CN115015042A - 一种预测烟支燃烧锥落头位置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种预测烟支燃烧锥落头位置的方法，首先通过烟支烟丝密度变化率来判定烟丝密度区域分布，然后找到烟丝密度变化率介于紧密段与非紧密段之间的过渡区域，该区域即为烟支燃烧锥落头位置。本发明首先提出通过烟丝密度区域分布来预测烟支燃烧锥落头位置，进一步提出通过烟支烟丝密度变化率来判定烟丝密度区域分布，以及烟丝密度区域分布判定方法。本发明形成普适有效的烟支烟丝密度区域划分方法，并提出预测烟支燃烧锥落头位置的方法，预测结果更加准确客观。根据预测结果可以有效调控过渡区域的烟丝密度分布，为解决烟支燃烧落头问题提供明确位点支撑。

Description

一种预测烟支燃烧锥落头位置的方法

技术领域

本发明属于烟草加工技术领域，具体涉及一种预测烟支燃烧锥落头位置的方法。

背景技术

燃烧锥落头会使烟支抽吸中断，降低消费者对卷烟品牌的认可度；掉落的火头还可能会引发火灾，损害消费者利益。如果可以提前对燃烧锥落头位置进行客观的预测，并根据预测结果对烟支进行调整，对于烟支卷制过程质量管控与感官抽吸提升具有重要意义。

现有的烟支燃烧锥落头检测方法主要是利用机器敲击或弹击正在燃烧的烟支。该检测方法存在的问题是：一是必须将烟支点燃才能测定其落头率。检测过程中必须对样品进行破坏。二是只能测出发生落头的第一个位置，而不能预测可能落头的其他位置。也就是说，目前只能是针对烟支样品的燃烧锥落头位置进行实际检测，无法在不点燃该烟支情况下对燃烧锥落头位置进行预测。

因此，在不点燃该烟支情况下对燃烧锥落头位置进行客观预测，为解决烟支燃烧落头问题提供支撑，是人们所希望的。

为了解决以上问题，提出本发明。

发明内容

本发明首先提出通过烟丝密度区域分布来预测烟支燃烧锥落头位置，进一步提出通过烟支烟丝密度变化率来判定烟丝密度区域分布，以及烟丝密度区域分布判定方法。本发明形成普适有效的烟支烟丝密度区域划分方法，并提出预测烟支燃烧锥落头位置的方法，预测结果更加准确客观。根据预测结果可以有效调控过渡区域的烟丝密度分布，为解决烟支燃烧落头问题提供明确位点支撑。本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明第一方面提供一种预测烟支燃烧锥落头位置的方法，首先通过烟支烟丝密度变化率来判定烟丝密度区域分布，然后找到烟丝密度变化率介于紧密段与非紧密段之间的过渡区域，该区域即为烟支燃烧锥落头位置。

优选地，本发明通过烟支烟丝密度变化率来判定烟丝密度区域分布，包括以下判定步骤：

步骤一：烟丝段位点标示；

烟支包括烟丝段，以所述烟丝段靠近滤嘴段的一端定为烟丝段的滤嘴端，以烟丝段远离滤嘴段的一端定为烟丝段的燃烧端；

从滤嘴端和燃烧端中的一端向另一端按照步长x依次标记位点为0，1，2，3……n；

步骤二：各位点烟丝密度检测；

采用密度检测设备逐点测试步骤一中标示的各位点的烟丝密度值；

步骤三：计算各位点烟丝密度变化率Δρ_n；

根据步骤二得到的不同位点的烟丝密度值，计算各位点烟丝密度变化率Δρ_n；

步骤四：判定烟丝密度区域分布；

建立烟丝密度变化率的评价区间，根据步骤三得到的不同位点的Δρ_n，判定烟丝密度区域分布。

优选地，判定的区域分布为紧密段、非紧密段以及密度变化率介于紧密段与非紧密段之间的过渡区域。

优选地，步骤一中，步长为0.05mm～3mm。优选地为1.0mm。本发明中烟支烟丝密度采用微波测定方法，依据行标YC/T 476-2013确定测量步长为1mm。通过调整设备微波谐振腔及谐振频次的采集间隔，步长可调整为0.05mm～3mm之间。

