CN113252839B - 基于卷烟纸参数的卷烟静态包灰综合评价指标测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于卷烟纸参数的卷烟静态包灰综合评价指标测定方法，本发明的构思在于，从制备静燃卷烟样品的初始便充分结合卷烟纸的性能，并将实测的各包灰指标逐个与多个卷烟纸参数进行相对标准偏差统计，获得卷烟纸参数对各个包灰参数指标的影响程度，以此作为各个包灰参数的权重因素，最后利用该确定出的权重因素对多个包灰指标进行加和，得到源于实测的卷烟静态包灰综合评价指标。

Description

基于卷烟纸参数的卷烟静态包灰综合评价指标测定方法
技术领域
本发明涉及烟草加工领域，尤其涉及一种基于卷烟纸参数的卷烟静态包灰综合评价指标测定方法。
背景技术
卷烟静态包灰性能是指卷烟燃烧过程中消费者所感受的烟灰外观视觉效果，是消费者评价卷烟质量、区别卷烟档次的重要指标。近年来烟草行业致力于提升卷烟结构，卷烟的静态包灰性能越来越被各卷烟工业企业重视，并被列为中高档卷烟产品开发的质量目标，因此，改善卷烟的包灰性能，提高消费者满意度，对卷烟产品的竞争优势具有重要意义。
目前，已有一些针对卷烟静态包灰性能的测定方案，但大多仅集中在单一的裂口率、白度等指标，并没有对主要的关联因素予以充分考量，因而未能客观、全面地表征烟支的静态包灰性能，尤其是涉及到的测试方法也多采用主观判断，缺乏准确性和客观性。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种基于卷烟纸参数的卷烟静态包灰综合评价指标测定方法，以解决上述现有评估方式的弊端。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于卷烟纸参数的卷烟静态包灰综合评价指标测定方法，其中包括：
按预设的基准卷烟纸制备卷烟纸样品，并得到所述卷烟纸样品的卷烟纸参数，所述卷烟纸参数至少包括：透气度、单位质量、助燃剂含量、助燃剂钾钠比以及灰分含量；
利用所述卷烟纸样品制备卷烟样品；
对所述卷烟样品进行预处理后，实际测得经竖直静燃的所述卷烟样品的包灰参数，所述包灰参数至少包括：白度、裂口率、碳线宽度、碳线整齐度以及缩灰率；
利用相对标准偏差求取所述卷烟纸样品的所述卷烟纸参数分别对各个所述包灰参数的影响程度；
根据所述影响程度确定各所述包灰参数的权重值；
基于所述权重值对所有所述包灰参数进行加权求和，获得卷烟静态包灰的综合评价指标。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述利用相对标准偏差求取所述卷烟纸样品的所述卷烟纸参数分别对各个所述包灰参数的影响程度包括：
利用所述卷烟纸参数分别对每个所述包灰参数进行相对标准偏差统计分析，得到相应于每个所述包灰参数的若干个影响系数；
求取对应于每个所述包灰参数的所有所述影响系数的均值；
基于各所述包灰参数的所述均值，确定所述影响程度。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述基于所述权重值对所有所述包灰参数进行加权求和包括：
将实测得到的各所述包灰参数进行归一化处理，得到统一量纲后的单个参数分值；
为各所述包灰参数的所述单个参数分值赋予对应的所述权重值并进行求和，得到所述综合评价指标。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述根据所述影响程度确定各所述包灰参数的权重值包括：
