CN109870382B - 一种基于两阶段温度法快速检测烟丝含水率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于卷烟生产工艺中测定烟丝含水率技术领域，具体涉及一种基于两阶段温度法快速检测烟丝含水率的方法，其特征在于：该方法采用两段式升温，不会使烟丝样品表面处于高温而产生破坏性，并且还将干燥后得到烟丝含水率与烘箱法得到的含水率进行标准曲线校正本发明的优点在于：为快速准确检测烟丝含水率提供了一种较为完整、可行的方法，该方法可以在实际生产中快速、准确地检测烟丝含水率，用此来校准微波法或红外法仪器以实现在线检测在制品含水率。

Description

一种基于两阶段温度法快速检测烟丝含水率的方法
技术领域
本发明涉及卷烟生产工艺中测定烟丝含水率领域，具体来说是一种快速离线检测烟丝含水率的方法，属于食品加工检测领域。
背景技术
成品烟丝含水率直接关乎卷烟的抽吸口感及卷烟的物理、化学品质，是卷烟制造的重要指标参数，不同批次成品烟丝的含水率不稳定常会造成不同批次卷烟品质上的较大差异。因此，应尽量保持成品烟丝含水率的稳定，以维持卷烟品质上的稳定。在烟草加工行业生产中，许多生产过程如滚筒干燥、松散回潮、气流干燥等需要实时检测在制品的含水率，并通过反馈系统控制工艺参数。目前生产中普遍采用红外光学检测方法来实时检测在制品含水率，这种方法的优点是可以实时检测，但红外波长短、穿透深度浅，仅能检测到表层产品的水分，且测量结果的稳定性受物料颜色、温度以及外界环境的影响较大，需要经常性地进行校验。校准的方法就是采用YC/T 31-1996标准中的烘箱法测量含水率，作为一种传统、经典的检测方法，其测量结果稳定、精度高，并且可用于其他含水率检测方法的校正，但其存在检测耗时长、对样品有破坏、检测位点远离生产机台、设备体积较大等缺点，因此难以适应工业生产对样品含水率快速检测的要求。故需要一种快速离线准确检测烟丝含水率的方法。
目前 [中国发明] CN201710033959.9 研究了快速检测再造烟叶含水率的方法，但该方法干燥时间太短，只适用于再造烟叶，不适用于烟丝；并且该方法使样品处于120℃下会使致香成分挥发，对样品有一定的破坏性；该方法直接将2min后的质量认为是绝干质量，没有经过校正，存在一定的缺陷性。
发明内容
本发明的目的是基于上述应用背景和现有技术状况，提供了一种快速离线准确检测烟丝含水率的方法，实际生产中可以应用此方法快速检测烟草在制品的含水率以用来校准红外法。
本发明所依据的工作机理是：为了验证两段温度法快速检测烟丝含水率的可行性，发明人研究了样品在125℃±5℃下样品表面温度随时间的变化关系，研究发现样品在5min左右，烟丝表面温度达到了90℃。因此只要第一阶段的干燥时间控制在5min以内，采用两段温度法不会使得样品表面温度高于100℃，对样品造成小于烘箱法的物质成分损失，从而保证了该方法的检测精度。另一方面，10min的干燥时间可以使得烟丝的含水率快速降低到近似绝干状态，从而满足了快速检测烟丝含水率的要求。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种基于两阶段温度法快速检测烟丝含水率的方法，采用分段升温，不会使烟丝样品表面处于高温而产生破坏性，并且还将干燥后得到的含水率与烘箱法得到的含水率进行标准曲线校正。具体步骤如下：
步骤一：称取质量为m0 g不同含水率的烟丝样品；样品个数可选6-8个。
步骤二：烟丝快速干燥实验：第一阶段将样品置于120±10℃的绝干气流温度环境下让烟丝表面快速升温干燥，此气流温度记为T1℃，加热时间为t1 min；第二阶段当烟丝表面温度到达90±5℃时，将绝干气流温度降至100℃继续对样品干燥，加热时间为t2 min，即将样品最终干燥到t1+t2 min，将样品此时的质量记为mx；
步骤三：标准曲线的测定：取与步骤二中相同的样品用烘箱法分别测定其绝干质量，记为m∞；以烟丝样品经过步骤二得到的质量mx作为横坐标，以其相应烘箱法绝干质量m∞作为纵坐标，建立m∞与mx之间的经验函数关系，得到标准曲线方程m∞=f(mx)；
步骤四：待测含水率样品的测定：称取m0 g待测含水率的样品。将待测样品按照步骤二进行干燥，得到其干燥到t1+t2 min时的质量mx，通过步骤三得到的经验关系式计算待测样品的含水率，计算公式如式（1）所示。
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
（式1）
所述样品烟丝为烤烟型卷烟所用配方叶丝。所述绝干气流是指含水率≤1-5%的气流。
本发明为快速准确检测烟丝含水率提供了一种较为完整、可行的方法，该方法可以在实际生产中快速、准确地检测烟丝含水率，用此来校准微波法或红外法仪器以实现在线检测在制品含水率。
附图说明
图1为已测样品建立的标准曲线。
图2为待测样品代入标准曲线的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的操作过程和原理进行进一步地说明：样品为国内某牌号烤烟型卷烟所用配方叶丝。
1、人工称取1.0000g不同含水率的样品，样品个数为6个。
2、烟丝快速干燥实验：第一阶段将样品置于125℃的绝干气流温度环境下让烟丝表面快速升温干燥，气流温度125℃，加热时间为5min。第二阶段当烟丝表面温度到达90℃时，将绝干气流温度降至100℃继续对样品干燥，加热时间为5min，即将样品最终干燥到10min。将样品此时的质量记为mx。
3、标准曲线的测定：取与步骤二中相同的样品用烘箱法分别测定其绝干质量，记为m∞。以烟丝样品经过步骤二得到的质量mx作为横坐标，以其相应烘箱法绝干质量m∞作为纵坐标，建立m∞与mx之间的经验线性关系，标准曲线方程为m∞=1.00018*mx-0.04，相关系数R2=0.99896，见附图1。
4、同一品牌烟丝待测含水率样品的测定：称取1.0000g待测含水率的样品。将待测样品按照步骤二进行干燥，得到其干燥到10min时的质量mx，通过步骤三得到的经验关系式计算待测样品的含水率。
Figure 606710DEST_PATH_IMAGE002
（式2）
5、方法可行性分析：计算同一品牌烟丝待测样品由标准曲线计算出的理论含水率 与烘箱法得到的实际含水率的相对误差，结果如下。可以看出，相对误差较小，可以替代烘 箱法测量含水率。
理论含水率 实际含水率 相对误差
待测样品1 119.2% 119.5% 00.015
待测样品2 115.8% 115.7% 00.0064
待测样品3 113.5% 113.7% 00.015
待测样品4 110.6% 110.4% 00.019

