CN112378880B - 细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统，其包括：样品处理模块，用于将多个细支烟烟支分段，并收集所有细支烟烟支对应分段的烟丝，得到多个分段样品烟丝；光谱数据采集模块，用于采集各分段样品烟丝的近红外光谱数据；糖碱比计算模块，用于基于各分段样品烟丝的近红外光谱数据，得到各分段样品烟丝的糖碱比；均匀性判断模块，用于根据各分段样品烟丝的糖碱比，判断细支烟配方烟丝在烟支轴向上的分布均匀性。本发明提供的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统，基于糖碱比判断细支烟配方烟丝在烟支轴向上的分布均匀性，为提升细支烟配方烟丝在烟支轴向上的均匀分布提供分析系统，为提升细支卷烟卷制质量稳定性打下基础。
Description
技术领域
本发明涉及卷烟产品质量检测评价技术领域，尤其涉及一种细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统。
背景技术
随着消费多元化、差异化的日益凸显，细支卷烟越来越被追求时尚、优雅、前卫的年轻成年消费者认可，近年来得到了快速增长，市场份额逐步扩大。细支卷烟作为中式卷烟的重要组成部分，按照“低焦高档、健康时尚、科技环保”的方向，着力突出“双低、时尚、环保、个性”的产品特征，在产品配方设计和装潢设计上大胆突破创新，发展势头迅猛，国内18家工业公司均开发了细支卷烟，2015年行业细支卷烟累计销售70万箱，同期增幅超150％；2016年行业细支卷烟累计销售超130万箱，同期增幅超90％；2017年行业细支卷烟累计销售近240万箱，同期增幅近75％；2018年行业细支卷烟累计销售近350万箱，同期增幅近45％，这4年行业细支卷烟的销量增幅平均超95％。
细支卷烟作为中式卷烟新品类，在减害降焦、节能环保和降本增效等领域有着固有的优势。2017年国家烟草专卖局关于印发烟草行业“十三五”科技创新规划的通知中指明细支卷烟向高品质、高技术、高结构、低成本、低危害方向发展。然而，由于细支烟制造规格不同于常规卷烟，导致细支烟卷制造时出现消耗高、质量稳定性差、生产效率低等诸多问题，提升细支烟卷制质量及其稳定性一直是行业普遍关心的重要问题。国内外对细支烟的研究多集中于卷烟设备的改造和检测仪器的改进方面，对于细支烟卷烟质量方面的研究较少，尤其在细支烟卷制质量控制技术方面的研究仍有很大的提升空间。
由于细支卷烟体积较小，单支卷烟容纳的烟丝量少，同常规卷烟相比，细支卷烟在卷制过程中，烟丝在烟支轴向中的分布不均匀性等更容易被叠加和放大，引起卷烟吸阻、焦油及感官质量的较大波动。细支卷烟配方烟丝在烟支轴向分布上的均匀性，直接影响细支卷烟产品质量的稳定性。仅靠烟支密度的检测，无法真实反映配方烟丝在烟支轴向分布上的均匀性信息，目前尚无方法用于检测细支卷烟配方烟丝在烟支轴向分布上的均匀性。
因此，亟需一种细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统，以解决上述现有技术中的问题，能够为提升细支卷烟卷制质量稳定性打下基础。
本发明提供了一种细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统，其中，包括：
样品处理模块，用于将多个细支烟烟支分段，并收集所有细支烟烟支对应分段的烟丝，得到多个分段样品烟丝；
光谱数据采集模块，用于采集各所述分段样品烟丝的近红外光谱数据；
糖碱比计算模块，用于基于各所述分段样品烟丝的近红外光谱数据，得到各所述分段样品烟丝的糖碱比；
均匀性判断模块，用于根据各所述分段样品烟丝的糖碱比，判断细支烟配方烟丝在烟支轴向上的分布均匀性。
如上所述的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统，其中，优选的是，所述样品处理模块包括：
烟支切分单元，用于将多个细支烟烟支分段；
烟丝分离单元，用于将各分段烟支的卷烟纸和烟丝分离；
烟丝收集单元，用于收集所有细支烟烟支对应分段的烟丝，得到多个分段样品烟丝。
如上所述的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统，其中，优选的是，所述光谱数据采集模块包括：
