片状梗丝,其在热湿加工过程中具有较好的香味成分持留能力,丝状梗丝的综合热解指数CPI为1.24×10-4/(%· min-1·℃-2),高于片状梗丝,表现出较好的热解特性;不同形态梗丝燃烧失重过程也分为4个主要阶段,丝状梗丝具有较高的综合燃烧特性指数和较低的燃烧残余质量;不同形态梗丝的热分解主要失重阶段均符合F1.5级化学反应控制模型,梗丝形态对样品热失重阶段的动力学参数影响显著。
    Abstract: Thermogravimetric analysis was used to study the pyrolysis and combustion characteristics of stems with different morphology. And the differences of kinetic parameters in each weight loss stage of stem during the pyrolysis or combustion were compared and analyzed based on the Coats-Redfern method. The results showed that the color of the filamentous stem was darker when compared with the flaky stem. The micro-surface of filamentous stem presented a rough gully shaped irregular honeycomb structure and exhibited a good blending applicability with cut tobacco. The weight loss process of stems with different morphology under pyrolysis conditions could be divided into four main stages. Among these stages, the weight loss and corresponding weight loss rate of filamentous stem in the volatile loss stage were higher than those of flaky stem, indicating that it possessed a good volatile flavor component retention capacity. The comprehensive pyrolysis index of filamentous stem was 1.24×10-4 /(%·min-1·℃-2), which was higher than that of flaky stem. And this result showed a better pyrolysis characteristics of filamentous stem. The weight loss of different stems during the combustion process could also be mainly divided into four stages. Filamentous stem exhibited a higher comprehensive combustion characteristic index and lower combustion residual mass. The main weight loss stages during the thermal decomposition of different stems were mainly controlled by a 1.5-order chemical reaction model. Furthermore, the morphology had a significant effect on the kinetic parameters of the thermal degradation stages of the stem.
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  • 收稿日期:  2021-08-20
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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引用本文: 李强, 张果, 李俊, 等. 不同形态梗丝的热解燃烧特性及动力学参数差异分析[J]. 轻工学报, 2022, 37(3): 94-100. doi: 10.12187/2022.03.013
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LI Qiang, ZHANG Guo, LI Jun, et al. Study on the pyrolysis/combustion characteristics and reaction kinetics parameters of cut stems with different morphology[J]. Journal of Light Industry, 2022, 37(3): 94-100. doi: 10.12187/2022.03.013
Citation: LI Qiang, ZHANG Guo, LI Jun, et al. Study on the pyrolysis/combustion characteristics and reaction kinetics parameters of cut stems with different morphology[J]. Journal of Light Industry, 2022, 37(3): 94-100. doi: 10.12187/2022.03.013
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不同形态梗丝的热解燃烧特性及动力学参数差异分析

    作者简介:李强(1980—),男,湖北省襄阳市人,湖北中烟工业有限责任公司工程师,主要研究方向为卷烟加工技术。E-mail:2084371151@qq.com
  • 1. 湖北中烟工业有限责任公司 襄阳卷烟厂, 湖北 襄阳 441000;
  • 2. 郑州轻工业大学 材料与化学工程学院, 河南 郑州 450001;
  • 3. 郑州轻工业大学 食品与生物工程学院, 河南 郑州 450001
  • 收稿日期: 2021-08-20
基金项目:  郑州轻工业大学众创空间项目(2021ZCKJ301)国家自然科学基金项目(41807401)湖北中烟工业有限责任公司青年托举项目(TS2021XY105)

摘要: 采用热重分析技术研究了不同形态梗丝的热解燃烧特性,并基于Coats-Redfern法对比分析了梗丝在热解或燃烧过程中各失重阶段的动力学参数差异。结果表明:与片状梗丝相比,丝状梗丝色泽较深,微观表面呈现出粗糙的沟壑状不规则蜂窝结构,与叶丝的掺配适用性更优;不同形态梗丝在热解条件下的失重过程可分为4个主要阶段,其中丝状梗丝在挥发分析出阶段的失重率和失重速率均高于片状梗丝,其在热湿加工过程中具有较好的香味成分持留能力,丝状梗丝的综合热解指数CPI为1.24×10-4/(%· min-1·℃-2),高于片状梗丝,表现出较好的热解特性;不同形态梗丝燃烧失重过程也分为4个主要阶段,丝状梗丝具有较高的综合燃烧特性指数和较低的燃烧残余质量;不同形态梗丝的热分解主要失重阶段均符合F1.5级化学反应控制模型,梗丝形态对样品热失重阶段的动力学参数影响显著。

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