CN103263069B - 一种表征叶丝、膨胀丝和梗丝掺配均匀性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种表征叶丝、膨胀丝和梗丝掺配均匀性的方法。设计不同掺配比例的混合烟丝并制成标准样品，测定其填充值和碎丝率；将设计掺配比例与掺配后混合烟丝的填充值和碎丝率进行关联，采用多元线性回归方法，建立数学模型；取待测烟丝30个，混匀后测定其填充值和碎丝率，然后依据数学模型对其掺配比例进行预测，进而表征掺配烟丝的均匀性。该方法简单实用，检测样品可以回收利用，成本低，具有准确、快速及友好等特点。
Description
技术领域
本发明属于烟草加工技术领域，涉及卷烟制丝加工工艺中的烟丝掺配工序，具体是涉及一种表征叶丝、膨胀丝和梗丝掺配均匀性的方法。
背景技术
在卷烟生产过程中，烟丝掺配工序是卷烟制丝工艺的重要环节，烟丝掺配是否均匀直接影响到卷烟产品质量。目前国内卷烟生产企业采用的烟丝掺配工序多数为三丝掺配，即叶丝、膨胀丝和梗丝按一定比例混合均匀。因此，建立一种准确、快速及友好表征叶丝、膨胀丝和梗丝掺配均匀性的方法，对掌握和提高卷烟产品质量有着重要意义。
目前，国内各卷烟生产企业测定掺配比例的方法普遍采用手工分离，该方法费时费力，而且响应速度极慢。文献1（杜启云，蔡继宝，陈广平等，《化学工程与装备》，2010年第5期）报道了一种采用化学常规指标表征烟丝掺配均匀性的方法，通过将烟丝掺配中叶丝、梗丝和薄片丝的百分含量与其对应的常规化学成分进行关联，建立数学模型，以表征叶丝、梗丝和薄片丝的掺配均匀性。该方法主要依据叶丝、梗丝及薄片丝在常规化学成分的显著差异，能较好表征其掺配均匀性。然而，叶丝与膨胀丝的常规化学成分差异较小，该方法不适宜于表征叶丝、膨胀丝和梗丝的掺配均匀性。文献2（陈小明，《福建分析测试》，2012年第2期）报道了一种采用近红外光谱技术表征烟丝掺配均匀性的方法，采用偏最小二乘回归法在近红外仪上建立测定烟丝掺配比例的数学模型，进而表征烟丝掺配的均匀性。该方法能表征叶丝、膨胀丝和梗丝的掺配均匀性，但需要涉及近红外光谱仪、样品制备及专业技术人员操作，且存在费时、成本较高及样品不能回收利用等问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种表征叶丝、膨胀丝和梗丝掺配均匀性的方法。依据叶丝、膨胀丝和梗丝的物理指标填充值（密度）和碎丝率（硬度）的显著差异，通过不同掺配比例与混合烟丝的填充值和碎丝率进行关联，建立烟丝掺配比例数学模型，表征叶丝、膨胀丝和梗丝掺配的均匀性。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现。
一种表征叶丝、膨胀丝和梗丝掺配均匀性的方法，包括以下步骤：
1、烟丝掺配比例实验设计：依据卷烟品牌烟丝配方中烟丝掺配比例，以此配方掺配比例为中心，设置叶丝、膨胀丝和梗丝掺配比例的变化范围，进行等梯度实验设计，共设计80～100组不同掺配比例的混合烟丝；按设计好的掺配比例精确混合烟丝，并充分混合均匀，制成标准样品，然后测定其填充值和碎丝率；
2、烟丝掺配比例数学模型的建立：将叶丝、膨胀丝和梗丝的设计掺配比例与掺配后混合烟丝的填充值和碎丝率进行关联，采用多元线性回归方法，建立如下数学模型：
其中，a、b、为数学模型修正系数；
Y叶丝、Y膨胀丝、Y梗丝及Y混分别为叶丝、膨胀丝、梗丝及混合烟丝的填充值；