所述裂口率、所述碳线宽度、所述碳线整齐度以及所述缩灰率的权重值取正值，所述白度的权重值取负值。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述按预设的基准卷烟纸制备卷烟纸样品包括：
预设初始的卷烟纸参数；
按照单次变化其中一个卷烟纸参数且保持其他卷烟纸参数不变的策略，制备出所述卷烟纸样品。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述对所述卷烟样品进行预处理包括：
按照既定的温度、湿度、时间，对全部卷烟样品进行平衡处理；
按照既定的平均质量标准对卷烟样品进行筛选，得到用于后续静燃实测的所述卷烟样品。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述方法还包括：利用所述综合评价指标进行回归分析，得到用于对卷烟纸参数进行调节并对卷烟静态包灰性能进行调控的回归方程。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述利用所述卷烟纸样品制备卷烟样品包括：采用固定的烟叶配方以及卷烟机台，制备所述卷烟样品。
本发明的构思在于，从制备静燃卷烟样品的初始便充分结合卷烟纸的性能，并将实测的各包灰指标逐个与多个卷烟纸参数进行相对标准偏差统计，获得卷烟纸参数对各个包灰参数指标的影响程度，以此作为各个包灰参数的权重因素，最后利用该确定处的权重因素对多个包灰指标进行融合，得到源于实测的卷烟静态包灰综合评价指标。
进一步地，还通过该卷烟静态包灰综合评价指标构造出回归方程，用以形成统一且便捷的调控卷烟纸参数及包灰性能的客观标准，也即是采用回归分析的方法建立了基于卷烟纸参数的卷烟静态包灰性能的预测模型，可实现对卷烟静态包灰性能的精准调控。
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基于卷烟纸参数的卷烟静态包灰综合评价指标测定方法的流程图。
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。
本发明提出了一种基于卷烟纸参数的卷烟静态包灰综合评价指标测定方法的实施例，参照图1所示，具体可以包括：
步骤S1、按预设的基准卷烟纸制备卷烟纸样品，并得到所述卷烟纸样品的卷烟纸参数。
在实际操作中，可以预设初始的卷烟纸参数，并按照单次变化其中一个卷烟纸参数且保持其他卷烟纸参数不变的策略，制备出所述卷烟纸样品，可以理解为在制备卷烟纸样品时已然充分考虑到卷烟纸的性能属性，并结合单因素变化方式，获得待用的卷烟纸样品。
这里所述卷烟纸参数至少包括：透气度、单位质量(定量)、助燃剂含量、助燃剂钾钠比以及灰分含量，并且可以按照相应的国家或烟草行业标准规定的方法测定出卷烟纸的以上参数，对此本发明不作赘述。
结合某个应用示例，可以先以卷烟纸定量为32g/m2、透气度为60CU、助燃剂中的钾钠比为1:1、且助燃剂和灰分含量分别为1.3％、20％，作为初始的卷烟纸参数，更为具体的，其中助燃剂可为磷酸盐且用量为0.7％。由此作为基准，然后按照单次只变化其中一个参数，其它参数固定的原则制备得到卷烟纸样品。
步骤S2、利用所述卷烟纸样品制备卷烟样品。
为了获得更为精准、客观的测定结果，在制备卷烟样品时，可以限定采用固定的烟叶配方以及卷烟机台，更佳地，还可以限定由同一班组人员进行操作，以确保得到的卷烟样品的标准是统一的。
步骤S3、对所述卷烟样品进行预处理后，实际测得经竖直静燃的所述卷烟样品的包灰参数。
