CN103471957A - 烟草保润性能测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种烟草保润性能测试方法，通过采用气候箱、烘箱等仪器，得到时间对应的烟草样品质量、烟草样品的干基重量等数据，从而得到时间对应的烟草样品的干基含水率，最后得到对应时间段的烟草样品的平均失水速率，用于评价烟草的保润性能。该烟草保润性能测试方法，实现了最大限度地减少测试周期，减少了中间环节和人为操作误差，大大提高了自动化程度，一次烟草样品制备可得到烟草样品标准环境平衡质量、预定环境下烟草样品质量随时间的变化曲线、干燥失水后的烟草样品质量等数据，从而得到烟草样品含水率随时间的变化曲线，进而得到烟草样品含水率变化的规律，作为评价烟草保润剂性能的重要依据。

Description

烟草保润性能测试方法

技术领域

本发明涉及一种烟草保润性能测试方法。

背景技术

卷烟的保润性能与卷烟品质关系密切，提高卷烟物理保润性能是改善卷烟感官舒适度的重要途径之一。在卷烟保润研究的过程中，如何快速、简便、精准地对烟丝保润性能进行测试与评价成为亟需解决的问题。2008年，胡军等人发明了烟草含水率连续测量的方法及其装置，利用该装置可对烟草含水率进行连续监测，从而比较不同保润剂保润性能的差别。2009年何保江等人发明了烟草含水率测试手套箱，可实时监测烟丝重量的变化，进而为评价烟草保润效果提供科学的参考依据。烟草含水率测试手套箱的优点在于：测定烟丝起始含水率；在恒温恒湿环境的手套箱中测量烟丝重量及其变化；将测量值进行记录，根据起始含水率与样品重量的变化推出烟丝的即时含水率，形成一系列烟丝即时含水率相对时间的数据点；作出烟丝即时含水率时间曲线，根据该曲线的前期的斜率和后期的平衡含水率的对比，比较烟草保润剂保润效果细微差别。利用该装置可实时监测烟丝重量的变化。进而为评价烟草保润效果提供科学的参考依据。然而，手套箱装置较为简单，自动化程度低，温湿度控制不精准，且可同时测试的样品数量少，实验耗时长。2011年，吴达等人利用动态水分吸附分析系统研究烟丝在干燥环境中水分散失的动力学规律，得出烟丝水分散失前期的干基含水率与时间的平方根之间存在较好的线性相关性，通过t时刻烟丝干基含水率M_t值对t^0.5作直线图，从所得直线的斜率求出速率常数k值，并以此作为测试烟草保润性能的依据，可用于考察烟草保润剂性能和烟草保润剂筛选等。该分析系统虽然自动化程度很高，但其对样品量的限制很大（最大不超过1g），且一次只能测试一个样品。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种烟草保润性能测试方法，用于解决现有技术中缺少能快速、简便、精准地对烟丝保润性能进行测试与评价的方法的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种烟草保润性能测试方法，包括以下步骤：

1）称取一定量的烟草样品放置于已知质量的样品皿中；

2）将装有烟草样品的至少一个样品皿放置在能设置温度和相对湿度的气候箱中，气候箱设置为恒温恒湿的标准环境，待烟草样品的质量稳定时，表明烟草样品的含水率达到平衡状态；

3）含水率动态测试：将气候箱内的空气环境的温度和相对湿度设定到预定测试值，在气候箱内不断随时间的变化称量烟草样品的质量，并且记录每次称量结果，得到时间t对应的烟草样品质量m_t，m_t的单位为g，t的单位为min；

4）烟草样品水分测试：将烟草样品置入烘箱中高温鼓风干燥，然后在样品皿上加上盖子，取出样品皿及烟草样品，置入干燥器内冷却至室温，称量烟草样品的质量，得到烟草样品的干基重量m_干，m_干的单位为g；

5）根据步骤3）测得的时间t对应的烟草样品质量m_t、步骤4）测得的烟草样品的干基重量m_干，计算得到时间t对应的干基含水率q_t的单位为%；

6）将时间t对应的干基含水率q_t代入

方程中，得到q_e、q₀-q_e和k₁的值，其中q₀为t=0时的干基含水率，单位为%；q_e为t趋向于+∞时的最终干基含水率，单位为%；k₁为失水速率常数，单位为1；

