CN114062194A - 一种烟丝填充值的在线检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟丝填充值的在线检测方法，包括如下步骤：①在线测量单位时间内烟丝质量m和烟丝体积v；②将烟丝质量m和烟丝体积v的数据代入以下公式进行计算：d＝a‑b×m/v+(X‑12.6％)×c+(Y‑25)/e，即得到烟丝填充值d。本发明的方法得到的填充值的精度高于现有技术的检测方法，且效率大大提高。
Description
技术领域
本发明属于烟草技术领域，具体涉及一种基于激光体积检测的烟丝填充值的在线检测方法
背景技术
烟丝填充值是卷烟烟丝质量的重要指标之一，该指标用于评价烟丝在成品烟支中的填充能力，对烟支物理指标如硬度、烟支密度分布有较为直接、重要的影响。填充值也是影响卷烟品质的重要指标，其对烟支燃烧温度、动态吸阻以及安全性成分释放由重要影响，是卷烟工业企业品质管控的关键指标之一。
目前，填充值的测定方法为行标YC/T 152-2001《卷烟烟丝填充值的测定》、YC/T163-2003《卷烟膨胀梗丝填充率的测定》；此方法检测填充值，存在以下不足：(1)填充值数据代表性不足，多数生产企业填充值检测频次为1次/批，无法真实反映批次内填充值波动情况；(2)该方法检测效率低，其前处理复杂、且须平行检测10次，进一步限制填充值检测频次的提升；(3)此方法存在明显滞后性，如此定时取样、静态测量的方法，远不能及时准确地反映出实际生产中烟丝、梗丝的填充值，因而卷烟品质得不到保证。
为解决实验室烟丝填充值检测存在的问题，研究人员开始攻关在线填充值检测技术，已有部分专利文献报道，主要有以下3个方向，(1)采用压辊式测物料厚度方式，获取待测物料的厚度、体积数据，关联重量数据后，进行在线填充值的测量；在线填充值硬件设备以国外某公司的在线烟丝填充值测量仪为代表，相关代表性专利有ZL200310121802X和ZL2005100869126等。诸如此类技术，共性采用压辊测量皮带机上烟丝的厚度，但由于测量被一个或几个压辊压过的烟丝厚度不能准确地代表整个皮带上烟丝的厚度，且实际过程中物料布料状态是随机、不规则的。因此，用该测量仪测得的烟丝填充值误差较大、代表性及指导工艺维护的作用受到限制。(2)在相应的硬件基础上，构建回归模型进行在线填充值的预测或测定，相关代表性专利如ZL2012100001768等，此方式是关联行标方法填充值检测数据，以在线测量烟丝的瞬时重量为自变量进行回归建模。该烟丝重量测试点对应的实际物料温度波动较大，回归建模过程未充分考虑物料温度的影响，且未进行模型验证，导致该回归模型的精度及实用性受到较大限制。同时，在不同温度状态下，物料体积、堆积状态、物料水分保持能力存在较大差异，是影响填充值准确测定的瓶颈问题之一。(3)随着激光体积检测技术的进步，已有部分用于在线填充值测定的专利报道，如CN 110514553 A的方式在获取输送带上的物料堆积状态方面，有明显的优势，但烟丝自然堆积密度与填充值存在非线性对应关系，无法用自然堆积密度直观、直接地反映填充值的波动水平。如何同时量化物料含水率、温度等质量指标与填充值的内在关系，又是实现物料在线填充值准确检测的难题之一。
为更好解决在线烟丝填充值检测问题，需要寻求一种更好、更科学的检测方法，能够对烟丝的填充性进行更加准确、全面、快速和自动化的在线检测。为解决上述问题提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于激光体积检测的烟丝填充值的在线检测方法，本发明的方法能够准确、方便、高效地检测出烟丝填充值；本发明的方法可以适用于成品烟丝、梗丝或叶丝。
本发明的技术方案如下：
一种烟丝填充值的在线检测方法，包括如下步骤：
①在线测量单位时间内烟丝质量m和烟丝体积v；②将m和v的数据代入以下公式进行计算：d＝a-b×m/v+(X-12.6％)×c+(Y-25)/e，即得到烟丝填充值d；公式中各字母含义和取值范围如下：
优选地，单位时间内烟丝体积的测量使用激光体积扫描仪。
优选地，所述烟丝为成品烟丝、梗丝或叶丝。
本发明的有益效果是：
1、本发明的在线检测方法基于激光的烟丝自然堆积体积扫描仪，在单位时间内测量烟丝体积，同时结合电子秤在单位时间内计量烟丝重量数据，对烟丝自然堆积密度进行测算，然后按照本发明烟丝填充值的公式模型进行计算，即得到烟丝填充值的结果。本发明的方法可以按时段和整批次进行计算，分别得出烟丝的实时填充值，或整批次烟丝的填充值。本发明的方法得到的烟丝填充值的精度，经过验证对比，高于行标YC/T 152-2001《卷烟烟丝填充值的测定》、YC/T163-2003《卷烟膨胀梗丝填充率的测定》及现有技术的其他方法的测定精度，精度达到小数点后两位，且高于目前所有在线和离线填充值检测仪。本发明的方法综合考虑了烟丝的含水率和温度因素，检测结果精确可信，对生产指导实际意义更大，对提升卷烟质量的稳定性和降低烟丝的消耗具有更大的指导意义。
