有時，雪茄並非只是雪茄

乾貨

作為一名化學工程師，我實在無法只滿足於享受吸雪茄的過程。在這篇博客中，我對雪茄進行了分解，研究了它的結構和內部化學反應區，還通過一個簡單的模型演示了雪茄內溫度與煙的分布及氧氣濃度。

雪茄的分解、結構及反應區

吸雪茄時，我們首先會震撼於前面幾口醇厚與濃烈的口感，接著，這種感覺又會因後面幾口平和與安寧的口感而被進一步放大。撇開健康方面的問題不談，我覺得吸雪茄是幫自己平靜下來、並進入沉思的最佳方式。

在這濃烈的口感達到巔峰時，我總習慣於去看一下燃燒線是否筆直。有時，這會使我聯想到雪茄中的燃燒、傳遞和反應。當口味趨於平和後，我經常會去欣賞煙氣的樣式，偶爾也會思考其中的流體力學。

下方是對雪茄的分解示意圖，包括：雪茄的煙頭、煙體、煙腳與茄帽;含煙芯、茄套以及茄衣的雪茄結構;以及吸雪茄時不同過程的發生區，例如燃燒、熱裂解和蒸餾區。

雪茄的分解、結構與各過程區。雪茄的核心即煙芯，茄套負責幫助維持雪茄的結構，茄衣包裹著茄套。吸雪茄前，會先切掉茄帽。我們希望能有一個細而直的燃燒線。

點燃後，雪茄達到偽穩態，並形成燃燒區;緊跟著燃燒區會形成熱裂解區。

燃燒雪茄中的化學過程

吸雪茄時，氧氣將通過對流和擴散傳輸至燃燒區，隨即在燃燒過程被消耗掉。因此，只有貧氧氣體才會到達燃燒區後的區域，並發生熱裂解。在本區域，煙草中有機化合物將在無氧環境下發生熱分解。熱裂解的部分產物會汽化，其餘部分則會進一步氧化，並隨著燃燒和煙灰接近雪茄的煙頭，最終變為燃燒區。這意味著熱裂解區也將發生蒸餾。

隨著您吸入一口雪茄，熱裂解區的汽化產物會隨著煙氣一起移向雪茄的煙頭。當煙氣到達煙頭後，將冷卻並被冷的煙草過濾。溫度的降低會使煙氣中部分合成物發生冷凝，形成氣溶膠。所形成的小液滴中包括尼古丁，以及煙氣主體中的大部分味道。由於茄衣處會滲入空氣，並滲出一些一氧化碳，煙氣被部分稀釋。但這些過程都很緩慢，因為茄衣的透氣性不高。同樣，我還發現煙草茄芯、茄套和茄衣的孔隙率不同。孔隙率決定了燃燒和熱裂解區的形狀。

什麼影響了雪茄的形狀?

燃燒區的形狀進一步決定了您吸雪茄時它的燃燒形狀。隨著您吸入一口雪茄，靠近雪茄茄衣的邊緣有較高的氧氣傳送，因此燃燒過程將加快。吸氣之間，邊緣處會因周圍的空氣而被更好地冷卻，溫度分布變得更均勻，雪茄中部的燃燒分布使燃燒區變得更均勻。

如果雪茄吸得過快，您會得到一個圓錐形，雪茄邊緣的消耗速度快於中部。另一方面，如果雪茄吸得過慢，則將出現隧道形。為什麼?因為在吸氣之間，周圍空氣會更好地冷卻邊緣，所以雪茄中部的燃燒要快一些。點燃以及雪茄結構中的不完美之處也可能造成其他不均勻的燃燒效應，比如獨木舟型和飛跑型(您可以在以下頁面獲取更多有關燃燒問題的信息。)

個人而言，我認為隧道形是最糟的情況，因為它會降低溫度，而且產生的煙氣要少、質量較差。

雪茄模擬

下方顯示了對一個簡化模型的模擬結果，模擬了吸氣中和吸氣之間的雪茄。模型描述了燃燒與碳的形成，以及煙草的熱裂解。我們還在模型中加入了氧氣、煙霧，以及尼古丁的運輸。當然，從化學的角度出發實際物理過程遠比模型複雜，但您可以通過模型簡單了解煙氣中的溫度分布與氧氣濃度。

請勿將雪茄煙吸入肺中

當雪茄煙的成分在口腔中溶解時，唾液會變為鹼性。相反，香煙的煙氣會使唾液變為酸性。在較低的 pH 值下，尼古丁被質子化，因此呈現電中性。另一方面，在較高的 pH 之下，尼古丁會丟失質子，並變為帶有負電。帶負電的離子更易穿透口腔內的細胞膜，相比之下，電中性的尼古丁則會被排斥。因此，我們無需也不應將雪茄的煙氣吸入肺中;只需吸入口中，尼古丁就會被吸收，並隨血液運到全身各處。

如前所述，在第一劑尼古丁加速並刺激了我們的思考之後，增加的尼古丁水平將帶來平靜而非最初那樣的刺激。這一連串的事件稱作奈斯比特悖論，以首次提出這一觀點的科學家命名。

也許您沒注意到，「有時候，一支雪茄僅僅是一支雪茄而已。」這句話最初來自西格蒙德·弗洛伊德 (Sigmund Freud)，他總是在吸雪茄，人們根據他的理論認為這其中必然存在一種隱喻，其中必然存在一種隱喻。

抽雪茄時發生的複雜過程，以及煙氣漂亮的圖案，除了它背後的隱喻，有時，雪茄確實 不僅僅只是一支雪茄…

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