优选地，步骤三中，以下式1-式6中任一个计算烟丝密度变化率Δρ_n：

式1-式6中a_n表示n位点的烟支密度值，a_n-1表示n-1位点的烟支密度值，a_n+1表示n+1位点的烟支密度值，x为步长值，n选自0，1，2，……，n。

式1是以前一位点的烟丝密度值为基准，计算后一位点烟丝密度相比前一位点的变化率。因此，Δρ₁物理意义对应烟支烟烟丝位点1相对位点0的变化，Δρ_n物理意义对应烟丝位点n相对位点n-1的变化处，而由于第一个位点0不存在再前一位点，所以该点不可计算且无实际意义。

式2是以后一位点的烟丝密度值为基准，计算前一位点烟丝密度相比后一位点的变化率。因此，Δρ₁物理意义对应烟丝位点1相对位点2的变化，Δρ_n-1物理意义对应烟丝位点n-1相对位点n的变化处，而由于最后一个位点不存在再后一位点，所以该点不可计算且无实际意义。

式3和式4是以某一位点和其后一位点或前一位点两者的比值，用位点密度的比值表示该位点的烟丝密度变化率。

式5和式6是以某一位点和其后一位点或前一位点两者的差值与步长的比值，用位点密度的斜率表示该位点的烟丝密度变化率。

优选地，步骤四中，烟丝密度变化率的评价区间为：

当以式1或式2计算烟丝密度变化率Δρ_n：

Δρ_n≥j的位点集合为高变化率区间，记为G区间；

Δρ_n＜j且Δρ_n≥q的位点集合为中变化率区间，记为Z区间；

Δρ_n＜q且Δρ_n≥k的位点集合为低变化率区间，记为D区间；

Δρ_n＜k的位点集合为无变化区间，记为W区间。

当以式3或式4计算烟丝密度变化率Δρ_n：ρ_n≥1.0时，

Δρ_n≥j的位点集合为高变化率区间，记为G区间；

Δρ_n＜j且Δρ_n≥q的位点集合为中变化率区间，记为Z区间；

Δρ_n＜q且Δρ_n≥k的位点集合为低变化率区间，记为D区间；

Δρ_n＜k的位点集合为无变化区间，记为W区间。ρ_n≤1.0时，

Δρ_n≤j的位点集合为高变化率区间，记为G区间；

Δρ_n＞j且Δρ_n≤q的位点集合为中变化率区间，记为Z区间；

Δρ_n＞q且Δρ_n≤k的位点集合为低变化率区间，记为D区间；

Δρ_n＞k的位点集合为无变化区间，记为W区间。

当以式5或式6计算烟丝密度变化率Δρ_n：

Δρ_n≥j的位点集合为高变化率区间，记为G区间；

Δρ_n＜j且Δρ_n≥q的位点集合为中变化率区间，记为Z区间；

Δρ_n＜q且Δρ_n≥k的位点集合为低变化率区间，记为D区间；

Δρ_n＜k的位点集合为无变化区间，记为W区间。

优选地，G区间和Z区间为烟丝的紧密段，W区间为烟丝的非紧密段，而D区间为密度变化率介于紧密段与非紧密段之间的过渡区域，也可以根据实际情况可将该区域定为烟丝的紧密段或非紧密段。

将上述区间划分为烟丝密度紧密段与非紧密段。通常G区间和Z区间为烟丝的紧密段，W区间为烟丝的非紧密段，而D区间根据生产的实际情况，划分到紧密段或非紧密段均可，或者将该区间称为紧密段与非紧密段的过渡区域。

上述各区间对应到烟丝段上，可以是连续的一段，也可以不是连续一段。也就是说，任一区间可以既存在于靠近滤嘴端的烟丝区域，也存在于靠近燃烧端的烟丝区域，只要满足该区间评价条件者均记为该区间。

