CN109991122B - 一种基于线性网络法的卷烟吸阻稳定性检测评价方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于线性网络法的卷烟吸阻稳定性检测评价方法，其特征在于：该评价方法是在吸阻线性网络模型的基础上，建立卷烟吸阻稳定性关系模型，通过标准偏差传递来判断卷烟各部分对整体的贡献，从而评价卷烟吸阻稳定性的方法。并可计算出各部分的相应贡献率通过分析ηi值的大小即可判断哪一段对卷烟整体的吸阻稳定影响较大，并针对该段提出改善意见而提高卷烟吸阻的稳定性，降低卷烟整体吸阻的标准偏差。

Description

一种基于线性网络法的卷烟吸阻稳定性检测评价方法
技术领域
本发明涉及卷烟吸阻稳定性的检测评价方法，具体是在吸阻线性网络模型的基础上，建立卷烟吸阻稳定性关系模型，计算分析卷烟各个部分吸阻的标准偏差与卷烟整体标准偏差之间的定量关系，进一步对卷烟吸阻稳定性进行评价的方法。
背景技术
卷烟吸阻是衡量卷烟质量的一项重要物理指标，其变化不仅影响卷烟的感官质量，同时对焦油等化学物质的释放量也有着直接关系。而吸阻的稳定性对卷烟烟气成分的稳定，消费者的抽吸体验也有着重要影响。因此在生产中如何控制卷烟吸阻的大小及其稳定性就显得至关重要。卷烟吸阻受到很多因素的影响，比如滤棒压降、卷烟纸透气度、烟丝结构、填充值、接装纸等。各个参数对卷烟吸阻稳定性的影响不同，但是目前没有一个很好的方法来检测各个参数对卷烟整体吸阻稳定性影响大小，只能选择其中几个参数作为变量来研究，(《烟支稳定性影响因素研究》汪兵云等)这样的研究方法耗时耗力，且不容易找到影响最为关键的因素。因此需要一个可以快速检测卷烟吸阻稳定性的方法，从而针对卷烟吸阻的具体情况提出改善意见，最终指导工艺生产。
郑州烟草研究院王乐等人曾提出了《基于线性网络模型的卷烟吸阻及通风特征预测方法》(烟草科技，2017.12)、中国专利201710373356.3《一种卷烟烟支分段吸阻的测量方法》，文章中将卷烟吸阻类比为电阻对卷烟的吸阻和通风进行研究，并根据卷烟内部的气流流动将卷烟分为：烟丝前段、卷烟纸透气、烟丝后段、滤嘴前段、滤嘴后段、滤嘴通风孔，提出线性网络模型以及每部分吸阻值得计算方法，最终对卷烟吸阻进行了相应的研究，但并未涉及卷烟吸阻对卷烟吸阻标准偏差的贡献及相应的贡献率等相关内容。本发明提出的用线性网络模型的方法来研究卷烟每段吸阻大小的方法给我们提供了一个很好的思路，利用线性网络模型来研究卷烟每段对总体的贡献就可以快速检测出影响最大的部分，并提出改善建议。
发明内容
本发明的目的正是针对上述情况所存在的问题而提出的一种基于线性网络法的卷烟吸阻稳定性检测评价方法，通过标准偏差传递来判断卷烟各部分对整体的贡献，从而评价卷烟吸阻稳定性的方法。线性网络法将烟支分为六个部分：烟丝前段、卷烟纸透气、烟丝后段、滤嘴前段、滤嘴后段、滤嘴通风孔，具体结构图如附图1所示。烟丝前段和烟丝后段组成烟丝段，滤嘴前段和滤嘴后段组成滤嘴段。
本发明根据卷烟各部分的气流流速与压降之间满足线性关系，其斜率定义为卷烟各部分的吸阻值，单位为Pa。卷烟各个部分吸阻值的检测是在ISO标准抽吸下进行。
本发明的目的通过以下技术方案及步骤来实现：
1.卷烟样品的挑选：在温度为22±2℃，相对湿度为60±5％的环境下，将卷烟样品平衡48小时，挑选若干支，控制平均质量在5mg范围内。
2.利用单孔道吸烟机及相应的压力采集模块，在ISO抽吸条件下，测量相应部分的压降，并计算卷烟各个组成部分相应的吸阻值R1-R6(计算过程参见《基于线性网络模型的卷烟吸阻及通风特征预测方法》王乐等)并计算得到各个部分相应的标准偏差SR1、SR2、SR3、SR4、SR5、SR6。
3.根据卷烟(普通卷烟、中支卷烟、细支卷烟)各个组成部分的串联与并联关系，可以获得不同圆周卷烟的吸阻的定量函数关系，通过线性网络方法,建立卷烟总吸阻值Rtotal与各个组成部分吸阻之间的关系模型如下：
Figure BDA0002026460370000021
