CN112985995B - 烟丝刚柔度测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟丝刚柔度测量方法及装置，本发明的构思在于对待测烟丝样品实施持续下压，并采集下压过程从起始至结束的压力反馈以及对应的时间，以此模拟烟丝在卷制过程中的受压过程或者抓握时的力学特性，再由下压过程获得的压力数据及对应时间点的关系，表征出反映烟丝柔软手感或坚硬手感的烟丝刚柔度，以此作为烟丝定量指标之一。本发明填补了烟丝质量评价指标的空缺，为产品的持续优化提升提供了重要的技术支持及指导。

Description

烟丝刚柔度测量方法及装置

技术领域

本发明涉及烟草加工领域，尤其涉及一种烟丝刚柔度测量方法及装置。

背景技术

烟草行业对成品烟丝的质量评价通常采用含水率、填充值、烟丝结构、整丝率、转化率、纯净度等物理特性指标，然而在实际生产过程中，有时会出现各项烟丝质量指标检测结果接近，但依然出现诸如卷制过程的停机率、剔除量差异较大的情况，据此分析，可以认为是现有的成品烟丝质量评价指标并不能全面、真实的反映烟丝质量状况和卷制适用性。

例如对于后期制作成的卷烟，烟丝刚柔度对于加工影响、样品量的消耗乃至卷烟成品的外观均有一定影响，并且烟丝刚柔度与烟丝填充度也存在关联，也因此与卷烟风味具有对应性。而由于目前还未有对烟丝刚柔度的客观表征及检测方式，通常是在烟丝出现卷制过程不适用情况时，生产操作人员反映烟丝手感偏硬、扎手，然而上述已有烟丝质量评价指标中未有与该手感直接相关、适配的评价指标。也即是说，目前对于烟丝刚柔度的检测多是由生产操作人员主要采用手摸和经验对烟丝刚柔度进行评价，缺少定量的测量和表征方法。即便现在也有一些模仿手感原理，采用造纸法再造烟叶并进行柔软度测定的方案，但是其均采用的是较大尺寸的片状烟草物料，并不适用于尺寸较小的烟丝刚柔度测定。

发明内容

由此，本发明旨在提供一种烟丝刚柔度测量方法及装置，通过模拟烟丝在卷制过程中的受压过程或者抓握时的力学特性，能够真实反映烟丝的刚柔度，实现了对烟丝刚柔度评价指标的定量表征和测定，对于烟丝质量评价具有重要的指导意义，将为产品的持续优化提升提供重要的技术支持。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种烟丝刚柔度测量方法，其中包括：

将预处理后的待测烟丝样品填装至样品杯后，驱动压盘按预设参数向下移动；

监测并记录压盘接触待测烟丝样品后在持续下压过程中的压力反馈数值；

根据所述压力反馈数值，获取从压盘接触待测烟丝样品起至预设时间的受力值及相应时间值的监测散点图；

根据所述监测散点图，得到以受力及时间关系表征的烟丝刚柔度指标；

重复上述过程，将获得的若干次所述烟丝刚柔度指标的均值，作为待测烟丝样品的刚柔度目标数据。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述监测并记录压盘接触待测烟丝样品后在持续下压过程中的压力反馈数值包括：

监测并记录压盘接触烟丝样品顶部端面时的初始压力反馈值以及对应的初始时间，并开始计时；

在持续下压过程中，按预设的采样率记录若干个中间压力反馈值以及对应的中间时间；

基于所述初始时间，判定压盘下压的累计时间是否达到预设结束时间；

若是，则控制压盘停止下压并记录结束压力反馈值。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述采样率为150个数据点～250个数据点/每秒。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述预设参数包括：预设的移动速度为1mm/s～3mm/s，和/或预设的压力为3500g～6500g。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述将预处理后的待测烟丝样品填装至样品杯包括：将待测烟丝样品填装至样品杯的预设高度，并使样品杯内的待测烟丝样品的顶部端面平齐。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述方法还包括：在重复获得若干次所述烟丝刚柔度指标的过程中，检测每次填装至样品杯中的待测烟丝样品的质量数据是否一致。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述预处理包括：将待测烟丝样品置于预设的温度及相对湿度的环境内平衡预设时间。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述根据所述监测散点图，得到以受力及时间关系表征的烟丝刚柔度指标包括：

