烤烟烟叶香型是烤烟烟叶燃吸过程中烟气所呈现出的整体香气格调，在中式烤烟型卷烟产品质量风格特征构成中发挥着重要作用。Baker［6］研究认为绝大部分的烟气都是在热解/蒸馏区域产生，而烟叶香型本质上是热解烟气作用于人体嗅味觉器官的特征体现，不同烟叶香型的差异与其热解特性密切相关。为了建立起烟草成分和烟气成分之间的关联性，国内外学者做了大量关于烟草热解和燃烧方面的研究。
为研究不同结构烟草纤维素的燃烧热解特性，杨滢［7］等分别从烤烟、白肋烟、香料烟和烟梗中提取了具有不同结构特征的烟草纤维素，并对其结晶进行了结构表征；采用热重（TG）分析法和微燃烧量热（MCC）法比较研究了不同类型烟草纤维素的热解过程和燃烧特征；利用热裂解-气相色谱/质谱联用（Py-GC/MS）法和管式炉离线热解装置分别探讨其热解产物组成及羰基化合物的释放规律。结果发现:不同类型烟草纤维素的结构存在明显差异，其中香料烟纤维素具有较高的结晶度、次晶纤维量，以及较大的可及基原纤表面和基原纤尺寸。香料烟纤维素的燃烧性较差，其在低温阶段（＜350℃）的热稳定性最差，但在高温阶段却具有最高的残炭量。烟梗纤维素热解产生了更多的小分子化合物，香料烟纤维素羰基化合物的释放规律与其他3 种烟草纤维素略有不同。烟草纤维素结构上的差异，使其相应表现出了不同的燃烧热解特性。（见表3-1，图3-1至图3-4）
表3-1 烤烟、白肋烟、香料烟和烟梗纤维素的结晶信息
图3-1 烤烟、白肋烟、香料烟和烟梗纤维素在氮气下的热重和微分热重曲线
图3-2 烤烟、白肋烟、香料烟和烟梗纤维素在10%氧气下的热重和微分热重曲线
图3-3 烤烟、白肋烟、香料烟和烟梗纤维素燃烧热释放速率曲线
图3-4 烤烟、白肋烟、香料烟和烟梗纤维素在300℃和500℃热解时羰基化合物的释放量
袁龙［8］等采用TG-DTG-DSC（热重-微分热重-差示扫描量热）热分析联用技术研究了烤烟、雪茄烟和白肋烟在氧气浓度为10%的氮/氧混合气氛下的热分解过程。结果表明:不同类型烟叶的热化学性质有着明显的差别。采用热分析技术，不但能区分烟草燃烧过程中蒸馏、裂解和燃烧等热分解阶段，而且能鉴别不同类型的烟草。（见图3-5至图3-7，表3-2）
图3-5 烤烟样品的TG，DTG和DSC曲线
图3-6 雪茄烟样品的TG，DTG和DSC曲线
图3-7 白肋烟样品的TG，DTG和DSC曲线
表3-2 3种烟草样品的热分析特征数据
胡硕［9］等采用Py-GC/MS，对五种烟草材料（烤烟、香料烟、晒烟、白肋烟和薄片）进行裂解实验，剖析了五种烟草材料在不同温度下裂解产物的变化规律，揭示了五种烟草材料（烤烟、香料烟、晒烟、白肋烟和薄片）释放物的差异。结果显示:不同烟草材料烟碱释放量在300℃左右达到峰值；烟碱释放量随温度升高而增加，150～250℃增速最快，300℃与350℃时释放差异较小；丙三醇在200～300℃时释放量增加，300～350℃基本不变；300℃条件下，烤烟与香料烟的香味成分释放量明显高于其他烟草材料，白肋烟中的氮杂环类物质、烯烃物质及生物碱释放量明显高于其他烟草材料，薄片中仅醇类、酸类、酚类化合物释放水平略高。（见图3-8至图3-10）
图3-8 温度对裂解产物数量的影响
图3-9 五种不同烟草材料中各个化合物相对含量随温度的变化趋势
图3-10 不同烟草材料官能团释放水平
研究发现:300℃是烟草材料裂解的一个转折点，不同烟草材料中的烟碱及大部分烟草致香物质在300℃之前达到最大值；丙三醇的释放规律呈现先增加后下降的趋势，200～300℃增加幅度最大，且在300℃时释放量达到最大，再升高温度，会增加甘油转化和热解成有害成分的风险；300℃条件下香料烟与烤烟的各类香味成分释放量水平较高，白肋烟中的氮杂环类物质、烯烃物质及生物碱释放水平明显高于其他类型烟叶，薄片中除醇类、酸类、酚类化合物释放水平略高外，其他香味成分释放量均较低。
