CN104390857A - 一种造纸法烟草薄片脆性的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种造纸法烟草薄片脆性的测定方法，其特征在于，具体步骤包括：选取烟草薄片样品，对烟草薄片样品进行温湿处理，经同质化处理后，将烟草薄片裁切成规定尺寸的试样，将每张试样剪出裂缝，将试样所剪裂缝的两边分别固定于Tensile Grips系列的探头的上、下夹具中，利用质构仪在拉伸模式下给予烟草薄片试样一定的测试速度，通过上、下夹具的拉伸，模拟撕开烟草薄片的过程，测定烟草薄片在撕裂一定距离或时间过程中力值出峰个数的多少来表征其脆性。本发明通过对烟草薄片脆性的测定，拓展了烟草薄片物理特性的研究范围，能够客观准确地表征烟草薄片的脆性，为改善国产烟草薄片质量以及提高卷烟加工过程中烟草薄片有效利用率和耐加工性的研究提供数据支持。

Description

一种造纸法烟草薄片脆性的测定方法

技术领域

本发明属于造纸法烟草薄片的物理特性测定技术领域，主要涉及烟草薄片脆性的测定方法。具体来说是利用质构仪结合Tensile Grips系列的探头(包括A/TG、A/MTG、A/TGT、A/HDT、A/HDG、A/TGP、A/TGPHD探头)在拉伸模式下给予烟草薄片样品一定的测试速度，通过上、下夹具的拉伸，模拟撕开烟草薄片的过程，测定烟草薄片在撕裂一定距离或时间过程中力值出峰个数(正峰或负峰)的多少来表征其脆性。

背景技术

造纸法烟草薄片又称再造烟叶，其定义为：按再造烟叶原料配方要求，将烟末、烟梗等原料用水浸泡萃取后，分解为可溶性物质和不溶性物质，不溶性物质以类似造纸的方法制成像原纸一样的片基，然后在片基上加入经浓缩后的可溶性物质和添加剂，干燥后成为再造烟叶。其作用是：在卷烟配方中添加一定的烟草薄片，可以改善烟支的燃烧性能和降低焦油释放量，降低卷烟成本，还可以回收利用烟梗、烟末、碎烟丝减少资源浪费。

烟草薄片的物理特性是其自身组织结构的一种直接反应，它不仅与烟草薄片的内在品质密切相关，同时还能体现烟草薄片加工性能，并直接影响卷烟添加过程中烟草薄片的切丝制丝等工艺，影响卷烟产品的风格、成本及其它经济因素。近年来，随着烟草行业对造纸法烟草薄片要求的不断提高以及国内外烟草薄片的明显差异，使得行业对烟草薄片物理特性的研究开展了大量的工作，为烟草薄片生产加工工艺水平的提高和产品质量控制提供了依据，提高了烟草薄片的加工处理性能，并在此基础上拓展了烟草薄片物理特性的研究范围。

在外观及物理特性方面国内烟草薄片与国外烟草薄片相比，国产薄片较厚，厚薄不均不如进口薄片，手感发硬；色泽不均匀，部分薄片颜色较深；其韧性不如进口薄片。而这个手感发硬、韧性不足被称为烟草薄片的脆性。在卷烟添加过程中，烟草薄片本身的脆性直接影响烟草薄片的耐加工型、抗造碎性等。尤其对烟丝的整丝率、碎丝率指标影响较大，若烟草薄片脆性大切丝时碎丝率就高，导致烟草薄片有效利用率低。现阶段行业对烟草薄片物理化学特性的关注越来越多，也研究了一些其物理特性的测定方法，而脆性目前只是感官评价，并无准确的仪器测试方法。

质构仪(Texture Analyser)又叫物性测试仪，是精确的感官测定仪器，可对样品的物性概念作出数据化的表述。近年来随着食品加工行业的不断发展，质构仪这种客观性强，操作性强的仪器，已经成为国内外很多研究机构的重要研究仪器和研究手段，是食品加工行业公认的物性(质构)标准检测仪器。申请号为201310319248.X的专利公布了一种用质构仪检测烟叶脆性的方法，其检测对象是烟叶和烟丝，使用的是p/50型号的圆柱形探头，测试方法是食品中常用的TPA测试方法。TPA测试条件需要样品要有弹性，样品要压缩20％～90％的范围，对烟叶、烟草薄片类似于纸张的特性用此种探头进行此种测试有可能不能反应样品脆性的真实情况。本发明专利的检测对象是造纸法烟草薄片，使用的是TensileGrips系列的探头，具体测试方法和脆性结果表述都与专利201310319248.X中公开的不一样。而且本专利中的检测方法和脆性结果表述目前在烟草、造纸行业中均无人使用。