接着，需要对卷烟设备生产出的卷烟样品进行预处理，例如但不限于先按照既定的温度、湿度、时间，对全部卷烟样品进行平衡处理，然后再按照既定的平均质量标准对预处理后的卷烟样品进行筛选，才得到用于后续静燃实测的所述卷烟样品。
这里给出一种预处理的示例供实施参考，在进行实测前，将所有卷烟样品放置在温度为(22±1)℃、湿度为(60±3)％的环境中(例如环境箱)进行不少于48小时的平衡处理，平衡后，再按照平均质量±0.02g的标准筛选出待测的卷烟样品。
然后，可以采用专用的静燃测试设备，对竖直状态下的卷烟样品进行静燃以获得灰柱，进而可通过已有的或者改进的检测手段得到卷烟样品的包灰性能指标，即包灰参数，为了全面覆盖各个包灰性能维度，可以考虑设计所述包灰参数至少包括有如下五种：白度、裂口率、碳线宽度、碳线整齐度以及缩灰率，而相应的指标检测手段并非本发明的侧重点，可以参考其他相关技术，例如采用计算机视觉技术，利用图像传感器将卷烟燃烧状态图像转换成数字图像，并通过特定的图像分析方法，分别分析不同燃烧面(例如卷烟正面、卷烟纸搭口面)的指标参数，得出各个卷烟燃烧外观性能参数(静态包灰性能)，对此本发明不作赘述。
而可以具体说明的是此五种包灰参数具有其自身特性，因而对各包灰参数有不同的目标期望。
(1)白度
其表征灰烬纯净度，可采用软件算法对烟支竖直静燃图像进行分析并给出特定区域内灰烬的灰色值；该数值越大，表征烟灰越白，即性能更佳。
(2)裂口率
其表征卷烟燃烧包灰能力，可以由烟支竖直燃烧后的卷烟纸灰烬上裂口的面积与卷烟纸灰烬总面积的比值(％)表示；该数值越小，表征包灰能力越强，即性能更佳。
(3)碳线宽度
其表征碳线(灰柱与未燃烧的卷烟纸的碳化分界线)的粗细，同样可采用软件算法对既定间隔拍摄的对烟支竖直静燃图像进行测量分析；该数值越小，表征碳线越细，即性能更佳。
(4)碳线整齐度
其表征碳线上下方向的整齐度，与前述同理，可通过软件分析卷烟纸阴燃处碳线在最高点与最低点的距离；该数值越小，表征碳线越整齐，即性能更佳。
(5)缩灰率
其表征包灰的松紧能力，可以由烟支阴燃前后的直径比表示；该数值越小，表征包灰越紧，即性能更佳。
步骤S4、利用相对标准偏差求取所述卷烟纸样品的所述卷烟纸参数分别对各个所述包灰参数的影响程度。
此步骤的关键在于，结合相对标准偏差(RSD)考察出前述多种卷烟纸参数对单独一个包灰参数的影响程度大小。也即是将卷烟纸与包灰进行交互分析，以此消除不同包灰指标量纲间的差异，进而能够客观地反映卷烟纸参数对卷烟静态包灰指标的影响程度。
如前文所述，这里同样是采用RSD统计基于单因素数据得到的卷烟纸参数对各包灰指标的影响程度，其过程也即是利用前述卷烟纸参数分别对每个所述包灰参数进行相对标准偏差统计分析，得到相应于每个所述包灰参数的若干个影响系数，例如由透气度、单位质量(定量)、助燃剂含量、助燃剂钾钠比以及灰分含量，统计对白度指标的影响系数，得到对应的如下五个影响系数，3.6、5.9、3.9、3.9、7.6。接着，可以求取对应于每个所述包灰参数的所有所述影响系数的均值，以上例来说，可以求得白度的五个影响系数的均值为5.0，那么，就可以利用词均值来整体表征卷烟纸参数对白度的影响程度。
步骤S5、根据所述影响程度确定各所述包灰参数的权重值。
在按上述步骤得到卷烟纸参数对各个包灰参数的影响程度后，便可以由影响程度确定出各个包灰参数的权重关系，在本发明的一些较佳实施例中，结合前文提及的各个包灰参数的期待，调整权重的具体配置方式，例如前述裂口率、缩灰率、碳线整齐度、碳线宽度此4项属于望小型指标(越小越佳)，因而可将此4项参数前述量化的影响程度取其正值，而白度则属于望大型指标(越大越佳)，因而可将白度参数量化后的影响程度取负值，以此策略配置权重关系。
