CN112528494A - 一种用于预测纸质滤棒吸阻模型的建立方法 - Google Patents

一种用于预测纸质滤棒吸阻模型的建立方法 Download PDF

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Abstract

本发明是一种用于预测纸质滤棒吸阻模型的建立方法，步骤包括：不同定量纸质滤棒片基制备、不同幅宽纸质滤棒片基制备、纸质滤棒成型、纸质滤棒物理指标检测、滤棒吸阻模型建立、滤棒吸阻模型应用检验。本发明为纸质滤棒吸阻调控及预测提供一种直观且可以量化的模型和方法，该方法操作简单、高效易行，可以避免大量重复试验验证，并在实验前对滤棒吸阻进行预测，对正式进行滤棒成型提供参考依据。

Description

一种用于预测纸质滤棒吸阻模型的建立方法
技术领域
本发明涉及一种用于预测纸质滤棒吸阻的模型建立方法，属于卷烟材料技术领域。
背景技术
卷烟滤棒作为吸烟者与主流烟气之间的桥梁，是烟草行业主要的卷烟辅料，卷烟滤棒的设计和添加材料的选择对卷烟的抽吸品质和减害降焦有着显著的影响。目前广泛采用醋酸纤维作为卷烟滤棒，醋酸纤维做卷烟过滤棒材料，弹性好、无毒、无味、热稳定性好、吸阻小、截滤效果显著、能选择性地吸附卷烟中的有害成分，同时又保留了一定的烟碱而不失香烟口味。但其生产成本高、生产工艺复杂，吸附能力有限、且无法多元化改变烟气特征，相对于醋酸纤维滤棒而言，纸质滤棒突出的优点是具有较强的可生物降解性、成本低廉，过滤压降相同时对烟气中焦油和烟碱的截留效率更高，在纸质滤棒片基中可以添加适宜颗粒致香载体,亦或在纸质片基表面涂覆香精香料以改善抽吸品质、烟气特征。然而，纸质滤棒相对于醋酸纤维滤棒而言，填充性、均匀性以及稳定性稍微差一些，这就造成滤棒吸阻波动较大，滤棒吸阻的稳定性直接影响着卷烟吸阻、化学指标的稳定性，以及消费者吸食感受，因此开发一种调控纸质滤棒吸阻的模型及其方法对于卷烟滤棒新材料品类创新，塑造卷烟风格特征，提升卷烟品质具有一定意义。
目前国内公开的关于纸质滤棒的报道主要有：专利CN108193546A公开了一种龙须草纤维卷烟纸质滤棒的制备方法及该纸质滤棒，该制备方法包括纸基、原纸、纸质滤棒的制备。专利CN104172472A(CN104172472B)公开了一种蔗渣纤维卷烟纸质滤棒，该制备方法包括：将蔗渣桨、木浆和竹浆桨板分别磨浆制得浆料并混合均匀，并抄造成型，采用纸质滤棒常规成型工艺，原纸经压纹、干燥和成型后制得纸质滤棒。专利CN109757769A公开了一种含有陶瓷材料的纸质滤棒，即在纸质滤棒基材上涂布陶瓷材料颗粒，经压纹、干燥、分切，成型为卷烟纸质滤棒。专利CN111155358A公开了一种携香及具有选择性降低烟气苯酚含量功能的超细纤维功能化纸质滤棒基材及其制备和应用。专利CN101408012公开了含用胺类化合物官能化的二醋酸纤维的纸、纸质滤棒及制备方法。专利CN109898359A公开了一种天然烟草香气的卷烟纸质滤棒纸张材料的制备方法。专利CN106490679A公开了一种瓦楞片制成的纸质滤棒。专利CN103284327A(CN103284327B)公开了一种复合竹纤维的烟草纸质滤棒及其制备方法。专利CN109512024A公开了一种纸质滤棒制造方法，包括步骤一、纸质原材料经放卷装置被放卷；步骤二、纸质原材料进入纸张力控制装置；步骤三、张紧后的纸质原材料进入纠偏装置；步骤四、纠偏后的纸质原材料经引纸装置进入加热装置；步骤五、将加热后的纸质原材料在压纹装置处压纹；步骤六、纸质原材料在被压纹之后进入成型机之前被预折叠装置进行预折叠。步骤七、经过预折叠后的纸质原材料在成型机上完成滤棒成型和切割，形成纸质滤棒。专利CN103110185A(CN103110185B)公开了一种复合烟丝的三元烟草纤维纸质滤棒。