Application de la technologie d’adsorption de gaz dans l’industrie du tabac

L’industrie moderne du tabac utilise un grand nombre de technologies avancées dans le processus de production. Par exemple, la structure physique du tabac, telle que la surface spécifique et la densité réelle, est analysée par des instruments d'adsorption de gaz afin de fournir une assistance technique pour l'optimisation des paramètres du processus.

 

 

Analyseur d'adsorption de gaz dans l'industrie du tabac

Le tabac fait généralement référence aux produits du tabac coupés en lambeaux, grains, flocons, extrémités ou autres formes, puis ajoutés à des matières auxiliaires, fermentés, stockés et prêts à être vendus pour être fumés sans être roulés. également connu sous le nom de tabac râpé. Les propriétés physiques d’humidification du tabac sont des facteurs importants qui affectent sa ténacité, sa combustibilité, son arôme et son confort de fumage. Lorsque la perte d'humidité du tabac est rapide et que la teneur en humidité est faible, il est facile de provoquer des éclats pendant le processus de production ainsi qu'une sécheresse et une irritation pendant le tabagisme. Il a été constaté que les différences dans les propriétés physiques de rétention d'humidité du tabac existent non seulement entre les différentes variétés, mais également entre les différentes parties et qualités d'une même variété de tabac. D'une manière générale, pour le même type de tabac, les propriétés humectantes du tabac supérieur et moyen sont meilleures, et le tabac inférieur est le pire ; plus la qualité est élevée, meilleures sont les propriétés humectantes du tabac.

 

La rétention physique de l'humidité du tabac fait référence à la capacité des feuilles de tabac à réguler l'inhibition de la perte d'humidité lorsque le tabac est exposé à des conditions de faible humidité. La teneur en humidité d’équilibre est un indice couramment utilisé dans l’industrie du tabac pour évaluer les propriétés physiques d’humidification du tabac. La propriété physique d’humidification du tabac dépend en grande partie de sa structure physique.  Du point de vue de la structure physique, le tabac est principalement un matériau poreux contenant un grand nombre de capillaires, et la structure des pores affecte non seulement la quantité d'eau condensée à l'intérieur du tabac, mais affecte également les caractéristiques de diffusion de l'eau à l'intérieur du tabac ; la surface spécifique, la densité réelle, la capacité des pores et la distribution de la taille des pores du tabac sont des indicateurs importants de sa structure physique. Les pores sont grands en termes de surface spécifique et peuvent fortement absorber l’eau de l’air.   De plus, certains chercheurs ont déduit la courbe d’absorption d’humidité du tabac en se basant sur la distribution de la taille de ses pores ; tout ce qui précède fournit une base théorique pour une compréhension globale des propriétés d’auto-rétention d’humidité du tabac.

 

En outre, la véritable mesure de la densité peut fournir les données physiques de base requises pour l'analyse des propriétés de transfert de chaleur et de masse et des caractéristiques de flux de particules des matériaux du tabac, et fournir un support technique pour l'optimisation des paramètres du processus.

 

L'adsorption de gaz est l'une des méthodes les plus importantes pour caractériser les propriétés physiques des surfaces des matériaux. À l'aide de l'analyseur de surface spécifique volumétrique statique et de taille de pores de la série CIQTEK V-sorb X800,  la surface spécifique, le volume des pores et la distribution de la taille des pores du matériau peuvent être obtenus sur la base d'une analyse d'adsorption physique ; ainsi, l'adsorption et la diffusion d'eau du matériau tabac, ainsi que les propriétés physiques de mouillabilité peuvent être évaluées de manière fondamentale. De plus, l'  analyseur de densité réelle CIQTEK  peut caractériser la densité réelle du matériau, ce qui peut à son tour être utilisé pour améliorer le processus de culture et de transformation du tabac.

 

Ainsi, on peut constater que la surface spécifique, la distribution de la taille des pores et la densité réelle jouent un rôle crucial dans la sélection des types de tabac, le processus de fabrication et les propriétés physiques et sensorielles finales d’humidification.

 

Application de l'analyseur d'adsorption de gaz dans les déchets de tabac

 

Au cours du processus de production et de transformation du tabac, une grande quantité de déchets de tabac est générée, tels que de la paille de tabac, du tabac moisi et du tabac résiduel, parmi lesquels la paille de tabac constitue le principal déchet. Cependant, la plupart des déchets de tabac sont actuellement éliminés, directement enterrés ou simplement brûlés, ce qui entraîne non seulement une utilisation inefficace des ressources, mais également de graves problèmes de pollution de l'environnement. Si l’utilisation efficace de ces déchets de tabac peut être réalisée, elle produira d’énormes avantages économiques et de bons avantages écologiques.

