CN110286197B - 一种表征滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于叶丝升温过程评价滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的方法,其包括以下步骤:A、动态检测所述滚筒内叶丝表面温度,得到叶丝表面温度分布曲线,B、根据所述温度分布曲线得到叶丝入口温度,叶丝出口温度;测量对应的所述滚筒出口叶丝含水率;C、根据上述参数和公式计算该批次的干燥过程叶丝加工强度;D、以目标滚筒或目标批次的干燥过程叶丝加工强度与待测滚筒或待测批次的干燥过程叶丝加工强度差值绝对值判定叶丝加工强度一致性。本发明量化了滚筒干燥工序叶丝加工强度,用于分析评价不同批次或不同类型滚筒叶丝加工强度一致性,保障在制品叶丝干燥质量批次均匀稳定,不同滚筒干燥设备加工质量均质化。

Description

一种表征滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的方法
技术领域
本发明属于干燥技术领域,特别涉及一种表征滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的方法。
背景技术
叶丝干燥是卷烟制丝生产的关键工序,目的是降低叶丝含水率,改善和提高叶丝感官质量,干燥工艺参数的设置直接影响烘后叶丝的物理质量和感官质量,对卷烟香气特性、叶丝感官质量的影响相比其他制丝工序尤为明显。干燥工序关键参数的设置,表面是干燥过程中物料的温度和含水率的变化,本质上烟叶的物理质量、化学成分、致香成分以及烟叶的香气质、杂气、刺激性等感官质量指标发生了显著变化。在多点生产、合作生产品牌或规格不断扩大的背景下,干燥工序叶丝加工强度的一致性在保障同一品牌规格产品的均质化中起到了举足轻重的作用。
目前,烟草行业干燥工序普遍使用滚筒干燥方法,以关键参数组合例如筒壁温度、热风温度、停留时间等作为叶丝加工强度参数指标,分析对叶丝感官质量、致香成分和化学成分、叶丝物理质量等方面影响。关于干燥工序叶丝加工强度一致性的研究,随着滚筒干燥内的叶丝温度、气氛湿度相关检测技术的研发,名称为“关于一种调控烟草滚筒干燥在制品多点加工强度一致性的方法”的专利(授权公告号CN106690391B)利用叶丝温度对干燥路径比的定积分以及叶丝温度对干燥时间的定积分经验方程分析判定加工强度一致性,但没有涉及到干燥动力学中的物料含水率这一重要参数,也没有系统分析滚筒干燥叶丝受热过程。
为了解决上述问题,提出本发明。
发明内容
本发明提供一种表征滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的方法,其包括以下步骤:
A、将能够检测并记录运动的叶丝实时温度的温度检测装置随待干燥叶丝一起加入干燥滚筒内,动态检测所述滚筒内叶丝表面温度,所述温度检测装置能够实时记录测试时间或测试位置与对应的叶丝表面温度;
B、根据所述温度检测装置中的数据绘制所述叶丝表面温度随所述测试时间或测试位置的曲线变化图,得到在所述滚筒内叶丝表面温度分布曲线;在所述叶丝表面温度分布曲线上,将所述测试起始时间或测试起始位置的叶丝温度作为叶丝入口温度tinlet℃,并将曲线上的叶丝最高温度作为出口温度toutlet℃;测量对应的所述滚筒入口叶丝含水率Xinlet、出口叶丝含水率Xout let
C、根据以下公式计算该批次的干燥过程叶丝加工强度η:
Figure BDA0002097373730000021
D、以ηT表示目标滚筒或目标批次的干燥过程叶丝加工强度,以ηA表示待测滚筒或待测批次的干燥过程叶丝加工强度,ηT和ηA的计算方式如步骤C所述。计算ηT和ηA差值的绝对值,则待测批次或滚筒与目标批次或滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的判定方法如下:
(I)|ηTA|%≤0.6时,待测批次或待测滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性为1级;即两者无差异或基本无差异;
