CN108918382A - 一种无损检测卷烟分段吸阻的方法 - Google Patents

Abstract

一种无损检测卷烟分段吸阻的方法，属于卷烟质量检测技术领域，是利用卷烟烟支气流流过时所形成的流量守恒和“拟串联”的基本特点，在卷烟吸阻测量方法基础上，实现卷烟烟支各部分吸阻的测量，且在不对卷烟滤嘴段和烟支段进行机械分离情况下，分别独立获得滤嘴段和烟支段的封闭吸阻数据，依据卷烟吸阻形成的理论基础是流体通过卷烟形成的压降与流体流过卷烟流量成正比，两者的比值即为卷烟渗透阻（单位：Pa·s/ml），卷烟渗透阻是物性参数；确定整支滤嘴激光打孔卷烟的渗透阻由以下5个部分的渗透阻形成，进而计算出卷烟各部分的分段吸阻。本发明的检测方法可用以满足为卷烟产品质量追溯、产品设计及工艺优化提供基础支撑的实际工程需求。

Description

一种无损检测卷烟分段吸阻的方法

技术领域：

本发明涉及卷烟质量检测技术领域，具体涉及一种无损检测卷烟分段吸阻的方法。

背景技术：

卷烟吸阻是卷烟产品物理质量的重要指标之一，它的大小对卷烟产品感官质量及抽吸难易程度具有重要影响。卷烟烟支吸阻的测量通常采用GB/T 22838.5-2009《卷烟和滤棒物理性能的测定_第5部分：卷烟吸阻和滤棒压降》，能够实现对卷烟吸阻测量的全自动化操作与控制，上述方法实现了卷烟开放吸阻与封闭吸阻的测量。通过该卷烟吸阻的测量，可以了解卷烟质量和卷烟加工制造水平，卷烟吸阻的形成主要有六个部分：烟丝填充部分（卷烟纸包裹）、卷烟纸部分、烟丝填充（接装纸包裹）、通风滤嘴前端（嘴端）部分（滤嘴通风口为界）、通风滤嘴后端（远嘴端）部分（滤嘴通风孔为界）和滤嘴通风（打孔技术或通风透气技术）等，简单分解主要是滤嘴段、烟支段、卷烟纸和滤嘴通风四个部分，通过GB/T 22838.5-2009标准方法获知的卷烟吸阻是整体性的，如果测得的卷烟吸阻不稳定，无法通过整体性吸阻的波动程度快速获知卷烟烟支各个部分吸阻稳定性的程度，如果希望获知滤嘴段、烟支段、卷烟纸和滤嘴通风等四个部分，尤其是滤嘴段和烟支段吸阻的稳定性（因为两个部分的加工工艺是完全不同的）性质，需要将卷烟切割成两段进行分别测量，这种方法不仅测量周期长、费时费力，更会带来测试的误差。

中国专利（公开号：CN107024409A）描述了一种卷烟烟支分段吸阻的测量方法（也为本案申请人前期申请），该测量方法基于线性网络模型获知形成吸阻六个部分在滤嘴搭配条件下的吸阻测试方法。但在实现时，由于假设了卷烟纸与烟丝段是并联关系（该关系只适用于一定范围使用），检测时，易出现某段吸阻呈现负值的情况。基于此，需要新的方法来开展测试分段吸阻的工作。

卷烟各部分吸阻大小的测量，尤其是滤嘴段和烟支段两部分，是实现卷烟吸阻稳定性的质量追溯（对两个吸阻及吸阻稳定性成因）、产品设计（如何吸阻设计进行调控）及制丝和卷接工艺加工过程参数优化（如何获得更稳定的卷烟吸阻等）的关键技术。

发明内容：

本发明的目的正是基于上述文献中未涉及的方法和专利中所存在的问题，基于卷烟烟支气流流过时所形成的流量守恒和“拟串联”的基本特点，发明一种无损检测卷烟分段吸阻的方法，是在卷烟吸阻测量方法基础上，实现卷烟烟支各部分吸阻的测量，尤其是在不对卷烟滤嘴段和烟支段进行机械分离情况下，分别独立获得滤嘴段和烟支段的封闭吸阻数据，用以满足为卷烟产品质量追溯、产品设计及工艺优化提供基础支撑的实际工程需求。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种无损检测卷烟分段吸阻的方法，依据卷烟吸阻形成的理论基础是流体通过多孔介质形成的压降（Pa）与流体流过多孔介质（卷烟）流量（单位：ml/s）成正比，两者的比值即为多孔介质（卷烟）渗透阻（单位：Pa·s/ml），多孔介质（卷烟）渗透阻是物性参数，确定具有滤嘴激光打孔的卷烟烟支渗透阻主要是由以下5个部分的渗透阻形成的：