2、本发明的烟丝填充值的在线检测方法实现了高度的自动化。即可以及时提供批次填充值的检测结果，又可以实现过程检测曲线实时输出。采用的激光体积扫描仪，操作简便，检测过程不改变和接触烟丝。由于均为电气部件，不需要滚压式精密的机械结构，因此设备无需专门维护，投资少、操作简便，数据稳定性好。本发明的方法在同类方法中最先进，设计最科学。
3、本发明的方法的设备成本低，约只有辊压式在线填充仪的五分之一。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
实施例1：成品烟丝的检测和计算。
对成品烟丝的一种“88烟丝”的烟丝填充值d进行检测和计算。由于是成品烟丝，因此公式中的a取6.0，b取0.017，c取40，e取90。生产线上的工艺流量设计为5000kg/h，测量1h内对应的m和v实际数据代入公式计算。
一个批次(生产日期为2019年10月10日，见下表1的第二行)的“88烟丝”的烟丝填充值d的检测和计算如下；其中测得1h内烟丝累计质量m为5014.1kg，使用激光体积扫描仪测量得到1h内烟丝累计体积v为45.6m3；含水率X为12.7％，温度Y为29.5℃。代入公式d＝a-b×m/v+(X-12.6％)×c+(Y-25)/e进行计算得到烟丝填充值d值为4.22cm3/g；而质检员的检测结果4.3cm3/g。本发明的方法得到的成品烟丝填充值的精度大于现有技术的方法。
对上述的“88烟丝”进行了30个批次的检测和计算，得到的烟丝填充值d值如下表1所示，并与现有技术的质检员的30次检测结果进行比较。
表1
备注：质检员检结果依据YC/T152-2001《卷烟烟丝填充值的测定》要求测定。
由表1中的数据可知，使用本发明的方法得到成品烟丝的烟丝填充值的精度大于现有技术的方法，并且检测效率大大提高。
实施例2：梗丝的检测和计算。
对某品牌专用“HBS梗丝”进行梗丝的填充值d的进行检测和计算。由于是梗丝，因此公式中的a取7.2，b取0.0095，c取162，e取22。生产线上的工艺流量设计为2400kg/h，测量1h内对应的m和v实际数据代入公式计算。
一个批次(生产日期为2020年01月03日，见下表2的第二行)的“HBS梗丝”的烟丝填充值d检测和计算如下；其中测得1h内烟丝累计质量m为2402.3kg，使用激光体积扫描仪测量得到1h内烟丝累计体积v为60.6m3；含水率X为12.6％，温度Y为27.5℃。代入公式d＝a-b×m/v+(X-12.6％)×c+(Y-25)/e进进行计算得到烟丝填充值d值为6.93cm3/g；而质检员的检测结果7.1cm3/g。本发明的方法得到的梗丝的烟丝填充值的精度大于现有技术的方法。
对上述的“HBS梗丝”进行了30个批次检测和计算，得到的烟丝填充值d值如下表2所示，并与现有技术的质检员的30次检测结果进行比较。
表2
备注：质检员检结果依据YC/T 163-2003《卷烟膨胀梗丝填充率的测定》。
由表2中的数据可知，使用本发明的方法得到的梗丝的烟丝填充值的精度大于现有技术的方法，并且检测效率也大大提高。
实施例3：叶丝的检测和计算。
对叶丝“88叶丝”的烟丝填充值d的进行检测和计算。由于是叶丝，因此公式中的a取6.0，b取0.018，c取40，e取90。生产线上的工艺流量设计为4500kg/h，测量1h内对应的m和v实际数据代入公式计算。
一个批次(生产日期为2019年10月10日，见下表3的第二行)的“88叶丝”的填充值d的检测和计算如下；其中测得1h内烟丝累计质量m为4502.6kg，使用激光体积扫描仪测量得到1h内烟丝累计体积v为38.3m3；含水率X为12.8％，温度Y为30.6℃。代入公式d＝a-b×m/v+(X-12.6％)×c+(Y-25)/e进行计算得到烟丝填充值d值为4.08cm3/g。而质检员的检测结果4.1cm3/g。本发明的方法得到的叶丝填充值的精度大于现有技术的方法。
对上述的“88叶丝”进行了30个批次检测和计算，得到的叶丝填充值d值如下表3所示，并与质检员的30次检测结果进行比较：
表3
备注：质检员检结果依据YC/T 152-2001《卷烟烟丝填充值的测定》要求测定。
由表3中的数据可知，使用本发明的方法得到叶丝的烟丝填充值的精度大于现有技术的方法，并且检测效率大大提高。
上述实施例都说明了本发明的方法精度比现有技术的方法精度高，检测效率高；对生产指导作用更强，能够更好地控制卷烟产品质量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种烟丝填充值的在线检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
①在线测量单位时间内烟丝质量m和烟丝体积v；
②将烟丝质量m和烟丝体积v的数据代入以下公式进行计算：d＝a-b×m/v+(X-12.6％)×c+(Y-25)/e，即得到烟丝填充值d；公式中各字母含义和范围如下：
2.根据权利要求1所述的烟丝填充值的在线检测方法，其特征在于，单位时间内烟丝体积的测量使用激光体积扫描仪。
3.根据权利要求1所述的烟丝填充值的在线检测方法，其特征在于，所述烟丝为成品烟丝、梗丝或叶丝。
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