一種在線測量卷煙吸阻的方法
【專利摘要】本發明公開了一種在線測量卷煙吸阻的方法，其特征在于：吸煙機一端通過轉接裝置與卷煙相連，另一端與差壓傳感器測定系統相連，吸煙機對不點燃的卷煙進行抽吸時電腦控制部分記錄卷煙的在線吸阻，并提供了在線吸阻與離線吸阻的線性擬合方程。包括以下步驟：S01，卷煙樣品的準備；S02，卷煙在線吸阻的測量；S03，卷煙離線吸阻的測量；S04，建立吸阻的線性擬合方程。本發明的優點在于：1)檢測過程中不會改變煙支物理性狀；2)可以靈活設置氣流參數，能夠模擬不同抽吸習慣的消費者抽吸卷煙時煙支的吸阻；3)適用于多種尺寸規格卷煙吸阻的測量；4)適用于多種尺寸規格卷煙離線吸阻的計算；5)可以測量卷煙抽吸過程中的吸阻。
【專利說明】
一種在線測量卷煙吸阻的方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種在線測量卷煙吸阻的方法，屬于煙草分析技術領域。
【背景技術】
[0002] 卷煙吸阻是卷煙的重要控制指標，卷煙吸阻的大小會影響卷煙的吸味、焦油等煙 氣釋放量及卷煙抽吸的難易程度，消費者感受的卷煙吸阻是抽吸燃燒過程中卷煙的阻力大 小。卷煙燃燒期間的壓降變化直接影響著卷煙的燃燒狀態，與燃燒過程中煙草成分的熱解 和化學反應、煙氣有害成分的產生量密切相關。不同的消費者抽吸習慣差別較大，消費者吸 煙時的壓降感受隨不同的抽吸參數(主要是抽吸容量和抽吸持續時間）以及煙支規格的變 化而改變。
[0003] 卷煙吸阻測量是卷煙設計和生產的一個重要環節，它直接關聯到卷煙的內在質 量。目前，測定卷煙吸阻通常采用GBT/18767-2002《煙草與煙草制品卷煙吸阻和濾棒壓降標 準條件和測量》，該標準主要是針對卷煙及濾棒的標準吸阻或壓降而定。卷煙吸阻的測量原 理:將樣品密封于測量設備中，在標準條件下維持樣品輸出端氣體體積流量為17.5ml/ S時 樣品兩端的壓差。目前實驗室測量卷煙吸阻一般用綜合測試臺，測量的都是標準條件下的 煙支離線吸阻。
[0004] 目前的測試方法主要存在以下不足：1、經過該方法測試的卷煙，經過一定距離的 自由落體運動，改變了煙支原有的物理狀態，無法再用于其它測試項目。2、該方法為離線檢 測，無法檢測卷煙抽吸時的實際吸阻（即在線吸阻）。3、該方法設定標準抽吸條件，即氣體體 積流量固定設置為17.5ml/s，在一定程度上反應了卷煙的物理狀態，但是無法模擬煙民抽 吸卷煙時實際感受到的吸阻。4、該方法對卷煙的長度、圓周都有明確要求，超出規定尺寸范 圍的卷煙，現有方法無法檢測。
[0005] 為了克服現有標準方法存在的不足，本發明首次提出一種可以利用吸煙機結合卷 煙差壓傳感器測定系統在線測量卷煙吸阻的方法，通過測量不同抽吸模式（即抽吸參數，抽 吸參數包括抽吸容量和抽吸持續時間）下的在線吸阻來比較卷煙吸阻變化，真實模擬不同 消費者的抽吸習慣，可靠評價不同卷煙的內在質量;本方法可以在不改變煙支物理性狀的 條件下，用不同的抽吸參數測量不同規格尺寸的煙支在線吸阻，克服了綜合測試臺不能測 量長度小于50mm卷煙吸阻的限制；另外，本發明首次提出一種在線測量卷煙吸阻的方法在 計算離線吸阻中的應用，通過大量數據分析，對卷煙離線吸阻和在線吸阻數值進行分析，最 終確定采用線性擬合的數據處理方法，并提供了本發明方法所測在線吸阻與離線吸阻的線 性擬合方程。通過該線性擬合方程可計算得到不同規格尺寸的卷煙離線吸阻，適用范圍廣， 同時，為進一步指導卷煙材料研究、卷煙燃吸機理分析和卷煙材料設計提供基礎數據。

【發明內容】

