CN110361293B - 一种无损检测卷烟烟支分段吸阻方法 - Google Patents

Abstract

一种无损检测卷烟烟支分段吸阻的方法，其特征在于：该方法是通过对被测参数间形成多个状态下，通过线性网络模型获得的，其中包括了3个状态下的总压降与滤嘴通风孔气体流量的测量以及卷烟滤嘴通风孔位置的测量。本发明的优点在于：在无法确定卷烟纸与烟丝段的吸阻关系的前提下，在计算过程中，消除了卷烟纸的影响。在卷烟吸阻测量方法基础上，实现卷烟烟支各部分吸阻的测量，减少了因卷烟纸与烟丝段关系不确定而带来的计算误差，同时对烟支的包覆处理也减少了(从三次减少为二次)，检测方法及测定数据更加科学、合理、准确，更加实用。用以满足为卷烟产品质量追溯、产品设计及工艺优化提供基础支撑的实际工程需求。

Description

一种无损检测卷烟烟支分段吸阻方法

技术领域

本发明涉及卷烟质量检测技术领域，具体涉及一种快速无损检测卷烟烟支分段吸阻的方法。

背景技术

卷烟吸阻是评价卷烟物理质量的一个重要指标，卷烟吸阻过大会使卷烟变得难以抽吸，而过小则会导致烟气被过度稀释，进而影响卷烟产品的感官质量。卷烟烟支吸阻的测量通常采用GB/T 22838.5-2009《卷烟和滤棒物理性能的测定_第5部分：卷烟吸阻和滤棒压降》，能够实现对卷烟吸阻测量的全自动化操作与控制，上述方法实现了卷烟开放吸阻与封闭吸阻的测量。通过该卷烟吸阻的测量，可以了解卷烟质量和卷烟加工制造水平，卷烟吸阻的形成主要有六个部分：烟丝前段(卷烟纸包裹)、卷烟纸部分、烟丝后段(接装纸包裹)、通风滤嘴前段部分(从滤嘴与烟丝段接触端面至滤嘴通风口位置为界)、通风滤嘴后段部分(从滤嘴通风口位置至滤嘴气流出口端面为界)和滤嘴通风(打孔技术或通风透气技术)等，而简单分解主要是滤嘴段、烟丝段、卷烟纸和滤嘴通风四个部分。卷烟各部分吸阻大小的测量，尤其是滤嘴段和烟丝段两部分，是实现卷烟吸阻稳定性的质量追溯(对两个吸阻及吸阻稳定性成因)、产品设计(如何吸阻设计进行调控)及制丝和卷接工艺加工过程参数优化(如何获得更稳定的卷烟吸阻等)的关键技术。

通过GB/T 22838.5-2009标准方法获知的卷烟吸阻是整体性的，如果测得的卷烟吸阻不稳定，无法通过整体性吸阻的波动程度快速获知卷烟烟支各个部分吸阻稳定性的程度，如果希望获知滤嘴段、烟丝段、卷烟纸和滤嘴通风等四个部分，尤其是滤嘴段和烟丝段吸阻的稳定性(因为两个部分的加工工艺是完全不同的)性质，需要将卷烟切割成两段进行分别测量，这种方法不仅测量周期长、费时费力，更会带来测试的误差。

中国专利(公开号：CN107024409A)描述了一种卷烟烟支分段吸阻的测量方法(也为本案申请人前期申请)，该测量方法基于线性网络模型获知形成吸阻六个部分在滤嘴搭配条件下的吸阻测试方法。但在实现时，由于假设了卷烟纸与烟丝段是并联关系(该关系只适用于一定范围使用)，检测时，易出现某段吸阻呈现负值的情况。

中国专利(公开号：CN108918382A)通过卷烟烟支在多个状态下“拟串联”方式形成的流量守恒关系获得卷烟烟支各分段的吸阻(也为本案申请人前期申请)，但在实现过程中，由于采用了封闭烟支端面的方式易造成卷烟内部气流的变化，从而影响卷烟各分段吸阻的计算结果，产生较大的误差。