基于绘制的所述监测散点图，拟合出表示持续受力及持续时间关系的线性方程：F＝G*T+b；

其中F为受力数据、T为时间数据、b为线性方程的加性因子，G则为所述烟丝刚柔度指标。

第二方面，本发明提供了一种烟丝刚柔度测量装置，其中包括：底座、样品杯、压盘下压机构、压力传感器以及控制器件；

所述底座上设有容置槽，所述容置槽与所述样品杯的杯底形状适配；

所述压盘下压机构设置在所述样品杯的上方或侧面，具体包括压盘、连杆以及下压驱动部件；所述压盘连接于所述连杆的一端；所述连杆的另一端与所述下压驱动部件的输出端连接；所述下压驱动部件与所述控制器件电信号连接，所述控制器件用于设定所述下压驱动部件执行参数并控制所述下压驱动部件带动所述连杆及所述压盘上下移动；

所述压力传感器安装于所述压盘与待测烟丝样品接触的端面，或者安装在所述下压驱动部件上，且与所述控制器件电信号相连，所述控制器件还用于监测并记录所述压力传感器反馈的受压数值及对应的时间数据。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述测量装置还包括填充样品一致性检测部件；

所述填充样品一致性检测部件包括：在所述样品杯的杯体上设置的高度标识；和/或用于检测待测烟丝样品质量的电子天平，所述电子天平与所述控制器件电信号连接。

本发明的构思在于对待测烟丝样品实施持续下压，并采集下压过程从起始至结束的压力反馈以及对应的时间，以此模拟烟丝在卷制过程中的受压过程或者抓握时的力学特性，再由下压过程获得的压力数据及对应时间点的关系，表征出反映烟丝柔软手感或坚硬手感的烟丝刚柔度，以此作为烟丝定量指标之一。本发明填补了烟丝质量评价指标的空缺，为产品的持续优化提升提供了重要的技术支持及指导。

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为本发明实施例提供的烟丝刚柔度测量方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的烟丝刚柔度测量装置的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明提出了一种烟丝刚柔度测量方法的实施例，具体来说，如图1所示，可以包括如下步骤：

步骤S1、将预处理后的待测烟丝样品填装至样品杯后，驱动压盘按预设参数向下移动。

具体地，可将待测烟丝样品置于预设温度及相对湿度的环境内平衡预设时间进行预处理，参考地，取含水率为12％～13％(如12.5％)的烟丝样品200g，置于温度(22±2)℃、相对湿度(60±5)％的环境内平衡48小时，然后取其中烟丝样品5g，填放在内径为50mm、杯内高度为100mm的圆柱形样品杯中。接着，启动相关控制器件(例如但不限于弹性检测仪、填充率检测仪、质构仪等，或者专为此场景设计的控制系统)，并按预设的运行参数驱动压盘向下持续移动，以均匀下压杯内样品。考虑到烟丝填充后形状、结构完整性受时间因子影响，优选采用蠕变方式进行测试，即预设的移动速度为1mm/s～3mm/s，和/或预设的压力为3500g～6500g(力及质量单位的换算，本发明不作赘述，且在设定施加压力参数时可以结合压盘的接触面积而定，对此本发明不做限定)，实际操作时例如可设定下压速度为2mm/sec，并以5000g的压力作出初始施压压力。当然，如果基于特定的检测仪器，还可以参考如下设置检测粒度等参数：力值分辨率0.1g、测试距离>250mm、距离分辨率0.001mm、速度准确率：>0.1％等。

