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Zeitschriftendaten
Format
Zeitschrift
eISSN
2719-9509
Erstveröffentlichung
01 Jan 1992
Erscheinungsweise
4 Hefte pro Jahr
Sprachen
Englisch

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01 Jan 1992
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5 Artikel
Uneingeschränkter Zugang

Editors’ Note

Wolf-Dieter Heller und
Wolf-Dieter Heller und
Gerhard Scherer
Gerhard Scherer
Online veröffentlicht: 23 May 2020
Seitenbereich: 1 - 1

Zusammenfassung

Uneingeschränkter Zugang

Gas-Particle Partitioning of Formaldehyde in Mainstream Cigarette Smoke

Edward John,
Edward John,
Steven Coburn,
Steven Coburn,
Chuan Liu,
Chuan Liu,
John McAughey,
John McAughey,
Derek Mariner,
Derek Mariner,
Kevin G. McAdam,
Kevin G. McAdam,
István Bakos und
István Bakos und
Sandor Dóbé
Sandor Dóbé
Online veröffentlicht: 23 May 2020
Seitenbereich: 2 - 20

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Zur Untersuchung der Verteilung von Formaldehyd, Acetaldehyd, Acrolein und Crotonaldehyd auf Gas- und Partikel-Phase des Zigaretten-Hauptstromrauchs (MS) wurde ein Diffusionsabscheider (Denuder) verwendet. Die untersuchten Aldehyde sind aufgrund ihrer Toxizität und ihrer nahezu quantitativen Retention im Atemtrakt des Rauchers von Interesse. Bei der Austestung des Denuders mittels einfacher Aldehyd-Luftmischungen zeigte Formaldehyd – bedingt durch die relativ schnelle Reaktionsgeschwindigkeit der heterogenen Reaktion des gasförmigen Formaldehyds mit dem Feststoff 2,4-Dinitrophenylhydrazin zur Bildung des entsprechenden ‘festen’ Dinitrophenylhydrazons – im Vergleich mit den anderen Aldehyden die stärkste Retention. Eine Analyse mit Hilfe der Gormley-Kennedy-Gleichung ergab, dass die Abscheidung von Formaldehyd im Denuder selbst unter optimierten Bedingungen nahezu vollständig war. Acetaldehyd, Acrolein und Crotonaldehyd wurden bei den gewählten Bedingungen im Denuder mit deutlich geringerer Effizienz als Formaldehyd abgeschieden. Zur Untersuchung der Gasphase-Partikel-Verteilung bei diesen anderen Carbonylen wäre eine deutlich wirkungsvollere Wandbeschichtung des Denuders erforderlich. Während der Anteil an Formaldehyd in der Partikelphase des Rauchs bei Eintritt in den Denuder höher als 99% war, führte die relativ schnelle Reduktion des Formaldehyds in den Rauchpartikeln zu einer Abscheidung von 35%–61% proportional der Länge des Denuders. Die Temperaturabhängigkeit der Formaldehyd-Deposition im Denuder wurde nach dem Henry'schen Gestz mittels der Konstante, gegeben für Formaldehyd in wässrigen Lösungen, abgeschätzt. Diese beobachteten Eigenschaften des Formaldehyds sind hauptsächlich durch reversible Reaktionen des Formaldehyds mit Wasser bedingt, die zu Verbindungen mit deutlich geringerer Flüchtigkeit, wie Methandiol sowie dessen Oligomere und Hydrate, führen. Aus den erhaltenen Daten kann man schließen, dass die Inhalation von Zigarettenrauch eine relativ höhere Belastung tieferer Bereiche der Lunge des Rauchers mit Form-aldehyd herbeiführt und damit zu einem höheren genotoxischen Risiko führt, als eine, die durch die Inhalation gasförmigen Formaldehyds alleine gegeben ist.

Um dieser veränderten Risikoabschätzung Rechnung zu tragen, sollten die Risikobewertungen für Formaldehyd in Zigarettenrauch aktualisiert werden.

