CN106018168A - 一种在线测量卷烟吸阻的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在线测量卷烟吸阻的方法，其特征在于：吸烟机一端通过转接装置与卷烟相连，另一端与差压传感器测定系统相连，吸烟机对不点燃的卷烟进行抽吸时电脑控制部分记录卷烟的在线吸阻，并提供了在线吸阻与离线吸阻的线性拟合方程。包括以下步骤：S01，卷烟样品的准备；S02，卷烟在线吸阻的测量；S03，卷烟离线吸阻的测量；S04，建立吸阻的线性拟合方程。本发明的优点在于：1)检测过程中不会改变烟支物理性状；2)可以灵活设置气流参数，能够模拟不同抽吸习惯的消费者抽吸卷烟时烟支的吸阻；3)适用于多种尺寸规格卷烟吸阻的测量；4)适用于多种尺寸规格卷烟离线吸阻的计算；5)可以测量卷烟抽吸过程中的吸阻。

Description

一种在线测量卷烟吸阻的方法
技术领域
本发明涉及一种在线测量卷烟吸阻的方法，属于烟草分析技术领域。
背景技术
卷烟吸阻是卷烟的重要控制指标，卷烟吸阻的大小会影响卷烟的吸味、焦油等烟气释放量及卷烟抽吸的难易程度，消费者感受的卷烟吸阻是抽吸燃烧过程中卷烟的阻力大小。卷烟燃烧期间的压降变化直接影响着卷烟的燃烧状态，与燃烧过程中烟草成分的热解和化学反应、烟气有害成分的产生量密切相关。不同的消费者抽吸习惯差别较大，消费者吸烟时的压降感受随不同的抽吸参数(主要是抽吸容量和抽吸持续时间)以及烟支规格的变化而改变。
卷烟吸阻测量是卷烟设计和生产的一个重要环节，它直接关联到卷烟的内在质量。目前，测定卷烟吸阻通常采用GBT/18767-2002《烟草与烟草制品卷烟吸阻和滤棒压降标准条件和测量》，该标准主要是针对卷烟及滤棒的标准吸阻或压降而定。卷烟吸阻的测量原理：将样品密封于测量设备中，在标准条件下维持样品输出端气体体积流量为17.5ml/s时样品两端的压差。目前实验室测量卷烟吸阻一般用综合测试台，测量的都是标准条件下的烟支离线吸阻。
目前的测试方法主要存在以下不足：1、经过该方法测试的卷烟，经过一定距离的自由落体运动，改变了烟支原有的物理状态，无法再用于其它测试项目。2、该方法为离线检测，无法检测卷烟抽吸时的实际吸阻(即在线吸阻)。3、该方法设定标准抽吸条件，即气体体积流量固定设置为17.5ml/s，在一定程度上反应了卷烟的物理状态，但是无法模拟烟民抽吸卷烟时实际感受到的吸阻。4、该方法对卷烟的长度、圆周都有明确要求，超出规定尺寸范围的卷烟，现有方法无法检测。
为了克服现有标准方法存在的不足，本发明首次提出一种可以利用吸烟机结合卷烟差压传感器测定系统在线测量卷烟吸阻的方法，通过测量不同抽吸模式(即抽吸参数，抽吸参数包括抽吸容量和抽吸持续时间)下的在线吸阻来比较卷烟吸阻变化，真实模拟不同消费者的抽吸习惯，可靠评价不同卷烟的内在质量；本方法可以在不改变烟支物理性状的条件下，用不同的抽吸参数测量不同规格尺寸的烟支在线吸阻，克服了综合测试台不能测量长度小于50mm卷烟吸阻的限制；另外，本发明首次提出一种在线测量卷烟吸阻的方法在计算离线吸阻中的应用，通过大量数据分析，对卷烟离线吸阻和在线吸阻数值进行分析，最终确定采用线性拟合的数据处理方法，并提供了本发明方法所测在线吸阻与离线吸阻的线性拟合方程。通过该线性拟合方程可计算得到不同规格尺寸的卷烟离线吸阻，适用范围广，同时，为进一步指导卷烟材料研究、卷烟燃吸机理分析和卷烟材料设计提供基础数据。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种在线测量卷烟吸阻的方法，该法通过测量不同抽吸模式下的在线吸阻来比较卷烟吸阻变化，并且可以测量卷烟抽吸时的实时吸阻以及不同抽吸模式下、不同规格尺寸的卷烟在线吸阻，适用范围广，真实模拟不同消费者的抽吸习惯，可靠评价不同卷烟的内在质量；同时提供一种在线测量卷烟吸阻的方法在计算离线吸阻中的应用，通过大量数据，对卷烟离线吸阻和在线吸阻数值进行分析，最终确定采用线性拟合的数据处理方法，并提供了在线吸阻与离线吸阻的线性拟合方程，通过该线性拟合方程可计算得到不同规格尺寸的卷烟离线吸阻，适用范围广，为进一步指导卷烟材料研究、卷烟燃吸机理分析和卷烟材料设计提供基础数据。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种在线测量卷烟吸阻的方法，其特征在于：包括吸烟机，所述吸烟机一端通过转接装置与卷烟相连，另一端与差压传感器测定系统相连，所述吸烟机对不点燃的卷烟进行抽吸时控制器记录卷烟的在线吸阻，具体包括以下在线吸阻的测量步骤：