中国专利(公开号:CN109527646A)同样通过卷烟烟支在多个状态下“拟串联”方式形成的流量守恒关系获得卷烟烟支各分段的吸阻(也为本案申请人前期申请)，较前述方法减少了烟支测试状态(由六个减至四个)，且未封闭烟支端面，对烟支内部气流影响较小，但在实现过程中，计算各分段吸阻时，采用了卷烟纸的流量数据计算烟丝段的气流量，由于烟丝段与卷烟纸非完全的并联关系，造成烟丝段气流量计算不准确，使得烟丝段吸阻的计算产生了较大的误差。因此，需要开发新的卷烟分段吸阻测试方法以获得更加准确的结果。

发明内容

本发明的目的正是基于上述文献中未涉及的方法和专利中所存在的问题，基于卷烟烟支线性网络模型的基本特点，发明一种无损检测卷烟分段吸阻的方法，是在卷烟吸阻与气体流量测量方法基础上，实现卷烟烟支各部分吸阻的测量，尤其是在不对卷烟滤嘴段和烟支段进行机械分离情况下，分别独立获得滤嘴段和烟支段的封闭吸阻数据，用以满足为卷烟产品质量追溯、产品设计及工艺优化提供基础支撑的实际工程需求。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种无损快速测量卷烟分段吸阻的方法，依据卷烟吸阻形成的理论基础是流体通过卷烟形成的压降(Pa)与流体流过卷烟流量(单位：mL/s)成正比，两者的比值即为卷烟渗透阻(单位：Pa·s/mL)，卷烟渗透阻是物性参数，确定具有滤嘴激光打孔的卷烟烟支渗透阻主要是由以下5个部分的渗透阻形成的：

第1部分：包括卷烟烟丝段(有烟丝填充的部分)的渗透阻(即为卷烟纸包覆的烟丝段渗透阻μ₁+接装纸包覆的烟丝段渗透阻μ₃)，

第2部分：从卷烟纸段进入烟丝段的渗透阻(记作μ₂)，

第3部分：气流通过滤嘴前段(以激光打孔的孔线为分界)的渗透阻(记作μ₄)，

第4部分：气流通过滤嘴后段(以激光打孔的孔线为分界)的渗透阻(记作μ₅)，

第5部分：气流从通风孔进入滤嘴段的渗透阻(记作μ₆)，

具体分布如附图1所示，该方法是通过对被测参数间形成多个状态下，通过线性网络模型获得的，其中包括了3个状态下的总压降与滤嘴通风孔气体流量的测量以及卷烟滤嘴通风孔位置的测量，具体为：

状态1在一定流量Q下(GB/T 22838.5-2009中要求的17.5ml/s)直接测量卷烟样品的开放吸阻(即对卷烟样品不做任何处理)，得到卷烟的开放吸阻值ΔP1，同时检测该状态下通过滤嘴通风孔的总流量，记为Q₆，此时形成的方程，见式1

其中

μ₁₂＝f(μ₁,μ₂)，μ₁₂为卷烟纸包裹烟丝段的总吸阻，在固定的流量下，阻值的大小只与μ₁和μ₂有关，令μ₁₂+μ₃+μ₄＝μ₀，则有

μ₆·Q₆＝μ₀·(Q-Q₆) (3)

状态2是对卷烟样品在一定的流量Q下(同上)，封闭滤嘴通风孔，开放卷烟纸段的吸阻测试，其方法是滤嘴通风孔采用3M-透明胶带或合适尺寸乳胶管包覆，得到相应条件下的卷烟吸阻值，记为ΔP2，此时形成的方程，见式4

状态3是对卷烟样品在一定的流量Q下(同上)，同时封闭滤嘴通风孔和卷烟纸段的吸阻测试，其方法是滤嘴通风孔和卷烟纸采用3M-透明胶带或合适尺寸乳胶管包覆，得到相应条件下的卷烟吸阻值，记为ΔP3，此时形成的方程，见式5

状态4是是测量卷烟滤嘴前段与滤嘴后段的渗透阻值之比，其渗透阻值之比等于其长度之比k，记为

其方法是利用直尺或光学法对滤嘴通孔所在位置进行测量，从而确定滤嘴前段与后段渗透阻的比值，具体界限如附图1所示。

此外，在实验过程发现，在同规格(相同的圆周和烟丝前段长度)的卷烟样品中，卷烟纸的渗透阻值μ₂只与卷烟纸透气度相关，而卷烟纸透气度可提前进行测量，通过卷烟纸透气度的变化可得知μ₂的波动，且μ₂的值变化对总体吸阻的影响很小，因此，在无法确定μ₁与μ₂的关系的前提下，分段吸阻的检测中可不对μ₂的值进行计算。