Schlüsselwörter

  • Mainstream cigarette smoke
  • formaldehyde
  • acetaldehyde
  • acrolein
  • crotonaldehyde
  • nicotine
  • gas-particle partitioning
  • diffusion denuder
  • 2,4-dinitrophenylhydrazine
Uneingeschränkter Zugang

Extraction of Benzo[a]pyrene from Moist Snuff with Water or Artificial Saliva (Part 2)

Serban C. Moldoveanu und
Serban C. Moldoveanu und
Andrew Harrison
Andrew Harrison
Online veröffentlicht: 23 May 2020
Seitenbereich: 21 - 26

Zusammenfassung

Zusammenfassung

In der vorliegenden Studie wurde die in vitro-Extraktion von Benzo[a]pyren (BaP) aus Moist Snuff (feuchtem Schnupftabak) mit Wasser und künstlichem Speichel untersucht. In einer ähnlichen, früheren Studie war zwar der Restgehalt an BaP im feuchten Schnupftabak nach Extraktion untersucht worden, es wurde jedoch nicht der BaP-Gehalt im Wasser bzw. im Speichelextrakt bestimmt. In der früheren Studie konnte gezeigt werden, dass die Menge an BaP in extrahiertem Moist Snuff zwischen 96,3% und 109,6% im Verhältnis zur Ausgangsmenge lag, wenn der Schnupftabak mit Wasser behandelt wurde, sowie zwischen 99,4% und 108,3%, wenn der Schnupftabak mit Wasser und Speichel behandelt wurde. In der vorliegenden Studie wurden nun neun Proben von Moist Snuff untersucht (bei acht Proben handelte es sich um dieselben Marken, die in der früheren Studie untersucht wurden). Im Vergleich zur vorherigen Studie wurden bei den Extraktionsbedingungen mehrere Verbesserungen vorgenommen. Die Extraktion erfolgte für eine Stunde bei 37 °C unter Einsatz eines mechanischen Rührers. In der früheren Studie war handelsüblicher künstlicher Speichel verwendet worden, der zwar einen angepassten pH-Wert hatte, jedoch keine Enzyme oder Salze enthielt. Dieser Speichel wurde nun durch einen vollständigen künstlichen Speichel ersetzt, der Salze, Muzin und Enzyme enthielt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Menge an BaP, die durch Extraktion in 100 mL Wasser aus 5 g Moist Snuff bei 37 °C zu finden war, zwischen 1,0% und 1,7% der im Tabak vorliegenden Ausgangskonzentration lag. Bei künstlichem Speichel lag, in Abhängigkeit von der Marke des Tabaks, der extrahierte BaP-Gehalt zwischen 2,0% und 3,9% der im Tabak zu findenden Ausgangskonzentration. Die mit künstlichem Speichel aus dem Tabak extrahierten BaP-Konzentrationen waren sehr niedrig. Der Tensidcharakter des künstlichen Speichels erhöht jedoch die Extraktion von BaP im Verhältnis zu Wasser ca. um den Faktor zwei. Mit der vorliegenden Studie wird das Ergebnis der früheren Studie untermauert, wonach der überwiegende Anteil an BaP in Moist Snuff nicht mit Wasser oder künstlichem Speichel extrahiert wird.

Schlüsselwörter

  • Moist snuff
  • benzo[]pyrene
  • BaP
  • extractability
  • artificial saliva
Uneingeschränkter Zugang

Thermo-Oxidative Decomposition of Lovage (Levisticum officinale) and Davana (Artemisia pallens) Essential Oils under Simulated Tobacco Heating Product Conditions

Emma Jakab,
Emma Jakab,
Zoltán Sebestyén,
Zoltán Sebestyén,
Bence Babinszki,
Bence Babinszki,
Eszter Barta-Rajnai,
Eszter Barta-Rajnai,
Zsuzsanna Czégény,
Zsuzsanna Czégény,
James Nicol,
James Nicol,
Peter Clayton und
Peter Clayton und
Chuan Liu
Chuan Liu
Online veröffentlicht: 23 May 2020
Seitenbereich: 27 - 43