优选地，步骤四中，当以式1或式2计算烟丝密度变化率Δρ_n，且步长x＝1时，j＝5.0％，q＝1.0％，k＝0.5％；

当以式3或式4计算烟丝密度变化率Δρ_n时，且步长x＝1时，ρ_n≥1.0时，j＝1.05，q＝1.01，k＝1.005；ρ_n≤1.0时，j＝0.95，q＝0.99，k＝0.995；；

当以式5或式6计算烟丝密度变化率Δρ_n时，且步长x＝1时，j＝15，q＝2.5，k＝1.3。。

本发明中j，q，k节点数值的选择，是对批量卷烟的烟支烟丝密度变化率数据统计结果，通过采用大数据统计方法制定区间划分节点的情况均涵盖在本发明的保护范围。

根据上述步骤四判定的不同区间，可以在烟支烟丝段不同区域用不同颜色(或者其他醒目标记)进行划分。具体包括以下步骤：

步骤五：标示烟支烟丝密度变化率对应的烟支位点。采用EXCEL做图功能，画出烟支烟丝的检测位点(步长为1mm)，以步骤二计算烟支烟丝密度变化率。

步骤六：烟支区域划分。

根据生产实际定义，将不同区间划分为烟丝密度紧密段与非紧密段，然后以不同颜色(或者其他标记)标记烟支烟丝变化率的不同区间，最后在烟支上定义烟支烟丝的紧密段与非紧密段。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明首先提出通过烟丝密度区域分布来预测烟支燃烧锥落头位置，进一步提出通过烟支烟丝密度变化率来判定烟丝密度区域分布，以及烟丝密度区域分布判定方法。本发明形成普适有效的烟支烟丝密度区域划分方法，并提出预测烟支燃烧锥落头位置的方法，预测结果更加准确客观。根据预测结果可以有效调控过渡区域的烟丝密度分布，为解决烟支燃烧落头问题提供明确位点支撑。

2、对于烟丝密度区域分布判定问题上，存在新的困难：

在烟支卷制过程中，烟支烟丝的密度分布整体呈现两端紧密中间疏松的状态，通常被称为紧密端与非紧密段，而国内上百种卷烟品牌因配方烟丝结构和卷制设备的差异，导致不同规格卷烟的烟支密度分布整体相似，局部差异明显。近年来对烟支烟丝密度分布的研究均根据卷烟机平整器尺寸、烟支切割点来界定密度的紧密段与非紧密段，从而导致应用情况受限，不能形成普适有效的密度区域划分。

而本发明在烟支烟丝密度实现连续检测的基础上，采用变化率的计算公式，基于统计分析技术建立烟丝密度变化率的评价区间，形成普适有效的烟支烟丝密度区域划分方法，可有效增加烟支质量管理、质量问题发现及质量问题解决与调控的效率，对烟支卷制生产过程具有重要的指导意义。

附图说明

图1为不同规格烟支烟丝密度分布曲线；

图2为不同规格烟支烟丝密度变化率曲线；

图3为细化纵向坐标轴后不同规格烟支烟丝密度变化率曲线(细化图)；

图4为常规卷烟烟支烟丝密度变化区间划分；

图5为中支卷烟烟支烟丝密度变化区间划分；

图6为细支卷烟烟支烟丝密度变化区间划分；

图7常规卷烟烟支烟丝密度区域划分；

图8中支卷烟烟支烟丝密度区域划分；

图9细支卷烟烟支烟丝密度区域划分；

图10烟支燃烧落头位点图；

图11烟支燃烧锥落头位置与烟支烟丝密度区域分布对比图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明，但实施例并不是对本发明技术方案的限定，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

实施例1：不同规格烟支烟丝密度的区域划分

某卷烟生产厂烟支产品，取三种不同规格卷烟，烟支规格见表1。

规格	烟支长度	滤嘴长度	圆周
				常规卷烟	84(30+54)mm	30mm	24.3mm
中支卷烟	88(30+58)mm	30mm	20.0mm
				细支卷烟	100(30+70)mm	30mm	17.0mm

以滤嘴端与烟支烟丝接触点为起点为例。

烟支密度检测数据：

矩阵中m＝(1,2，……，m)为烟支数；n＝(1,2，……，n)为检测位点数。

计算所有烟支每个位点的密度均值，以1mm检测位点为例，得到α₁：

式中m＝(1,2，……，m)