7）将q_e、q₀-q_e和k₁的值代入

中，得到t₀至t时间段的烟草样品的平均失水速率

越大，烟草样品的失水越快，

越小，烟草样品的失水越慢。

优选的，在步骤1）中，烟草样品的质量为1.0000g～20.0000g。

优选的，在步骤2）中，气候箱的标准环境温度为22℃±1℃，相对湿度为60%±1%。进一步的优选，在步骤2）中，气候箱的标准环境温度为22℃±0.2℃，相对湿度60%±0.5%。

优选的，在步骤2）中，烟草样品在气候箱的标准环境中放置48～72小时。

优选的，样品皿为多个时，在步骤3）中，传送机构按照预先设定的时间间隔依次将样品皿传递到称量装置进行称量，当全部样品皿称量完成后，称量装置做一次清零复位，清零完成后从第一个样品皿开始称量下一轮，依此反复循环，并且记录其间每次称量结果。进一步的优选，传送机构设定的时间间隔为0秒～300秒。

优选的，在步骤4）中，烘箱温度回升并保持在100℃±1℃时开始计时，保持2小时后取出样品皿置于干燥器内。

如上所述，本发明烟草保润性能测试方法，具有以下有益效果：

该烟草保润性能测试方法，实现了最大限度地减少测试周期，减少了中间环节和人为操作误差，大大提高了自动化程度，一次烟草样品制备可得到烟草样品标准环境平衡质量、预定环境下烟草样品质量随时间的变化曲线、干燥失水后的烟草样品质量等数据，从而得到烟草样品含水率随时间的变化曲线，进而得到烟草样品含水率变化的规律，作为评价烟草保润剂性能的重要依据。

附图说明

图1显示为本发明烟草保润性能测试方法的流程示意图。

图2显示为本发明烟草保润性能测试方法的实施例一的烟草样品的干基含水率与时间的对应曲线图。

图3显示为本发明烟草保润性能测试方法的实施例二的烟草样品的干基含水率与时间的对应曲线图。

图4显示为本发明烟草保润性能测试方法的实施例三的烟草样品的干基含水率与时间的对应曲线图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本发明烟草保润性能测试方法，包括以下步骤：

1）称取一定量的烟草样品放置于已知质量的样品皿中；其中，烟草样品的质量优选为1.0000g～20.0000g；

2）将装有烟草样品的至少一个样品皿放置在能设置温度和相对湿度的气候箱中，气候箱设置为恒温恒湿的标准环境，待烟草样品的质量稳定时，表明烟草样品的含水率达到平衡状态；该气候箱的标准环境温度优选为22℃±1℃，相对湿度为60%±1%，更进一步的优选为温度为22℃±0.2℃，相对湿度60%±0.5%；烟草样品在该气候箱的标准环境中最好放置48～72小时；

3）含水率动态测试：将气候箱内的空气环境的温度和相对湿度设定到预定测试值，在气候箱内不断随时间的变化称量烟草样品的质量，并且记录每次称量结果，精确至0.0001g，得到时间t对应的烟草样品质量m_t，m_t的单位为g，t的单位为min；当样品皿为多个时，传送机构按照预先设定的时间间隔依次将样品皿传递到称量装置进行称量，当全部样品皿称量完成后，称量装置做一次清零复位，清零完成后从第一个样品皿开始称量下一轮，依此反复循环，并且记录其间每次称量结果，其中传送机构设定的时间间隔优选为0秒～300秒，当设定的时间间隔小于气候箱运转的最短时间，即视时间间隔为0；

4）烟草样品水分测试：将烟草样品置入烘箱中高温鼓风干燥，然后在样品皿上加上盖子，取出样品皿及烟草样品，置入干燥器内冷却至室温，称量烟草样品的质量，精确至0.0001g，得到烟草样品的干基重量m_干，m_干的单位为g；烘箱温度回升并保持在100℃±1℃时开始计时，保持2小时后取出样品皿置于干燥器内；

5）采用气候箱自带软件导出时间t及烟草样品质量m_t的Excel数据表格，根据步骤3）测得的时间t对应的烟草样品质量m_t、步骤4）测得的烟草样品的干基重量m_干，计算得到时间t对应的干基含水率

q_t的单位为%；

6）通过大量实验数据进行模型拟合考察，发现烟草失水过程较为符合一级动力学过程，可用吸水、脱水可逆过程动力学进行解释，烟草样品失水速率方程可表示为：

由边界条件：t=0时[A]=q₀，t=t时[A]=q_t，推导出烟草样品含水率与时间的关系为： $q_t=q_e+(q_0-q_e)e^{k_{1}t};$

将时间t对应的干基含水率q_t代入

方程中，通过失水动力学模型方程计算烟草样品失水模型参数（q₀、q_e、k₁），得到q_e、q₀-q_e和k₁的值，其中q₀为t=0时的干基含水率，单位为%；q_e为t趋向于+∞时的最终干基含水率，单位为%；k₁为失水速率常数，单位为1；