专利CN202744897U公开了一种烟用纸质滤棒原纸，可改善滤棒对烟气中有害物质的吸附效果，达到减害降焦的目的。专利CN101433371(CN101433371B)公开了一种降低卷烟烟气中醛类物质的纸质过滤嘴及其制备方法。专利CN109403129A公开了一种含胶原纤维的纸质卷烟滤棒及其制备方法。专利CN108193560A公开了一种构皮纤维纸质滤材及其制备方法和应用。专利CN101798352A(CN101798352B)本发明公开了一种具有减害降焦功能的改性纤维素、纸质滤嘴及它们的制备方法。专利CN105686079A公开了一种可降低烟气中气相自由基的纸质滤材的制备方法。专利CN102273732A(CN102273732B)公开了一种弱极性纸质滤材及其制备和应用。专利CN102691234A(CN102691234B)公开了一种高抗张强度卷烟用纸质滤材及其制备方法。专利CN102747647A(CN102747647B)公开了一种纸质卷烟滤嘴棒滤材及其加工方法。专利CN107594617A公开了一种再造烟叶纸质嘴棒，其特征在于：它是以再造烟叶、醋酸纤维以及木浆纤维为原料，并按一定的比例进行混合打浆，在浆料中加入具有吸附作用的填料，达到降焦减害的作用并采用烷基烯酮二聚体浆内施胶联合紫胶表面施胶的方法，提升纸质嘴棒的抗水性能，通过抄造成型等工序制备成再造烟叶纸质嘴棒原纸，经嘴棒成型机制备成再造烟叶纸质嘴棒。
以上诸多关于纸质滤棒的报道大多集中于引入滤棒新材料、降焦减害、赋予风格特征、提升感官品质等几个方面，而未聚焦纸质滤棒填充性、均匀性以及稳定性不足，滤棒吸阻波动较大等方面问题，因此研究一种调控纸质滤棒吸阻的模型及其方法对于缓解或解决纸质滤棒吸阻波动、稳定产品质量具有一定意义。
发明内容
本发明的目的就是在于为纸质滤棒吸阻设计和调整提供一种预测模型，该方法操作简单、高效易行，可以避免大量重复试验验证，并在实验前对滤棒吸阻进行预测，对正式进行滤棒成型提供参考依据。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于预测纸质滤棒吸阻模型的建立方法，步骤包括：
(1)不同定量纸质滤棒片基制备：按照纸质滤棒片基配方，通过调整上浆浓度、浆网速比抄造成型不同定量及厚度的片基并收卷；
(2)不同幅宽纸质滤棒片基制备：将步骤(1)中不同定量及厚度的片基按照规定幅宽进行分切并复卷；
(3)纸质滤棒成型：将步骤(2)中不同定量、不同幅宽的片基通过舒展辊将片基舒展后经压纹辊压纹，压纹后将片基聚拢成型后形成圆柱状滤棒原棒；
(4)纸质滤棒物理指标检测：滤棒物理性能参照GB/T 5605-2011《醋酸纤维滤棒》中规定的方法，测定滤棒的长度、圆周、压降、硬度、圆度及外观指标，检测数据不少于20组，并计算平均值和标准偏差；
(5)滤棒吸阻模型建立：通过对步骤(4)中数据进行数理统计，通过回归分析和方差分析建立片基定量、幅宽与滤棒吸阻之间的关系，如公式(1)所示，
Y＝140*X1+157*X2-26761 (1)
其中，Y表示滤棒吸阻，X1表示片基幅宽，X2片基定量；
(6)滤棒吸阻模型应用检验：预先设定滤棒参数，根据滤棒吸阻模型推导得到片基定量及幅宽，按照推导参数进行上机验证并对样品进行物理指标检测和数据分析，对比推导值与实测值之间的差异。
进一步的，步骤(1)中，纸质滤棒片基定量范围为35-55g/m2；片基可根据需要通过加香或者涂布在片基表面负载香精香料，赋予卷烟烟气风格特征。
进一步的，步骤(2)中，纸质滤棒片基的幅宽范围为150-170mm；也可以根据实际滤棒设计参数进行适当调整。
进一步的，步骤(3)中，片基压纹方式为直螺纹、花螺纹和点线式螺纹，压纹深度为0.1-0.6mm、宽度为：0.5-1mm。