步骤S6、基于所述权重值对所有所述包灰参数进行加权求和，获得卷烟静态包灰的综合评价指标。
接着，依据各项静态包灰评价指标受卷烟纸参数影响程度所设定的权重构建综合的静态包灰指标，即可以对单个包灰参数赋予前述权重值，并以加权求和的方式进行融合，得到所述综合评价指标，既有利于将多指标问题转化为单指标问题，从而简化后续卷烟纸参数优化时的指标平衡问题，同时也有利于综合评判不同卷烟纸参数的相对重要性。
为了便于实施，可以在融合前先对每个包灰参数进行归一化处理，得到统一量纲后的单个参数分值，归一化的方式可以有多种选择，此处仅以一例示意：可将前述包灰参数转换为T得分以统一量纲。
Figure BDA0003047396410000071
其中，50为预设的常量，x为各包灰参数的实际测定值，x平均为该包灰参数的平均值，α为预先设定的该包灰参数的标准偏差。当然，本领域技术人员可以理解的是此归一化示例并非限定，只需使得各个包灰参数统一到相同的、可被融合的维度即可，对此本发明不作限定。
由此，结合前文提及的五个包灰参数示例的权重值选取机制，并考虑到希望T综合的最终得分为正，即T综合为望小型指标，那么可以参考如下公式实施：
T综合＝+a×T裂口率+b×T缩灰率+c×T碳线整齐度+d×T碳线宽度-e×T白度
式中，a、b、c、d、e分别为裂口率、缩灰率、碳线整齐度、碳线宽度、白度的权重值，也即是优选地，采用前文提及的各指标RSD均值。
而可以进一步说明的是，在得到源于实测的所述综合评价指标后，还可以利用所述综合评价指标进行回归分析，构造用于对卷烟纸参数进行调节并对卷烟静态包灰性能进行调控的回归方程。
这里举例说明，例如预设回归方程为：
Y＝既定常量+AX1+BX2+CX3+DX4+EX5
式中：Y为所述综合评价指标(实际操作中可用分值表征)，X1～X5为卷烟纸参数，例如X1为透气度、X2为单位质量(定量)，X3为助燃剂含量，X4为助燃剂中钾钠比，X5为灰分含量；而A、B、C、D、E分别为透气度、定量、助燃剂含量、助燃剂中钾钠比、灰分含量各变量的给定系数。经过回归分析及验证，可以得到回归方程计算值与实测值的线性相关性斜率，不仅可以获得各参数之间的关系(基于上述实施例进行真实的综合包灰性能的回归分析结果可以表明，各项卷烟纸参数的主次顺序为灰分>定量>助燃剂含量>助燃剂中钾钠比>透气度，且随着灰分、定量升高综合静态包灰性能呈向好趋势，随着助燃剂含量、助燃剂中钾钠比和透气度升高综合燃烧性能呈向差趋势)，还可以获得一个最终的控标准，即应用最终确定下来的回归方程可以对卷烟纸参数进行调节，进而实现对卷烟静态包灰性能的调控，由此，为卷烟产品开发提供了技术保障。
综上所述，本发明的构思在于，从制备静燃卷烟样品的初始便充分结合卷烟纸的性能，并将实测的各包灰指标逐个与多个卷烟纸参数进行相对标准偏差统计，获得卷烟纸参数对各个包灰参数指标的影响程度，以此作为各个包灰参数的权重因素，最后利用该确定处的权重因素对多个包灰指标进行融合，得到源于实测的卷烟静态包灰综合评价指标。
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 (8)

1.一种基于卷烟纸参数的卷烟静态包灰综合评价指标测定方法，其特征在于，包括：
按预设的基准卷烟纸制备卷烟纸样品，并得到所述卷烟纸样品的卷烟纸参数，所述卷烟纸参数至少包括：透气度、单位质量、助燃剂含量、助燃剂钾钠比以及灰分含量；
