CN111610117A - 一种加热卷烟用薄片含水率的快速测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及加热不燃烧卷烟技术领域，尤其涉及一种加热卷烟用薄片含水率的快速测定方法。其包括以下步骤：建立模型：a.取加热卷烟用薄片，低温烘干并平衡水分后，测定初始含水率M0；b.将平衡水分后的薄片置于恒温恒湿环境中缓慢吸湿，记录不同吸湿程度下、薄片的重量Wn和薄片的抗张强度Sn，并以Wn计算相应含水率Mn；c.以抗张强度Sn和含水率Mn建立回归模型；通过模型计算含水率：取待测薄片，检测其抗张强度，根据回归模型计算含水率。本发明利用薄片含水率和薄片抗张强度之间的相关性，通过容易检测、且不易受到薄片中其他添加物的影响的抗张强度推算出含水率，有效提高含水率的检测速度和检测准度。
Description
技术领域
本发明涉及加热不燃烧卷烟技术领域，尤其涉及一种加热卷烟用薄片含水率的快速测定方法。
背景技术
加热不燃烧卷烟也称为低温卷烟，其不是通过明火点燃烟草而是利用电子装置加热烟草基体。加热不燃烧卷烟可在低温条件下使烟草提取物迅速释放出来，使得消费者能达到与传统卷烟抽吸燃烧时同等的生理强度，且释放更少的有害物质，因而受到消费者追捧。烟草薄片是加热不燃烧卷烟烟芯的一种，其是将卷烟生产过程中废弃的烟梗、烟片末等废弃物质经过造纸法加工处理形成的产品，具有变废为宝、卷烟配伍性好、易添加外源物质、低焦低害等特点。而薄片的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。现有烟草及烟草制品水分测定方法有烘箱法（YC/T 31-1996）、气相色谱法（YC/T 345-2010）等。
其中，烘箱法以其操作简单、实用的特点，已被烟草行业广泛采用，烘箱法的原理是将烟草或烟草制品经过低温烘干，研磨成一定粒度的烟末，在100±1℃下烘干2h，由烘干前后质量差求出试样的水分含量。然而其不适用于对加热不燃烧卷烟用薄片进行含水率检测，因为在加热不燃烧卷烟领域中，为了增加烟支加热不燃烧抽吸过程中的发烟效果，加热卷烟薄片中需要添加大量的丙三醇、丙二醇以及聚乙二醇等发烟剂，由于通常使用的发烟剂在高温条件下易挥发，采用烘箱法即采用100℃以上热风干燥处理加热不燃烧卷烟用薄片样品会导致发烟剂大量散失，无法准确得出样品的含水率。
气相色谱法是用含内标物（异丙醇）的甲醇溶液萃取后，用配有热导检测器（TCD）的气相色谱进行样品的水分含量测定。虽然采用气相色谱法可以准确测定加热不燃烧卷烟用再造薄片样品中的含水率，但检测过程需要进行繁琐的样品处理，操作复杂，检测结果反馈较慢。
公开号为CN101393099A的专利文件公开了这样一种烟草含水率连续测量的方法及其装置，其该方法按以下步骤进行：第一步：取混合均匀的烟丝，按照国家标准GB5607-85的方法测定其初始含水率；第二步：另取同样烟丝，放置在称量器具上，称量器具放置在恒温恒湿环境中，连续测量其重量，待其变化小于0.0001～0.01g时，结束测量；第三步：称量器具将读数按照预先设定的时间间隔发送给数据分析模块，数据分析模块自动将初始含水率和得到的数据进行处理，形成一系列烟丝即时含水率关于时间的数据点；第四步：作出烟丝即时含水率关于时间的曲线，根据该曲线的前期的斜率和后期的平衡含水率的对比，比较烟草保润剂保润效果细微差别。该申请得到的是时间-含水率的曲线，反映出这份烟丝样品含水率每时每刻的变化，不能将该曲线作为标准模型，不能够通过该曲线直接得到其同类型样品的含水率。
发明内容
本发明要解决上述问题，提供一种加热卷烟用薄片含水率的快速测定方法。
本发明解决问题的技术方案是，提供一种加热卷烟用薄片含水率的快速测定方法，包括以下步骤：
（1）建立模型：a.取加热卷烟用薄片，低温烘干并平衡水分后，测定初始含水率M0；b.将平衡水分后的薄片置于恒温恒湿环境中缓慢吸湿，记录不同吸湿程度下、薄片的重量Wn和薄片的抗张强度Sn，并根据公式
计算含水率Mn；c.以抗张强度Sn和含水率Mn建立回归模型；
（2）通过模型计算含水率：取待测薄片，检测其抗张强度，根据回归模型计算含水率。
回归是一种从给定数据到描述数据集性质的估计关系的方法，通过建立回归模型可以预测未来值和计算各种变量之间是否存在关系。申请人意外地发现，薄片的抗张强度会随着其含水率的增加出现显著的下降，抗张强度和含水率之间可以建立数学关系。因此本申请通过回归模型的建立，使得在后续需要对同类薄片进行含水率检测时，只需要检测其抗张强度，然后带入模型中即可计算得到其含水率，避免了传统含水率检测操作中、难以排除添加物影响或者操作复杂的问题。
