CN102628813A - 一种片烟原料成丝结构的测定和表征方法 - Google Patents

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Abstract

一种片烟原料成丝结构的测定和表征方法，其特征在于：采用图像法测定同一单等级片烟两个区间的叶片面积分布，获得两个区间叶片结构特征参数；两个区间叶片切丝后，采用筛分仪得到对应的叶丝尺寸分布，分别获得两个区间叶片成丝后烟丝结构特征参数；由叶片结构特征参数及对应的烟丝结构特征参数，确定表征叶片与叶丝结构定量关系中的公共参量；对任意尺寸范围内片烟，由其叶片结构特征参数，通过已确定公共参量的定量关系，即可分析得到该区间片烟成丝后的烟丝结构。本发明提供的方法快速﹑准确﹑简便，仅需两个部分成丝前后叶片和叶丝的测定，即可确定特定原料任意尺寸范围内的片烟切后烟丝结构，优化片烟结构、改善卷烟烟丝结构提供了有效测试分析手段。

Description

一种片烟原料成丝结构的测定和表征方法
 
技术领域
本发明涉及烟草加工技术领域，尤其涉及一种片烟原料成丝结构的测定和表征方法。
背景技术
切丝过程作为卷烟生产中的重要环节，其产生的叶丝结构对后序加工过程及卷烟物理指标具有重要影响。成丝结构指切丝后不同尺寸的叶丝所占比例，多用叶丝尺寸分布表征。烟丝结构中的整丝率过高或过低对卷烟单重﹑单重标偏﹑吸阻标偏均有不利影响（刘德强,贾洋,王乐军,等. 烟丝结构对烟支卷制质量的影响[J]. 安徽农业科学,2010,38(32): 18589-18590．）；烟丝结构中<1.4mm所占比例对卷烟物理指标中的端部落丝量﹑空头率影响最大（李善莲,申晓锋,李华杰,等. 烟丝结构对卷烟端部落丝量的影响[J].烟草科技,2010(2):5-10.）。
对特定等级的片烟原料，当物料温度、水分状态保持稳定，且切丝单元参数条件（包括切丝宽度、刀门压力等）一定时，成丝后的烟丝结构主要受来料片烟结构影响。因此，优化原料片烟结构是改善卷制烟丝尺寸分布的有效途径之一。了解来料片烟结构分布信息，并测定分析不同尺寸区间片烟的成丝特性，即不同面积大小片烟成丝后的烟丝结构，是对片烟结构进行优化的前提。专利CN101968346A介绍了一种通过图像法对片烟结构测定表征的方法，该方法为获得连续的片烟结构分布信息提供了有效手段。但对特定尺寸范围内的片烟成丝特性，目前的方法需要将该区间内片烟筛选出来，进而切丝后直接测定烟丝结构。对特定片烟原料，当需要分析较窄尺寸区间内片烟成丝特性时，限于切丝过程对片烟进料量的要求，该方法实施起来存在一定困难，而当需要分析任意尺寸范围内的片烟成丝结构时，该方法甚至难以实现。
 