步骤S2、监测并记录压盘接触待测烟丝样品后在持续下压过程中的压力反馈数值。

具体地，可以通过力度反馈传感部件，在下压过程中一旦压盘接触待测样品表面，则建立力学反馈信号，由此便可以监测到压盘下压过程中的压力反馈数值。例如可以监测并记录压盘接触烟丝样品顶部端面时的初始压力反馈值以及对应的初始时间，并开始计时；在持续下压过程中，按预设的采样率记录若干个中间压力反馈值以及对应的中间时间，在实际操作中，监测并记录压力反馈数值的采样率可以为150个数据点～250个数据点/每秒，例如为200点/秒；或者也可以按预设的采样周期获得压力反馈数据，这里的采样周期可以设为500ms～1.5ms，例如间隔800ms或1秒等获得一个压力反馈值。然后，基于所述初始时间，判定压盘下压的累计时间是否达到预设结束时间，也即是统一既定时间期间内的压力反馈数据，如果到达该预设结束时间，则可以控制压盘停止下压并记录结束压力反馈值。

步骤S3、根据所述压力反馈数值，获取从压盘接触待测烟丝样品起至预设时间的受力值及相应时间值的监测散点图。

这里所述的压力反馈数值包括前述初始压力反馈值、若干中间压力反馈值以及结束压力反馈值，并包含各个压力反馈值的采集时间点，由此便可以绘制出包含受力值及相应时间值的监测散点图。

步骤S4、根据所述监测散点图，得到以受力及时间关系表征的烟丝刚柔度指标。

由所述监测散点图便可以拟合出在一定时间区间内的受力曲线，进而可以通过考察该受力曲线的斜率变化得到所需的烟丝刚柔度指标，也即是说，可以借由受力及时间关系表征出烟丝刚柔度指标，为便于实施例，这里给出如下实施示例供参考，通过监测散点图拟合出表示持续受力及持续时间关系的线性方程：F＝G*T+b，其中，F为上述受力数据、T为对应的时间数据、b为线性方程的加性因子(无具体含义，可以理解为截距)，而G则为所述烟丝刚柔度指标(单位可参考前文所述采用g/sec)，需指出的是，此刚柔度指标G越大则说明烟丝的刚性越小，而柔性越大，反之，刚柔度指标G越小则说明烟丝的刚性越大，而柔性越小。

步骤S5、重复上述过程，将获得的若干次所述烟丝刚柔度指标的均值，作为待测烟丝样品的刚柔度目标数据。

最后，为了提升检测准确度，可以按前述方式获得若干次测试结果(即若干个量化的持续受力及持续时间关系)，并计算多次测试的均值，作为最终的烟丝刚柔度目标指标数据。

进一步地，在实施下压操作之前，为了确保检测可靠、数据准确，可以在将待测烟丝样品填装至样品杯时，检测是否填充至统一且固定的预设高度，并可以通过压盘或其他机构使样品杯内的待测烟丝样品的顶部端面平齐，也即是保证后续的样品接触面平整、且与预设的填充高度齐平。在此构思基础上，还可以补充的是，在前述重复获得若干次所述烟丝刚柔度指标的过程中，可以检测每次填装至样品杯中的待测烟丝样品的质量数据是否一致，也即是装杯前后可以通过质量检测设备获取每次检测所用的待测烟丝样品的质量，并在前后质量一致时触发后续的下压等实测过程。

对于上述方法实施例及其优选方案，还需指出的是，前述测量方式可结合任一种形式的实体装置，后文相应地提出了一种测量装置的实施参考，本领域技术人员可以结合经验采用其他装置实施上述检测过程，对此本发明不作赘述和限定。

综上所述，本发明的构思在于对待测烟丝样品实施持续下压，并采集下压过程从起始至结束的压力反馈以及对应的时间，以此模拟烟丝在卷制过程中的受压过程或者抓握时的力学特性，再由下压过程获得的压力数据及对应时间点的关系，表征出反映烟丝柔软手感或坚硬手感的烟丝刚柔度，以此作为烟丝定量指标之一。本发明填补了烟丝质量评价指标的空缺，为产品的持续优化提升提供了重要的技术支持及指导。