烟丝研磨单元，用于将各分段样品烟丝磨成粉末，得到各分段样品烟丝粉末；
光谱数据采集单元，用于利用近红外光谱仪积分球漫反射采样系统，采集各所述分段样品烟丝粉末的近红外光谱数据。
如上所述的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统，其中，优选的是，所述光谱数据采集单元包括：
烟丝平铺子单元，用于将所述分段样品烟丝粉末平铺在旋转台样品杯底部；
砝码放置子单元，用于在所述分段样品烟丝粉末上放置金属砝码；
重复采样子单元，用于将每个所述样品烟丝粉末重复装样多次，采集多条近红外光谱数据。
如上所述的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统，其中，优选的是，所述砝码放置子单元所放置的所述金属砝码的重量为15g-30g，所述重复采样子单元的采样次数为不少于五次。
如上所述的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统，其中，优选的是，所述糖碱比计算模块包括：
总糖数据计算单元，用于将各所述分段样品烟丝的近红外光谱数据代入烟草常规化学成分总糖的近红外模型，得到各所述分段样品烟丝的总糖数据；
烟碱数据计算单元，用于将各所述分段样品烟丝的近红外光谱数据代入烟草常规化学成分烟碱的近红外模型，得到各所述分段样品烟丝的烟碱数据；
糖碱比计算单元，用于根据所述总糖数据和所述烟碱数据，得到各所述分段样品烟丝的糖碱比。
如上所述的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统，其中，优选的是，所述糖碱比计算单元通过计算所述总糖数据和所述烟碱数据的比值，得到各所述分段样品烟丝的糖碱比。
如上所述的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统，其中，优选的是，所述均匀性判断模块基于各所述分段样品烟丝的糖碱比，利用统计假设检验方法判断细支烟配方烟丝在烟支轴向上的分布均匀性。
如上所述的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统，其中，优选的是，所述均匀性判断模块包括：
F检验判断单元，用于采用F检验法判断烟支分段内和烟支分段间的糖碱比方差是否存在显著差异；
若采用F检验法判断的所述糖碱比方差存在显著差异，则判定细支烟配方烟丝在烟支轴向上分布不均匀；
若采用F检验法判断的所述糖碱比方差不存在显著差异，则采用同方差t检验方法判断细支烟配方烟丝在烟支轴向上的分布均匀性。
如上所述的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统，其中，优选的是，所述均匀性判断模块还包括：
同方差t检验判断单元，用于采用同方差t检验方法判断烟支分段内和烟支分段间糖碱比是否存在显著差异；
若采用同方差t检验方法判断的糖碱比存在显著差异，则判定细支烟配方烟丝在烟支轴向上的分布不均匀；
若采用同方差t检验方法判断的糖碱比不存在显著差异，则判定细支烟配方烟丝在烟支轴向上的分布均匀。
本发明提供一种细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统，利用样品处理模块得到多个分段样品烟丝，利用光谱数据采集模块得到分段样品烟丝的近红外光谱数据，利用糖碱比计算模块得到各分段样品烟丝的糖碱比，利用均匀性判断模块基于糖碱比判断细支烟配方烟丝在烟支轴向上的分布均匀性，为提升细支烟配方烟丝在烟支轴向上的均匀分布提供了分析系统，为提升细支卷烟卷制质量稳定性打下基础。
附图说明
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：
图1为本发明提供的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统的实施例的结构框图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