Claims (6)

1.一种基于两阶段温度法快速检测烟丝含水率的方法，其特征在于：该方法采用两段式升温，不会使烟丝样品表面处于高温而产生破坏性，并且还将干燥后得到烟丝含水率与烘箱法得到的含水率进行标准曲线校正；具体包括以下步骤：
步骤一：称取质量为m0 g不同含水率的烟丝样品，样品个数至少为6个；
步骤二：烟丝快速干燥实验：第一阶段将样品置于120±10℃的绝干气流温度环境下让烟丝表面快速升温干燥，此气流温度记为T1℃，加热时间为t1 min；第二阶段当烟丝表面温度到达90±5℃时，再将绝干气流温度降至100℃继续对烟丝干燥，加热时间为t2 min，即将样品最终干燥到t1+t2 min，将样品此时的质量记为mx；其中t1为5min，t2为5min；
步骤三：标准曲线的测定：取与步骤一同样的样品用烘箱法分别测定其绝干质量，记为m∞；以烟丝样品经过步骤二得到的质量mx作为横坐标，以其相应烘箱法绝干质量m∞作为纵坐标，建立m∞与mx之间的经验函数关系，得到标准曲线方程m∞=f(mx)；
步骤四：待测含水率样品的测定：称取m0 g待测含水率的样品；将待测样品按照步骤二进行干燥，得到其干燥到t1+t2 min时的质量mx，通过步骤三得到的经验关系式计算待测样品的含水率，计算公式如式（1）所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
（式1）。
2.根据权利要求1所述的基于两阶段温度法快速检测烟丝含水率的方法，其特征在于：步骤一中的不同含水率的样品数为6-8个。
3.根据权利要求1所述的基于两阶段温度法快速检测烟丝含水率的方法，其特征在于：步骤三中所述的烘箱法是指YC/T 31-1996标准中的烘箱法测量含水率的方法。
4.根据权利要求1所述的基于两阶段温度法快速检测烟丝含水率的方法，其特征在于：所述烟丝样品为烤烟型卷烟所用配方叶丝。
5.根据权利要求1所述的基于两阶段温度法快速检测烟丝含水率的方法，其特征在于：该方法可用于校准微波法在线检测在制品的含水率。
6.根据权利要求1所述的基于两阶段温度法快速检测烟丝含水率的方法，其特征在于：该方法可用于校准红外法在线检测在制品的含水率。
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