CN110333177B - 一种基于卷烟纸透气度稳定的卷烟分段吸阻无损快速检测评价方法 - Google Patents
一种基于卷烟纸透气度稳定的卷烟分段吸阻无损快速检测评价方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种基于卷烟纸透气度稳定的卷烟分段吸阻无损快速检测评价方法，其特征在于：该方法基于卷烟纸透气度稳定性较高，卷烟滤嘴通风率与总通风率测量准确度较高的两个基本事实，较少应用卷烟吸阻之间的差值，建立对卷烟各段的吸阻值进行快速检测的方法。本发明的最大有优点或意义在于：该发明的提出主要基于卷烟吸阻与分段吸阻之间满足线性网络模型，卷烟纸透气度的稳定性较好，卷烟纸透气度的稳定性对卷烟吸阻的稳定性贡献较小。该发明可以在不损坏烟支结构的基础之上快速准确测量出各个部分吸阻值，从而进一步对卷烟的其他性质进行检测，如卷烟分段吸阻的稳定性检测分析等，最终指导卷烟的生产设计。
Description
技术领域
本发明是一种基于卷烟纸透气度稳定的卷烟分段吸阻无损快速检测评价方法，是在不损坏烟支结构的基础之上，建立卷烟分段吸阻的稳定性进行检测的评价方法。
背景技术
卷烟吸阻是评价卷烟质量的一个重要指标，卷烟吸阻过大会使卷烟变得难以抽吸，而过小则会导致烟气被过度稀释，进而影响卷烟产品的感官质量。卷烟吸阻由烟丝段和滤嘴段吸阻叠加而成，烟丝段吸阻受烟支长度，烟支单重，圆周等因素的影响；滤嘴段吸阻受丝束规格、滤嘴通风率的等因素的影响。现有研究大多是利用特定的样品，检测相关的物理指标，再对实验数据进行拟合，从而得出卷烟上述设计参数与吸阻、通风率之间的拟合关系，但是并没有方法考察评价卷烟分段吸阻的稳定性。发明专利“一种卷烟烟支分段吸阻的测量方法”(201710373356.3)根据卷烟气流流动结构将卷烟分为烟丝前段、卷烟纸部分、烟丝后段、滤嘴前段、滤嘴后段以及滤嘴通风区六部分，具体见图1。利用建立的线性网络模型，以卷烟开放吸阻、封闭吸阻、两种半封闭吸阻以及总通风率为自变量，求解出卷烟卷烟各部分的吸阻值。发明专利“一种无损检测卷烟分段吸阻的方法”(201810775584)根据对样品在不同状态下测的的通风与吸阻之间的参数，通过“拟串联”方式形成的流量守恒关系获得的5个状态下的压降与通风的关系式进行计算，得到不同的吸阻值。而发明专利“一种无损快速测量卷烟分段吸阻的方法”(201811369887)在发明专利“一种无损检测卷烟分段吸阻的方法”的基础上对状态量进行简化，将5个测量状态简化为3个，使操作过程更为简单。但是由于这些发明中都是运用卷烟开放吸阻、封闭吸阻以及两种半封闭吸阻等吸阻相互之间差值计算，卷烟各种吸阻的测量误差本身较大，差值算法使得卷烟分段吸阻的相对误差增大，进而无法准确评价卷烟各个部分吸阻的稳定性。
王乐等人在《烟草科技》所发表的论文《基于线性网络模型的卷烟吸阻及通风特征预测方法》对卷烟吸阻及通风特征预测做了相关研究探讨，该文章在研究该模型的时候设定：卷烟烟丝段和滤嘴段均为物质性质均匀且各向同性，且都满足一维达西定律，即通过该部分的气流速率与压差成正比，与横截面积成正比，与长度成反比，但并未涉及具体的检测方法，而本发明正是以此为基础所做的更深一步的研究测定。
发明内容