本公开中使用的“第一”、“第二”：以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本公开中，当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时，在该特定部件与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件，也可以不存在居间部件。当描述到特定部件连接其它部件时，该特定部件可以与所述其它部件直接连接而不具有居间部件，也可以不与所述其它部件直接连接而具有居间部件。
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
如图1所示，本实施例提供的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统，其包括：
样品处理模块1，用于将多个细支烟烟支分段，并收集所有细支烟烟支对应分段的烟丝，得到多个分段样品烟丝；
光谱数据采集模块2，用于采集各所述分段样品烟丝的近红外光谱数据；
糖碱比计算模块3，用于基于各所述分段样品烟丝的近红外光谱数据，得到各所述分段样品烟丝的糖碱比；
均匀性判断模块4，用于根据各所述分段样品烟丝的糖碱比，判断细支烟配方烟丝在烟支轴向上的分布均匀性。
其中，在本发明的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统的一种实施方式中，所述样品处理模块1具体可以包括：
烟支切分单元，用于将多个细支烟烟支分段；
烟丝分离单元，用于将各分段烟支的卷烟纸和烟丝分离；
烟丝收集单元，用于收集所有细支烟烟支对应分段的烟丝，得到多个分段样品烟丝。
其中，烟支切分单元在切分过程中，将每一细支烟烟支均匀地分切为多段，其中，各所述细支烟支的分段数M为5-10，并且进行分切的细支烟烟支的总数N为不低于20。
在具体实现中，烟支切分单元可以采用随机抽取的方法得到过各细支烟烟支，采用剪刀等工具将每一烟支进行均匀分切，各分段烟支被标记为Xij，其中，i表示第i支烟，j表示从靠近滤嘴段开始数的第j个分切段，1≤i≤N,1≤j≤M。
进一步地，所述烟丝分离单元可以采用分离工具或者手工将烟丝从卷烟纸上剥离下来。
进一步地，所述烟丝收集单元收集所有细支烟烟支对应分段的烟丝，得到多个分段样品烟丝。在具体实现中，所述烟丝收集单元将所有烟支第j个分段的烟丝集中收集，记为样品Yj。
进一步地，在本发明的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统的一种实施方式中，光谱数据采集模块2具体可以包括：
烟丝研磨单元，用于将各分段样品烟丝磨成粉末，得到各分段样品烟丝粉末；
光谱数据采集单元，用于利用近红外光谱仪积分球漫反射采样系统，采集各所述分段样品烟丝粉末的近红外光谱数据。
其中，所述烟丝研磨单元可以采用粉碎机或者研钵等研磨工具将各分段样品烟丝磨成粉末。
在本发明的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统的一种实施方式中，光谱数据采集单元具体可以包括：
烟丝平铺子单元，用于将所述分段样品烟丝粉末平铺在旋转台样品杯底部；
砝码放置子单元，用于在所述分段样品烟丝粉末上放置金属砝码。
重复采样子单元，用于将每个所述样品烟丝粉末重复装样多次，采集多条近红外光谱数据。
其中，所述砝码放置子单元所放置的所述金属砝码的重量为15g-30g；所述重复采样子单元的采样次数为不少于五次，即每个所述样品烟丝粉末的采样次数为不少于五次。
在具体实现中，烟丝平铺子单元将各样品Yj的烟丝粉末平铺在旋转台样品杯底部，砝码放置子单元在其上压上15g-30g的金属砝码，重复采样子单元对每个样品Yj重复装样5次及以上，采集近红外光谱数据5条及以上。
在本发明的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统的一种实施方式中，所述糖碱比计算模块3具体可以包括：
总糖数据计算单元，用于将各所述分段样品烟丝的近红外光谱数据代入烟草常规化学成分总糖的近红外模型，得到各所述分段样品烟丝的总糖数据；
烟碱数据计算单元，用于将各所述分段样品烟丝的近红外光谱数据代入烟草常规化学成分烟碱的近红外模型，得到各所述分段样品烟丝的烟碱数据；