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Entspechend den Bedingungen, die bei niederen Temperaturen beim Erhitzen von Tabak gegeben sind, wurde der thermisch-oxidative Abbau der ätherischen Öle des Liebstöckels (Levisticum officinale) und der Davana (Artemisia pallens) in einer Atmosphäre von 9% Sauerstoff und 91% Stickstoff bei 300°C mittels der Kombination Pyrolyse-Gaschromatographie/Massenspektrometrie untersucht. Liebstöckel- und Davanaöl enthalten jeweils eine Vielzahl von Substanzen, wobei die Hauptkomponenten beider Öle verschiedene sauerstoffhaltige Verbindungen sind. Isobenzofuranone sind die wichtigsten Bestandteile des Liebstöckelöls. Ihre relative (geschmacklich/geruchliche) Intensität veränderte sich während der oxidativen Pyrolyse signifikant. Bei den (Z)-Ligustiliden wird auf zwei Wegen abgebaut: über eine Aromatisierungsreaktion, die zur Bildung von Butylidenephthalid führt, sowie eine Spaltung des Lactonrings mit Abspaltung von Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid. Der Hauptbestandteil des Davanaöls ist Davanon. Bei der oxidativen Pyrolyse bei niedriger Temperatur wird Davanon nur geringfügig abgebaut. Im Gegensatz dazu reduzierte sich die relative Ausbeute von Bicyclogermacren, der Komponente mit der zweitstärksten geruchlich/geschmacklichen Intensität, aufgrund von Bindungsumgruppierungen deutlich. Oxidation des Davan-Äthers führte zur Bildung verschiedener Furan-Derivate. Die Veränderungen in der Zusammensetzung beider essentiellen Öle bei der nieder-Temperatur Pyrolyse kann durch Bindungsspaltung, intramolekularer Umgruppierungen und Oxidationsreaktionen einer Vielzahl ihrer Bestandteilen erklärt werden. Die beschriebene, thermisch-oxidative Methode, erwies sich für die Untersuchung der Stabilität ätherischer Öle und zur Bewertung ihrer Abbauprodukte unter Bedingungen, die Gegebenheiten im Tabak bei mittelstarker Temperaturbelastung simulieren, als geeignet. Es wurde, trotz der komplexen Zusammensetzung der ätherischen Öle, kein Hinweis auf Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Komponenten der Öle gefunden. [Beitr. Tabakforsch. Int. 29 (2020) 27–43]

Schlüsselwörter

  • Flavour
  • lovage oil
  • davana oil
  • gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS)
  • oxidative pyrolysis
Uneingeschränkter Zugang

Integration of Time and Spatially Resolved In-Situ Temperature and Pressure Measurements With Soft Ionisation Mass Spectrometry Inside Burning Superslim and King-Size Cigarettes

Nan Deng,
Nan Deng,
Sven Ehlert,
Sven Ehlert,
Huapeng Cui,
Huapeng Cui,
Fuwei Xie,
Fuwei Xie,
Jan Heide,
Jan Heide,
Bin Li,
Bin Li,
Chuan Liu,
Chuan Liu,
Kevin McAdam,
Kevin McAdam,
Andreas Walte und
Andreas Walte und
Ralf Zimmermann
Ralf Zimmermann
Online veröffentlicht: 23 May 2020
Seitenbereich: 44 - 54

Zusammenfassung

Zusammenfassung 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 in-situ Probenahme im Fülltabak einer brennenden Zigarette. Dies erlaubt die Darstellung der Temperatur- und Strömungsgeschwindigkeit des Rauchstroms innerhalb der Zigarette und charakterisiert dieses dynamische System während der Züge.

