CN106235384B - 利用烟草原料干燥动力学特征调控出口含水率均值与稳定性的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用烟草原料干燥动力学特征调控出口含水率均值与稳定性的方法，其特征在于：是以烟草原料为研究对象，利用烟草原料的干燥动力学特征参数，调控干燥设备出口烟草原料的含水率均值与稳定性的方法。本发明的优点在于：1)、实现步骤方便可靠，重复性高，减少实验次数；2）对烟草原料出口水分均值和稳定性实现调控预测，结果准确可靠，可为烟草干燥过程水分稳定性调控提供技术支持。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用烟草原料干燥动力学特征调控出口含水率均值与稳定性的方法。具体是以烟草原料为研究对象，利用烟草原料的干燥动力学特征参数，调控干燥设备出口烟草原料的含水率均值与稳定性的方法。
背景技术
烟草在干燥加工过程中，水分迁移的动力学特征一直都是研究的重点。含水率大小影响烟草产品的物理和感官质量，而含水率稳定性是烟草加工过程重要的质量控制目标。
目前对于烟草干燥动力学特征的研究主要涉及不同干燥方式，干燥介质温度、湿度和压力等操作参数，通过半经验以及经验模型对烟草原料的水分迁移规律进行描述、分析和预测。
烟草原料本身并不存在唯一确定的物理化学属性，干燥特征参数呈现出分布特征。一方面，在烟草原料的实际生产加工过程中，不同产地、不同等级、不同属性的烟草原料进行配方分组、模块加工，烟草原料的干燥特性参数的分布特征更加明显；另一方面，烟草生产加工过程为动态工序流转过程，其影响因素非常多且复杂，烟草原料经历的局部温度、湿度环境也不完全相同，烟叶的含水率在干燥设备的入口已经表现为分布形态，单纯使用含水率均值已经很难调控干燥设备出口含水率的性质，必须对烟草原料含水率的稳定性加以调控。
但是目前并没有类似的专利通过烟草干燥动力学特征关注干燥出口含水率的稳定性调控方法。
发明内容
本发明的目的正是基于上述现有技术状况而提供一种利用烟草原料干燥动力学特征调控出口含水率均值与稳定性的方法，以此获得烟草原料干燥出口水分的稳定性，为烟草干燥过程水分稳定性调控提供技术支持。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：1.测试烟草原料的动力学特征；2.测试烟草原料的水分特征；3.表征烟草出口水分的均值与稳定性。具体步骤如下：
1）测试烟草原料的动力学特征：选至少30组烟草原料样品，每组质量2g，将烟草样品置于固定的温度和湿度环境中进行干燥实验，实时检测其干基含水率变化，对烟草样品的干燥动力学数据按照牛顿干燥模型进行拟合，式中表示时间，表示时刻烟草原料的干基含水率；，，均为拟合参数，为初始干基含水率，为平衡干基含水率，为干燥速率常数，和表示烟草原料的动力学特征；分别计算以上30组烟草原料样品的平衡干基含水率与动力学参数的均值，与方差，；
2）测试烟草原料的水分特征。选取30组烟草原料样品，每组质量2g左右。在温度22（+/-2）℃，相对湿度60%（+/-5%）的环境中，测得烟草原料的初始质量。在温度100（+/-2）℃的绝干环境中，将烟草样品烘干2h，测得烟草原料的干基质量，烟草原料的初始干基含水率为。计算以上30组烟草原料样品初始干基含水率的均值和方差。
3）表征烟草出口水分的均值与稳定性。根据烟草原料的动力学参数与初始含水率的均值与方差，采用下式分别计算在任意时刻的含水率均值与方差。
本发明具有以下优点：1)、实现步骤方便可靠，重复性高，减少实验次数；2）对烟草原料出口水分均值和稳定性实现调控预测，结果准确可靠。
附图说明
图1是本发明的工艺流程。
图2片烟干燥动力学曲线集合。
图3片烟水分随时间变化的实验值与计算值比较结果。
具体实施方式
本发明以下结合实施例（附图）做进一步详细描述：
实施例1
1）测试83个样品片烟样品在干燥温度为70℃，相对湿度为30%的干燥动力学曲线集合，如图2所示。首先根据图中每条干燥动力学曲线，拟合干燥动力学方程，计算得到各个样品平衡干基含水率和干燥动力学参数。然后求得83个样品的统计性质，均值的计算公式为，方差的计算公式为。得到片烟样品的平衡干基含水率均值为6.31%，方差为1.17×10-5；样品干燥动力学参数的均值为7.46×10-4，方差为5.81×10-9。
2）测得片烟样品干燥过程初始干基含水率的均值为，方差为。
3）根据片烟样品的动力学特征与初始含水率特征参数，通过预测公式计算片烟干燥过程水分随时间变化的均值与方差，各个时刻片烟水分均值预测值为
各个时刻片烟水分方差预测值为
统计83个样品片烟各个时刻的水分的均值和方差，此实验值与预测值的比较结果如图3所示。从图中可以看出，片烟干基含水率的均值与方差的计算值与实验值在整个干燥过程相差相对较小，说明该模型方法能够对整个干燥变化过程的均值进行较好地预测调控，对方差的预测调控初始阶段有一定的差异，但在片烟湿基8%-10%临界含水率区间，即工艺质量要求的目标区间方差预测较为准确。
Claims (1)
1.一种利用烟草原料干燥动力学特征调控出口含水率均值与稳定性的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）测试烟草原料的动力学特征：选至少30组烟草原料样品，每组质量2g，将烟草样品置于固定的温度和湿度环境中进行干燥实验，实时检测其干基含水率变化，对烟草样品的干燥动力学数据按照牛顿干燥模型进行拟合，式中表示时间，表示时刻烟草原料的干基含水率；，，均为拟合参数，为初始干基含水率，为平衡干基含水率，为干燥速率常数，和表示烟草原料的动力学特征；分别计算以上30组烟草原料样品的平衡干基含水率与动力学参数的均值，与方差，；
2）测试烟草原料的水分特征：选取30组烟草原料样品，每组质量2g；在温度22±2℃，相对湿度60%±5%的环境中，测得烟草原料的初始质量；在温度100±2℃的绝干环境中，将烟草样品烘干2h，测得烟草原料的干基质量，烟草原料的初始干基含水率为，计算以上30组烟草原料样品初始干基含水率的均值和方差；
3）表征烟草出口水分的均值与稳定性：根据烟草原料的动力学参数与初始含水率的均值与方差，采用下式分别计算在任意时刻的含水率均值与方差：
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