第1部分：包括卷烟烟丝段（有烟丝填充的部分）的渗透阻（即为卷烟纸包覆的烟丝段渗透阻μ1+接装纸包覆的烟丝段渗透阻μ3），

第2部分：从卷烟纸段进入烟丝段的渗透阻（记为μ2），

第3部分：气流通过滤嘴前段（以激光打孔的孔线为分界）的渗透阻（记为μ4），

第4部分：气流通过滤嘴后端（以激光打孔的孔线为分界）的渗透阻（记为μ5），

第5部分：气流从通风孔进入滤嘴段的渗透阻（记为μ6），

具体分布如附图1所示，该方法是通过对被测参数间形成多个状态下，通过“拟串联”方式形成的流量守恒关系获得的，其中包括了5个状态下的总压降或流量的测量，具体为：

状态1是将卷烟样品在一定流量下（同上）进行封闭烟丝端的顶端面，封闭烟丝段部分，使通风孔开放的吸阻测试，其方法是，采用蜡封等封闭手段将烟支顶端进行封闭，烟丝段部分利用3M-透明胶带进行包覆或者将卷烟烟丝段用合适尺寸的乳胶管进行包覆，得到相应测试条件下的卷烟吸阻值，记为△P₁，同时检测在该状态下通过烟支的总流量，记为Q，此时，形成了流量平衡方程，如式1所示

(1)

状态2是对卷烟样品在一定流量下（同上）进行封闭烟丝段和滤嘴段的吸阻测试，其方法是利用3M-透明胶带将卷烟的烟丝段和滤嘴段部分进行包覆或者将需要包裹的卷烟部分用合适尺寸的乳胶管进行包覆，得到的吸阻值，记为△P₂，同时检测在该状态下通过烟支的总流量，记为Q，此时，形成了流量平衡方程，如式2所示

(2)

状态3是将卷烟样品在一定流量下（同上）进行封闭烟丝段的顶端面，包覆滤嘴段部分、卷烟纸开放的吸阻测试，其方法是，将烟支顶端部分使用石蜡进行密封，滤嘴段部分利用3M-透明胶带部分进行包覆或者将卷烟滤嘴段用合适尺寸的乳胶管进行包覆，得到相应测试条件下的卷烟吸阻值，记为△P₃，同时检测在该状态下通过烟支的总流量，记为Q，此时，形成了流量平衡方程，如式3所示

(3)

状态4是对卷烟样品在一定流量下（GB/T 22838.5-2009中要求17.5ml/s）进行封闭吸阻的测试，其方法是利用3M-透明胶带将卷烟滤嘴段通风孔位置进行包覆或者将卷烟用合适尺寸的乳胶管进行包覆，得到的吸阻值，记为△P₄，同时检测在该状态下通过烟支的总流量，记为Q，此时，形成了该流量平衡方程，如式4所示

(4)

状态5是对卷烟样品在一定流量下（例如，GB/T 22838.5-2009中要求通过的气体流量为17.5ml/s）进行开放吸阻的测试，吸阻值记为△P₅，同时检测在该状态下，通过通风孔进入滤嘴段的流量，记为Q₆，而通过烟支的总流量，记为Q，此时，形成了该状态下流量平衡方程，如式5所示

(5)

状态6是测量卷烟滤嘴前段与滤嘴后端的渗透阻值之比，其渗透阻值之比等于其长度之比k，记为 （6），其方法是利用直尺对滤嘴通孔的所在位置为界限，其滤嘴前段与后端的比值，具体界限如附图1所示。

根据6个不同状态的方程条件，列出方程组，求解相应的μ₁+μ₃、μ₂、

μ₄、μ₅、μ₆的渗透阻值，根据上述方程组求出的渗透阻值，分别计算获得烟丝段、滤嘴段的压降值，即各部分的分段吸阻。

本发明相比现有技术的突出优点在于：基于卷烟烟支气流流过时所形成的流量守恒和“拟串联”的基本特点，在卷烟吸阻测量方法基础上，实现卷烟烟支各部分吸阻的测量，且在不对卷烟滤嘴段和烟支段进行机械分离情况下，分别独立获得滤嘴段和烟支段的封闭吸阻数据，本发明的检测方法可用以满足为卷烟产品质量追溯、产品设计及工艺优化提供基础支撑的实际工程需求，特别是相比公开号CN107024409A的测定方法，克服了其由于过多采用并联关系，微小压力测量误差某些情况下可能导致某段吸阻计算结果呈现负值的情况，检测方法及测定数据更加科学、合理、准确，更加实用。

