Determination of volatile components in cut tobacco with gas chromatography-mass spectrometry and chemometric resolution

Chromatography-mass spectrometry(GC-MS)was used to analyze the volatile components of cut tobacco samples with the help of heuristic evolving latent projections(HELP).After extracting with simultaneous distillation and extraction method,the volatile components in cut tobacco were detected by GC-MS.Then the obtained original two-dimensional data were resolved into pure mass spectra and chromatograms.The qualitative analysis was performed by similarity searches in the national institute of standards and technology(NIST)mass database with the obtained pure mass spectrum of each component and the quantitative results were obtained by calculating the volume of total two-way response.The accuracy of qualitative and quantitative results were greatly improved by using the two-dimensional comprehensive information of chromatograms and mass spectra.107 of 141 separated constituents in the total ion chromatogram of the volatile components were identified and quantified,accounting for about 88.01% of the total content.The result proves that the developed method is powerful for the analysis of complex cut tobacco samples.

烟丝加工过程中的破碎规律研究

为探索烟丝在加工过程中的破碎规律,设计不同切丝宽度和尺寸的烟丝,研究滚筒、流态化、机械输送等关键加工环节前后烟丝的结构变化规律。结果表明,随着烟丝加工进行,各规格烟丝不断破碎,烟丝的特征尺寸降低,破碎度升高,主要表现在>7.10 mm和4.50~7.10 mm等尺寸较长的烟丝质量分数不断降低,<2.00 mm的烟丝质量分数不断升高,不同处理间3.35~4.50 mm的烟丝质量分数变化差异最大。滚筒加工过程中烟丝质量分数的变化率整体较大,其中滚筒干燥过程最大,其次是振动输送、干燥后的提升输送和风送过程,风选和干燥前的提升等过程较小。加工后1.0 mm宽度烟丝、1.0 mm宽度断丝的烟丝、0.8 mm宽度烟丝和0.8 mm宽度断丝的烟丝特征尺寸变幅分别达到1.86 mm、1.09 mm、1.65 mm和1.08 mm,其破碎度分别达到33.51%、26.35%、33.39%和27.43%。综上,>7.10 mm和4.50~7.10 mm等特征尺寸较大及同一断丝或未断丝处理下宽度较窄的烟丝在加工过程中更易破碎,应根据加工的需求,关注特定尺寸的烟丝质量变化规律,在原料消耗允许的范围内,开展烟丝结构调控和工艺优化。

造纸法烟草薄片形态对烟丝理化特性的影响

本研究采用自主开发的烟草薄片切片器制备不同片型烟草薄片,并对烟草薄片烟丝化学成分、整丝率、碎丝率、烟草薄片烟丝卷烟质量和卷烟感官评价进行分析。结果表明,烟草薄片整丝率与烟支空头率呈线性负相关关系,碎丝率与烟支空头率呈线性正相关关系,烟草薄片烟丝结构与烟丝填充值相关性不显著。六边形烟草薄片烟丝整丝率和卷烟感官评价最高,分别为95.88%和91.1分;碎丝率和烟支空头率最低,分别为0.61%和0.8%,卷烟感官评价与烟支的整丝率、空头率等关键指标存在明显的相关性。因此,六边形烟草薄片为适宜的片型,为烟草薄片专用切片机的开发提供了有益的理论支持。

基于图像识别的叶丝形态表征及其数值模拟

【背景和目的】研究一种叶丝颗粒的粒度和粒形表征方法,表征结果可用于其数值模拟的建模。【方法】采用图像分析技术,确定分散放置在二维平面上的每根叶丝的等面积圆当量径、最大弗雷特(Feret)径、圆形度和纵横比。【结果】(1)利用提出的叶丝颗粒图像采集和处理方法,通过对叶丝样品数据的统计分析,确定叶丝物料粒度和粒形的概率密度分布曲线,实现了长丝、中丝、短丝和碎丝4种长度叶丝物料的颗粒粒度和粒形表征,表征参数可定量的反映不同样品的颗粒尺寸和形状的差异。(2)离散单元法数值模拟结果表明叶丝的粒度和粒形性质对物料堆积高度有重要影响。本文基于实验测量得到的粒度和粒形概率分布曲线,生成了与实际形态分布一致的叶丝颗粒的数值模型,数值模拟结果与实验结果的偏差在1.3%以内。【结论】提出的方法从粒度和粒形对叶丝颗粒进行定量表征,表征结果一方面能反映不同物料的性质差异,另一方面可直接用于建立与实际情况接近的数值模型,从而准确预测不同长度叶丝颗粒的堆积高度。