T叶丝、T膨胀丝、T梗丝及T混分别为叶丝、膨胀丝、梗丝及混合烟丝的碎丝率；
x叶丝、x膨胀丝、x梗丝分别为叶丝、膨胀丝和梗丝在掺配烟丝中的重量百分含量；
将步骤（1）中的100个标准样品数据拟合上述数学模型，得出模型系数a、b的值；
3、表征叶丝、膨胀丝和梗丝掺配的均匀性：对需表征掺配均匀性的烟丝取样30个，充分混合均匀后测定其填充值和碎丝率，然后依据步骤（2）所建立的数学模型对其掺配比例进行预测，进而表征掺配烟丝的均匀性。
进一步的，如重新建立数学模型时，按以下方法对数学模型进行验证：在叶丝、膨胀丝和梗丝掺配比例的变化范围内，精确配比30～50组不同掺配比例的混合烟丝，并测定其填充值和碎丝率；采用步骤（2）建立的数学模型对上述30～50组混合烟丝的叶丝、膨胀丝和梗丝的掺配比例进行预测，并与实际的烟丝掺配比例进行比较分析，以验证模型的可靠性。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明依据叶丝、膨胀丝及梗丝物理指标（填充值和碎丝率）之间存在显著差异，建立了烟丝掺配比例数学模型，可准确预测叶丝、膨胀丝和梗丝的掺配比例，有效表征叶丝、膨胀丝及梗丝掺配的均匀性。
（2）填充值和碎丝率是烟丝的重要物理质量指标，是国内各卷烟生产企业必须检测和控制指标之一，本发明通过烟丝的填充值和碎丝率表征叶丝、膨胀丝和梗丝的掺配均匀性，方法简单实用，检测样品可以回收利用，成本低，具有准确、快速及友好等特点。
附图说明
图1为本发明表征方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但附图和实施例并不是对本发明技术方案的限定。
实施例1
以三价类卷烟为实施对象，其烟丝配方中烟丝掺配比例为：叶丝58%、膨胀丝30%及梗丝12%。具体步骤如下：
1、烟丝掺配比例实验设计：（1）取30个需表征掺配均匀性的云烟（紫）混合烟丝样本，分别测定其填充值和碎丝率，得到填充值和碎丝率的变化范围；（2）依据云烟（紫）配方中烟丝掺配比例，以此配方掺配比例为中心，设置一定叶丝、膨胀丝和梗丝掺配比例的变化范围，测定掺配比例变化最大时两个混合烟丝的填充值和碎丝率，得到填充值和碎丝率的变化范围；（3）当（1）中得到的填充值和碎丝率的变化范围均处于（2）中的变化范围内时，即是实验设计所需的叶丝、膨胀丝和梗丝掺配比例的变化范围。本实验设计的叶丝变化范围50.00%～100.00%，膨胀丝变化范围0.00%～40.00%，梗丝变化范围0.00%～20.00%；（4）在以上叶丝、膨胀丝和梗丝掺配比例变化范围内，进行等梯度实验设计，共设计100组不同掺配比例的混合烟丝；（5）按其掺配比例精确配比以上100组混合烟丝，并充分混合均匀，制成100个标准样品，然后测定其填充值和碎丝率，结果见表1。
2.烟丝掺配比例数学模型的建立：将叶丝、膨胀丝和梗丝的掺配比例与掺配后混合烟丝的填充值和碎丝率进行关联，采用多元线性回归方法，并用1.中100个标准样品数据进行拟合，得到如下数学模型：
其中，
Y叶丝、Y膨胀丝、Y梗丝及Y混分别为叶丝、膨胀丝、梗丝及混合烟丝的填充值；
T叶丝、T膨胀丝、T梗丝及T混分别为叶丝、膨胀丝、梗丝及混合烟丝的碎丝率；
x叶丝、x膨胀丝、x梗丝分别为叶丝、膨胀丝和梗丝在掺配烟丝中的重量百分含量。
3.数学模型的验证：在叶丝、膨胀丝和梗丝掺配比例的变化范围内，选取30组不同掺配比例的混合烟丝，充分混合均匀后测定其填充值和碎丝率；采用2.建立的数学模型利用其填充值和碎丝率数据计算出混合烟丝的叶丝、膨胀丝和梗丝的掺配比例，并与实际的烟丝掺配比例进行比较。结果表明，混合烟丝填充值和碎丝率的模型预测值和实际值之间差异较小，表明所建立的数学模型可靠。