(II)0.6<|ηTA|%≤1.7时,待测批次或待测滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性为2级;即两者有差异;
(III)|ηTA|%>1.7时,待测批次或待测滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性为3级;即两者有显著差异;
本发明中,叶丝加工强度单位为%,η为叶丝加工强度的数值。
优选地,所述温度检测装置为接触式测定运动烟草温度的装置。
具体的,所述温度检测装置为授权公告号为CN105806512B的专利中的接触式测定运动烟草温度的装置。
优选的,上述所用的滚筒干燥设备为KLD-2Z型滚筒式烘丝机。
优选地,出口温度toutlet℃为所述叶丝表面温度分布曲线上的叶丝最高温度;在具备检测排气管道内气体温度条件的滚筒干燥设备,也可采用此处气体温度作为出口温度toutlet℃。在无特殊说明下,本专利仅使用叶丝表面温度分布曲线上的叶丝最高温度作为出口温度toutlet℃参与计算。
优选地,所述叶丝含水率可以在线监测或离线检测。
验证本发明滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性判定结果可靠性与稳健性的方式如下:
按照《卷烟品牌合作生产质量保障规范第4部分:评价与改进》(标准编号:YC/T198.4—2012),三点法检验不同批次或不同类型滚筒干燥样品与目标样品感官质量一致性,将其结果与本发明判定的叶丝加工强度一致性相比较,验证本发明加工强度一致性判定结果的可靠性与稳健性。
本发明的原理如下:
本发明基于叶丝受热热量作用于叶丝水分蒸发、叶丝升温两个方面,将干燥过程叶丝升温所需热量与叶丝受热热量的比值定义为该批次的滚筒干燥叶丝加工强度,具有热力学意义。
本发明具有以下有益效果:
1、本发明建立了一种焓热量法表征滚筒干燥加工强度的方法,基于叶丝受热热量作用于叶丝水分蒸发、叶丝升温分析,量化了滚筒干燥工序叶丝加工强度,用于分析评价不同批次或不同类型滚筒叶丝加工强度一致性,保障在制品叶丝干燥质量批次均匀稳定,不同滚筒干燥设备加工质量均质化。
2、本发明方法干燥过程叶丝加工强度是基于叶丝受热过程及总量分析,叶丝干燥强度具有热力学意义,相对于叶丝温度对干燥路径比的定积分以及温度对干燥时间的定积分经验方程,更为科学地描述滚筒干燥过程叶丝受热量的变化。
3、本发明方法滚筒干燥过程叶丝加工强度的计算公式中,各参数与叶丝停留时间、叶丝干燥路径等物理量无关,仅与滚筒干燥叶丝入口温度和含水率、叶丝最高温度或排出气体温度、出口含水率有关,现有卷烟生产企业针对上述参数数据均有在线数据采集,获取方便、快捷,更容易计算、分析滚筒干燥过程叶丝干燥强度。
4、本发明方法滚筒干燥过程叶丝干燥强度与感官质量具有较显著的对应关系,可在一定程度代表不同加工强度下的感官质量的变化。因此,可以显著降低感官质量评吸结果不稳定性与低再现性问题,更科学地、更加量化地开展批次产品质量稳定性评价和多点加工质量一致性评价。
附图说明
图1为实施例1所述的接触式测定运动烟草温度的装置。
图2为实施例1叶丝干燥工序加工过程中的烟丝温度变化曲线图。
附图标记列表:
1、小球壳体,2、小球端盖,3、电路板固定环,4硅胶后盖,5、硅胶前盖,6、硅胶主壳体,7、HLC-1520电池,8、美国OMEGA PRCU-10温度探头,9、电路板。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步说明本发明的内容。本发明实施例中使用的滚筒设备型号:KLD-2Z 7700薄板叶丝干燥设备(流量:5000kg/h,德国HAUNI公司)。
实施例1
本实施例采用A牌号模块配方烟丝进行生产,在相同滚筒设备、不同加工条件下,测定9个批次滚筒干燥内叶丝表面温度数据,对应的批次加工条件如下表1。以试验编号1为目标批次,评价其余8个批次的滚筒干燥叶丝加工强度一致性,并用感官质量评价结果验证叶丝加工强度一致性判定结果的准确性。
表1 A品牌不同加工参数实际运行数据表
Figure BDA0002097373730000041