本发明正是针对上述情况所存在的问题而提出的一种基于卷烟纸透气度稳定性较高，卷烟滤嘴通风率与总通风率测量准确度较高的两个基本事实，较少应用卷烟吸阻之间的差值，建立对卷烟各段的吸阻值进行快速检测的方法。王乐等之前提出的集中通风滤嘴的线性网络模型如图2所示，在线性网络模型中，卷烟各个部分的气流流速与压降之间满足线性关系，卷烟开放吸阻、封闭吸阻、卷烟纸通风率、滤嘴通风率以及总通风率都是卷烟分段吸阻的有理函数(这是本专利参考的论文《基于线性网络模型的卷烟吸阻及通风特征预测方法》中作的设定，该文章在研究该模型的时候假设：卷烟烟丝段和滤嘴段均为物质性质均匀且各向同性，且都满足一维达西定律，即通过该部分的气流速率与压差成正比，与横截面积成正比，与长度成反比)。因此，在已知卷烟开放吸阻、封闭吸阻、滤嘴通风率以及总通风率的情况下，可以计算获得卷烟分段吸阻。
本发明的目的通过以下技术方案及步骤来实现：
1.在温度为22±2℃，相对湿度为60±5％的环境下，挑选30支以上卷烟样品平衡48小时。
2.测量该卷烟样品烟丝前段的长度l1，烟丝后段的长度l2，滤嘴前段的长度l3，滤嘴后端的长度l4。
3.在17.5ml/s的恒速抽吸条件下，测量每一支卷烟的开放吸阻ΔPopen、卷烟封闭吸阻ΔPclose、卷烟的总通风率ηtotal、滤嘴通风率ηfilter以及卷烟纸的平均透气度α。
4.卷烟纸的透气度比较稳定，并且在卷烟吸阻中的贡献很低。通过卷烟纸透气度平均值直接计算卷烟纸的吸阻值。卷烟纸的吸阻值R2的计算公式(依据参见文章《基于线性网络模型的卷烟吸阻及通风特征预测方法》)如下：
式中：l1为卷烟纸部分的长度，mm；r为卷烟半径，mm；α为卷烟纸平均透气度，CU。
求解如下关于R1的一元二次方程，其中式(2)来源于王乐等的《基于线性网络模型的卷烟吸阻及通风特征预测方法》1.2节式(17)、式(18)及式(19)的变形化简，取其正根得到卷烟烟丝前段的吸阻值R1如下：
通过烟丝后段与烟丝前段之间的长度关系获得烟丝后段的吸阻值R3如下式所示：
卷烟滤嘴前段吸阻R4的计算公式来源于王乐等的《基于线性网络模型的卷烟吸阻及通风特征预测方法》1.2节式(17)、式(18)及式(19)的变形化简如下：
卷烟滤嘴后段吸阻R5的计算公式如下：
卷烟通风孔吸阻R6的计算公式来源于王乐等的《基于线性网络模型的卷烟吸阻及通风特征预测方法》1.2节式(17)、式(18)及式(19)的变形化简如下：
5.对多批次卷烟样品测量，求得R1-R6的平均值与标准偏差，统计分析各个批次卷烟样品之间是否存在差异。
在本发明中，对烟支的划分详见图1卷烟结构示意图，烟丝前段的长度l1为卷烟纸的长度，烟丝后段的长度l2为接装纸包裹的烟丝段的长度，滤嘴前段的长度l3为通风孔前部的滤棒长度，滤嘴后端的长度l4为通风孔后部的滤棒长度。
步骤3)中，开放吸阻ΔPopen、卷烟封闭吸阻ΔPclose的测定是按照GB/T22838.5-2009《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》与YC/T 446-2012《卷烟吸阻和滤棒压降检测设备通用技术条件》进行测量；卷烟的总通风率ηtotal、滤嘴通风率ηfilter的测定按照GB/T 22838315-2009《卷烟和滤棒物理性能的测定第15部分：卷烟通风的测定定义和测量原理》进行测量。
该方法既适用于标准卷烟也适用于细支烟的检测评价。
本发明的最大有优点或意义在于：该发明的提出主要基于卷烟吸阻与分段吸阻之间满足线性网络模型，卷烟纸透气度的稳定性较好，卷烟纸透气度的稳定性对卷烟吸阻的稳定性贡献较小。该发明可以在不损坏烟支结构的基础之上快速准确测量出各个部分吸阻值，从而进一步对卷烟的其他性质进行检测，如卷烟分段吸阻的稳定性检测分析等，最终指导卷烟的生产设计。
附图说明
图1.卷烟结构示意图；