不同圆周规格的卷烟吸阻的稳定性评价指标为其标准偏差，通过式(1)计算各部分吸阻的偏导数，由标准偏差传递公式(2)计算可得其与卷烟各个组成部分的吸阻平均值及标准偏差之间的关系如公式(3)所示
Figure BDA0002026460370000022
Figure BDA0002026460370000031
由公式(2)，可以得到不同部分对卷烟吸阻标准偏差的贡献，即为上式根式中和的每一个加数，具体如下：
R1对卷烟吸阻标准偏差的贡献为：
Figure BDA0002026460370000032
R2对卷烟吸阻标准偏差的贡献为：
Figure BDA0002026460370000033
R3对卷烟吸阻标准偏差的贡献为：
Figure BDA0002026460370000034
R4对卷烟吸阻标准偏差的贡献为：
Figure BDA0002026460370000035
R5对卷烟吸阻标准偏差的贡献为：
Figure BDA0002026460370000036
R6对卷烟吸阻标准偏差的贡献为：
Figure BDA0002026460370000037
卷烟各个组成部分对卷烟吸阻稳定性贡献率为：
Figure BDA0002026460370000038
为了提高卷烟吸阻的稳定性，在于减低卷烟整体吸阻的标准偏差SRtotal，如上分析，通过利用线性网络模型和标准偏差传递公式得到R1-R6分别对卷烟吸阻标准偏差的贡献公式(4)-(9),并根据公式(10)计算得到相应的贡献率η1、η2、η3、η4、η5、η6。通过分析ηi值的大小即可判断哪一段对卷烟整体的吸阻稳定影响较大，并针对该段提出改善意见进而提高卷烟吸阻的稳定性，降低卷烟整体吸阻的标准偏差。
本发明的最大优点或意义在于：是在吸阻线性网络模型的基础上，建立卷烟吸阻稳定性关系模型，计算分析卷烟各个部分吸阻的标准偏差与卷烟整体标准偏差之间的定量关系，从数据上可进一步对卷烟吸阻稳定性进行评测，找出提高卷烟吸阻稳定性的关键因素，并针对该不稳定因素提出相应的解决方案，最终改善卷烟的吸阻稳定性，指导卷烟的生产设计。
附图说明
图1.卷烟气阻结构剖面图。
图2.卷烟气流流动阻力网络图(示意图)。
图中：R1表示烟丝前段阻值，R2表示卷烟纸阻值，R3表示烟丝后段阻值，R4表示滤嘴前段阻值，R5表示滤嘴后段阻值，R6表示滤嘴通风阻值。inlet表示气流入口，outlet表示气流出口。
图3.四种样品分段吸阻对标准偏差的贡献雷达图。
图4.四种样品分段吸阻对标准偏差的贡献率雷达图。
具体实施方式
本发明以下结合具体实施例做进一步描述：
选取某四种牌号的卷烟A、B、C、D,利用单孔道吸烟机测量其各个部分的压价，通过计算得到获得和个部分的气阻值以及标偏值。
1.卷烟样品的挑选：在温度为22±2℃，相对湿度为60±5％的环境下，将卷烟样品平衡48小时，挑选若干支，控制平均质量在5mg范围内。
2.利用单孔道吸烟机及相应的压力采集模块，在ISO抽吸条件下，测量相应部分的压降，并计算出相应的气阻值R1-R6(计算过程参见《基于线性网络模型的卷烟吸阻及通风特征预测方法》王乐等)并计算得到每段相应的标准偏差SR1、SR2、SR3、SR4、SR5、SR6，详见表1和表2
表1.四种卷烟分段吸阻平均值汇总
Figure BDA0002026460370000051
表2.各个样品参数的标准偏差
Figure BDA0002026460370000052
3.通过公式(4)-(10)计算卷烟各段吸阻对卷烟吸阻标准偏差的贡献及贡献率，详见表3、图3和图4
表3.卷烟分段吸阻对标准偏差的献及贡献率
Figure BDA0002026460370000053
4.通过分析A、B、C、D四种卷烟的结果，发现A卷烟吸租不稳定性主要来源于滤嘴通风，不稳定性占整支卷烟的57.1％，其次卷烟烟丝前段对卷烟吸阻不稳定性贡献率为25.8％。B卷烟吸阻不稳定性的主要来源是滤嘴通风，滤嘴通风对卷烟吸阻不稳定性贡献率为89.7％。C吸租不稳定性的主要来源是滤嘴通风，滤嘴通风对卷烟吸租不稳定性贡献率为68.7％，其次是滤嘴对卷烟吸阻不稳定性贡献率为16.2％。D卷烟吸租不稳定性的主要来源是卷烟滤嘴，卷烟滤嘴对卷烟不稳定性贡献率为41.9％，其次来源是滤嘴通风，滤嘴通风对卷烟吸阻不稳定性贡献率为33.3％。