S01，卷烟样品的准备：按照国标GB/T16447-2004的规定，将卷烟样品置于温度为22±1℃，相对湿度为60±3％，大气压力为96±10kPa的环境下平衡至少48小时；
S02，卷烟样品在线吸阻的测定：在温度为22±2℃，相对湿度为60±5％的测试大气条件下，测试卷烟样品的在线吸阻，具体包括以下步骤；
S02-1，连接所述吸烟机和差压传感器测定系统，设定所述吸烟机的抽吸参数和所述差压传感器测定系统的数据采集参数；对所述吸烟机进行漏气检验和抽吸容量校正；
S02-2，将卷烟样品插入与所述吸烟机相连的所述转接装置中，插入深度为9mm；
S02-3，触发所述差压传感器测定系统，并启动所述吸烟机进行卷烟样品抽吸程序，与所述差压传感器测定系统相连的所述控制器中的压降软件记录卷烟样品抽吸时的实时压降，通过软件记录、处理数据得到卷烟样品的在线吸阻；
利用S02-3中所测在线吸阻建立线性拟合方程，包括以下步骤：
S03，卷烟样品离线吸阻的测定：在温度为22±2℃，相对湿度为60±5％的测试大气条件下，在气体体积流量为17.5ml/s时，用综合测试台测定卷烟的离线吸阻值；
S04，建立吸阻的线性拟合方程：重复S02～S03，设定S02中气体体积流量为17.5ml/s，测得大量卷烟样品的离线吸阻和在线吸阻的数值对，建立离线吸阻和在线吸阻的线性拟合方程为Y＝0.9236X+0.0283，其中Y为离线吸阻，单位为KPa；X为在线吸阻，单位为KPa，该方程的修正相关系数R2为0.9945。
S02中所述卷烟样品长度大于10mm，直径在4～12mm之间。
所述转接装置的内径可调，即所述转接装置可用于不同直径的卷烟的在线吸阻测量，卷烟直径范围为4～12mm。
所述吸烟机包括直线型吸烟机或转盘式吸烟机。
所述差压传感器测定系统包括均与控制器相连的差压传感器、信号处理模块和用于捕捉抽吸参数的同步触发装置。
所述吸烟机的抽吸参数包括抽吸容量和抽吸持续时间，所述抽吸容量控制在5～150ml之间，抽吸持续时间控制在0.8～10s之间。
所述差压传感器测定系统的数据采集参数包括采集频率，所述采集频率控制在10～200Hz之间。
通过验证实验得出本线性拟合方程计算得到的离线吸阻与综合测试台测得的离线吸阻的相对偏差小于3％，说明本方法可以用于测量卷烟吸阻。
本发明的优点在于：1)实现步骤方便可靠，检测过程中不会改变烟支物理性状；2)可以灵活设置气流参数，能够模拟不同抽吸习惯的消费者抽吸卷烟时烟支的吸阻；3)适用于多种尺寸规格卷烟吸阻的测量；4)适用于多种尺寸规格卷烟离线吸阻的计算；5)可以测量卷烟抽吸过程中的吸阻。本发明的测量结果能为进一步指导卷烟材料、工艺的设计和研究以及卷烟燃吸机制分析提供基础数据。
本发明提供的一种在线测量卷烟吸阻的方法，线性拟合方程的设置，可通过测量气体体积流量为17.5ml/s时的不同尺寸规格的卷烟在线吸阻，计算得到不同尺寸规格的卷烟离线吸阻，而利用现有的综合测试台测量得到的离线吸阻，气体体积流量只能控制在17.5ml/s，卷烟测量长度要大于50mm，对卷烟直径也有固定尺寸的要求，故现有的离线吸阻测量条件严苛，局限性大，只能测量少量固定的常规规格的卷烟的离线吸阻，而无法得到非常规规格的卷烟的离线吸阻；故本发明解决了综合测试台不能测量长度小于50mm卷烟吸阻，超出规定尺寸范围的卷烟，现有方法无法得到离线吸阻的问题；由于在线吸阻的测量条件灵活宽泛，满足以下条件的卷烟样品均可通过测量得到在线吸阻，即抽吸容量控制在5～150ml之间，抽吸持续时间控制在0.8～10s之间，卷烟直径范围为4～12mm以及卷烟测量长度大于10mm即可，故本发明可以测量卷烟抽吸时的实时吸阻以及不同抽吸模式下、不同规格尺寸的卷烟在线吸阻，适用范围广，真实模拟不同消费者的抽吸习惯，可靠评价不同卷烟的内在质量；本发明离线吸阻计算值与离线吸阻测量值的相对偏差小于3％的结果，说明该线性拟合方程准确度高，可用于离线吸阻的计算。