 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 in-situ-Probenahme mit mehreren Sonden ist geeignet, um die innerhalb der zwei Zigarettentypen auftretenden, hochdynamischen Prozesse der Verbrennung und Pyrolyse zu analysieren, wie durch den direkten Vergleich des Zigarettenumfangs sowie der komplexen Verbrennungsprozesse und der Bildung von Rauchbestandteilen gezeigt werden konnte. [Beitr. Tabakforsch. Int. 29 (2020) 44–54]

Schlüsselwörter

  • Cigarette circumference
  • puff regime
  • combustion and pyrolysis
  • microprobe analysis
  • on-line photo-ionization mass spectrometry
5 Artikel
Uneingeschränkter Zugang

Editors’ Note

Wolf-Dieter Heller und
Wolf-Dieter Heller und
Gerhard Scherer
Gerhard Scherer
Online veröffentlicht: 23 May 2020
Seitenbereich: 1 - 1

Zusammenfassung

Uneingeschränkter Zugang

Gas-Particle Partitioning of Formaldehyde in Mainstream Cigarette Smoke

Edward John,
Edward John,
Steven Coburn,
Steven Coburn,
Chuan Liu,
Chuan Liu,
John McAughey,
John McAughey,
Derek Mariner,
Derek Mariner,
Kevin G. McAdam,
Kevin G. McAdam,
István Bakos und
István Bakos und
Sandor Dóbé
Sandor Dóbé
Online veröffentlicht: 23 May 2020
Seitenbereich: 2 - 20

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Zur Untersuchung der Verteilung von Formaldehyd, Acetaldehyd, Acrolein und Crotonaldehyd auf Gas- und Partikel-Phase des Zigaretten-Hauptstromrauchs (MS) wurde ein Diffusionsabscheider (Denuder) verwendet. Die untersuchten Aldehyde sind aufgrund ihrer Toxizität und ihrer nahezu quantitativen Retention im Atemtrakt des Rauchers von Interesse. Bei der Austestung des Denuders mittels einfacher Aldehyd-Luftmischungen zeigte Formaldehyd – bedingt durch die relativ schnelle Reaktionsgeschwindigkeit der heterogenen Reaktion des gasförmigen Formaldehyds mit dem Feststoff 2,4-Dinitrophenylhydrazin zur Bildung des entsprechenden ‘festen’ Dinitrophenylhydrazons – im Vergleich mit den anderen Aldehyden die stärkste Retention. Eine Analyse mit Hilfe der Gormley-Kennedy-Gleichung ergab, dass die Abscheidung von Formaldehyd im Denuder selbst unter optimierten Bedingungen nahezu vollständig war. Acetaldehyd, Acrolein und Crotonaldehyd wurden bei den gewählten Bedingungen im Denuder mit deutlich geringerer Effizienz als Formaldehyd abgeschieden. Zur Untersuchung der Gasphase-Partikel-Verteilung bei diesen anderen Carbonylen wäre eine deutlich wirkungsvollere Wandbeschichtung des Denuders erforderlich. Während der Anteil an Formaldehyd in der Partikelphase des Rauchs bei Eintritt in den Denuder höher als 99% war, führte die relativ schnelle Reduktion des Formaldehyds in den Rauchpartikeln zu einer Abscheidung von 35%–61% proportional der Länge des Denuders. Die Temperaturabhängigkeit der Formaldehyd-Deposition im Denuder wurde nach dem Henry'schen Gestz mittels der Konstante, gegeben für Formaldehyd in wässrigen Lösungen, abgeschätzt. Diese beobachteten Eigenschaften des Formaldehyds sind hauptsächlich durch reversible Reaktionen des Formaldehyds mit Wasser bedingt, die zu Verbindungen mit deutlich geringerer Flüchtigkeit, wie Methandiol sowie dessen Oligomere und Hydrate, führen. Aus den erhaltenen Daten kann man schließen, dass die Inhalation von Zigarettenrauch eine relativ höhere Belastung tieferer Bereiche der Lunge des Rauchers mit Form-aldehyd herbeiführt und damit zu einem höheren genotoxischen Risiko führt, als eine, die durch die Inhalation gasförmigen Formaldehyds alleine gegeben ist.

Um dieser veränderten Risikoabschätzung Rechnung zu tragen, sollten die Risikobewertungen für Formaldehyd in Zigarettenrauch aktualisiert werden.

