一种基于二次曲线水分干燥模型的快速水分检测方法

摘要

一种基于二次曲线水分干燥模型的快速水分检测方法，其特征在于：该方法采用可调控环境温度、相对湿度的热湿分析仪获取烟丝在相应环境条件下设定时间内烟丝吸附/脱附质量变化曲线，建立特定温湿度条件下样品干燥模型，依据二次曲线干燥模型推导待测烟丝样品初始干基含水率。本发明的优点在于：借助可调控环境条件的吸附脱附仪或热湿分析仪，快速获取烟丝在设定环境条件下质量变化曲线，并由此预测烟丝品初始干基含水率。该方法仅需通过测定该环境条件下烟丝的动态脱水速率，即可实现在线生产过程中烟丝样品的初始干基含水率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用烟草制品在特定范围内的动态干燥速率模型快速预测水分的检测方法，可在10-30分钟内测量出样品的水分，相较于传统烘箱法测量水分时间明显缩短。

背景技术

烟草加工过程中，会历经多个湿热处理工序，如回潮、加料、烘丝等处理工序，及时获取烟丝含水率是实现烟草加工过程中生产条件精准调控的基础。目前行业通用方法是利用烘箱法(YCT 31-1996)加热2小时，温度(100±2)℃。烘箱法缺点在于测量时间过长，无法对水分测量进行及时反馈。除此之外，还有气相色谱法(GBT 23203.1-2008)、卡尔费休法(GBT 23203.2-2008)可以测量卷烟中的水分，这些方法的特点均是操作较为繁琐，时间较长，不适合卷烟工业企业使用。

因此研究一种更加准确的快速水分测量方法对于及时指导在线生产有着巨大的帮助作用。

发明内容

本发明采用可调控环境温度、相对湿度的热湿分析仪获取烟丝在相应环境条件下设定时间内烟丝吸附/脱附质量变化曲线，基于此预测烟丝初始干基含水率。换言之，通过水分散失规律建立样品初始干基含水率与样品质量变化曲线的数学模型，即可实现快速测量烟丝样品的初始干基含水率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于二次曲线水分干燥模型的快速水分检测方法，该方法采用可调控环境温度、相对湿度的热湿分析仪获取烟丝在相应环境条件下设定时间内烟丝吸附/脱附质量变化曲线，建立特定温湿度条件下样品干燥模型，依据二次曲线干燥模型推导待测烟丝样品初始干基含水率；具体步骤如下：

步骤一：烟丝水分吸附/脱附特性研究，获取所需环境条件下样品S1水分平衡曲线及脱水速率公式的参数k、M

采用规定方法(采用行业标准YC/T 31-1996烟草及烟草制品试样的制备和水分的测定-烘箱法测定)测定样品湿基含水率M

式中m

借助热湿分析仪获取所需环境条件下烟丝实现水分吸附或脱附平衡的质量变化曲线，得到样品于t时刻下干基含水率M

式中m

式中，M为方程未知数，M

步骤二：加工过程中烟丝待测样品S2初始干基含水率M

(4)式推导可得

积分变形后可得

当t＝0时，可得

(6)式变为

已知

整理可得

其中a＝1+M

利用求根公式或最小二乘法可得m

步骤三：加工过程中烟丝样品对应工序初始干基含水率预测从加工现场取一定质量烟丝样品，置于设定温度、湿度的吸附脱附仪中获取烟丝样品在该环境条件下随时间变化的吸附/脱附质量变化曲线，忽略该条件下影响因素对各参数的作用，仅与时间相关，由式(10)预测出烟丝样品初始干基含水率M

在本发明中，所述热湿分析仪包括烟草热湿在线分析仪及多样品烟草/材料水分吸附脱附仪。

所述烟草热湿在线分析仪为中国专利号ZL 200510107366.X、ZL200720090560.6、ZL 201020539746.7中所公开的装置。

所述多样品烟草/材料水分吸附脱附仪为中国专利号ZL 201210267723.9、ZL201510307227.5、ZL 201911284693.0、ZL 201911283062.7中所公开的装置。上述步骤一、步骤二仅需在拟定测试条件时进行单次实验，获取该条件下所需各参数值，在此基础上开展待测烟丝系列样品的含水率预测。

本发明的优点在于：借助可调控环境条件的吸附脱附仪或热湿分析仪，快速获取烟丝在设定环境条件下质量变化曲线，并由此预测烟丝品初始干基含水率。该方法仅需通过测定该环境条件下烟丝的动态脱水速率，即可实现在线生产过程中烟丝样品的初始干基含水率。

附图说明

图1不同初始水分的干燥速率曲线。

具体实施方式

结合实施例，对本发明进行描述，以干基水分13.56％的样品为例。

取待测样品约1g，测量出不同初始水分的干燥曲线，做待测样品质量随着不同干基水分变化规律并拟合，如图1所示，利用二次曲线进行拟合，得出二次曲线方程为y＝0.00457x