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图及具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1所示，一种在线测量卷烟吸阻的方法，其特征在于：包括吸烟机3，所述吸烟机3一端通过转接装置2与卷烟相连，另一端与差压传感器测定系统4相连，所述吸烟机3对不点燃的卷烟进行抽吸时控制器5记录卷烟的在线吸阻，具体包括以下在线吸阻的测量步骤：
S01，卷烟样品的准备：按照国标GB/T16447-2004的规定，将卷烟样品置于温度为22±1℃，相对湿度为60±3％，大气压力为96±10kPa的环境下平衡至少48小时；
S02，卷烟样品在线吸阻的测定：在温度为22±2℃，相对湿度为60±5％的测试大气条件下，测试卷烟样品的在线吸阻，具体包括以下步骤；
S02-1，连接所述吸烟机3和差压传感器测定系统4，设定所述吸烟机3的抽吸参数和所述差压传感器测定系统4的数据采集参数；对所述吸烟机3进行漏气检验和抽吸容量校正；
S02-2，将卷烟样品插入与所述吸烟机3相连的所述转接装置2中，插入深度为9mm；
S02-3，触发所述差压传感器测定系统4，并启动所述吸烟机3进行卷烟样品抽吸程序，与所述差压传感器测定系统4相连的所述控制器5中的压降软件记录卷烟样品抽吸时的实时压降，通过软件记录、处理数据得到卷烟样品的在线吸阻；
利用S02-3中所测在线吸阻建立线性拟合方程，包括以下步骤：
S03，卷烟样品离线吸阻的测定：在温度为22±2℃，相对湿度为60±5％的测试大气条件下，在气体体积流量为17.5ml/s时，用综合测试台测定卷烟的离线吸阻值；
S04，重复S02～S03，设定S02中气体体积流量为17.5ml/s，选取7种吸阻范围在0.6KPa～2.1KPa的卷烟样品各20支，分别进行在线吸阻检测和离线吸阻检测，测得卷烟样品的离线吸阻和在线吸阻的数值对，以本发明方法所测在线吸阻为自变量，综合测试台测得的离线吸阻为因变量，建立离线吸阻和在线吸阻的线性拟合方程为Y＝0.9236X+0.0283，其中Y为离线吸阻，单位为KPa；X为在线吸阻，单位为KPa，该方程的修正相关系数R2为0.9945。
S02中所述卷烟样品长度大于10mm，直径在4～12mm之间。
所述转接装置2的内径可调。
所述吸烟机3包括直线型吸烟机或转盘式吸烟机。
所述差压传感器测定系统4包括均与控制器5相连的差压传感器、信号处理模块和用于捕捉抽吸参数的同步触发装置。
所述吸烟机3的抽吸参数包括抽吸容量和抽吸持续时间，所述抽吸容量控制在5～150ml之间，抽吸持续时间控制在0.8～10s之间。
所述差压传感器测定系统4的数据采集参数包括采集频率，所述采集频率控制在10～200Hz之间。
选取不在建模方程内的卷烟样品，测量该样品的在线吸阻值，代入上述获得的线性拟合方程，计算样品的离线吸阻值，比较实际测量得到的离线吸阻值和计算得到的离线吸阻值。
抽取某品牌卷烟20支，标记为A样品，长度为84mm，直径为7.8mm。按以上操作步骤，吸烟机3抽吸容量为35ml，抽吸持续时间为2s，差压传感器测定系统4的数据采集频率为100Hz。分别用综合测试台和本发明方法测量A样品的实际离线吸阻和在线吸阻，同时用本发明方法的线性拟合方程计算离线吸阻，与综合测试台测出的实际离线吸阻进行比较，结果显示离线吸阻的计算值与实际值相对偏差在3％以内。表1显示了A样品的在线吸阻和实际离线吸阻以及拟合方程计算的离线吸阻。
表1A样品的在线吸阻、实际离线吸阻和方程计算吸阻
抽取某品牌卷烟20支，标记为B样品，长度为97mm，直径为5.4mm。按以上操作步骤，吸烟机3抽吸容量为35ml，抽吸持续时间为2s，差压传感器测定系统4的数据采集频率为100Hz。分别用综合测试台和本发明方法测量B样品的实际离线吸阻和在线吸阻，同时用本发明方法的线性拟合方程计算离线吸阻，与综合测试台测出的实际离线吸阻进行比较，结果显示离线吸阻的计算值与实际值相对偏差在3％以内。表2显示了B样品的在线吸阻和实际离线吸阻以及拟合方程计算的离线吸阻。