发明内容

本发明的目的正是针对上述生产技术状况，借助质构仪，设计了一种测定造纸法烟草薄片(又称再造烟叶)脆性的方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种造纸法烟草薄片脆性的测定方法，其特征在于，具体步骤包括：选取烟草薄片样品，对烟草薄片样品进行温湿处理，经同质化处理后，将烟草薄片裁切成规定尺寸的试样，将每张试样剪出裂缝，将试样所剪裂缝的两边分别固定于Tensile Grips系列的探头的上、下夹具中，利用质构仪在拉伸模式下给予烟草薄片试样一定的测试速度，通过上、下夹具的拉伸，模拟撕开烟草薄片的过程，测定烟草薄片在撕裂一定距离或时间过程中力值出峰个数(正峰或负峰)的多少来表征其脆性。

优选地，所述的同质化处理方法为先将烟草薄片置于-7℃～0℃环境中冷冻12-36h，之后再将其置于60℃～70℃环境中解冻至室温。

优选地，所述的Tensile Grips系列的探头为A/TG、A/MTG、A/TGT、A/HDT、A/HDG、A/TGP或A/TGPHD探头。

优选地，所述的烟草薄片样品为取自薄片厂生产的无破损、无折皱、未切片的烟草薄片或实验室手抄的烟草薄片。

优选地，所述的样品的温湿处理条件为：按照GB/T 16447规定的温度22℃士2′C、相对湿度60％士5％的环境条件对烟草薄片进行调节和测试。

优选地，所述的将烟草薄片裁切成规定尺寸的试样的具体步骤为：将烟草薄片首先沿纵横方向各切取长为50～100mm、宽为20～50mm的试样N张(若是手抄片则无需考虑纵横向)，N≥1，确保所裁切的试样无肉眼可见的孔洞和裂纹。

优选地，所述的将每张试样剪出裂缝的具体步骤为：将每张试样从宽边一端正中央剪出一条长度大于等于10mm的裂缝。

优选地，所述的质构仪参数的设定为：采用拉伸模式，测试速度为1～10mm/s，测后速度为5～20mm/s，测试距离为20～90mm，触发类型为Button。

优选地，将试样所剪裂缝的两边分别固定于探头的上、下夹具中时，不能人为撕裂试样，也不能使试样产生折痕。

优选地，所述的每种样品纵横向分别测试至少5张试样，计算所得纵横向“力-时间”或“力-距离”曲线图中出峰(正峰或负峰)个数的综合平均值作为该样品的脆性，出峰个数越多表示样品脆性越小，出峰个数越少表示样品脆性越大。

造纸法烟草薄片是由纤维、杂细胞物质、碳酸钙及涂布液中非挥发性物质和固形物构成，属于非均一性物质，表面粗糙度高。由于烟草纤维自身特点和萃取工艺限制，湿法抄造过程中难以避免会产生部分纤维束和纤维絮聚团，本发明采用缓慢冷冻并常温快速解冻同质化处理方法主要用于消除纤维束和纤维絮聚团对脆性测试过程的影响，准确客观地反映烟草薄片的脆性。本发明依据的测定原理在于：根据材料力学，材料在外力作用下(如拉伸、冲击等)仅产生很小的变形即破坏断裂的性质叫做脆性。有裂缝的烟草薄片在被撕裂时阻止裂缝扩展能力的大小反应了烟草薄片脆性的大小。若其阻止裂缝扩展能力大则会在被撕裂时产生大的阻力，表现为在撕裂一定距离或时间过程中力的出峰个数多，脆性小。反之则出峰个数少，脆性大。基于此，利用质构仪在拉伸模式下给予烟草薄片样品一定的测试速度，测定烟草薄片在撕裂一定距离或时间过程中力值出峰个数(正峰或负峰)的多少来表征其脆性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过对烟草薄片脆性的测定，拓展了烟草薄片物理特性的研究范围，能够客观准确地表征烟草薄片的脆性，为改善国产烟草薄片质量以及提高卷烟加工过程中烟草薄片有效利用率和耐加工性的研究提供数据支持。

附图说明

图1为力-时间曲线图。

图2为实施例所测定烟草薄片裂缝表面微观结构图(50×)

具体实施方式

下面结合实施例来具体说明本发明。

实施例

利用英国Stable Micro Systems公司生产的TA.XT plus型质构仪，结合TensileGrips系列的A/TG型号的探头，对国内某薄片厂生产的同一批次不同含水率烟草薄片样品的脆性进行测定。具体实施步骤如下：

①烟草薄片样品的选取

烟草薄片样品为取自薄片厂生产的无破损、无折皱、未切片的烟草薄片。

②对烟草薄片样品进行温湿处理

按照GB/T 16447规定的温度22℃士2′C、相对湿度60％士5％的环境条件对烟草薄片进行调节和测试。

③同质化处理

所述的同质化处理方法为先将烟草薄片置于-7℃～0℃环境中缓慢冷冻24h，之后再将其置于60℃～70℃环境中快速解冻至室温。

④测试样品的制备

首先沿烟草薄片纵向裁切成长为80mm、宽为30mm的试样56张，确保所裁切的试样无肉眼可见的孔洞、裂纹等缺陷；并将每张试样从宽边一端正中央剪出一条长20mm的裂缝；将裁好的试样分为7组，每组8张，采用烘箱、恒温恒湿箱、快速水分测定仪来调节和测试每组试样的水分，使其水分分别为1％、5％、9％、11％、15％、18％、21％；然后将这7组样品分别密封保存。