基于多因素分析的烘丝机智能调控研究

烘丝过程中影响出口烟丝水分和温度的干扰因素较多,为了保障出口烟丝水分与温度的稳定性,首先基于烘丝过程的历史数据,采用相关性分析方法对影响因子进行筛选。其次,选取出口烟丝水分和出口烟丝温度为目标值,通过对各机器学习模型的对比分析选取了能够快速建模与预测的极限学习机(extreme learning machine,ELM)作为建模方法,以通过模型求解运算,得出预测值。最后,采用模拟退火(simulated annealing,SA)算法,实时优化热风风速和排潮风门开度的设定值,实现对出口烟丝水分和温度的预测和控制。实验结果表明,极限学习机模型的预测效果良好,预测当前出口水分的均方根误差为0.015,出口温度的均方根误差为0.638,误差较小,保障了烘丝机智能调控方法的调控精度。

TG和Py-GC/MS研究不同烟草的热解特性

利用TG和Py-GC/MS对兰州、猴王和中华三种香烟的烟丝进行了热解特性分析,并用商业烟嘴过滤器和GC/MS对香烟中的烟焦油进行了收集与组成分析.结果表明,三种品牌的香烟烟丝在相同的气氛下热失重曲线的变化基本类似.热失重主要发生在第Ⅱ(120℃~360℃)和第Ⅲ(360℃~600℃)阶段,与N_(2)气氛相比,O_(2)气氛下烟丝的热解速率和总失重明显增加,尤其对第Ⅲ阶段的热解有明显促进作用.三种香烟的烟丝热解挥发分中组分含量不同,兰州、猴王和中华烟的烟丝热解挥发分中烟碱含量最高,分别达到8.35%、6.53%和6.24%;三种品牌香烟的烟焦油含量大小顺序为中华>兰州>猴王.三种香烟的烟焦油组成差异明显,兰州烟和中华烟的烟焦油中含量最高的是烟碱,而猴王烟的烟焦油中含量最高的是醇类化合物.

基于电子鼻技术的烟丝受虫害前后挥发性成分差异分析

针对烟草(Nicotiana tabacum L.)中烟草甲(Lasioderma serricorne)检测技术不完善,检测结果不可靠等问题,以电子鼻检测结果为基础,通过主成分分析法(PCA)和Loading分析法对数据结果进行分析。结果表明,4种烟丝的主要挥发物质为硫类物质、短链烷烃、醇醚醛酮、小分子氮氧化合物等,虫样及性激素的主要挥发性物质是小分子氮氧化合物、硫化物。受虫害后烟丝中硫类化合物明显降低,在对无机硫化物敏感的传感器(W1W)中浓香虫害烟丝的响应值比浓香烟丝下降48.33%,清香虫害烟丝比清香烟丝下降59.48%;在对有机硫化物敏感的传感器(W2W)中浓香虫害烟丝的响应值比浓香烟丝下降35.72%,清香虫害烟丝比清香烟丝下降48.55%。PCA结果显示,4种烟丝样品表现出非常好的区分度,雌虫、雄虫样品在占比高达99.70%的主成分1上几乎没有差别。Loading分析结果显示,烟丝样品中气味主要成分为硫类物质,烟草甲虫样气味主要成分是小分子氮氧化物,其次为硫类物质。

烟丝掺配输送及卷制过程中的热解特性变化分析

为研究烟丝在掺配输送及卷制过程中的热解特性变化规律,利用热重分析技术和热分析动力学方法跟踪分析了不同加工环节烟丝的热失重特征参数变化和差异。结果表明:(1)不同加工环节烟丝整体热解失重规律一致,均包含脱水干燥、挥发性成分损失、半纤维素和纤维素分解、木质素分解与炭化、无机盐分解等阶段,各样品不同热失重阶段的温度区间一致,但阶段失重率有差异;(2)JXQ、JXH和CPS样品在无机盐分解阶段的失重率接近,并明显高于其他样品,不同烟丝样品的综合热解指数CPI范围为4.10×10^(-5)%·(min×℃^(2))-1~4.65×10^(-5)%·(min×℃^(2))^(-1),BZS样品的CPI最低,CPI随着加工环节的进行呈现逐渐降低的趋势;(3)样品在脱水干燥和纤维素分解阶段的热分解过程均符合F1.5级化学反应模型,但不同样品的热解动力学参数存在一定差异。本研究揭示了烟丝在热解过程中的化学反应动力学参数存在一定的差异,在加工过程中烟丝的配方成分可能存在一定程度的波动。