Schlüsselwörter

  • Mainstream cigarette smoke
  • formaldehyde
  • acetaldehyde
  • acrolein
  • crotonaldehyde
  • nicotine
  • gas-particle partitioning
  • diffusion denuder
  • 2,4-dinitrophenylhydrazine
Uneingeschränkter Zugang

Extraction of Benzo[a]pyrene from Moist Snuff with Water or Artificial Saliva (Part 2)

Serban C. Moldoveanu und
Serban C. Moldoveanu und
Andrew Harrison
Andrew Harrison
Online veröffentlicht: 23 May 2020
Seitenbereich: 21 - 26

Zusammenfassung

Zusammenfassung

In der vorliegenden Studie wurde die in vitro-Extraktion von Benzo[a]pyren (BaP) aus Moist Snuff (feuchtem Schnupftabak) mit Wasser und künstlichem Speichel untersucht. In einer ähnlichen, früheren Studie war zwar der Restgehalt an BaP im feuchten Schnupftabak nach Extraktion untersucht worden, es wurde jedoch nicht der BaP-Gehalt im Wasser bzw. im Speichelextrakt bestimmt. In der früheren Studie konnte gezeigt werden, dass die Menge an BaP in extrahiertem Moist Snuff zwischen 96,3% und 109,6% im Verhältnis zur Ausgangsmenge lag, wenn der Schnupftabak mit Wasser behandelt wurde, sowie zwischen 99,4% und 108,3%, wenn der Schnupftabak mit Wasser und Speichel behandelt wurde. In der vorliegenden Studie wurden nun neun Proben von Moist Snuff untersucht (bei acht Proben handelte es sich um dieselben Marken, die in der früheren Studie untersucht wurden). Im Vergleich zur vorherigen Studie wurden bei den Extraktionsbedingungen mehrere Verbesserungen vorgenommen. Die Extraktion erfolgte für eine Stunde bei 37 °C unter Einsatz eines mechanischen Rührers. In der früheren Studie war handelsüblicher künstlicher Speichel verwendet worden, der zwar einen angepassten pH-Wert hatte, jedoch keine Enzyme oder Salze enthielt. Dieser Speichel wurde nun durch einen vollständigen künstlichen Speichel ersetzt, der Salze, Muzin und Enzyme enthielt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Menge an BaP, die durch Extraktion in 100 mL Wasser aus 5 g Moist Snuff bei 37 °C zu finden war, zwischen 1,0% und 1,7% der im Tabak vorliegenden Ausgangskonzentration lag. Bei künstlichem Speichel lag, in Abhängigkeit von der Marke des Tabaks, der extrahierte BaP-Gehalt zwischen 2,0% und 3,9% der im Tabak zu findenden Ausgangskonzentration. Die mit künstlichem Speichel aus dem Tabak extrahierten BaP-Konzentrationen waren sehr niedrig. Der Tensidcharakter des künstlichen Speichels erhöht jedoch die Extraktion von BaP im Verhältnis zu Wasser ca. um den Faktor zwei. Mit der vorliegenden Studie wird das Ergebnis der früheren Studie untermauert, wonach der überwiegende Anteil an BaP in Moist Snuff nicht mit Wasser oder künstlichem Speichel extrahiert wird.

Schlüsselwörter

  • Moist snuff
  • benzo[]pyrene
  • BaP
  • extractability
  • artificial saliva
Uneingeschränkter Zugang

Thermo-Oxidative Decomposition of Lovage (Levisticum officinale) and Davana (Artemisia pallens) Essential Oils under Simulated Tobacco Heating Product Conditions

Emma Jakab,
Emma Jakab,
Zoltán Sebestyén,
Zoltán Sebestyén,
Bence Babinszki,
Bence Babinszki,
Eszter Barta-Rajnai,
Eszter Barta-Rajnai,
Zsuzsanna Czégény,
Zsuzsanna Czégény,
James Nicol,
James Nicol,
Peter Clayton und
Peter Clayton und
Chuan Liu
Chuan Liu
Online veröffentlicht: 23 May 2020
Seitenbereich: 27 - 43