7）将q_e、q₀-q_e和k₁的值代入

中，得到t₀至t时间段的烟草样品的失水速率

越大，烟草样品的失水越快，

越小，烟草样品的失水越慢。

该烟草保润性能测试方法利用能设置温度和相对湿度的气候箱研究烟丝在干燥环境中水分散失的动力学规律，结果表明烟丝水分散失前期的干基含水率与时间的关系符合一级动力学方程，将数据以该方程进行拟合得到相应的参数，计算平均失水速率，并以此作为评价烟草保润性能的依据，相比于传统方法，本方法具有可同时测试多个样品、测试时间短、自动化程度高、精确性和重复性好等优点。

上述烟草保润性能测试方法的具体实施例如下。

实施例一

1）烟草样品准备：称取15g烟草样品置于已知质量的样品皿中，烟草样品的名称和序号如表1所示；

表1烟草样品名称表

2）烟草样品在标准环境中平衡48小时；

3）含水率动态测试：预先设定气候箱空气环境的温度和相对湿度分别22℃和40%，时间间隔为20s；依次放入烟草样品后开始运行，运行至15h后自动停止，记录其间每次称量时间和质量，质量精确至0.0001g，得到时间t对应的烟草样品质量m_t；

4）烟草样品水分测试：将烟草样品烘干得到烟草样品的干基重量m_干，计算得到时间t对应的干基含水率q_t，烟草样品的干基含水率q_t与时间t的对应曲线如图2所示；

5）计算数据

导出时间t对应的干基含水率q_t，用

方程拟合，得到q_e、q₀-q_e和k₁的值；代入

其中t₀为0，t为180min，计算得到烟草样品从0时刻至180min的平均失水速率，因为该段时间较符合日常烟丝散失水分量，最能准确反应烟草样品的保润性能，各种烟草样品拟合参数与平均失水速率的数据如表2所示。

表2各种烟草样品拟合参数与平均失水速率表

表2数据显示，叶丝、膨丝和梗丝在相对湿度为40%的干燥环境中的平均失水速率分别为0.000238%/min、0.000274%/min和000358%/min，3个同类型样品之间的相对标准偏差均小于1.25%，梗丝失水最快、其次为膨丝，叶丝最慢，梗丝物理保润性能与叶丝相比有较大差距，失水速率比叶丝快了50%。

实施例二

1）烟草样品准备，称取10g成品卷烟烟丝样品(a～j)置于已知质量的样品皿中；

2）烟草样品在标准环境中平衡48小时；

3）含水率动态测试：预先设定气候箱空气环境的温度和相对湿度分别22℃和40%，时间间隔为0s，依次放入卷烟烟丝样品后开始运行，运行至15h后自动停止，记录其间每次称量时间和质量，精确至0.0001g，得到时间t对应的烟草样品质量m_t；

4）烟草样品水分测试：将烟草样品烘干得到烟草样品的干基重量m_干，计算得到时间t对应的干基含水率q_t，烟草样品的干基含水率q_t与时间t的对应曲线如图3所示；

5）计算数据

导出时间t对应的干基含水率q_t，用

方程拟合，得到q_e、q₀-q_e和k₁的值；代入其中t₀为0，t为180min，计算得到烟草样品从0时刻至180min的平均失水速率，因为该段时间较符合日常烟丝散失水分量，最能准确反应烟草样品的保润性能，各种烟草样品拟合参数与平均失水速率的数据如表3所示。

表3各种烟草样品拟合参数与平均失水速率表

表3数据显示，上述卷烟品牌的烟丝在相对湿度为40%的干燥环境中前180min的平均失水速率较慢的有b、a和c；而较快的有g、d和f。平均失水速率越慢其保润性能越佳，反之保润性能较差。

实施例三

1）烟草样品准备，取10支成品卷烟烟支(a～j)平铺置于已知质量的样品皿中；

2）烟草样品在标准环境中平衡48小时；

3）含水率动态测试：预先设定气候箱空气环境的温度和相对湿度分别22℃和40%，时间间隔为30s，依次放入样品后开始运行，运行至15h后自动停止，记录其间每次称量时间和质量，精确至0.0001g，得到时间t对应的烟草样品质量m_t；