图2.集中通风滤嘴卷烟气流流动阻力网络图；
图3.不同批次卷烟分段吸阻比较图。
具体实施方式
本发明结合以下具体实施例进行描述：
1.在温度为22±2℃，相对湿度为60±5％的环境下，挑选30支某卷烟样品平衡48小时。
2.测量出卷烟烟丝前段的长度l1，烟丝后段的长度l2，滤嘴前段的长度l3，滤嘴后端的长度l4。卷烟结构如下表1所示。
表1 卷烟结构参数
3.测量卷烟的开放吸阻ΔPopen、卷烟封闭吸阻ΔPclose、卷烟的总通风率ηtotal、滤嘴通风率ηfilter、卷烟纸通风率ηpaper及卷烟纸的平均透气度α，结果如表2所示。
表2 卷烟吸阻、通风率以及卷烟纸透气度
4.通过发明中的方法求解R1-R6的数值如表3所示
表3 卷烟分段吸阻检测结果
5.对相同品牌多个批次测量，求得R1-R6的平均值与标准偏差，并通过统计检验分析各个批次卷烟样品之间是否存在差异，比较结果如图3所示。在图3中可以看出两个批次卷烟的卷烟纸的等效吸阻值R2和通风孔的等效吸阻值R6相对较大，且第一批样品的通风孔的等效吸阻值R6标偏较大，即稳定性较差，第二批样品针对R6不稳定的现象对样品进行了改进，标偏明显降低了很多，稳定性得到了提升。
Claims (3)
1.一种基于卷烟纸透气度稳定的卷烟分段吸阻无损快速检测评价方法，其特征在于：具体步骤如下：
1)在温度为22±2℃，相对湿度为60±5％的环境下，挑选30支以上卷烟样品平衡48小时；
2)测量该卷烟样品烟丝前段的长度l1，烟丝后段的长度l2，滤嘴前段的长度l3，滤嘴后段的长度l4；烟丝前段的长度l1为卷烟纸的长度，烟丝后段的长度l2为接装纸包裹的烟丝段的长度，滤嘴前段的长度l3为通风孔前部的滤棒长度，滤嘴后段的长度l4为通风孔后部的滤棒长度；
3)在17.5ml/s的恒速抽吸条件下，测量每一支卷烟的开放吸阻ΔPopen、卷烟封闭吸阻ΔPclose、卷烟的总通风率ηtotal、滤嘴通风率ηfilter以及卷烟纸的平均透气度α；
4)通过卷烟纸透气度平均值直接计算卷烟纸的吸阻值，卷烟纸的吸阻值R2的计算公式如下：
式中：l1为卷烟纸的长度，mm；r为卷烟半径，mm；α为卷烟纸平均透气度，CU；
求解如下关于R1的一元二次方程，并取其正根得到卷烟烟丝前段的吸阻值R1如下：
通过烟丝后段与烟丝前段之间的长度关系获得烟丝后段的吸阻值R3如下式所示：
卷烟滤嘴前段吸阻R4的计算公式如下：
卷烟滤嘴后段吸阻R5的计算公式如下：
卷烟通风孔吸阻R6的计算公式如下：
5)对多批次卷烟样品测量，求得R1-R6的平均值与标准偏差，统计分析各个批次卷烟样品之间是否存在差异。
2.根据权利要求1所述的基于卷烟纸透气度稳定的卷烟分段吸阻无损快速检测评价方法，其特征在于：步骤3)中，开放吸阻ΔPopen、卷烟封闭吸阻ΔPclose的测定是按照GB/T22838.5-2009《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》与YC/T 446-2012《卷烟吸阻和滤棒压降检测设备通用技术条件》进行测量；卷烟的总通风率ηtotal、滤嘴通风率ηfilter的测定按照GB/T 22838.15-2009《卷烟和滤棒物理性能的测定第15部分：卷烟通风的测定定义和测量原理》进行测量。
3.根据权利要求1所述的基于卷烟纸透气度稳定的卷烟分段吸阻无损快速检测评价方法，其特征在于：该方法适用于标准卷烟或细支烟的检测评价。
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