根据4个不同状态的方程条件，列出方程组，求解相应的μ₁+μ₃、μ₄、μ₅、μ₆的渗透阻值，如下：

根据上述方程组求出的渗透阻值，分别计算获得烟丝段、滤嘴段以及滤嘴通风孔的压降值，即各部分的分段吸阻。

本发明相比现有技术的突出优点在于：在无法确定卷烟纸与烟丝段的吸阻关系的前提下，在计算过程中，消除了卷烟纸的影响。在卷烟吸阻测量方法基础上，实现卷烟烟支各部分吸阻的测量，且在不对卷烟滤嘴段和烟支段进行机械分离情况下，分别独立获得滤嘴段和烟支段的封闭吸阻数据，本发明的检测方法可用以满足为卷烟产品质量追溯、产品设计及工艺优化提供基础支撑的实际工程需求，特别是相比公开号CN107024409A的测定方法，克服了其由于过多采用并联关系，微小压力测量误差某些情况下可能导致某段吸阻计算结果呈现负值的情况，而相比公开号：CN108918382A和公开号:CN109527646A的方法，消除了卷烟纸的影响，减少了因卷烟纸与烟丝段关系不确定而带来的计算误差，同时对烟支的包覆处理也减少了(从三次减少为二次)，检测方法及测定数据更加科学、合理、准确，更加实用。

附图说明

图1卷烟各部分μ值分布图。

图2卷烟各部分阻值网络图(串并联关系图)。

具体实施方式

本发明结合以下实施案例，做进一步描述：

选取某牌号细支卷烟(圆周17mm)20支，本发明所述方法实施例的具体操作步骤如下所示：

步骤1：在Q为17.5ml/s的抽吸流量下，将卷烟样品不做任何处理进行开放吸阻测试，得到相应20支样品的卷烟吸阻值ΔP1平均为1707Pa，标偏为58Pa，同时检测在该状态下通过滤嘴通风孔的流量Q₆平均为6.88mL/s，标偏为0.25mL/s；

步骤2：在Q为17.5ml/s的抽吸流量下，将卷烟样品在封闭滤嘴通风孔，开放卷烟纸段的条件下进行吸阻测试，其方法是滤嘴通风孔采用3M-透明胶带或合适尺寸乳胶管包覆，得到相应20支样品的卷烟吸阻值ΔP2平均为2452Pa，标偏为96Pa；

步骤3：在Q为17.5ml/s的抽吸流量下，将卷烟样品在同时封闭滤嘴通风孔和卷烟纸段的条件下进行吸阻测试，其方法是滤嘴通风孔采用3M-透明胶带或合适尺寸乳胶管包覆，得到相应20支样品的卷烟吸阻值ΔP3平均为2645Pa，标偏为104Pa；

步骤4：是测量卷烟滤嘴前段与滤嘴后段的渗透阻值之比，其渗透阻值之比等于其长度之比，其方法是利用直尺对滤嘴通孔的所在位置进行测量，从而确定20支样品的滤嘴前段与后端的比值k平均为1.31，标偏0.02，具体界限如附图1所示。以上检测结果如附表1所示。

步骤5：将上述样品进行分割，分别测量烟丝段和滤嘴段的吸阻，测量结果如下(测量方法为将烟丝段和滤嘴段分离后分别测量)：20支样品的烟丝段的封闭吸阻平均值为1401Pa，标偏为78Pa，滤嘴段的封闭吸阻平均值为1257Pa，标偏为78Pa。

将上述测得数据代入式(6)～(9)，即可得到μ₁+μ₃、μ₄、μ₅、μ₆的渗透阻值，即

μ₁+μ₃＝77.61 μ₄＝41.70 μ₅＝31.83 μ₆＝167.14

则可知烟丝段的封闭吸阻平均值为1358Pa，标偏90Pa，滤嘴段的封闭吸阻平均值为1287Pa，标偏为103Pa，与分割法测量数据对比，本测量方法得到的吸阻平均值误差小于5％，以上对比结果如附表2所示，说明本方法能够准确反映各分段吸阻值和产品质量的波动。