相应上述，本发明提出了一种烟丝刚柔度测量装置的实施参考，结合图2所示，具体包括：底座1、样品杯2、压盘下压机构3、压力传感器4以及控制器件5。其中，所述压盘下压机构3设置在所述样品杯2的上方或侧面，具体可以包括压盘31、连杆32以及下压驱动部件33。

所述压盘31连接于所述连杆32的一端，所述连杆32的另一端与所述下压驱动部件33的输出端连接。可以理解的是，本发明考虑采用压盘31对样品杯2内的待测烟丝样品进行均匀施压(而非针刺等类似方式)，因此，所述压盘31的形状需要与所述样品杯2的开口形状适配，这才能保证压盘31可以使得杯内烟丝均匀受力。

在实际操作中，可以结合图示采用相对可靠的底座1与样品杯2连接设置方式，例如但不限于可在所述底座1上设有容置槽11，所述容置槽11与所述样品杯2的杯底适配，以确保所述样品杯2能够在检测过程中的位置相对固定，当然容置槽11除了如图中所示采用内陷式结构，也可以采用外凸结构，也即是在容置槽11上突出设置有杯座结构，以便将样品杯2固定放置在该杯座结构中，对此本发明不作限定。例如，样品杯2如果采用前述圆形，则容置槽11可设定为直径略大于该样品杯2外径的圆形槽，相应地，压盘3直径略小于样品杯2的内径。

此外，所述连杆32可以通过卡扣结构或螺纹结构与下压驱动部件33的输出端连接，而对于连杆32的另一端，则可以考虑将所述压盘31与所述连杆32进行螺纹固定连接，或者也可以考虑二者一体成型结构。这就需要对上述底座1、样品杯2、压盘31以及连杆32的材质选型予以补充，为了便于制造且减轻成本负担，同时为了兼顾检测可靠性，优选采用相对轻质的采用，例如塑料、有机玻璃等，尤其对于样品杯2来说，为了便于从外部观察受压效果，其可以优选考虑可透光、可透视的材质，而对于施力的部件压盘31以及连杆32，则可以优选考虑具有一定强度的材质。

关于下压驱动部件33，具体可以采用电机、气缸、液压缸等类似部件，并且所述下压驱动部件33与所述控制器件5电信号连接，所述控制器件5的作用之一是设定所述下压驱动部件33执行参数并控制所述下压驱动部件33按此设定参数带动所述连杆32及所述压盘31上下移动，在实际实施时可以参考相关的已有技术，对此本发明不作赘述。

关于所述压力传感器4，其可以安装在所述压盘31与待测烟丝样品接触的端面，或者安装在所述下压驱动部件33上(例如现有检测仪器的力臂上)，且与所述控制器件5电信号相连，所述控制器件5的作用还可以是监测并记录所述压力传感器4反馈的受压数值及对应的时间数据。

关于所述控制器件5，其实现方式及具体的驱动控制和数据采集处理等方式，皆可以借鉴现有仪器设备，例如前文提及的弹性检测仪、填充率检测仪、质构仪等(并且采用专用仪器时，前述下压驱动部件33、压力传感器4皆可以集成在控制器件5中)，对此本发明不做说明限定，而可以进一步具体说明的是，如前文所述，为了确保检测精度和可靠性，优选地，为所述测量装置设计填充样品一致性检测部件，具体来说，所述填充样品一致性检测部件可以是指在所述样品杯2的杯体上设置的高度标识，和/或为了提升测量方式的自动化水平，该填充样品一致性检测部件还可以包括检测待测烟丝样品质量的电子天平，而所述电子天平则可以与所述控制器件5电信号连接，以提供样品质量数据用于记录或检测启动条件等，此外，所述测量装置还可以包括用于校准该电子天平的砝码，对此本发明可以不作限定。