α＝(α₁……α_n)

式中n＝(1,2，……，n)

不同规格烟支烟丝密度分布曲线图如图1所示。

采用前一个密度数据为基准，计算烟支烟丝密度变化率：

烟支烟丝密度变化率如图2所示。

1.Δρ_前≥5.0％时对应烟支高变化率区间，记为G区间；常规卷烟在1-5位点、49-54位点为G区间；中支卷烟在1-8位点、52-58位点为G区间；细支卷烟在4-5位点、66-70位点为G区间。

2.Δρ_前＜5.0％且Δρ_前≥1.0％时对应烟支中变化率区间，记为Z区间；细化纵向坐标轴(烟支烟丝密度变化率)区间，如图3所示。常规卷烟在6-10位点、39-48位点为Z区间；中支卷烟在9-10位点、40-51位点为Z区间；细支卷烟在1-3位点、6-22位点、45-65位点为Z区间。

3.Δρ_前＜1.0％且Δρ_前≥0.5％时对应烟支低变化率区间，记为D区间；如图3所示，常规卷烟在11位点、34-38位点为D区间；中支卷烟在11位点、32-39位点为D区间；细支卷烟在23-25位点、42-44位点为Z区间。

4.Δρ_前＜0.5％时对应烟支无变化区间，记为W区间；如图3所示，常规卷烟在12-33位点为W区间；中支卷烟在12-31位点为D区间；细支卷烟在26-41位点为Z区间。

5.按照步骤五画出烟支烟丝长度，步长为1mm。烟支烟丝密度变化率Δρ_前＝(Δρ₁,Δρ₂,Δρ₃,……,Δρ_n-1,Δρ_n)对应至烟支烟丝的检测位点，根据烟支烟丝密度变化率得出的各区域分布，如图4-图6所示。

图4-图6中黑色为烟丝密度高变化区；深灰色为烟丝密度中变化区；浅灰色为烟丝密度低变化区；白色为烟丝密度无变化区。

烟支烟丝段的区域划分如图7-图9所示。D区间相对灵活，在生产统计或问题分析过程中，实为紧密段与非紧密段的过渡区域，即预测的烟支燃烧锥落头位置。

图7-图9可以看出，常规卷烟至细支卷烟，随着烟支圆周越来越小，烟支密度的非紧密段的长度越来越少，占比从41％降低至23％。细支卷烟烟丝密度变化率区间分布变动复杂。

通过上述过程可以准确找到，烟丝密度变化率介于紧密段与非紧密段之间的过渡区域(及D区间)，预测出烟支燃烧锥落头位置。

实施例2

为了验证本发明预测烟支燃烧锥落头位置的客观准确性，本实施例以中支卷烟为例，统计了实施例1中的中支卷烟品牌在2021年8月至2021年12月期间，检测量200支烟支，该品牌卷烟的烟支燃烧落头倾向的检测结果，如表1所示。

表1烟支燃烧落头位置统计表

绘制落头表位置在烟支中位点，结果见图10。

图10中用圆点表示烟支燃烧锥落头位点，若同一位点出现重复落头现象，则该位点的圆点依次向上累加，累加高度越高，说明该位点落头次数越多。由图10可知，烟支燃烧落头位点分布在16-56mm范围，集中分布在26-46mm范围，高峰位点在32-40mm。

按照实施例1的方法确定烟支烟丝密度区域分布，并将其与烟支燃烧锥落头位置进行对比，见图11。由图11可知，烟支燃烧锥落头高峰位点在32-40mm处，是烟支密度区间的D区间和Z区间，集中分布于D区间，与实施例1中预测的结果相同，这说明烟支燃烧落头倾向确实高概率发生在燃烧端紧密段向非紧密端过渡区域，本发明预测结果客观准确，结合卷烟机消减盘结构参数情况，可以有效调控该阶段的烟丝密度分布，为解决烟支燃烧落头问题提供明确位点支撑。

Claims (8)