附图说明

图1 卷烟各部分μ值分布图。

具体实施方式：

本发明结合以下实施案例，做进一步描述：

实施案例

某牌号常规卷烟（24mm）分段吸阻的测量结果如下（测量方法为将烟丝段和滤嘴段分离后分别测量）：此样品平行10次试验，其烟丝段的封闭吸阻为614Pa，标偏为51Pa，滤嘴段的封闭吸阻值为1079Pa，标偏为33Pa。本发明所述方法实施例的具体操作步骤如下所示：

步骤1：是将卷烟样品:17.5ml/s进行封闭烟丝端的顶端面，开放滤嘴段通风孔，使卷烟纸封闭的吸阻测试，其方法是，采用蜡封、堵头加乳胶管包覆等封闭手段将烟支烟丝端面进行封闭，卷烟纸段部分利用合适尺寸的乳胶管进行包覆封闭，得到相应测试条件下的卷烟吸阻值为3168Pa，标偏为181Pa，同时检测在该状态下通过烟支的总流量为17.5ml/s，此时，形成了流量平衡方程，如式1所示

（1）

步骤2：是对卷烟样品在17.5ml/s进行封闭烟丝段和滤嘴段的吸阻测试，其方法是利用合适尺寸的乳胶管进行包覆烟丝段和滤嘴段部分，得到的吸阻值为1612Pa，标偏为54Pa，同时检测在该状态下通过烟支的总流量为17.5ml/s，此时，形成了流量平衡方程，如式2所示

（2）

步骤3：是将卷烟样品在17.5ml/s进行封闭烟丝段的顶端面，包覆滤嘴段部分、卷烟纸开放的吸阻测试，其方法是，将烟支顶端部分使用上封滑块和乳胶管进行密封，滤嘴段部分利用乳胶管进行包覆，得到相应测试条件下的卷烟吸阻值为3843Pa，标偏为224Pa，同时检测在该状态下通过烟支的总流量为17.5ml/s，此时，形成了流量平衡方程，如式3所示

（3）

步骤4：是对卷烟样品在17.5ml/s进行封闭吸阻的测试，其方法是利用卷烟用合适尺寸的乳胶管进行包覆，得到的吸阻值为1540Pa，标偏为57Pa，同时检测在该状态下通过烟支的总流量为17.5ml/s，此时，形成了该流量平衡方程，如式4所示

（4）

步骤5：是对卷烟样品在17.5ml/s进行开放吸阻的测试，测量吸阻值为1212Pa，其标偏为40Pa，同时检测在该状态下，通过通风孔进入滤嘴段的流量，测量流量为302ml/min，标偏为23ml/min，而通过烟支的总流量为抽吸流量17.5ml/s，此时，形成了该状态下流量平衡方程，如式5所示

（5）

步骤6：是测量卷烟滤嘴前段与滤嘴后端的渗透阻值之比，其渗透阻值之比等于长度之比，此样品的 （6），其方法是利用直尺对滤嘴通风孔的所在位置为界限，其滤嘴前段与后端的比值，具体界限如附图1所示

根据上述6个不同状态的方程条件，列出方程组，求解相应的μ₁+μ₃、μ₂、

μ₄、μ₅、μ₆的渗透阻值，根据上述方程组求出的渗透阻值，依据阻值和流量间的关系，分别获得烟丝段、滤嘴段的压降值为555Pa和1066Pa。依据步骤1-6，依次获得其他9支卷烟的烟丝段和滤嘴段的封闭吸阻值。通过计算，该10支样品烟丝段和滤嘴段封闭吸阻值和标偏分别为（575Pa和1070Pa） （29Pa和41Pa），与分割法测量数据对比，平均值的误差小于5%。说明该方法能够反映封闭吸阻值和产品质量的波动。

Claims (6)