[0006] 本發明所要解決的技術問題是，提供一種在線測量卷煙吸阻的方法，該法通過測 量不同抽吸模式下的在線吸阻來比較卷煙吸阻變化，并且可以測量卷煙抽吸時的實時吸阻 以及不同抽吸模式下、不同規格尺寸的卷煙在線吸阻，適用范圍廣，真實模擬不同消費者的 抽吸習慣，可靠評價不同卷煙的內在質量；同時提供一種在線測量卷煙吸阻的方法在計算 離線吸阻中的應用，通過大量數據，對卷煙離線吸阻和在線吸阻數值進行分析，最終確定采 用線性擬合的數據處理方法，并提供了在線吸阻與離線吸阻的線性擬合方程，通過該線性 擬合方程可計算得到不同規格尺寸的卷煙離線吸阻，適用范圍廣，為進一步指導卷煙材料 研究、卷煙燃吸機理分析和卷煙材料設計提供基礎數據。
[0007] 為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：
[0008] 一種在線測量卷煙吸阻的方法，其特征在于:包括吸煙機，所述吸煙機一端通過轉 接裝置與卷煙相連，另一端與差壓傳感器測定系統相連，所述吸煙機對不點燃的卷煙進行 抽吸時控制器記錄卷煙的在線吸阻，具體包括以下在線吸阻的測量步驟：
[0009] S01，卷煙樣品的準備：按照國標GB/T16447-2004的規定，將卷煙樣品置于溫度為 22± 1°C，相對濕度為60±3%，大氣壓力為96± 10kPa的環境下平衡至少48小時；
[0010] S02，卷煙樣品在線吸阻的測定：在溫度為22± 2°C，相對濕度為60±5%的測試大 氣條件下，測試卷煙樣品的在線吸阻，具體包括以下步驟；
[0011] S02-1，連接所述吸煙機和差壓傳感器測定系統，設定所述吸煙機的抽吸參數和所 述差壓傳感器測定系統的數據采集參數;對所述吸煙機進行漏氣檢驗和抽吸容量校正；
[0012] S02-2,將卷煙樣品插入與所述吸煙機相連的所述轉接裝置中，插入深度為9mm;
[0013] S02-3,觸發所述差壓傳感器測定系統，并啟動所述吸煙機進行卷煙樣品抽吸程 序，與所述差壓傳感器測定系統相連的所述控制器中的壓降軟件記錄卷煙樣品抽吸時的實 時壓降，通過軟件記錄、處理數據得到卷煙樣品的在線吸阻；
[0014] 利用S02-3中所測在線吸阻建立線性擬合方程，包括以下步驟：
[0015] S03,卷煙樣品離線吸阻的測定：在溫度為22±2°C，相對濕度為60±5%的測試大 氣條件下，在氣體體積流量為17.5ml/s時，用綜合測試臺測定卷煙的離線吸阻值；
[0016] S04,建立吸阻的線性擬合方程：重復S02~S03,設定S02中氣體體積流量為 17.5ml/s，測得大量卷煙樣品的離線吸阻和在線吸阻的數值對，建立離線吸阻和在線吸阻 的線性擬合方程為Y = 〇. 9236X+0.0283，其中Y為離線吸阻，單位為KPa; X為在線吸阻，單位 為KPa，該方程的修正相關系數R2為0.9945。
[0017] S02中所述卷煙樣品長度大于10mm，直徑在4~12mm之間。
[0018] 所述轉接裝置的內徑可調，即所述轉接裝置可用于不同直徑的卷煙的在線吸阻測 量，卷煙直徑范圍為4~12_。
[0019] 所述吸煙機包括直線型吸煙機或轉盤式吸煙機。
[0020] 所述差壓傳感器測定系統包括均與控制器相連的差壓傳感器、信號處理模塊和用 于捕捉抽吸參數的同步觸發裝置。
[0021 ] 所述吸煙機的抽吸參數包括抽吸容量和抽吸持續時間，所述抽吸容量控制在5~ 150ml之間，抽吸持續時間控制在0.8~1 Os之間。
[0022] 所述差壓傳感器測定系統的數據采集參數包括采集頻率，所述采集頻率控制在10 ~200Hz之間。