⑤质构仪测定参数的设定

采用拉伸模式，测试速度为5mm/s，测后速度为10mm/s，测试距离为50mm，触发类型为Button，数据采集速率为500pps。

⑥测试样品在探头上的固定

将每张试样所剪裂缝的两边分别固定于A/TG探头的上下夹具中，固定时注意不能人为撕裂试样，也不能使试样产生折痕，而且固定速度要快尽量减少试样水分的变化。

⑦脆性的测定及测定结果的表述：

利用质构仪按照设定好的参数对固定好的试样进行测试，在拉伸模式下给予烟草薄片试样设定的测试速度，通过上、下夹具的拉伸，模拟撕开烟草薄片的过程，测定烟草薄片在撕裂设定的测试距离过程中力值，测试完成后每张试样均可获得一个“力-时间”曲线图如图1；利用仪器自带软件计算曲线图中力的出峰个数、平均力值及第一个峰的斜率；分别计算7组样品正峰个数的平均值来表征该组样品的脆性。测定图形和结果见图1和表1，烟草薄片裂缝表面微观结构图见图2，由图1、2可以看出，裂缝表面和断面均呈不规则形状，在测试时间内，力值走向趋势和峰的分布比较均一，无较大降落和上升。

表1某厂家同一批次不同含水率的烟草薄片样品的脆性测定结果

从表1可知，某厂家同一批次不同含水率的的烟草薄片样品脆性差异较大。随着样品含水率的增加正出峰个数平均值不断增加，含水率为11％以后出峰个数增加趋势减缓。这个趋势符合随着含水率的增加烟草薄片样品的脆性不断减小的趋势。因此本发明中所阐述的烟草薄片脆性的测定方法，可以较为客观准确的对烟草薄片脆性进行评价。

Claims (10)

1.一种造纸法烟草薄片脆性的测定方法，其特征在于，具体步骤包括：选取烟草薄片样品，对烟草薄片样品进行温湿处理，经同质化处理后，将烟草薄片裁切成规定尺寸的试样，将每张试样剪出裂缝，将试样所剪裂缝的两边分别固定于Tensile Grips系列的探头的上、下夹具中，利用质构仪在拉伸模式下给予烟草薄片试样一定的测试速度，通过上、下夹具的拉伸，模拟撕开烟草薄片的过程，测定烟草薄片在撕裂一定距离或时间过程中力值出峰个数的多少来表征其脆性。

2.如权利要求1所述的造纸法烟草薄片脆性的测定方法，其特征在于，所述的同质化处理方法为先将烟草薄片置于-7℃～0℃环境中冷冻12-36h，之后再将其置于60℃～70℃环境中解冻至室温。

3.如权利要求1所述的造纸法烟草薄片脆性的测定方法，其特征在于，所述的Tensile Grips系列的探头为A/TG、A/MTG、A/TGT、A/HDT、A/HDG、A/TGP或A/TGPHD探头。

4.如权利要求1所述的造纸法烟草薄片脆性的测定方法，其特征在于，所述的烟草薄片样品为取自薄片厂生产的无破损、无折皱、未切片的烟草薄片或实验室手抄的烟草薄片。

5.如权利要求1所述的造纸法烟草薄片脆性的测定方法，其特征在于，所述的样品的温湿处理条件为：按照GB/T 16447规定的温度22℃±2′C、相对湿度60％±5％的环境条件对烟草薄片进行调节和测试。

6.如权利要求1所述的造纸法烟草薄片脆性的测定方法，其特征在于，所述的将烟草薄片裁切成规定尺寸的试样的具体步骤为：将烟草薄片首先沿纵横方向各切取长为50～100mm、宽为20～50mm的试样N张，N≥1，确保所裁切的试样无肉眼可见的孔洞和裂纹。

7.如权利要求1所述的造纸法烟草薄片脆性的测定方法，其特征在于，所述的将每张试样剪出裂缝的具体步骤为：将每张试样从宽边一端正中央剪出一条长度大于等于10mm的裂缝。

8.如权利要求1所述的造纸法烟草薄片脆性的测定方法，其特征在于，所述的质构仪参数的设定为：采用拉伸模式，测试速度为1～10mm/s，测后速度为5～20mm/s，测试距离为20～90mm，触发类型为Button。

9.如权利要求1所述的造纸法烟草薄片脆性的测定方法，其特征在于，将试样所剪裂缝的两边分别固定于探头的上、下夹具中时，不能人为撕裂试样，也不能使试样产生折痕。

10.如权利要求1所述的造纸法烟草薄片脆性的测定方法，其特征在于，所述的每种样品纵横向分别测试至少5张试样，计算所得纵横向“力-时间”或“力-距离”曲线图中出峰(正峰或负峰)个数的综合平均值评价该样品的脆性，出峰个数越多表示样品脆性越小，出峰个数越少表示样品脆性越大。