本申请中，初始含水率测定值的准确与否对回归模型的标准与否具有重要的影响，作为本发明的优选，步骤a中，按照烟草行业标准YC/T 345-2010测定其初始水率M0。在YC/T 345-2010中，是采用气相色谱法测定含水率，其为本行业公知技术，因此其具体操作步骤本申请中不再赘述。采用气相色谱法测定含水率虽然比较复杂，但在本申请中，只需要测定一次含水率，相对于传统的含水率检测操作，依旧较为简便。
本申请中，需要多次测定薄片的抗张强度，且待测薄片也是通过测得的抗张强度再得到含水率，作为本发明的优选，按照国家标准GB/T 12914-2008《纸和纸板抗张强度的测定》测定抗张强度。抗张强度检测的原理是在恒速加荷或者恒速拉伸的条件下，将规定尺寸的试样拉伸至断裂，测定其抗张力，并记录其最大抗张力。抗张强度的检测有专用的仪器设备，检测时，只需要将薄片裁切为相应尺寸后，将其夹制到抗张强度试验仪上并开动仪器即可，其具体操作为公知技术，本申请不再赘述。对薄片进行抗张强度的检测操作简便，且不会受到薄片中发烟剂等其他物质的干扰，测定结果准确。
作为本发明的优选，对于有横纵向之分的薄片样品，应统一检测其纵向抗张强度。
本申请中，将薄片的抗张强度作为自变量，含水率作为因变量，作为本发明的优选，所述回归模型为多项式回归模型。
作为本发明的优选，建立的多项式回归模型的判定系数R2 ≥0.98。
低温烘干是为了在保证其发烟剂不散失的情况下，尽可能降低其含水率。同时为了防止薄片干燥时受热崩解，作为本发明的优选，步骤a中，低温烘干为：35-50℃热风干燥。
作为本发明的优选，步骤a中，低温烘干20-30min。
由于薄片含水率容易随着空气中温、湿度的变化而变化，因此作为本发明的优选，步骤a中，低温烘干后的薄片置于密封条件下平衡水分24h以上，使得薄片从环境中吸收水分的速率等于其失去水分的速率，到达与环境平衡状态，以提高后续吸湿时重量变化的准确性。
为了增加回归模型中含水率的覆盖范围，作为本发明的优选，步骤b中，恒温恒湿环境的湿度高于60%。
为了增加回归模型的准确度，作为本发明的优选，步骤b中，至少记录8组不同吸湿程度下、薄片的Wn和薄片的抗张强度Sn。
本发明的有益效果：
1.本申请适用于添加了外源物质的卷烟再造薄片的含水率的检测。
2.本申请通过回归分析了两个变量：抗张强度和含水率之间的关系，得到了相应的回归模型。通过回归模型，仅通过对待测薄片进行抗张强度的检测即可得到其相应含水率。而检测抗张强度时，直接使用国家标准规定的抗张强度试验仪即可，相对于直接检测含水率，其操作简单有效，而且不容易受到薄片中发烟剂等其他物质的干扰，实现了加热卷烟再造薄片含水率的快速检测。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施方式，并对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
一种加热卷烟用薄片含水率的快速测定方法，包括以下步骤：
（1）建立模型：
a.取加热卷烟用薄片，首先以40℃热风干燥5min，然后置于干燥器中平衡24h后取出。取部分平衡水分后的薄片，按照烟草行业标准YC/T 345-2010，以气相色谱法测定其初始水率M0。
b.将剩余薄片分为两份，置于同一湿度为60%的恒温恒湿环境中缓慢吸湿。随着时间的推移，薄片的吸湿程度不同，在不同的吸湿程度下，一份薄片按照国家标准GB/T12914-2008《纸和纸板抗张强度的测定》测定抗张强度Sn，同时，另一份薄片直接以称重器测定重量Wn，并根据以下公式计算含水率Mn。
公式：
。
测定结果以及计算结果如下表1。
表1.
c.以抗张强度Sn和含水率Mn建立多项式回归模型，得到的模型如下：
M= = -7.6563×10-10 S3 + 1.6978×10-6 S2 - 0.0013011 S + 0.43951
其R2=0.9964，拟合程度较高。
（2）通过模型计算含水率：
取若干份与上述薄片为同一品种类型的待测薄片样品，每份样品分为两小份，一份按照国家标准GB/T 12914-2008《纸和纸板抗张强度的测定》测定抗张强度S，根据多项式回归模型计算含水率M；另一份以YC/T 345-2010标准的气相色谱法测定其含水率m，检测结果以及计算结果见下表2。
表2.