发明内容
本发明的目的正是针对目前技术中存在的缺点，提供一种片烟原料成丝结构的测定和表征方法。特定片烟原料和切丝条件下，该方法仅需测定切丝前两个面积区间的叶片分布及相应成丝结构，即可确定该原料任意尺寸范围内的片烟切后烟丝结构，方法快速﹑准确﹑简便，为掌握片烟原料成丝特性，进而优化片烟结构、改善卷烟烟丝结构、提升卷烟物理质量提供了有效测试分析手段。
本发明是通过以下技术方案来实现的：采用图像法测定同一单等级片烟两个区间的叶片面积分布，获得两个区间叶片结构特征参数；两个区间叶片切丝后，采用筛分仪得到对应的叶丝尺寸分布，分别获得两个区间叶片成丝后烟丝结构特征参数；由叶片结构特征参数及对应的烟丝结构特征参数，确定表征叶片与叶丝结构定量关系中的公共参量；对任意尺寸范围内片烟，由其叶片结构特征参数，通过已确定公共参量的定量关系，即可分析得到该区间片烟成丝后的烟丝结构。
具体来讲，本发明的方法包括如下步骤：
1）取配叶贮叶后的叶片用振筛进行筛分，按振筛第一层尺寸规格25.4mm，把叶片大小分为>25.4mm和<25.4mm两个部分；
2）将两个部分叶片分别进行切丝，在叶片进料振槽处取样，通过叶片面积分布测定系统得到叶片面积测定结果；
3）基于片烟面积分布数据，由片烟粒度分形关系                                                ，确定两个叶片结构的特性参数smax﹑﹑v，其中smax为叶片最大面积，v表征叶片结构均匀程度，s表征叶片面积，y1为面积小于s的片烟累积质量百分比；
4）根据Restch AS400筛分要求，对两个部分叶片分别进行切丝，在每次切丝后叶丝出料振槽处取3个平行样，对切丝后的叶丝结构进行测定；
5）基于切后叶丝结构分布数据，由叶丝尺寸分形关系
Figure 2012100892141100002DEST_PATH_IMAGE002
，确定两个叶丝结构的特性参数rmax﹑n，其中，rmax为叶丝最大长度，n表征叶丝结构均匀程度，r表征叶丝长度，y2 为叶丝长度小于r的累积质量百分比；
6）根据两个叶片结构特性参数smax﹑﹑v及相应的叶丝结构特性参数rmax﹑n，由如下定量关系：   
Figure 2012100892141100002DEST_PATH_IMAGE003
 
确定其中公共参数a1﹑b1﹑ a2﹑ b2，其中，a1定义为反映切丝条件（切丝水分﹑宽度等）影响的参数；b1定义为反映叶丝尺寸对叶片大小依赖程度的参数； a2定义为反映叶丝均匀性受叶片种类影响的参数； b2定义为反映叶丝均匀性对叶片均匀性依赖程度的参数；
7）对待测的任一区间片烟，由该区间内的叶片面积分布信息，确定对应特性参数smax﹑﹑v，再依据6）中已知公共参数的定量关系，可确定该区间片烟成丝后的叶丝结构特性参数rmax﹑n，即可以得到任意区间片烟的成丝尺寸分布。
本发明提供的方法快速﹑准确﹑简便，仅需两个部分成丝前后叶片和叶丝的测定，即可确定特定原料任意尺寸范围内的片烟切后烟丝结构，优化片烟结构、改善卷烟烟丝结构提供了有效测试分析手段。
附图说明
图1 片烟原料成丝结构测定示意图。
图2 叶片面积分布监测系统。
图中：1. 喂料装置  2. 摄像头  3. 皮带输送装置  4. 转换器  5. 数据处理系统。
图3本方法对C3F原料不同区间片烟成丝结构测定结果。
图4本方法测定值与实际值比较。
具体实施方式
本发明以下将结合附图作进一步描述。
实施例
（1）筛分：如图1所示，取配叶贮叶后单等级片烟C3F，根据振筛第一层筛网规格（25.4mm）将叶片筛分为>25.4mm和<25.4mm两部分，根据生产线要求，每个部分叶片各100kg。
（2）叶片结构测定:如图1所示，来料叶片经振槽输送至叶片面积分布监测系统喂料装置，图2为叶片面积分布监测系统，具体操作如下：对采集的图像进行灰度化﹑二值化处理后，由于图像是由许多像素点组成,通过计算像素点的数量以及每个像素点对应的真实面积,从而计算出图像的真实面积，由此得到每一叶片面积，经过图像处理系统得到叶片面积分布。
（3）叶丝结构测定：每次切丝后，在如图1所示的叶丝出料振槽处取3个平行样，每个叶丝结构100g，用Retsch AS400筛分，得到叶丝尺寸分布。
（4）叶片结构与叶丝结构关系建立：由叶片面积分布监测系统可分别得到>25.4mm和<25.4mm两个部分叶片的特性参数smax﹑﹑v，根据Retsch AS400筛分结果得到对应叶丝结构特性参数rmax﹑n，建立叶片结构与叶丝结构定量关系：
Figure 395077DEST_PATH_IMAGE003
 