本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种烟丝刚柔度测量方法，其特征在于，包括：

将预处理后的待测烟丝样品填装至样品杯后，驱动压盘按预设参数向下移动；所述填装至样品杯包括：将待测烟丝样品填装至样品杯的预设高度，并使样品杯内的待测烟丝样品的顶部端面平齐；

监测并记录压盘接触待测烟丝样品后在持续下压过程中的压力反馈数值；

根据所述压力反馈数值，获取从压盘接触待测烟丝样品起至预设时间的受力值及相应时间值的监测散点图；

根据所述监测散点图，得到以受力及时间关系表征的烟丝刚柔度指标，包括：基于绘制的所述监测散点图，拟合出表示持续受力及持续时间关系的线性方程：F=G*T+b，其中F为受力数据、T为时间数据、b为线性方程的加性因子，G则为所述烟丝刚柔度指标；

重复上述过程，将获得的若干次所述烟丝刚柔度指标的均值，作为待测烟丝样品的刚柔度目标数据；且在重复获得若干次所述烟丝刚柔度指标的过程中，检测每次填装至样品杯中的待测烟丝样品的质量数据是否一致。

2.根据权利要求1所述的烟丝刚柔度测量方法，其特征在于，所述监测并记录压盘接触待测烟丝样品后在持续下压过程中的压力反馈数值包括：

监测并记录压盘接触烟丝样品顶部端面时的初始压力反馈值以及对应的初始时间，并开始计时；

在持续下压过程中，按预设的采样率记录若干个中间压力反馈值以及对应的中间时间；

基于所述初始时间，判定压盘下压的累计时间是否达到预设结束时间；

若是，则控制压盘停止下压并记录结束压力反馈值。

3.根据权利要求2所述的烟丝刚柔度测量方法，其特征在于，所述采样率为150个数据点~250个数据点/每秒。

4.根据权利要求1所述的烟丝刚柔度测量方法，其特征在于，所述预设参数包括：预设的移动速度为1mm/s~3mm/s，和/或预设的压力为3500g~6500g。

5.根据权利要求1所述的烟丝刚柔度测量方法，其特征在于，所述预处理包括：将待测烟丝样品置于预设的温度及相对湿度的环境内平衡预设时间。

6.根据权利要求1~5任一项所述的烟丝刚柔度测量方法，其特征在于，所述测量方法采用如下烟丝刚柔度测量装置进行测量，包括：底座（1）、样品杯（2）、压盘下压机构（3）、压力传感器（4）以及控制器件（5）；

所述底座（1）上设有容置槽（11），所述容置槽（11）与所述样品杯（2）的杯底形状适配；

所述压盘下压机构（3）设置在所述样品杯（2）的上方或侧面，具体包括压盘（31）、连杆（32）以及下压驱动部件（33）；所述压盘（31）连接于所述连杆（32）的一端；所述连杆（32）的另一端与所述下压驱动部件（33）的输出端连接；所述下压驱动部件（33）与所述控制器件（5）电信号连接，所述控制器件（5）用于设定所述下压驱动部件（33）执行参数并控制所述下压驱动部件（33）带动所述连杆（32）及所述压盘（31）上下移动；

所述压力传感器（4）安装于所述压盘（31）与待测烟丝样品接触的端面，或者安装在所述下压驱动部件（33）上，且与所述控制器件（5）电信号相连，所述控制器件（5）还用于监测并记录所述压力传感器（4）反馈的受压数值及对应的时间数据；

所述测量装置还包括填充样品一致性检测部件。

7.根据权利要求6所述的烟丝刚柔度测量方法，其特征在于，

所述填充样品一致性检测部件包括：在所述样品杯（2）的杯体上设置的高度标识；和/或用于检测待测烟丝样品质量的电子天平，所述电子天平与所述控制器件（5）电信号连接。

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