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Entspechend den Bedingungen, die bei niederen Temperaturen beim Erhitzen von Tabak gegeben sind, wurde der thermisch-oxidative Abbau der ätherischen Öle des Liebstöckels (Levisticum officinale) und der Davana (Artemisia pallens) in einer Atmosphäre von 9% Sauerstoff und 91% Stickstoff bei 300°C mittels der Kombination Pyrolyse-Gaschromatographie/Massenspektrometrie untersucht. Liebstöckel- und Davanaöl enthalten jeweils eine Vielzahl von Substanzen, wobei die Hauptkomponenten beider Öle verschiedene sauerstoffhaltige Verbindungen sind. Isobenzofuranone sind die wichtigsten Bestandteile des Liebstöckelöls. Ihre relative (geschmacklich/geruchliche) Intensität veränderte sich während der oxidativen Pyrolyse signifikant. Bei den (Z)-Ligustiliden wird auf zwei Wegen abgebaut: über eine Aromatisierungsreaktion, die zur Bildung von Butylidenephthalid führt, sowie eine Spaltung des Lactonrings mit Abspaltung von Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid. Der Hauptbestandteil des Davanaöls ist Davanon. Bei der oxidativen Pyrolyse bei niedriger Temperatur wird Davanon nur geringfügig abgebaut. Im Gegensatz dazu reduzierte sich die relative Ausbeute von Bicyclogermacren, der Komponente mit der zweitstärksten geruchlich/geschmacklichen Intensität, aufgrund von Bindungsumgruppierungen deutlich. Oxidation des Davan-Äthers führte zur Bildung verschiedener Furan-Derivate. Die Veränderungen in der Zusammensetzung beider essentiellen Öle bei der nieder-Temperatur Pyrolyse kann durch Bindungsspaltung, intramolekularer Umgruppierungen und Oxidationsreaktionen einer Vielzahl ihrer Bestandteilen erklärt werden. Die beschriebene, thermisch-oxidative Methode, erwies sich für die Untersuchung der Stabilität ätherischer Öle und zur Bewertung ihrer Abbauprodukte unter Bedingungen, die Gegebenheiten im Tabak bei mittelstarker Temperaturbelastung simulieren, als geeignet. Es wurde, trotz der komplexen Zusammensetzung der ätherischen Öle, kein Hinweis auf Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Komponenten der Öle gefunden. [Beitr. Tabakforsch. Int. 29 (2020) 27–43]

Schlüsselwörter

  • Flavour
  • lovage oil
  • davana oil
  • gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS)
  • oxidative pyrolysis
Uneingeschränkter Zugang

Integration of Time and Spatially Resolved In-Situ Temperature and Pressure Measurements With Soft Ionisation Mass Spectrometry Inside Burning Superslim and King-Size Cigarettes

Nan Deng,
Nan Deng,
Sven Ehlert,
Sven Ehlert,
Huapeng Cui,
Huapeng Cui,
Fuwei Xie,
Fuwei Xie,
Jan Heide,
Jan Heide,
Bin Li,
Bin Li,
Chuan Liu,
Chuan Liu,
Kevin McAdam,
Kevin McAdam,
Andreas Walte und
Andreas Walte und
Ralf Zimmermann
Ralf Zimmermann
Online veröffentlicht: 23 May 2020
Seitenbereich: 44 - 54

Zusammenfassung

Zusammenfassung 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 in-situ Probenahme im Fülltabak einer brennenden Zigarette. Dies erlaubt die Darstellung der Temperatur- und Strömungsgeschwindigkeit des Rauchstroms innerhalb der Zigarette und charakterisiert dieses dynamische System während der Züge.

 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 in-situ-Probenahme mit mehreren Sonden ist geeignet, um die innerhalb der zwei Zigarettentypen auftretenden, hochdynamischen Prozesse der Verbrennung und Pyrolyse zu analysieren, wie durch den direkten Vergleich des Zigarettenumfangs sowie der komplexen Verbrennungsprozesse und der Bildung von Rauchbestandteilen gezeigt werden konnte. [Beitr. Tabakforsch. Int. 29 (2020) 44–54]

Schlüsselwörter

  • Cigarette circumference
  • puff regime
  • combustion and pyrolysis
  • microprobe analysis
  • on-line photo-ionization mass spectrometry

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