杨君［10］等采用热失重分析（TG）和差示扫描量热分析（DSC）技术分析了不同类型、不同部位和不同产地烟叶原料的热失重特性和燃烧特性。结果表明:提高升温速率不改变烟叶的热失重特性，但可加快烟叶的质量损失，有利于烟气的快速释放；烤烟、白肋烟和香料烟的热失重特性具有明显差异，烤烟和香料烟存在4 个热失重阶段，白肋烟只存在3 个热失重阶段，其中烤烟和香料烟产生烟气和香味物质主要在第2和第3热失重阶段，白肋烟主要在第2热失重阶段，并且烤烟和香料烟相应的失重率高于白肋烟；各烟叶均存在挥发物燃烧阶段（200～400℃）和炭化物燃烧阶段（400～600℃），并分别对应于各烟叶的后两个失重阶段；烤烟两个燃烧阶段的着火温度分别在250～280℃和420～460℃之间，白肋烟和香料烟均分别在230～240℃和410～420℃之间。（见图3-11，表3-3）
图3-11 不同温度下云南C3F烤烟加热后的外观形态
表3-3 不同烟叶样品的着火温度
王洪波［11］等对部分国产烟草样品进行了热重分析。结果表明:在室温～500℃，烟草的非等温失重过程由失去吸附水和结晶水、小分子化合物挥发和分解、大分子化合物的裂解和结焦过程4个阶段组成，其热解的主要阶段在220～410℃；可以根据热失重DTG曲线将烤烟、白肋烟和香料烟烟叶区分开；膨胀烟丝和再造烟叶与膨胀梗丝的热失重性质有明显差异，膨胀烟丝和再造烟叶的热失重性质比较接近；不同产地烤烟烟叶的热失重TG曲线变化不大，但其热失重DTG曲线具有一定的差异，主要反映在不同阶段热失重的差异。2007年云南、湖南、湖北、河南和福建生产的K326的C3F烟叶样品的热失重TG曲线变化不大，但其热失重DTG曲线具有一定的差异，主要反映在不同阶段热失重的差异。（见表3-4至表3-7、图3-12）
表3-4 烤烟、白肋烟和香料烟样品室温～400℃不同阶段热失重（%）
表3-5 烤烟、白肋烟和香料烟样品的DTG曲线特征峰温度（℃）
图3-12 烟丝、膨胀烟丝、膨胀梗丝和再造烟叶的热分析曲线
表3-6 不同温度阶段烟丝、膨胀烟丝、膨胀梗丝和再造烟叶的热失重（%）(www.xing528.com)
表3-7 不同产地C3F烟叶样品的热失重（%）
周顺［12］等利用实时升温红外光谱仪（RTR-IR）在线检测分析了烤烟、白肋烟、香料烟以及“三丝”的化学结构随温度的变化规律。结果表明:不同烟草样品中相同官能团强度随温度变化略有差异，同一种烟草样品不同官能团强度随温度变化差异显著。在烟草第一主要失重区（150～400℃），O—H、N—H、C—O以及C—N降解完毕，CO仅有少量残留，同时生成大量芳香成分，其与C-H一同成为焦炭中主要官能团；在第二失重区（400～570℃），主要发生C—H和芳香成分的氧化降解，并释放大量热量；在600℃以上，主要发生各种无机盐的吸热生成和转化反应。
由烟草样品的同步热分析结果（图3-13和表3-8）可以看出，各烟草样品主要失重（质量损失）区间有两个:一个位于150～400℃之间，失重率△W（2+3）高达42.1%～47.6%，另一个位于400～570℃之间，失重率△W4达29%～32.2%。这两个阶段的热释放量截然相反，在150～400℃之间，氧化释热焓值△H（2+3）仅为-0.704～-1.06 kJ/g，而在400～570℃之间，氧化释热焓值△H4却高达-5.524～-6.817 kJ/g，为前者的5.75～9.27倍。以往的研究表明，烟草热解主要分为以下几个阶段:吸附水蒸发、易挥发成分逸出和降解、难挥发成分降解、焦炭降解以及残渣降解。