制丝生产环节全工序水分月际变化研究

为探究卷烟制丝生产环节全工序水分是否随月份变化,以A牌号烟丝为研究对象,采集2021年度该牌号烟丝制丝生产环节各工序的入口、出口水分,进行相关性分析与单因素方差分析。结果表明,①所有关键工序的入口、出口水分在月份间均存在显著差异;②真空暂存、地下贮叶2个流转工序的水分散失量均随月份变化出现显著差异;③流转工序的水分散失量与对应下一关键工序的入口水分均呈现极显著的负相关。

针辊式烟丝结构调控设备参数变化对细支烟卷制品质的影响

以单支质量标准差、吸阻标准差、总通风率标准差、端部落丝量、含末率等为指标,选取选丝针辊电机频率、断丝针辊电机频率和选丝针辊间距3个参数设计正交试验,研究针辊式烟丝结构调控设备参数变化对细支烟卷制品质的影响。结果表明:选丝针辊电机频率是影响细支烟单支质量和总通风率标准差的关键因素,断丝针辊电机频率是影响吸阻标准差和端部落丝量的关键因素,选丝针辊间距是影响含末率的关键因素;调控设备最优参数为选丝针辊电机频率33 Hz、断丝针辊电机频率45 Hz、选丝针辊间距45 mm;调控后烟丝长丝率降低了14.39%、中丝、短丝率增加了26.01%和20.09%,碎丝率变化较小。卷制后细支烟物理指标无显著变化,但单支质量、吸阻、总通风率等标准差均下降30%以上,端部落丝量、含末率分别降低了61.79%和36.42%,细支烟卷制稳定性明显提高。

烟丝物理指标对其回弹特性的影响研究

以5种牌号常规卷烟成品烟丝为研究对象,采用多重线性回归分析方法研究烟丝物理指标对其回弹特性的影响规律,并构建基于BP神经网络的烟丝回弹特性预测模型。结果表明:烟丝物理指标对烟丝回弹特性的影响程度从大到小依次为碎丝率>中丝率>长丝率>填充值>弹性>含水率,其中,中丝率、长丝率、弹性、含水率与烟丝回弹特性呈正相关关系,碎丝率、填充值与烟丝回弹特性呈负相关关系;所构建的BP神经网络预测模型,测试集预测值与真实值比对R^(2)为0.965 7,总体模型精度达到98.10%,烟丝回弹特性预测值与实测值之间的差异较小,模型具有较高的预测准确性和可靠性,可用于烟丝回弹特性的精确估算。

气相色谱-串联质谱法测定卷烟烟丝代表性化学成分

建立了气相色谱-串联质谱(GC-MS/MS)同时测定烟丝中7种代表性化学成分的分析方法。样品用NaOH溶液浸润,经二氯甲烷超声萃取后,在DB-35MS色谱柱上分离,采用多反应监测(MRM)模式测定,内标法定量。结果表明,7种成分的检出限为0.02~2.28mg·kg^(-1),加标回收率为87.7%~96.2%。该方法具有前处理简单、准确灵敏的特点,适用于烟丝的稳定性评价。

YN30型残废烟支烟丝回收装置的设计与应用

针对传统残废烟支烟丝回收装置存在的烟丝回收率低、纯净度差、整丝率偏低、细支卷烟加工适应性差等问题,研制一种新型残废烟支烟丝回收装置。该装置通过滚筒筛网和搓丝螺杆机构实现了烟丝与卷烟材料的快速分离,通过静电吸附和负压剔除相结合的除杂技术,实现了分离烟丝精选除杂。以常规卷烟牌号云烟(紫)以及细支卷烟牌号云烟(细支珍品)进行应用测试,常规卷烟加工回收烟丝得率≥80.0%,细支卷烟加工回收烟丝得率≥70.0%;回收烟丝纯净度≥99.0%;回收烟丝整丝率≥60.0%;回收烟丝碎丝率≤6.0%;处理前后烟丝含水率变化≤0.5%。该装置同时可以满足常规卷烟和细支卷烟的残废烟支回收。