表2B样品的在线吸阻、实际离线吸阻和方程计算吸阻
表1和表2的数值显示，用在线测定卷烟吸阻的方法测试得到的样品的在线吸阻通过方程计算得到的离线吸阻的重复性不大于6％，说明该线性方程稳定性好，可通过该线性方程计算得到离线吸阻计算值。
测量抽吸不同口数后不同长度卷烟样品的在线吸阻值，可用于比较卷烟样拼燃烧前后以及在不同长度时卷烟吸阻的变化。
抽取某种品牌卷烟，标记为C样品。C样品长度为84mm，直径为7.8mm，分别抽吸1～6口后按以上操作步骤，吸烟机3抽吸容量为35ml，抽吸持续时间为2s，差压传感器测定系统4的数据采集频率为100Hz，用本发明方法测量C卷烟在抽吸不同口数后的在线吸阻。表3显示了C样品在抽吸不同口数前后在线吸阻的测量结果，说明本发明方法可以测量卷烟抽吸时的实时吸阻，真实模拟不同消费者的抽吸习惯，为卷烟燃吸机制分析提供基础数据。
表3C样品抽吸不同口数前后在线吸阻的测量结果
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种在线测量卷烟吸阻的方法，其特征在于：包括吸烟机(3)，所述吸烟机(3)一端通过转接装置(2)与卷烟相连，另一端与差压传感器测定系统(4)相连，所述吸烟机(3)对不点燃的卷烟进行抽吸时控制器(5)记录卷烟的在线吸阻，具体包括以下在线吸阻的测量步骤：
S01，卷烟样品的准备：按照国标GB/T16447-2004的规定，将卷烟样品置于温度为22±1℃，相对湿度为60±3％，大气压力为96±10kPa的环境下平衡至少48小时；
S02，卷烟样品在线吸阻的测定：在温度为22±2℃，相对湿度为60±5％的测试大气条件下，测试卷烟样品的在线吸阻，具体包括以下步骤；
S02-1，连接所述吸烟机(3)和差压传感器测定系统(4)，设定所述吸烟机(3)的抽吸参数和所述差压传感器测定系统(4)的数据采集参数；对所述吸烟机(3)进行漏气检验和抽吸容量校正；
S02-2，将卷烟样品插入与所述吸烟机(3)相连的所述转接装置(2)中，插入深度为9mm；
S02-3，触发所述差压传感器测定系统(4)，并启动所述吸烟机(3)进行卷烟样品抽吸程序，与所述差压传感器测定系统(4)相连的所述控制器(5)中的压降软件记录卷烟样品抽吸时的实时压降，通过软件记录、处理数据得到卷烟样品的在线吸阻；
利用S02-3中所测在线吸阻建立线性拟合方程，包括以下步骤：
S03，卷烟样品离线吸阻的测定：在温度为22±2℃，相对湿度为60±5％的测试大气条件下，在气体体积流量为17.5ml/s时，用综合测试台测定卷烟的离线吸阻值；
S04，建立吸阻的线性拟合方程：重复S02～S03，设定S02中气体体积流量为17.5ml/s，测得大量卷烟样品的离线吸阻和在线吸阻的数值对，建立离线吸阻和在线吸阻的线性拟合方程为Y＝0.9236X+0.0283，其中Y为离线吸阻，单位为KPa；X为在线吸阻，单位为KPa，该方程的修正相关系数R2为0.9945。
2.根据权利要求1所述的一种在线测量卷烟吸阻的方法，其特征在于：S02中所述卷烟样品长度大于10mm，直径在4～12mm之间。
3.根据权利要求1所述的一种在线测量卷烟吸阻的方法，其特征在于：所述转接装置(2)的内径可调。
4.根据权利要求1所述的一种在线测量卷烟吸阻的方法，其特征在于：所述吸烟机(3)包括直线型吸烟机或转盘式吸烟机。
5.根据权利要求1所述的一种在线测量卷烟吸阻的方法，其特征在于：所述差压传感器测定系统(4)包括均与控制器(5)相连的差压传感器、信号处理模块和用于捕捉抽吸参数的同步触发装置。
6.根据权利要求1所述的一种在线测量卷烟吸阻的方法，其特征在于：所述吸烟机(3)的抽吸参数包括抽吸容量和抽吸持续时间，所述抽吸容量控制在5～150ml之间，抽吸持续时间控制在0.8～10s之间。
7.根据权利要求1所述的一种在线测量卷烟吸阻的方法，其特征在于：所述差压传感器测定系统(4)的数据采集参数包括采集频率，所述采集频率控制在10～200Hz之间。
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