1.一种预测烟支燃烧锥落头位置的方法，其特征在于，首先通过烟支烟丝密度变化率来判定烟丝密度区域分布，然后找到烟丝密度变化率介于紧密段与非紧密段之间的过渡区域，该区域即为烟支燃烧锥落头位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过烟支烟丝密度变化率来判定烟丝密度区域分布，包括以下判定步骤：

步骤一：烟丝段位点标示；

烟支包括烟丝段，以所述烟丝段靠近滤嘴段的一端定为烟丝段的滤嘴端，以烟丝段远离滤嘴段的一端定为烟丝段的燃烧端；

从滤嘴端和燃烧端中的一端向另一端按照步长x依次标记位点为0，1，2，3……n；

步骤二：各位点烟丝密度检测；

采用密度检测设备逐点测试步骤一中标示的各位点的烟丝密度值；

步骤三：计算各位点烟丝密度变化率Δρ_n；

根据步骤二得到的不同位点的烟丝密度值，计算各位点烟丝密度变化率Δρ_n；

步骤四：判定烟丝密度区域分布；

建立烟丝密度变化率的评价区间，根据步骤三得到的不同位点的Δρ_n，判定烟丝密度区域分布。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，判定的区域分布为紧密段、非紧密段以及密度变化率介于紧密段与非紧密段之间的过渡区域。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤一中，步长为0.05mm～3mm。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤三中，以下式1-式6中任一个计算烟丝密度变化率Δρ_n：

或

式1-式6中a_n表示n位点的烟支密度值，a_n-1表示n-1位点的烟支密度值，a_n+1表示n+1位点的烟支密度值，x为步长值，n选自0，1，2，……，n。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤四中，烟丝密度变化率的评价区间为：

当以式1或式2计算烟丝密度变化率Δρ_n：

Δρ_n≥j的位点集合为高变化率区间，记为G区间；

Δρ_n＜j且Δρ_n≥q的位点集合为中变化率区间，记为Z区间；

Δρ_n＜q且Δρ_n≥k的位点集合为低变化率区间，记为D区间；

Δρ_n＜k的位点集合为无变化区间，记为W区间。

当以式3或式4计算烟丝密度变化率Δρ_n：

ρ_n≥1.0时，

Δρ_n≥j的位点集合为高变化率区间，记为G区间；

Δρ_n＜j且Δρ_n≥q的位点集合为中变化率区间，记为Z区间；

Δρ_n＜q且Δρ_n≥k的位点集合为低变化率区间，记为D区间；

Δρ_n＜k的位点集合为无变化区间，记为W区间。

ρ_n≤1.0时，

Δρ_n≤j的位点集合为高变化率区间，记为G区间；

Δρ_n＞j且Δρ_n≤q的位点集合为中变化率区间，记为Z区间；

Δρ_n＞q且Δρ_n≤k的位点集合为低变化率区间，记为D区间；

Δρ_n＞k的位点集合为无变化区间，记为W区间。

当以式5或式6计算烟丝密度变化率Δρ_n：

Δρ_n≥j的位点集合为高变化率区间，记为G区间；

Δρ_n＜j且Δρ_n≥q的位点集合为中变化率区间，记为Z区间；

Δρ_n＜q且Δρ_n≥k的位点集合为低变化率区间，记为D区间；

Δρ_n＜k的位点集合为无变化区间，记为W区间。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，G区间和Z区间为烟丝的紧密段，W区间为烟丝的非紧密段，而D区间为密度变化率介于紧密段与非紧密段之间的过渡区域。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤四中，当以式1或式2计算烟丝密度变化率Δρ_n，且步长x＝1时，j＝5.0％，q＝1.0％，k＝0.5％；

当以式3或式4计算烟丝密度变化率Δρ_n时，且步长x＝1时，ρ_n≥1.0时，j＝1.05，q＝1.01，k＝1.005；ρ_n≤1.0时，j＝0.95，q＝0.99，k＝0.995；；

当以式5或式6计算烟丝密度变化率Δρ_n时，且步长x＝1时，j＝15，q＝2.5，k＝1.3。

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