表1卷烟分段吸阻检测结果

	Q(ml/s)	ΔP1(Pa)	Q<sub>6</sub>(ml/s)	ΔP2(Pa)	ΔP3(Pa)	k
							数值	17.5	1707	6.88	2452	2645	1.31
标偏		58	0.25	96	104	0.02

表2实测值与计算值对比

Claims (2)

1.一种无损检测卷烟烟支分段吸阻的方法，依据卷烟吸阻形成的理论基础是流体通过卷烟形成的压降(Pa)与流体流过卷烟流量(单位：mL/s)成正比，两者的比值即为卷烟渗透阻(单位：Pa·s/mL)，卷烟渗透阻是物性参数，确定具有滤嘴激光打孔的卷烟烟支渗透阻主要是由以下5个部分的渗透阻形成的：

第1部分：包括有烟丝填充的卷烟烟丝段的渗透阻，即为卷烟纸包覆的烟丝段渗透阻μ₁+接装纸包覆的烟丝段渗透阻μ₃，

第2部分：从卷烟纸段进入烟丝段的渗透阻记作μ₂，

第3部分：以激光打孔的孔线为分界气流通过滤嘴前段的渗透阻记作μ₄，

第4部分：以激光打孔的孔线为分界气流通过滤嘴后段的渗透阻记作μ₅，

第5部分：气流从通风孔进入滤嘴段的渗透阻记作μ₆，

其特征在于：该方法是通过对被测参数间形成多个状态下，通过线性网络模型获得的，其中包括了3个状态下的总压降与滤嘴通风孔气体流量的测量以及卷烟滤嘴通风孔位置的测量，具体为：

状态1在一定流量Q即GB/T 22838.5-2009中要求的17.5ml/s下，直接测量卷烟样品的开放吸阻，得到卷烟的开放吸阻值ΔP1，同时检测该状态下通过滤嘴通风孔的总流量，记为Q₆，此时形成的方程，见式1

其中

μ₁₂＝f(μ₁,μ₂)，μ₁₂为卷烟纸包裹烟丝段的总吸阻，在固定的流量下，阻值的大小只

与μ₁和μ₂有关，令μ₁₂+μ₃+μ₄＝μ₀，则有

μ₆·Q₆＝μ₀·(Q-Q₆) (3)

状态2是对卷烟样品在上述一定流量Q下，封闭滤嘴通风孔，开放卷烟纸段的吸阻测试，其方法是滤嘴通风孔采用3M-透明胶带或合适尺寸乳胶管包覆，得到相应条件下的卷烟吸阻值，记为ΔP2，此时形成的方程，见式4

状态3是对卷烟样品在上述一定流量Q下，同时封闭滤嘴通风孔和卷烟纸段的吸阻测试，其方法是滤嘴通风孔和卷烟纸采用3M-透明胶带或合适尺寸乳胶管包覆，得到相应条件下的卷烟吸阻值，记为ΔP3，此时形成的方程，见式(5)

状态4是测量卷烟滤嘴前段与滤嘴后段的渗透阻值之比，其渗透阻值之比等于其长度之比k，记为

其方法是利用直尺或光学法对滤嘴通孔所在位置进行测量，从而确定滤嘴前段与后段渗透阻的比值，

此外，在实验过程中 发现，在同规格的卷烟样品中，卷烟纸的渗透阻值μ₂只与卷烟纸透气度相关，而卷烟纸透气度可提前进行测量，通过卷烟纸透气度的变化可得知μ₂的波动，且μ₂的值变化对总体吸阻的影响很小，因此，在无法确定μ₁与μ₂的关系的前提下，分段吸阻的检测中可不对μ₂的值进行计算；

根据4个不同状态的方程条件，列出方程组，求解相应的μ₁+μ₃、μ₄、μ₅、μ₆的渗透阻值，如下：

根据上述方程组求出的渗透阻值，分别计算获得烟丝段、滤嘴段以及滤嘴通风孔的压降值，即各部分的分段吸阻。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该方法适用于不同圆周的卷烟如普通卷烟、中支卷烟、细支卷烟的检测。

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