[0023] 通過驗證實驗得出本線性擬合方程計算得到的離線吸阻與綜合測試臺測得的離 線吸阻的相對偏差小于3%，說明本方法可以用于測量卷煙吸阻。
[0024] 本發明的優點在于：1)實現步驟方便可靠，檢測過程中不會改變煙支物理性狀;2) 可以靈活設置氣流參數，能夠模擬不同抽吸習慣的消費者抽吸卷煙時煙支的吸阻；3)適用 于多種尺寸規格卷煙吸阻的測量;4)適用于多種尺寸規格卷煙離線吸阻的計算;5)可以測 量卷煙抽吸過程中的吸阻。本發明的測量結果能為進一步指導卷煙材料、工藝的設計和研 究以及卷煙燃吸機制分析提供基礎數據。
[0025] 本發明提供的一種在線測量卷煙吸阻的方法，線性擬合方程的設置，可通過測量 氣體體積流量為17.5ml/s時的不同尺寸規格的卷煙在線吸阻，計算得到不同尺寸規格的卷 煙離線吸阻，而利用現有的綜合測試臺測量得到的離線吸阻，氣體體積流量只能控制在 17.5ml/s，卷煙測量長度要大于50mm，對卷煙直徑也有固定尺寸的要求，故現有的離線吸阻 測量條件嚴苛，局限性大，只能測量少量固定的常規規格的卷煙的離線吸阻，而無法得到非 常規規格的卷煙的離線吸阻；故本發明解決了綜合測試臺不能測量長度小于50mm卷煙吸 阻，超出規定尺寸范圍的卷煙，現有方法無法得到離線吸阻的問題；由于在線吸阻的測量條 件靈活寬泛，滿足以下條件的卷煙樣品均可通過測量得到在線吸阻，即抽吸容量控制在5~ 150ml之間，抽吸持續時間控制在0.8~10s之間，卷煙直徑范圍為4~12mm以及卷煙測量長 度大于10mm即可，故本發明可以測量卷煙抽吸時的實時吸阻以及不同抽吸模式下、不同規 格尺寸的卷煙在線吸阻，適用范圍廣，真實模擬不同消費者的抽吸習慣，可靠評價不同卷煙 的內在質量;本發明離線吸阻計算值與離線吸阻測量值的相對偏差小于3%的結果，說明該 線性擬合方程準確度高，可用于離線吸阻的計算。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 為使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合 附圖及【具體實施方式】，進一步闡述本發明。
[0028] 如圖1所示，一種在線測量卷煙吸阻的方法，其特征在于:包括吸煙機3，所述吸煙 機3-端通過轉接裝置2與卷煙相連，另一端與差壓傳感器測定系統4相連，所述吸煙機3對 不點燃的卷煙進行抽吸時控制器5記錄卷煙的在線吸阻，具體包括以下在線吸阻的測量步 驟：
[0029] S01，卷煙樣品的準備：按照國標GB/T16447-2004的規定，將卷煙樣品置于溫度為 22± 1°C，相對濕度為60±3%，大氣壓力為96± 10kPa的環境下平衡至少48小時；
[0030] S02，卷煙樣品在線吸阻的測定：在溫度為22± 2°C，相對濕度為60±5%的測試大 氣條件下，測試卷煙樣品的在線吸阻，具體包括以下步驟；
[0031] S02-1，連接所述吸煙機3和差壓傳感器測定系統4,設定所述吸煙機3的抽吸參數 和所述差壓傳感器測定系統4的數據采集參數;對所述吸煙機3進行漏氣檢驗和抽吸容量校 正；
[0032] S02-2,將卷煙樣品插入與所述吸煙機3相連的所述轉接裝置2中，插入深度為9mm;
[0033] S02-3,觸發所述差壓傳感器測定系統4,并啟動所述吸煙機3進行卷煙樣品抽吸程 序，與所述差壓傳感器測定系統4相連的所述控制器5中的壓降軟件記錄卷煙樣品抽吸時的 實時壓降，通過軟件記錄、處理數據得到卷煙樣品的在線吸阻；
[0034]利用S02-3中所測在線吸阻建立線性擬合方程，包括以下步驟：