据此推断，焦炭是烟草降解热释放的主要贡献者，烟草中易挥发成分（小分子酸、醛、酮、烟碱、酯、醇、烷烃等）和难挥发成分（淀粉、纤维素、半纤维素、果胶、蛋白质、有机酸盐等）的热氧降解的热释放量较低。在低温阶段，烟草中氧含量较高，为热解产物提供了大量氧源，降低了烟草热解时的氧气消耗量，因而氧化放热量偏低；在高温阶段，烟草经过低温阶段的降解，含氧量已经大大降低，其氧化降解耗氧量会大量增加，所释放热量也随之大幅升高。此外，在570～720℃之间，各烟草样品的平均失重率为3%左右，平均吸热量△H5约0.148 kJ/g，表明此时烟草中可燃成分已基本消失，残留的无机成分在该温度区间内发生吸热的生成和转化反应。
图3-13 各烟草样品的同步热分析曲线图
表3-8 各烟草样品在主要降解阶段的失重和热焓数据
注:a、b、c分别对应烟草热解温度150～400℃、400～570℃、570～720℃；2、3、4、5分别代表第二、第三、第四、第五阶段
图3-14 各烟草样品的RTR-IR光谱图
图3-15 不同特征吸收峰归一化强度随温度的变化趋势图
图3-16 烤烟在不同热解条件下的RTR-IR光谱图
张亚平［13］等采用热重分析法，全面考察了37个不同产地、部位的国内典型烤烟烟叶在4 个不同升温速率下的燃烧行为。结果表明，烤烟热解主要分为失水、挥发分析出与燃烧、焦炭燃烧与燃尽阶段；升温速率的改变对TG/DTG 曲线产生明显的影响。运用K-A-S 法对烤烟在热解过程中的不同转化率下进行动力学分析，给出了所有样品不同阶段的活化能分布，并且发现低温段的活化能高于高温段，这是由于半纤维素和纤维素主要是在低温段参与反应，木质素参与程度较低，并且半纤维素和纤维素的热分解活化能高于木质素；同时低温段后期燃烧释放的能量又可以为高温段木质素的反应提供能量。在考量烟叶产地和部位的活化能分布时，上部烟叶中，云南麒麟的活化能最高，湖南张家界的活化能最低；中部烟叶中，福建南平和湖南衡阳的活化能最高，皖南的活化能最低；下部烟叶中，活化能最高的是贵州毕节，四川凉山的活化能最低。相同产地烟叶不同部位的活化能分布比较复杂。（见表3-9，图3-17至图3-22）
表3-9 样品信息
图3-17 AH-2的TG曲线
图3-18 AH-2的DTG曲线
图3-19 其他36个样品的TG曲线图汇总
图3-20 各产地上部烟的平均活化能
图3-21 各产地中部烟的平均活化能
图3-22 各产地下部烟的平均活化能
朱栋梁［14］等利用C80微量量热仪在低速升温状态下测试分析了烤烟烟叶热解动力学特性，对比研究了烟叶等级、烟叶产地等因素对烤烟低速升温热解特性的影响规律。低速升温热解的结果表明:烤烟烟叶热解特性具有组分逐步热解表现出的三峰热解特点；湖南郴州产B2F级与C3F级烟叶热解起始温度、活化能和首峰位置相近，可溶性糖类含量相近，但C3F级烟叶中不可溶性多糖和总碳水化合物含量更高；云南昆明产C3F级烟叶比B1F级烟叶热解起始温度更低、活化能更小，烟叶内可溶性糖类和总碳水化合物含量更高；同为C3F等级，云南昆明产烟叶比湖南郴州产烟叶热解起始温度低、活化能小，烟叶内可溶性糖类和总碳水化合物含量更高。（见表3-10、3-11，图3-23至图3-26）
表3-10 试验烟叶样品原料表
图3-23 4种升温速率下SY-1热释放曲线
图3-24 4种升温速率下SY-2热释放曲线
图3-25 4种升温速率下SY-3热释放曲线
图3-26 4种升温速率下SY-4热释放曲线
表3-11 4种烟叶的热解热力学、动力学参量表
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