1.一种无损检测卷烟分段吸阻的方法，其特征在于：基于卷烟烟支气流流过时所形成的流量守恒和“拟串联”的基本特点，在卷烟吸阻测量方法基础上，实现卷烟烟支各部分吸阻的测量，且在不对卷烟滤嘴段和烟支段进行机械分离情况下，分别独立获得滤嘴段和烟支段的封闭吸阻数据，依据卷烟吸阻形成的理论基础是流体通过卷烟形成的压降（Pa）与流体流过卷烟流量（单位：ml/s）成正比，两者的比值即为卷烟渗透阻（单位：Pa·s/ml），卷烟渗透阻是物性参数；确定整支滤嘴激光打孔卷烟的渗透阻由以下5个部分的渗透阻形成：

第1部分：有烟丝填充部分的卷烟烟丝段渗透阻，即卷烟纸包覆的烟丝段渗透阻μ1+接装纸包覆的烟丝段渗透阻μ3；

第2部分：从卷烟纸段进入烟丝段的渗透阻μ2；

第3部分：以激光打孔的孔线为分界气流通过滤嘴前段的渗透阻μ4；

第4部分：以激光打孔的孔线为分界气流通过滤嘴后端的渗透阻μ5；

第5部分：气流从通风孔进入滤嘴段的渗透阻μ6；

该方法是通过对被测参数间形成多个状态下，通过“拟串联”方式形成的流量守恒关系获得的，包括了5个状态下的总压降或流量的测量：

状态1是将卷烟样品在规定流量下进行封闭烟丝端的顶端面，封闭烟丝段部分，使通风孔开放的吸阻测试，得到相应测试条件下的卷烟吸阻值，记为△P₁，同时检测在该状态下通过烟支的总流量，记为Q，此时，形成了流量平衡方程，如式1所示

(1)

状态2是将卷烟样品在规定流量下进行封闭烟丝段和滤嘴段的吸阻测试，得到的吸阻值，记为△P₂，同时检测在该状态下通过烟支的总流量，记为Q，此时，形成了流量平衡方程，如式2所示

(2)

状态3是将卷烟样品在规定流量下进行封闭烟丝段的顶端面，包覆滤嘴段部分、卷烟纸开放的吸阻测试，得到相应测试条件下的卷烟吸阻值，记为△P₃，同时检测在该状态下通过烟支的总流量，记为Q，此时，形成了流量平衡方程，如式3所示

(3)

状态4是将卷烟样品在规定流量下进行封闭吸阻的测试，得到的吸阻值，记为△P₄，同时检测在该状态下通过烟支的总流量，记为Q，此时，形成了该流量平衡方程，如式4所示

(4)

状态5是将卷烟样品在规定流量下进行开放吸阻的测试，吸阻值记为△P₅，同时检测在该状态下，通过通风孔进入滤嘴段的流量，记为Q₆，而通过烟支的总流量，记为Q，此时，形成了该状态下流量平衡方程，如式5所示

(5)

状态6是测量卷烟滤嘴前段与滤嘴后端的渗透阻值之比，其渗透阻值之比等于其长度之比k，记为 （6），

依据6个不同状态的方程条件，列出方程组，求解相应的μ₁+μ₃、μ₂、μ₄、μ₅、μ₆的渗透阻值，根据上述方程组求出的渗透阻值，分别计算获得烟丝段、滤嘴段的压降值即卷烟各部分的分段吸阻。

2.根据权利要求1所述的无损检测卷烟分级吸阻的方法，其特征在于：各状态中所述的规定流量是GB/T 22838.5-2009中要求的17.5ml/s。

3.根据权利要求1所述的无损检测卷烟分级吸阻的方法，其特征在于：状态1中的封闭方法具体是，采用蜡封等封闭手段将烟支顶端进行封闭，烟丝段部分利用3M-透明胶带进行包覆或者将卷烟烟丝段用合适尺寸的乳胶管进行包覆。

4.根据权利要求1所述的无损检测卷烟分级吸阻的方法，其特征在于：状态2中的封闭方法具体是利用3M-透明胶带将卷烟的烟丝段和滤嘴段部分进行包覆或者将需要包裹的卷烟部分用合适尺寸的乳胶管进行包覆。

5.根据权利要求1所述的无损检测卷烟分级吸阻的方法，其特征在于：状态3中的封闭方法具体是将烟支顶端部分使用石蜡进行密封，滤嘴段部分利用3M-透明胶带部分进行包覆或者将卷烟滤嘴段用合适尺寸的乳胶管进行包覆。

6.根据权利要求1所述的无损检测卷烟分级吸阻的方法，其特征在于：状态4中的封闭方法具体是利用3M-透明胶带将卷烟滤嘴段通风孔位置进行包覆或者将卷烟用合适尺寸的乳胶管进行包覆。