糖碱比计算单元，用于根据所述总糖数据和所述烟碱数据，得到各所述分段样品烟丝的糖碱比。
其中，所述糖碱比计算单元通过计算所述总糖数据和所述烟碱数据的比值，得到各所述分段样品烟丝的糖碱比。
进一步地，均匀性判断模块4基于各所述分段样品烟丝的糖碱比，利用统计假设检验方法判断细支烟配方烟丝在烟支轴向上的分布均匀性。
进一步地，在本发明的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统的一种实施方式中，所述均匀性判断模块4具体可以包括：
F检验判断单元，用于采用F检验法判断烟支分段内和烟支分段间的糖碱比方差是否存在显著差异；
若采用F检验法判断的所述糖碱比方差存在显著差异，则判定细支烟配方烟丝在烟支轴向上分布不均匀；
若采用F检验法判断的所述糖碱比方差不存在显著差异，则采用同方差t检验方法判断细支烟配方烟丝在烟支轴向上的分布均匀性。
进一步地，在本发明的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统的一种实施方式中，所述均匀性判断模块4还包括：
同方差t检验判断单元，用于采用同方差t检验方法判断细支烟配方烟丝在烟支轴向上的分布均匀性；
若采用同方差t检验方法判断的糖碱比存在显著差异，则判定细支烟配方烟丝在烟支轴向上的分布不均匀；
若采用同方差t检验方法判断的糖碱比不存在显著差异，则判定细支烟配方烟丝在烟支轴向上的分布均匀。
本发明在一个实施例中，样品处理模块1随机抽取30支细支烟样品，每支烟均分为6段，对每支烟的烟支分段剥离烟丝，将30支烟相应烟支分段的烟丝合并，得到6个样品，分别记为Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6。
光谱数据采集模块2将Y1样品置于近红外光谱仪样品杯中，压上20g重的砝码，置于旋转台上，采用积分球漫反射采样系统采集其近红外光谱数据，分辨率为8cm-1，扫描次数64次，光谱范围4000-10000cm-1，采集完成后，重新装样，再次近红外光谱，重复5次，获得5条光谱，记为N11、N12、N13、N14、N15，糖碱比计算模块3将各光谱数据代入总糖、总碱近红外模型，获得总糖、总碱数据，计算糖碱比，记为RA11、RA12、RA13、RA14、RA15。同理，Y2、Y3、Y4、Y5、Y6样品依此类推，获得样品糖碱比数据见表1。
表1分切样品糖碱比数据
均匀性判断模块4的F检验判断单元所得到的样品的分段间F检验结果见表2，各分段间方差不存在显著差异(P＝0.496>0.05)。因此，需要采用同方差t检验方法进行进一步判断。
表2分段间F检验结果
均匀性判断模块4的同方差t检验判断单元所得到的样品的同方差t检验结果见表3，各分段间差异均不显著(P>0.05)，判定该细支烟样品配方烟丝轴向分布均匀。
表3同方差t检验结果
本发明在另一实施例中，样品处理模块1随机抽取25支细支烟样品，每支烟均分为5段，对每支烟的烟支分段剥离烟丝，将25支烟相应烟支分段的烟丝合并，得到五个样品，分别记为Y1、Y2、Y3、Y4、Y5。
光谱数据采集模块2将Y1样品置于近红外光谱仪样品杯中，压上20g重的砝码，置于旋转台上，采用积分球漫反射采样系统采集其近红外光谱数据，分辨率为8cm-1，扫描次数64次，光谱范围4000-10000cm-1，采集完成后，重新装样，再次近红外光谱，重复5次，获得5条光谱，记为N11、N12、N13、N14、N15，糖碱比计算模块3将各光谱数据代入总糖、总碱近红外模型，获得总糖、总碱数据，计算糖碱比，记为RA11、RA12、RA13、RA14、RA15。同理，Y2、Y3、Y4、Y5样品依此类推，获得糖碱比数据见表4。
表4分切样品糖碱比数据
均匀性判断模块4的F检验判断单元所得到的样品的分段间F检验结果见表5，各分段间方差存在显著差异(P＝0.001<0.05),判定该细支烟样品配方烟丝在烟支轴向分布上不均匀。
表5分段间F检验结果