样品检测数据表明，本发明所测定的样品含水率与气相色谱法测定的样品含水率误差不超过±0.5%，在合理范围内。可见，本发明操作简单快捷，检测结果较为准确可靠，适用于加热卷烟用薄片含水率的快速测定。
实施例2
一种加热卷烟用薄片含水率的快速测定方法，包括以下步骤：
（1）建立模型：
a.取加热卷烟用薄片，首先以45℃热风干燥12min，然后置于干燥器中平衡29h后取出。取部分平衡水分后的薄片，按照烟草行业标准YC/T 345-2010，以气相色谱法测定其初始水率M0。
b.将剩余薄片分为两份，置于同一湿度为68%的恒温恒湿环境中缓慢吸湿。随着时间的推移，薄片的吸湿程度不同，在不同的吸湿程度下，一份薄片按照国家标准GB/T12914-2008《纸和纸板抗张强度的测定》测定抗张强度Sn，同时，另一份薄片直接以称重器测定重量Wn，并根据以下公式计算含水率Mn。
公式：
。
c.以抗张强度Sn和含水率Mn建立多项式回归模型。
（2）通过模型计算含水率：
取若干份与上述薄片为同一品种类型的待测薄片样品，同样按照国家标准GB/T12914-2008《纸和纸板抗张强度的测定》测定抗张强度S，根据多项式回归模型计算含水率M。
实施例3
一种加热卷烟用薄片含水率的快速测定方法，包括以下步骤：
（1）建立模型：
a.取加热卷烟用薄片，首先以60℃热风干燥20min，然后置于干燥器中平衡35h后取出。取部分平衡水分后的薄片，按照烟草行业标准YC/T 345-2010，以气相色谱法测定其初始水率M0。
b.将剩余薄片分为两份，置于同一湿度为75%的恒温恒湿环境中缓慢吸湿。随着时间的推移，薄片的吸湿程度不同，在不同的吸湿程度下，一份薄片按照国家标准GB/T12914-2008《纸和纸板抗张强度的测定》测定抗张强度Sn，同时，另一份薄片直接以称重器测定重量Wn，并根据以下公式计算含水率Mn。
公式：
。
c.以抗张强度Sn和含水率Mn建立多项式回归模型。
（2）通过模型计算含水率：
取若干份与上述薄片为同一品种类型的待测薄片样品，同样按照国家标准GB/T12914-2008《纸和纸板抗张强度的测定》测定抗张强度S，根据多项式回归模型计算含水率M。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种加热卷烟用薄片含水率的快速测定方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)建立模型：a.取加热卷烟用薄片，低温烘干并平衡水分后，测定初始含水率M0；b.将平衡水分后的薄片置于恒温恒湿环境中缓慢吸湿，记录不同吸湿程度下、薄片的重量Wn和薄片的抗张强度Sn，并根据公式
计算含水率Mn；c.以抗张强度Sn和含水率Mn建立回归模型；
(2)通过模型计算含水率：取待测薄片，检测其抗张强度，根据回归模型计算含水率。
2.根据权利要求1所述的一种加热卷烟用薄片含水率的快速测定方法，其特征在于：步骤c中，所述回归模型为多项式回归模型。
3.根据权利要求2所述的一种加热卷烟用薄片含水率的快速测定方法，其特征在于：多项式回归模型的判定系数R2 ≥0.98。
4.根据权利要求1所述的一种加热卷烟用薄片含水率的快速测定方法，其特征在于：步骤a中，低温烘干为：35-50℃热风干燥。
5.根据权利要求1所述的一种加热卷烟用薄片含水率的快速测定方法，其特征在于：步骤a中，低温烘干20-30min。
6.根据权利要求1所述的一种加热卷烟用薄片含水率的快速测定方法，其特征在于：步骤a中，低温烘干后的薄片置于密封条件下平衡水分24h以上。
7.根据权利要求1所述的一种加热卷烟用薄片含水率的快速测定方法，其特征在于：步骤b中，所述恒温恒湿环境的湿度高于60%。
8.根据权利要求1所述的一种加热卷烟用薄片含水率的快速测定方法，其特征在于：步骤b中，至少记录8组不同吸湿程度下、薄片的重量Wn和薄片的抗张强度Sn。
9.根据权利要求1所述的一种加热卷烟用薄片含水率的快速测定方法，其特征在于：步骤a中，按照烟草行业标准YC/T 345-2010测定初始水率M0。
10.根据权利要求1所述的一种加热卷烟用薄片含水率的快速测定方法，其特征在于：按照国家标准GB/T 12914-2008《纸和纸板抗张强度的测定》测定抗张强度。
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| CN112394002A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-02-23 | 中国农业科学院作物科学研究所 | 谷物籽粒含水率检测的校正方法、装置和可读存储介质 |
| CN113358517A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-09-07 | 张家口卷烟厂有限责任公司 | 一种商标纸含水率的快速检测方法 |
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