综上所述，对于4种品牌的卷烟，提高卷烟滤嘴通风孔的均匀性与稳定性是提高卷烟吸阻稳定性的关键因素，技术改进空间很大。对于中支卷烟与细支卷烟，提升滤棒吸阻的稳定性也能够有效提高卷烟吸租的稳定性。具体而言，B卷烟滤嘴通风的稳定性提升空间很大，需要改进。

Claims (5)

1.一种基于线性网络法的卷烟吸阻稳定性检测评价方法，线性网络法将烟支分为六个部分：烟丝前段、卷烟纸透气、烟丝后段、滤嘴前段、滤嘴后段、滤嘴通风孔，其特征在于：该评价方法是在吸阻线性网络模型的基础上，建立卷烟吸阻稳定性关系模型，通过标准偏差传递来判断卷烟各部分对整体的贡献，从而评价卷烟吸阻稳定性的方法；具体步骤如下：
1)卷烟样品的挑选：将卷烟样品在规定的环境下，平衡48小时，挑选若干支，控制平均质量在5mg范围内；
2)利用单孔道吸烟机及相应的压力采集模块，在ISO抽吸条件下，测量相应部分的压降，并计算卷烟各个组成部分相应的吸阻值R1-R6，并计算得到各个部分相应的标准偏差SR1、SR2、SR3、SR4、SR5、SR6；R1-R6分别表示烟丝前段、卷烟纸透气、烟丝后段、滤嘴前段、滤嘴后段、滤嘴通风孔的吸阻值；
3)根据卷烟各个组成部分的串联与并联关系，可以获得不同圆周卷烟的吸阻的定量函数关系，通过线性网络方法,建立卷烟总吸阻值Rtotal与各个组成部分吸阻之间的关系模型如下：
Figure FDA0003030965000000011
不同圆周规格的卷烟吸阻的稳定性评价指标为其标准偏差，通过式(1)计算各部分吸阻的偏导数，由标准偏差传递公式(2)计算可得其与卷烟各个组成部分的吸阻平均值及标准偏差之间的关系如公式(3)所示
Figure FDA0003030965000000012
Figure FDA0003030965000000021
由公式(2)，可以得到不同部分对卷烟吸阻标准偏差的贡献，即为上式根式中和的每一个加数，具体如下：
R1对卷烟吸阻标准偏差的贡献为：
Figure FDA0003030965000000022
R2对卷烟吸阻标准偏差的贡献为：
Figure FDA0003030965000000023
R3对卷烟吸阻标准偏差的贡献为：
Figure FDA0003030965000000024
R4对卷烟吸阻标准偏差的贡献为：
Figure FDA0003030965000000025
R5对卷烟吸阻标准偏差的贡献为：
Figure FDA0003030965000000026
R6对卷烟吸阻标准偏差的贡献为：
Figure FDA0003030965000000027
卷烟各个组成部分对卷烟吸阻稳定性贡献率为：
Figure FDA0003030965000000028
通过利用线性网络模型和标准偏差传递公式得到R1-R6分别对卷烟吸阻标准偏差的贡献公式(4)-(9),并根据公式(10)计算得到相应的贡献率η1、η2、η3、η4、η5、η6，通过分析ηi值的大小即可判断哪一段对卷烟整体的吸阻稳定影响较大。
2.根据权利要求1所述的基于线性网络法的卷烟吸阻稳定性检测评价方法，线，其特征在于：该方法根据卷烟各部分的气流流速与压降之间满足线性关系，其斜率定义为卷烟各部分的吸阻值，单位为Pa，卷烟各个部分吸阻值的检测是在ISO标准抽吸下进行。
3.根据权利要求1所述的基于线性网络法的卷烟吸阻稳定性检测评价方法，线，其特征在于：步骤1)中的规定环境指的是在温度为22±2℃，相对湿度为60±5％的环境下。
4.根据权利要求1所述的基于线性网络法的卷烟吸阻稳定性检测评价方法，线，其特征在于：步骤2)中的计算过程参见《基于线性网络模型的卷烟吸阻及通风特征预测方法》。
5.根据权利要求1所述的基于线性网络法的卷烟吸阻稳定性检测评价方法，线，其特征在于：所述卷烟包括普通卷烟、中支卷烟、细支卷烟。
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