     由此求出公共参数a1﹑b1﹑ a2﹑ b2。
（5）每个部分叶片成丝结构：将完整叶片划为<200mm、200～400mm、400～600mm、600～1000mm、1000～1500mm、1500～2000mm、>2000mm七个区间，由叶片面积分布监测系统可得到每个区间叶片结构特性参数smax﹑﹑v，根据叶片结构与叶丝结构定量关系可求出每个区间叶片对应叶丝特性参数rmax﹑n，代入
Figure 2012100892141100002DEST_PATH_IMAGE004
，则得到每个区间叶片成丝结构。C3F不同区间片烟原料成丝结构如图3所示。
（6）来料片烟成丝结构：采用叶片面积分布在线监测系统对来料片烟（自然状态）面积分布进行监测，从而得到以上七个区间叶片质量百分比，已知每个区间叶片成丝结构，从而得到来料片烟成丝结构测定值；在叶丝出料振槽处取3个平行样，用Retsch AS400进行筛分，得到来料片烟成丝结构实际值。图4为本方法对来料片烟成丝结构测定值与实际值比较。

Claims (2)

1.一种片烟原料成丝结构的测定和表征方法，其特征在于：采用图像法测定同一单等级片烟两个区间的叶片面积分布，获得两个区间叶片结构特征参数；两个区间叶片切丝后，采用筛分仪得到对应的叶丝尺寸分布，分别获得两个区间叶片成丝后烟丝结构特征参数；由叶片结构特征参数及对应的烟丝结构特征参数，确定表征叶片与叶丝结构定量关系中的公共参量；对任意尺寸范围内片烟，由其叶片结构特征参数，通过已确定公共参量的定量关系，即可分析得到该区间片烟成丝后的烟丝结构。
2.根据权利要求1所述的片烟原料成丝结构的测定和表征方法，其特征在于：该测定和表征方法的具体步骤如下：
1）取配叶贮叶后的叶片用振筛进行筛分，按振筛第一层尺寸规格25.4mm，把叶片大小分为>25.4mm和<25.4mm两个部分；
2）将两个部分叶片分别进行切丝，在叶片进料振槽处取样，通过叶片面积分布测定系统得到叶片面积测定结果；
3）基于片烟面积分布数据，由片烟粒度分形关系                                                
Figure 697534DEST_PATH_IMAGE001
，确定两个叶片结构的特性参数smax﹑﹑v，其中smax为叶片最大面积，v表征叶片结构均匀程度，s表征叶片面积，y1为面积小于s的片烟累积质量百分比； 
4）根据Restch AS400筛分要求，对两个部分叶片分别进行切丝，在每次切丝后叶丝出料振槽处取3个平行样，对切丝后的叶丝结构进行测定；
5）基于切后叶丝结构分布数据，由叶丝尺寸分形关系
Figure 170104DEST_PATH_IMAGE002
，确定两个叶丝结构的特性参数rmax﹑n，其中，rmax为叶丝最大长度，n表征叶丝结构均匀程度，r表征叶丝长度，y2 为叶丝长度小于r的累积质量百分比； 
6）根据两个叶片结构特性参数smax﹑﹑v及相应的叶丝结构特性参数rmax﹑n，由如下定量关系：    
Figure 112914DEST_PATH_IMAGE003
确定其中公共参数a1﹑b1﹑ a2﹑ b2，其中，a1定义为反映切丝条件（切丝水分﹑宽度等）影响的参数；b1定义为反映叶丝尺寸对叶片大小依赖程度的参数； a2定义为反映叶丝均匀性受叶片种类影响的参数； b2定义为反映叶丝均匀性对叶片均匀性依赖程度的参数；
7）对待测的任一区间片烟，由该区间内的叶片面积分布信息，确定对应特性参数smax﹑﹑v，再依据6）中已知公共参数的定量关系，可确定该区间片烟成丝后的叶丝结构特性参数rmax﹑n，即可以得到任意区间片烟的成丝尺寸分布。
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