本发明的第二目的是提供一种上述方法建立的模型在预测纸质滤棒吸阻中的应用。
本发明的有益技术效果是：在本发明的技术方案中，通过前期对不同定量、不同幅宽、不同压纹方式片基进行上机成型并对吸阻进行检测，寻求定量、幅宽与吸阻之间的相关性构建模型，并对该模型的可行性及有效性进行生产验证。该方法与常规通过开展多次实验验证确定吸阻相比，该方法可以在拟定实验方案时就可对片基定量和幅宽进行预设计，在正式开展实验验证时仅需在该条件附近做微调和改进即可，大大减少了实验量，节省时间，减少资源浪费。
附图说明
图1是实施例2中片基幅宽与滤棒吸阻关系；
图2是实施例2中片基定量与滤棒吸阻关系；
图3是实施例2中片基定量、幅宽与滤棒吸阻关系。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种用于预测纸质滤棒吸阻模型的建立方法，步骤包括：
(1)不同定量纸质滤棒片基制备：按照纸质滤棒片基配方，通过调整上浆浓度、浆网速比抄造成型不同定量及厚度的片基并收卷，纸质滤棒片基定量范围为35-55g/m2；
(2)不同幅宽纸质滤棒片基制备：将步骤(1)中不同定量及厚度的片基按照规定幅宽进行分切并复卷，纸质滤棒片基的幅宽范围为150-170mm；
(3)纸质滤棒成型：将步骤(2)中不同定量、不同幅宽的片基通过舒展辊将片基舒展后经压纹辊压纹，压纹后将片基聚拢成型后形成圆柱状滤棒原棒，其中，片基压纹方式为直螺纹、花螺纹和点线式螺纹，压纹深度为0.1-0.6mm、宽度为：0.5-1mm；
(4)纸质滤棒物理指标检测：滤棒物理性能参照GB/T 5605-2011《醋酸纤维滤棒》中规定的方法，测定滤棒的长度、圆周、压降、硬度、圆度及外观指标，检测数据不少于20组，并计算平均值和标准偏差；
(5)滤棒吸阻模型建立：通过对步骤(4)中数据进行数理统计，通过回归分析和方差分析建立片基定量、幅宽与滤棒吸阻之间的关系，如公式(1)所示，
Y＝140*X1+157*X2-26761 (1)
其中，Y表示滤棒吸阻，X1表示片基幅宽，X2片基定量；
(6)滤棒吸阻模型应用检验：预先设定滤棒参数，根据滤棒吸阻模型推导得到片基定量及幅宽，按照推导参数进行上机验证并对样品进行物理指标检测和数据分析，对比推导值与实测值之间的差异。
实施例2
表1.片基物理参数与滤棒吸阻关系
Figure BDA0002827584790000051
表2.片基幅宽与滤棒吸阻关系
Figure BDA0002827584790000061
表3.片基定量与滤棒吸阻关系
Figure BDA0002827584790000062
*y--吸阻，x--定量
(1)相同片基定量条件下，随着片基幅宽逐渐增加，滤棒吸阻随着增大，且定量越大滤棒吸阻增加越快。同理，相同片基幅宽条件下，随着片基定量逐渐增加，滤棒吸阻随着增大，且幅宽越大滤棒吸阻增加越快。(2)相同片基定量条件下，片基幅宽与滤棒吸阻分别呈以下关系(如表2所示),相同片基幅宽条件下，片基定量与滤棒吸阻分别呈以下关系(如表3所示)，以上关系式可以在给定滤棒吸阻条件下，初步对片基的定量和幅宽进行初步设计。
实施例3
表4.片基定量、幅宽与滤棒吸阻关系
Figure BDA0002827584790000063
Figure BDA0002827584790000071
*X1—幅宽、X2—定量、Y—吸阻
表5.二元线性回归方差分析
Figure BDA0002827584790000072
通过对不同片基定量、不同幅宽条件下滤棒吸阻进行回归分析及显著性检验可知，滤棒吸阻与片基定量、幅宽之间符合Y＝140*X1+157*X2-26761，(X1—150/155/160/165/170、X2—35/40/45/50/55)R2＝0.836的回归关系，查表可知F0.05(2,22)＝3.44，F0.01(2,22)＝5.72，因为F＝55.95＞F0.01(2,22)＝5.72，所以吸阻与片基定量、幅宽之间具有十分显著的线性关系。该回归关系可作为后续设计和制定纸质滤棒工艺参数参考模型。