4）烟草样品水分测试：将烟草样品烘干得到烟草样品的干基重量m_干，计算得到时间t对应的干基含水率q_t，烟草样品的干基含水率q_t与时间t的对应曲线如图4所示；

5）计算数据

导出时间t对应的干基含水率q_t，用

方程拟合，得到q_e、q₀-q_e和k₁的值；代入其中t₀为0，t为180min，计算得到烟草样品从0时刻至180min的平均失水速率，因为该段时间较符合日常烟丝散失水分量，最能准确反应烟草样品的保润性能，各种烟草样品拟合参数与平均失水速率的数据如表4所示。

表4各种烟草样品拟合参数与平均失水速率表

考虑到辅材对卷烟保润性能的影响，表4数据显示，烟支在相对湿度为40%的干燥环境中前180min的平均失水速率较慢的有f、i和b；而较快的有c、j和e。不同品牌烟支差异较烟丝差异小，主要原因是辅材的失水速率小于烟丝，而且烟丝在烟支中的堆积相较于在样品盘中更紧密。

综上所述，本发明烟草保润性能测试方法，实现了最大限度地减少测试周期，减少了中间环节和人为操作误差，大大提高了自动化程度，一次烟草样品制备可得到烟草样品标准环境平衡质量、预定环境下烟草样品质量随时间的变化曲线、干燥失水后的烟草样品质量等数据，从而得到烟草样品含水率随时间的变化曲线，进而得到烟草样品含水率变化的规律，作为评价烟草保润剂性能的重要依据。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种烟草保润性能测试方法，其特征在于包括以下步骤：

1）称取一定量的烟草样品放置于已知质量的样品皿中；

2）将装有烟草样品的至少一个样品皿放置在能设置温度和相对湿度的气候箱中，所述气候箱设置为恒温恒湿的标准环境，待烟草样品的质量稳定时，表明烟草样品的含水率达到平衡状态；

3）含水率动态测试：将所述气候箱内的空气环境的温度和相对湿度设定到预定测试值，在气候箱内不断随时间的变化称量烟草样品的质量，并且记录每次称量结果，得到时间t对应的烟草样品质量m_t，m_t的单位为g，t的单位为min；

4）烟草样品水分测试：将烟草样品置入烘箱中高温鼓风干燥，然后在样品皿上加上盖子，取出样品皿及烟草样品，置入干燥器内冷却至室温，称量烟草样品的质量，得到烟草样品的干基重量m_干，m_干的单位为g；

5）根据步骤3）测得的时间t对应的烟草样品质量m_t、步骤4）测得的烟草样品的干基重量m_干，计算得到时间t对应的干基含水率

q_t的单位为%；

6）将时间t对应的干基含水率q_t代入

方程中，得到q_e、q₀-q_e和k₁的值，其中q₀为t=0时的干基含水率，单位为%；q_e为t趋向于+∞时的最终干基含水率，单位为%；k₁为失水速率常数，单位为1；

7）将q_e、q₀-q_e和k₁的值代入

中，得到t₀至t时间段的烟草样品的平均失水速率

越大，烟草样品的失水越快，

越小，烟草样品的失水越慢。

2.根据权利要求1所述的烟草保润性能测试方法，其特征在于：在步骤1）中，所述烟草样品的质量为1.0000g～20.0000g。

3.根据权利要求1所述的烟草保润性能测试方法，其特征在于：在步骤2）中，所述气候箱的标准环境温度为22℃±1℃，相对湿度为60%±1%。

4.根据权利要求3所述的烟草保润性能测试方法，其特征在于：在步骤2）中，所述气候箱的标准环境温度为22℃±0.2℃，相对湿度60%±0.5%。

5.根据权利要求1所述的烟草保润性能测试方法，其特征在于：在步骤2）中，所述烟草样品在所述气候箱的标准环境中放置48～72小时。

6.根据权利要求1所述的烟草保润性能测试方法，其特征在于：所述样品皿为多个时，在步骤3）中，传送机构按照预先设定的时间间隔依次将所述样品皿传递到称量装置进行称量，当全部所述样品皿称量完成后，所述称量装置做一次清零复位，清零完成后从第一个所述样品皿开始称量下一轮，依此反复循环，并且记录其间每次称量结果。

7.根据权利要求6所述的烟草保润性能测试方法，其特征在于：所述传送机构设定的时间间隔为0秒～300秒。

8.根据权利要求1所述的烟草保润性能测试方法，其特征在于：在步骤4）中，所述烘箱温度回升并保持在100℃±1℃时开始计时，保持2小时后取出样品皿置于所述干燥器内。

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