 

  Feuilles de tabac, image tirée d'Internet

 

Il a été constaté que l'application des déchets de tabac dans le domaine des matériaux poreux (principalement biomasse poreuse et matériaux carbonés poreux) comprend principalement deux aspects : l'application des matériaux du tabac eux-mêmes et la recherche dans le domaine des matériaux carbonés comme matières premières. Parmi eux, la dérivatisation des matériaux carbonés et l'application dans le domaine de l'électrochimie (supercondensateur) sont deux voies importantes pour l'utilisation à grande valeur des déchets de tabac à l'avenir. Les principales directions d'application sont les suivantes.

 

1.  Matériau Biochar : préparé par méthode de carbonisation directe. Les canaux poreux sont principalement microporeux et macroporeux, avec des pores sous-développés et une surface spécifique relativement faible (<400 m ² /g). Il est couramment utilisé comme amendement du sol, non seulement pour augmenter la matière organique ou les nutriments (C, N, P, K) dans le sol mais aussi pour l'humidification du sol, la composition des éléments de  surface (H/C, rapport O/C), et la surface spécifique du biochar sont deux facteurs importants affectant son hygroscopique .

 

2.  Matériaux carbonés poreux : Les matériaux carbonés préparés par la méthode d'activation (y compris la méthode d'auto-activation) ont des pores bien développés et sont principalement microporeux. Il est principalement utilisé pour l’adsorption de colorants organiques ou de métaux lourds dans les eaux usées. En termes d'adsorption des métaux lourds, les propriétés d'adsorption du biochar sont principalement utilisées pour réduire la biodisponibilité des métaux lourds dans le sol par les plants de tabac, et ainsi réduire l'accumulation d'éléments de métaux lourds dans les plantes.

 

3.  Matériaux carbonés poreux à base de tiges de tabac : utilisant des tiges de tabac et d'autres déchets, les matériaux carbonés poreux préparés ont une surface spécifique élevée et des caractéristiques de structure de pores à plusieurs niveaux, qui montrent d'excellentes performances dans le domaine de l'adsorption de gaz et des supercondensateurs.

 

 

Analyseur microporeux haute performance CIQTEK

 

L'analyseur microporeux haute performance CIQTEK UltraSorb série X800 avec méthode de volume statique se concentre sur la caractérisation de surface des matériaux microporeux. L'équipement est basé sur une tuyauterie en acier inoxydable, avec une conception révolutionnaire de tube d'échantillon scellé à surface métallique VCR pour améliorer l'étanchéité globale du processus d'écoulement de la tuyauterie de gaz, avec les avantages d'une rétention de vide de longue durée, d'un rapport de pression partielle ultra-faible, constant contrôle de la température et flux multiples. Il est capable d'effectuer des tests d'adsorption de gaz sur des matériaux carbonés poreux et d'analyser des paramètres tels que la surface spécifique BET, la capacité des pores microporeux et la distribution de la taille des pores des matériaux, ce qui peut à son tour effectuer une évaluation fondamentale de l'adsorption et des performances catalytiques du matériaux.

 

  Analyseur microporeux haute performance CIQTEK UltraSorb X800

 

Voici des exemples de caractérisation de matériaux carbonés poreux à l'aide des analyseurs microporeux haute performance de la série CIQTEK UltraSorb X800.

La figure 1 démontre que la surface spécifique du BET pour les matériaux carbonés poreux est de 1 870 m2 ^/ g. Pour les matériaux microporeux, l'adsorption de l'azote est plus proche de l'adsorption à saturation monocouche, et la surface spécifique de Langmuir est généralement considérée et montrée comme étant de 2 105 m 2 / ^g .
L'  isotherme d'adsorption-désorption N _{2 de la figure 2 est une isotherme de classe I, indiquant une structure microporeuse plus abondante.}
Combinée à l'analyse du diagramme de distribution de la taille des pores, la distribution de la taille des pores HK sur la figure 3 montre une distribution plus concentrée d'une taille de pore de micropore proche de 0,66 nm, indiquant que sa taille de pore la plus dénombrable est de 0,66 nm.

 

   Figure 1 Résultats des tests BET des matériaux carbonés poreux

 

Figure 2  Isotherme d'adsorption-désorption N _{2 d'un matériau carboné poreux}

 

 

Figure 3 Distribution de la taille des pores microporeux HK d'un matériau carboné poreux

 

 

Application de la technologie de résonance paramagnétique électronique (RPE) à l’industrie du tabac

 

De plus, les radicaux libres sont l'une des substances nocives les plus importantes présentes dans la fumée de cigarette, attaquant directement et indirectement les composants cellulaires, conduisant à l'oxydation des tissus et des cellules humaines, endommageant les lipides et les protéines des membranes cellulaires et provoquant des maladies telles que le cancer. La technologie EPR est la seule technologie capable de détecter et d'analyser directement les radicaux libres, et en combinaison avec la technologie de capture des radicaux libres, elle peut identifier les types de radicaux libres nocifs dans la fumée de cigarette, réaliser une percée dans les méthodes de recherche et identifier davantage leurs structures. qui peut guider et développer des technologies correspondantes de suppression des radicaux libres.

 

Spectromètre CIQTEK EPR (ESR)