[0035] S03,卷煙樣品離線吸阻的測定：在溫度為22±2°C，相對濕度為60±5%的測試大 氣條件下，在氣體體積流量為17.5ml/s時，用綜合測試臺測定卷煙的離線吸阻值；
[0036] S04,重復S02~S03,設定S02中氣體體積流量為17.5ml/s，選取7種吸阻范圍在 0.6KPa~2. lKPa的卷煙樣品各20支，分別進行在線吸阻檢測和離線吸阻檢測，測得卷煙樣 品的離線吸阻和在線吸阻的數值對，以本發明方法所測在線吸阻為自變量，綜合測試臺測 得的離線吸阻為因變量，建立離線吸阻和在線吸阻的線性擬合方程為Y = 〇.9236X+0.0283， 其中Υ為離線吸阻，單位為KPa;X為在線吸阻，單位為KPa，該方程的修正相關系數R2為 0.9945。
[0037] S02中所述卷煙樣品長度大于10mm，直徑在4~12mm之間。
[0038]所述轉接裝置2的內徑可調。
[0039] 所述吸煙機3包括直線型吸煙機或轉盤式吸煙機。
[0040] 所述差壓傳感器測定系統4包括均與控制器5相連的差壓傳感器、信號處理模塊和 用于捕捉抽吸參數的同步觸發裝置。
[0041 ] 所述吸煙機3的抽吸參數包括抽吸容量和抽吸持續時間，所述抽吸容量控制在5~ 150ml之間，抽吸持續時間控制在0.8~1 Os之間。
[0042] 所述差壓傳感器測定系統4的數據采集參數包括采集頻率，所述采集頻率控制在 10~200Hz之間。
[0043] 選取不在建模方程內的卷煙樣品，測量該樣品的在線吸阻值，代入上述獲得的線 性擬合方程，計算樣品的離線吸阻值，比較實際測量得到的離線吸阻值和計算得到的離線 吸阻值。
[0044]抽取某品牌卷煙20支，標記為A樣品，長度為84mm，直徑為7.8mm。按以上操作步驟， 吸煙機3抽吸容量為35ml，抽吸持續時間為2s，差壓傳感器測定系統4的數據采集頻率為 100Hz。分別用綜合測試臺和本發明方法測量A樣品的實際離線吸阻和在線吸阻，同時用本 發明方法的線性擬合方程計算離線吸阻，與綜合測試臺測出的實際離線吸阻進行比較，結 果顯示離線吸阻的計算值與實際值相對偏差在3%以內。表1顯示了A樣品的在線吸阻和實 際離線吸阻以及擬合方程計算的離線吸阻。
[0045]表1A樣品的在線吸阻、實際離線吸阻和方程計算吸阻
[0048]抽取某品牌卷煙20支，標記為B樣品，長度為97mm，直徑為5.4mm。按以上操作步驟， 吸煙機3抽吸容量為35ml，抽吸持續時間為2s，差壓傳感器測定系統4的數據采集頻率為 100Hz。分別用綜合測試臺和本發明方法測量B樣品的實際離線吸阻和在線吸阻，同時用本 發明方法的線性擬合方程計算離線吸阻，與綜合測試臺測出的實際離線吸阻進行比較，結 果顯示離線吸阻的計算值與實際值相對偏差在3%以內。表2顯示了B樣品的在線吸阻和實 際離線吸阻以及擬合方程計算的離線吸阻。
[0049]表2B樣品的在線吸阻、實際離線吸阻和方程計算吸阻
[0052] 表1和表2的數值顯示，用在線測定卷煙吸阻的方法測試得到的樣品的在線吸阻通 過方程計算得到的離線吸阻的重復性不大于6%，說明該線性方程穩定性好，可通過該線性 方程計算得到離線吸阻計算值。
[0053] 測量抽吸不同口數后不同長度卷煙樣品的在線吸阻值，可用于比較卷煙樣拼燃燒 前后以及在不同長度時卷煙吸阻的變化。
[0054] 抽取某種品牌卷煙，標記為C樣品。C樣品長度為84_，直徑為7.8mm，分別抽吸1~6 口后按以上操作步驟，吸煙機3抽吸容量為35ml，抽吸持續時間為2s，差壓傳感器測定系統4 的數據采集頻率為100Hz，用本發明方法測量C卷煙在抽吸不同口數后的在線吸阻。表3顯示 了 C樣品在抽吸不同口數前后在線吸阻的測量結果，說明本發明方法可以測量卷煙抽吸時 的實時吸阻，真實模擬不同消費者的抽吸習慣，為卷煙燃吸機制分析提供基礎數據。