4.表征叶丝、膨胀丝和梗丝掺配的均匀性：对需表征掺配均匀性的烟丝取样30个，充分混合均匀后测定其填充值和碎丝率，然后采用2.建立的数学模型利用其填充值和碎丝率数据计算出混合烟丝的叶丝、膨胀丝和梗丝的掺配比例，通过叶丝、膨胀丝和梗丝掺配比例的均匀性表征掺配烟丝的均匀性。
结果显示：叶丝平均掺配比例为58.73%，掺配均匀性为85.34%。
实施例2
实施例2的方法步骤与实施例1基本一致，其与实施例1的区别在于：
（1）以一价类卷烟为实施对象，其烟丝配方中烟丝掺配比例为：叶烟丝71%、膨胀烟丝23%及梗丝6%。（2）配比实验设计中：叶丝变化范围60.00%～100.00%，膨胀丝变化范围0.00%～30.00%，梗丝变化范围0.00%～10.00%。
结果显示：叶丝平均掺配比例为70.81%，掺配均匀性为83.69%。
实施例3
实施例3的方法步骤与实施例1基本一致，其与实施例1的区别在于：
（1）以高档一价类卷烟为实施对象，其烟丝配方中烟丝掺配比例为：叶丝82%、膨胀丝10%及梗丝8%。（2）将叶丝、膨胀丝、梗丝进行配比实验设计中：叶丝变化范围70.00%～100.00%，膨胀丝变化范围0.00%～20.00%，梗丝变化范围0.00%～10.00%。
结果显示：叶丝平均掺配比例为82.49%，掺配均匀性为81.87%。
表1100组混合烟丝的填充值和碎丝率测定结果
续表1100组混合烟丝的填充值和碎丝率测定结果
Claims (2)
1.一种表征叶丝、膨胀丝和梗丝掺配均匀性的方法，包括以下步骤：
(1)烟丝掺配比例实验设计：依据卷烟品牌烟丝配方中烟丝掺配比例，以此配方掺配比例为中心，设置叶丝、膨胀丝和梗丝掺配比例的变化范围，进行等梯度实验设计，共设计80～100组不同掺配比例的混合烟丝；按设计好的掺配比例精确混合烟丝，并充分混合均匀，制成标准样品，然后测定其填充值和碎丝率；
(2)烟丝掺配比例数学模型的建立：将叶丝、膨胀丝和梗丝的设计掺配比例与掺配后混合烟丝的填充值和碎丝率进行关联，采用多元线性回归方法，建立如下数学模型：
其中，a、b为数学模型修正系数；
Y叶丝、Y膨胀丝、Y梗丝及Y混分别为叶丝、膨胀丝、梗丝及混合烟丝的填充值；
T叶丝、T膨胀丝、T梗丝及T混分别为叶丝、膨胀丝、梗丝及混合烟丝的碎丝率；
x叶丝、x膨胀丝、x梗丝分别为叶丝、膨胀丝和梗丝在掺配烟丝中的重量百分含量；
将步骤(1)中的80～100个标准样品数据拟合上述数学模型，得出模型系数a、b的值；
(3)表征叶丝、膨胀丝和梗丝掺配的均匀性：对需表征掺配均匀性的烟丝取样30个，充分混合均匀后测定其填充值和碎丝率，然后依据步骤(2)所建立的数学模型对其掺配比例进行预测，进而表征掺配烟丝的均匀性。
2.根据权利要求1所述的表征叶丝、膨胀丝和梗丝掺配均匀性的方法，其特征在于：如重新建立数学模型时，按以下方法对数学模型进行验证：在叶丝、膨胀丝和梗丝掺配比例的变化范围内，精确配比30～50组不同掺配比例的混合烟丝，并测定其填充值和碎丝率；采用步骤(2)建立的数学模型对上述30～50组混合烟丝的叶丝、膨胀丝和梗丝的掺配比例进行预测，并与实际的烟丝掺配比例进行比较分析，以验证模型的可靠性。
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