Analysis of Pyrolysis Characteristics and Kinetics of Cigar Tobacco and Flue-Cured Tobacco by TG-FTIR

Die Untersuchung der genauen Pyrolyseeigenschaften von Tabakrohstoffen ist für das Verständnis der Gestaltung und des Konsums von Tabakprodukten von Bedeutung. In der vorliegenden Arbeit wurden die Pyrolyseeigenschaften und kinetischen Modelle von Zigarreneinlagetabak, Zigarrendeckblatttabak und heißluftgetrocknetem Tabak mithilfe eines thermogravimetrischen Analysators gekoppelt mit einem Fourier-Transformations-Infrarotspektrometer (TGA-FTIR) untersucht. Auf der Grundlage der derivativen thermogravimetrischen Kurven (DTG-Kurven) kann die Pyrolyse der verschiedenen Tabakproben in vier Phasen eingeteilt werden. Heißluftgetrockneter Tabak durchläuft bei niedrigeren Temperaturen (ca. 200 °C) einen ausgeprägten Zersetzungsprozess, während die thermische Zersetzung von Zigarrentabak bei höheren Temperaturen stattfindet. Die während des Pyrolyseprozesses entstehenden Gase wie H₂O, CO₂, CH₄, CO, Carbonyle, Alkohole, Phenole und aromatische Verbindungen wurden mittels FTIR nachgewiesen. Bei der Pyrolyse von Zigarrendeckblatttabak wurde mehr CO₂ freigesetzt als bei Zigarreneinlagetabak, während die freigesetzte Menge an CO₂, CH₄, CO sowie aromatischen Verbindungen bei heißluftgetrocknetem Tabak niedriger war als bei Zigarrentabak. Die Pyrolysekinetik von Tabakblättern wurde näher analysiert und mithilfe der isokonversionellen Methoden von Flynn-Wall-Ozawa (FWO) und Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) verglichen. Die Aktivierungsenergie bei heißluftgetrocknetem Tabak (von 100,1 kJ mol⁻¹ bis 192,1 kJ mol⁻¹) war niedriger als die bei Zigarreneinlagetabak (von 207,36 kJ mol⁻¹ bis 319,28 kJ mol⁻¹) und Zigarrendeckblatttabak (von 160,40 kJ mol⁻¹ bis 260,45 kJ mol⁻¹). Die Kinetik der thermischen Zersetzung unterschiedlicher Tabake wurde mit den Methoden von Málek sowie Coats-Redfern analysiert.