[0055]表3C樣品抽吸不同口數前后在線吸阻的測量結果
[0058]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種在線測量卷煙吸阻的方法，其特征在于:包括吸煙機(3)，所述吸煙機(3)-端通 過轉接裝置(2)與卷煙相連，另一端與差壓傳感器測定系統(4)相連，所述吸煙機(3)對不點 燃的卷煙進行抽吸時控制器(5)記錄卷煙的在線吸阻，具體包括以下在線吸阻的測量步驟： S01，卷煙樣品的準備：按照國標GB/T16447-2004的規定，將卷煙樣品置于溫度為22±1 °C，相對濕度為60±3%，大氣壓力為96± lOkPa的環境下平衡至少48小時； 502, 卷煙樣品在線吸阻的測定：在溫度為22±2°C，相對濕度為60±5%的測試大氣條 件下，測試卷煙樣品的在線吸阻，具體包括以下步驟； S02-1，連接所述吸煙機(3)和差壓傳感器測定系統(4)，設定所述吸煙機(3)的抽吸參 數和所述差壓傳感器測定系統(4)的數據采集參數;對所述吸煙機(3)進行漏氣檢驗和抽吸 容量校正； S02-2,將卷煙樣品插入與所述吸煙機(3)相連的所述轉接裝置(2)中，插入深度為9mm; S02-3,觸發所述差壓傳感器測定系統(4)，并啟動所述吸煙機(3)進行卷煙樣品抽吸程 序，與所述差壓傳感器測定系統(4)相連的所述控制器(5)中的壓降軟件記錄卷煙樣品抽吸 時的實時壓降，通過軟件記錄、處理數據得到卷煙樣品的在線吸阻； 利用S02-3中所測在線吸阻建立線性擬合方程，包括以下步驟： 503, 卷煙樣品離線吸阻的測定：在溫度為22±2°C，相對濕度為60±5%的測試大氣條 件下，在氣體體積流量為17.5ml/s時，用綜合測試臺測定卷煙的離線吸阻值； S04，建立吸阻的線性擬合方程:重復S02~S03，設定S02中氣體體積流量為17.5ml/s， 測得大量卷煙樣品的離線吸阻和在線吸阻的數值對，建立離線吸阻和在線吸阻的線性擬合 方程為Y = 〇. 9236X+0.0283，其中Y為離線吸阻，單位為KPa; X為在線吸阻，單位為KPa，該方 程的修正相關系數R2為0.9945。2. 根據權利要求1所述的一種在線測量卷煙吸阻的方法，其特征在于：S02中所述卷煙 樣品長度大于l〇mm，直徑在4~12mm之間。3. 根據權利要求1所述的一種在線測量卷煙吸阻的方法，其特征在于：所述轉接裝置 (2)的內徑可調。4. 根據權利要求1所述的一種在線測量卷煙吸阻的方法，其特征在于:所述吸煙機(3) 包括直線型吸煙機或轉盤式吸煙機。5. 根據權利要求1所述的一種在線測量卷煙吸阻的方法，其特征在于:所述差壓傳感器 測定系統(4)包括均與控制器(5)相連的差壓傳感器、信號處理模塊和用于捕捉抽吸參數的 同步觸發裝置。6. 根據權利要求1所述的一種在線測量卷煙吸阻的方法，其特征在于:所述吸煙機(3) 的抽吸參數包括抽吸容量和抽吸持續時間，所述抽吸容量控制在5~15 0m 1之間，抽吸持續 時間控制在0.8~10s之間。7. 根據權利要求1所述的一種在線測量卷煙吸阻的方法，其特征在于:所述差壓傳感器 測定系統(4)的數據采集參數包括采集頻率，所述采集頻率控制在10~200Hz之間。
【文檔編號】G01N7/10GK106018168SQ201610325302
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月16日
【發明人】莊亞東, 張媛
【申請人】江蘇中煙工業有限責任公司