备注:卷烟制造行业叶丝干燥设备以管板式滚筒干燥设备为主,随着干燥设备的不断升级与功能更为完善,卷烟制造行业内出现了滚筒干燥设备筒壁温度分区控制的加工模式,即将原有的管板式滚筒干燥设备轴向等分成两个有显著温度差的筒壁温度控制区,即筒壁从滚筒入口到滚筒二分一处为一区筒壁,筒壁从滚筒二分一处到滚筒出口为二区筒壁,对滚筒干燥过程一区筒壁温度T1、二区筒壁温度T2,若待分析设备为传统的管板式滚筒干燥设备,筒壁温度一致,本方法即认为采用一区筒壁温度T1等于二区筒壁温度T2,均为筒壁温度,进行叶丝加工强度分析。工艺流量G为单位时间叶丝干燥工序的干基叶丝量,kg绝干料/h;热风温度为车间环境空气经热交换加热后、进入滚筒干燥设备的关键加工参数,主要起到对流传热、增加传质动力的作用。下同。
本实施例使用接触式测定运动烟草温度的装置(授权公告号:CN105806512B)用于动态检测干燥滚筒内叶丝表面温度,见图1。测试前需要预热至55℃,采集频率设定为0.5s/次,温度检测精度为0.1℃,响应时间<50ms。
评价滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的方法,包括以下步骤:
A、批次试验生产稳定15min后,使用所述接触式测定运动烟草温度的装置检测干燥滚筒内叶丝表面温度。
B、导出该装置数据采集器中叶丝表面温度数据至excel中,绘制干燥滚筒内叶丝表面温度分布曲线;在滚筒内叶丝表面温度分布曲线上,根据测试起始时间确定叶丝温度起始点,以此作为滚筒叶丝加工强度计算模型中叶丝入口温度tinlet℃,在测试结束时间至测试结束时间前移100s的时间范围内获取叶丝温度最高点,以此作为滚筒叶丝加工强度计算模型中叶丝出口温度tout let℃;使用在线监测装置,测试起止时间对应的滚筒工序叶丝入口含水率Xinlet、出口含水率Xout let
C、将叶丝入口温度tinlet、出口温度tout let、叶丝入口含水率Xinlet、出口含水率Xout let代入滚筒干燥叶丝加工强度计算模型,见下式,得到试验编号1条件下的滚筒干燥叶丝加工强度ηT
Figure BDA0002097373730000051
D、重复上述步骤,获取其余8个批次的滚筒干燥叶丝加工强度ηA,按照下式计算:
Figure BDA0002097373730000061
根据目标批次滚筒干燥叶丝加工强度ηT、其余8个批次滚筒干燥叶丝加工强度ηA计算结果,分别计算ηT与ηA的差值绝对值(见表2)。待分析批次滚筒干燥过程与目标批次滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的判定方法如下:
(I)|ηTA|%≤0.6时,待测批次或待测滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性为1级;即两者无差异或基本无差异;
(II)0.6<|ηTA|%≤1.7时,待测批次或待测滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性为2级;即两者有差异;
(III)|ηTA|%>1.7时,待测批次或待测滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性为3级;即两者有显著差异;
根据上述叶丝加工强度一致性的判定方法,A品牌不同批次滚筒干燥叶丝加工强度与试验编号1条件下的滚筒干燥叶丝加工强度一致性判定结果见表2。
表2相同品牌、相同加工条件下加工强度一致性分析
Figure BDA0002097373730000062
评吸人员为11人,按照《卷烟品牌合作生产质量保障规范第4部分:评价与改进》(标准编号:YC/T198.4—2012)进行感官一致性评价,以第1批样品为目标样品,其余样品三点检验感官评价情况如表3。
表3三点检验法感官质量评价结果
第1批 第2批 第3批 第4批 -
第1批 - II II III -
第5批 第6批 第7批 第8批 第9批
第1批 II I II I I
备注:三点检验符号说明:I无差异;II基本无差异;III有差异,IV有明显差异。
该规格以第1批滚筒干燥叶丝加工强度为目标批次,第4批与第1批滚筒干燥叶丝加工强度有差异,一致性水平为2级;第2批、第3批、第6批~第9批与第1批滚筒干燥叶丝加工强度无差异或基本无差异,一致性水平为1级;相应的三点检验感官质量评价结果与滚筒干燥叶丝加工强度分级结果吻合,证明了滚筒干燥叶丝加工强度分级结果的可靠性与稳健性。