利用所述卷烟纸样品制备卷烟样品；
对所述卷烟样品进行预处理后，实际测得经竖直静燃的所述卷烟样品的包灰参数，所述包灰参数至少包括：白度、裂口率、碳线宽度、碳线整齐度以及缩灰率；所述实际测得经竖直静燃的所述卷烟样品的包灰参数包括：利用图像传感器将卷烟燃烧状态图像转换成数字图像，并分别分析不同燃烧面的指标参数，得出卷烟燃烧外观性能参数，其中所述碳线宽度与卷烟燃烧过程中消费者所感受的烟灰外观视觉效果关联；
利用相对标准偏差求取所述卷烟纸样品的所述卷烟纸参数分别对各个所述包灰参数的影响程度；
根据所述影响程度确定各所述包灰参数的权重值；
基于所述权重值对所有所述包灰参数进行加权求和，获得卷烟静态包灰的综合评价指标；
利用所述综合评价指标，构造回归方程如下：
Y＝既定常量+AX1+BX2+CX3+DX4+EX5，其中，Y为所述综合评价指标，X1为透气度、X2为单位质量、X3为助燃剂含量、X4为助燃剂中钾钠比、X5为灰分含量；A、B、C、D、E分别为透气度、定量、助燃剂含量、助燃剂中钾钠比、灰分含量各变量的给定系数；
所述回归方程用于进行回归分析获得各卷烟纸参数之间的关系以及对卷烟纸参数进行调节，以对卷烟静态包灰性能进行调控。
2.根据权利要求1所述的基于卷烟纸参数的卷烟静态包灰综合评价指标测定方法，其特征在于，所述利用相对标准偏差求取所述卷烟纸样品的所述卷烟纸参数分别对各个所述包灰参数的影响程度包括：
利用所述卷烟纸参数分别对每个所述包灰参数进行相对标准偏差统计分析，得到相应于每个所述包灰参数的若干个影响系数；
求取对应于每个所述包灰参数的所有所述影响系数的均值；
基于各所述包灰参数的所述均值，确定所述影响程度。
3.根据权利要求1所述的基于卷烟纸参数的卷烟静态包灰综合评价指标测定方法，其特征在于，所述基于所述权重值对所有所述包灰参数进行加权求和包括：
将实测得到的各所述包灰参数进行归一化处理，得到统一量纲后的单个参数分值；
为各所述包灰参数的所述单个参数分值赋予对应的所述权重值并进行求和，得到所述综合评价指标。
4.根据权利要求1所述的基于卷烟纸参数的卷烟静态包灰综合评价指标测定方法，其特征在于，所述根据所述影响程度确定各所述包灰参数的权重值包括：
所述裂口率、所述碳线宽度、所述碳线整齐度以及所述缩灰率的权重值取正值，所述白度的权重值取负值。
5.根据权利要求1所述的基于卷烟纸参数的卷烟静态包灰综合评价指标测定方法，其特征在于，所述按预设的基准卷烟纸制备卷烟纸样品包括：
预设初始的卷烟纸参数；
按照单次变化其中一个卷烟纸参数且保持其他卷烟纸参数不变的策略，制备出所述卷烟纸样品。
6.根据权利要求1所述的基于卷烟纸参数的卷烟静态包灰综合评价指标测定方法，其特征在于，所述对所述卷烟样品进行预处理包括：
按照既定的温度、湿度、时间，对全部卷烟样品进行平衡处理；
按照既定的平均质量标准对卷烟样品进行筛选，得到用于后续静燃实测的所述卷烟样品。
7.根据权利要求1～6任一项所述的基于卷烟纸参数的卷烟静态包灰综合评价指标测定方法，其特征在于，所述方法还包括：利用所述综合评价指标进行回归分析，得到用于对卷烟纸参数进行调节并对卷烟静态包灰性能进行调控的回归方程。
8.根据权利要求1～6任一项所述的基于卷烟纸参数的卷烟静态包灰综合评价指标测定方法，其特征在于，所述利用所述卷烟纸样品制备卷烟样品包括：采用固定的烟叶配方以及卷烟机台，制备所述卷烟样品。
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