本发明实施例提供的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统，利用样品处理模块得到多个分段样品烟丝，利用光谱数据采集模块得到分段样品烟丝的近红外光谱数据，利用糖碱比计算模块得到各分段样品烟丝的糖碱比，利用均匀性判断模块基于糖碱比判断细支烟配方烟丝在烟支轴向上的分布均匀性，为提升细支烟配方烟丝在烟支轴向上的均匀分布提供了分析系统，为提升细支卷烟卷制质量稳定性打下基础。
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。
Claims (7)
1.一种细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统，其特征在于，包括：
样品处理模块，用于将多个细支烟烟支分段，并收集所有细支烟烟支对应分段的烟丝，得到多个分段样品烟丝；
光谱数据采集模块，用于采集各所述分段样品烟丝的近红外光谱数据；
糖碱比计算模块，用于基于各所述分段样品烟丝的近红外光谱数据，得到各所述分段样品烟丝的糖碱比；
均匀性判断模块，用于根据各所述分段样品烟丝的糖碱比，利用统计假设检验方法判断细支烟配方烟丝在烟支轴向上的分布均匀性，
所述均匀性判断模块包括：
F检验判断单元，用于采用F检验法判断烟支分段内和烟支分段间的糖碱比方差是否存在显著差异；
若采用F检验法判断的所述糖碱比方差存在显著差异，则判定细支烟配方烟丝在烟支轴向上分布不均匀；
若采用F检验法判断的所述糖碱比方差不存在显著差异，则采用同方差t检验方法判断细支烟配方烟丝在烟支轴向上的分布均匀性，
所述均匀性判断模块还包括：
同方差t检验判断单元，用于采用同方差t检验方法判断烟支分段内和烟支分段间糖碱比是否存在显著差异；
若采用同方差t检验方法判断的糖碱比存在显著差异，则判定细支烟配方烟丝在烟支轴向上的分布不均匀；
若采用同方差t检验方法判断的糖碱比不存在显著差异，则判定细支烟配方烟丝在烟支轴向上的分布均匀。
2.根据权利要求1所述的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统，其特征在于，所述样品处理模块包括：
烟支切分单元，用于将多个细支烟烟支分段；
烟丝分离单元，用于将各分段烟支的卷烟纸和烟丝分离；
烟丝收集单元，用于收集所有细支烟烟支对应分段的烟丝，得到多个分段样品烟丝。
3.根据权利要求1所述的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统，其特征在于，所述光谱数据采集模块包括：
烟丝研磨单元，用于将各分段样品烟丝磨成粉末，得到各分段样品烟丝粉末；
光谱数据采集单元，用于利用近红外光谱仪积分球漫反射采样系统，采集各所述分段样品烟丝粉末的近红外光谱数据。
4.根据权利要求3所述的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统，其特征在于，所述光谱数据采集单元包括：
烟丝平铺子单元，用于将所述分段样品烟丝粉末平铺在旋转台样品杯底部；
砝码放置子单元，用于在所述分段样品烟丝粉末上放置金属砝码；
重复采样子单元，用于将每个所述样品烟丝粉末重复装样多次，采集多条近红外光谱数据。
5.根据权利要求4所述的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统，其特征在于，所述砝码放置子单元所放置的所述金属砝码的重量为15g-30g，所述重复采样子单元的采样次数为不少于五次。
6.根据权利要求1所述的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统，其特征在于，所述糖碱比计算模块包括：
总糖数据计算单元，用于将各所述分段样品烟丝的近红外光谱数据代入烟草常规化学成分总糖的近红外模型，得到各所述分段样品烟丝的总糖数据；
烟碱数据计算单元，用于将各所述分段样品烟丝的近红外光谱数据代入烟草常规化学成分烟碱的近红外模型，得到各所述分段样品烟丝的烟碱数据；
糖碱比计算单元，用于根据所述总糖数据和所述烟碱数据，得到各所述分段样品烟丝的糖碱比。
7.根据权利要求6所述的细支烟烟支中配方烟丝分布均匀性的检测系统，其特征在于，所述糖碱比计算单元通过计算所述总糖数据和所述烟碱数据的比值，得到各所述分段样品烟丝的糖碱比。
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