实施例2
本实施例2选择代表性的A牌号的叶组配方,在不同滚筒干燥设备、不同加工条件下,分别测定3个滚筒干燥内叶丝表面温度数据,试验设计见表4。滚筒1为目标滚筒,考察不同滚筒干燥设备叶丝加工强度的一致性情况,其中每个滚筒进样测试三次。
表4试验设计
Figure BDA0002097373730000071
根据上述叶丝加工强度一致性的判定方法,A品牌不同滚筒干燥叶丝加工强度与滚筒编号1干燥叶丝加工强度结果见表5,使用三次进样的平均值用于加工强度一致性判定。
表5滚筒干燥叶丝加工强度计算及分析结果
Figure BDA0002097373730000081
评吸人员为11人,以滚筒1干燥叶丝加工强度为目标滚筒,按照《卷烟品牌合作生产质量保障规范第4部分:评价与改进》(标准编号:YC/T 198.4—2012)进行感官一致性评价,上述三次样品评吸结果均如下表6。
表6三点检验结果
Figure BDA0002097373730000082
备注:三点检验符号说明:I无差异;II基本无差异;III有差异,IV有明显差异。
该规格以滚筒1干燥叶丝加工强度为目标滚筒,滚筒干燥叶丝加工强度计算结果为:滚筒2与滚筒1干燥叶丝加工强度一致性水平为2级,即两者有差异;滚筒3与滚筒1干燥叶丝加工强度一致性水平为3级,即两者有显著差异。相应的感官质量三点检验结果与上述滚筒干燥叶丝加工强度分级结果吻合,证明了滚筒干燥叶丝加工强度分级结果的可靠性与稳健性。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种表征滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的方法,其特征在于,包括以下步骤:
A、将能够检测并记录运动的叶丝实时温度的温度检测装置随叶丝一起加入干燥滚筒内,动态检测所述滚筒内叶丝表面温度,所述温度检测装置能够实时记录测试时间或测试位置与对应的叶丝表面温度;
B、根据所述温度检测装置中的数据绘制所述叶丝表面温度随所述测试时间或测试位置的曲线变化图,得到在所述滚筒内叶丝表面温度分布曲线;在所述叶丝表面温度分布曲线上,将测试起始时间或测试起始位置的叶丝温度作为叶丝入口温度tinlet℃,并将曲线上的叶丝最高温度作为出口温度toutlet℃;测量对应的所述滚筒入口叶丝含水率Xinlet、出口叶丝含水率Xoutlet
C、根据以下公式计算干燥过程叶丝加工强度η:
Figure FDA0003148533620000011
D、以ηT表示目标滚筒或目标批次的干燥过程叶丝加工强度,以ηA表示待测滚筒或待测批次的干燥过程叶丝加工强度,ηT和ηA的计算方式如步骤C所述;则待测批次或滚筒与目标批次或滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的判定方法如下:
(I)|ηTA|%≤0.6时,待测批次或待测滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性为1级;即两者无差异或基本无差异;
(II)0.6<|ηTA|%≤1.7时,待测批次或待测滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性为2级;即两者有差异;
(III)|ηTA|%>1.7时,待测批次或待测滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性为3级;即两者有显著差异。
2.根据权利要求1所述的表征滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的方法,其特征在于,所述温度检测装置为接触式测定运动烟草温度的装置。
3.根据权利要求1所述的表征滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的方法,其特征在于,所述叶丝含水率可以在线监测或离线检测。
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