实施例4
滤棒工艺参数1：长度：120mm、圆周：23.25mm、吸阻：1400±250Pa
滤棒工艺参数2：长度：120mm、圆周：23.25mm、吸阻：2400±250Pa
欲实现以上两个规格滤棒，若没有进行滤棒吸阻模型研究和设计，则需进行片基定量和幅宽条件摸索，所需时间较长、耗费资源较多，如果采用实施例二部分的滤棒吸阻模型：Y＝140*X1+157*X2-26761，X1—150/155/160/165/170、X2—35/40/45/50/55进行设计，则满足上述条件的片基定量和幅宽条件分别为：滤棒1：片基定量：45±2g/m2、幅宽：155mm；滤棒2：片基定量：45±2g/m2、幅宽：165mm。按照该条件进行滤棒成型并检测物理指标如下表6、7所示。
表6.滤棒1物理指标检测
Figure BDA0002827584790000081
表7.滤棒2物理指标检测
Figure BDA0002827584790000082
Figure BDA0002827584790000091
由表6、7可知，根据滤棒设计工艺参数、结合滤棒吸阻模型，对片基的定量和幅宽进行设计并进行滤棒成型和物理指标检测，结果发现测量值基本都在设计范围内，实践证明滤棒吸阻模型确实科学可行，该方法可以大大提升工作效率，减少资源浪费，并能够在制定完滤棒工艺参数后即可进行片基参数设计。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种用于预测纸质滤棒吸阻模型的建立方法，其特征在于，步骤包括：
(1)不同定量纸质滤棒片基制备：按照纸质滤棒片基配方，通过调整上浆浓度、浆网速比抄造成型不同定量及厚度的片基并收卷；
(2)不同幅宽纸质滤棒片基制备：将步骤(1)中不同定量及厚度的片基按照规定幅宽进行分切并复卷；
(3)纸质滤棒成型：将步骤(2)中不同定量、不同幅宽的片基通过舒展辊将片基舒展后经压纹辊压纹，压纹后将片基聚拢成型后形成圆柱状滤棒原棒；
(4)纸质滤棒物理指标检测：滤棒物理性能参照GB/T 5605-2011《醋酸纤维滤棒》中规定的方法，测定滤棒的长度、圆周、压降、硬度、圆度及外观指标，检测数据不少于20组，并计算平均值和标准偏差；
(5)滤棒吸阻模型建立：通过对步骤(4)中数据进行数理统计，通过回归分析和方差分析建立片基定量、幅宽与滤棒吸阻之间的关系，如公式(1)所示，
Y＝140*X1+157*X2-26761 (1)
其中，Y表示滤棒吸阻，X1表示片基幅宽，X2片基定量；
(6)滤棒吸阻模型应用检验：预先设定滤棒参数，根据滤棒吸阻模型推导得到片基定量及幅宽，按照推导参数进行上机验证并对样品进行物理指标检测和数据分析，对比推导值与实测值之间的差异。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)中，纸质滤棒片基定量范围为35-55g/m2。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)中，纸质滤棒片基的幅宽范围为150-170mm。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(3)中，片基压纹方式为直螺纹、花螺纹和点线式螺纹，压纹深度为0.1-0.6mm、宽度为：0.5-1mm。
5.根据权利要求1-4任一项所述方法建立的模型在预测纸质滤棒吸阻中的应用。
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