基于敏捷生产的制丝车间连续性生产研究

该文在现有生产模式的基础上,分析同牌号烟丝连续性生产的可行性,提出现有条件下实现连续性生产的方案,然后将连续性生产的理念应用到切烘工序以及整个制丝流程,从而实现制丝流程的敏捷生产,最后制定连续性生产实施方案,对制丝的切烘工序进行同牌号烟丝连续性生产的试验研究,验证连续性生产对过程质量、生产效率、原料和能耗等方面的影响,实现制丝的切烘工序以及整个制丝流程,过程质量和生产效率的提升,原料和能耗的下降。最终的结果表明切烘工序和制丝流程的连续性生产在生产效率、原料和能耗方面均有很大的改善;切烘工序的试验研究证实同牌号烟丝连续性生产的有效性。因此将敏捷生产的理念应用于制丝的烘丝工序以及整个制丝流程,可以提高制丝的过程质量和生产效率,同时降低原料消耗和能耗。

离线分切工艺对烟叶综合价值的影响研究

为拓宽烟叶在工业环节的原料使用范围,解决烟叶供需结构性矛盾,推进配方打叶技术创新,通过设计实验,在打叶复烤前对选后烟叶按一定长度标准进行叶基与叶身的分切加工处理,再根据配方模块进行打叶复烤,并与未分切的成品片烟进行对比分析,研究二者的加工质量、化学成分、感官质量以及综合利用水平。研究结果表明:烟叶离线分切加工工艺可以有效提高大片率,减低水分和烟碱CV值,改善烟叶感官质量,降低烟叶加工损耗,提高烟叶的综合利用水平,实现1+1>2的效果,对于行业的烟叶利用率提升、模块化配打、均质化加工具有一定的战略意义。

不同切丝宽度中支卷烟的包灰性能、主流烟气及感官质量变化规律

为探索切丝宽度对中支卷烟卷接质量、包灰性能、烟气指标及感官质量的影响,在其他制丝和卷制条件相同时,分别按0.80、0.90、1.00、1.10 mm的切丝宽度制丝并卷制烟支,分析切丝宽度对卷烟理化指标及感官质量的影响。结果表明,随切丝宽度从0.80 mm增加至1.10 mm,整丝率从86.89%逐步增加至91.40%,短丝率和碎丝率均逐渐减小,且长丝率、整丝率及短丝率与切丝宽度间存在显著相关性。不同切丝宽度卷烟卷制稳定性整体较好,封闭吸阻及其标准偏差随切丝宽度增加呈现减小趋势,切丝宽度为1.00 mm时,端部落丝量、燃烧锥落头倾向及烟丝轴向密度的标准偏差相对较低;通过逐步回归分析法建立了烟丝结构与物理指标间的关系模型,长丝率与端部落丝量和含末率呈负相关,中丝率与轴向密度标准偏差呈负相关,短丝率与总通风率标准偏差呈负相关,并与落头倾向呈正相关关系。切丝宽度对包灰值、灰度值和碳化圈宽度有极显著影响,切丝宽度为1.00 mm时,包灰值和碳化圈宽度最小,分别为2.40%和12.36%。切丝宽度与抽吸口数和焦油释放量呈显著或极显著相关关系,其中与抽吸口数呈正相关关系,与焦油释放量呈负相关关系。感官评吸结果表明,1.00 mm切丝宽度时中支卷烟的感官质量最优。

打叶加工中大片率控制对卷烟生产的影响

为探明打叶加工过程中叶片结构控制对卷烟生产的影响,研究了不同大片率的片烟原料对卷烟制丝及卷包生产的影响,其中T1处理的大片率均值为65.49%,T2处理的大片率均值为45.41%,T3处理的大片率均值为33.61%。结果表明:打叶加工过程中大片率过高,制丝环节烟丝缠绕严重,超长丝偏高;当大片率控制过低时,制丝后碎丝率偏高,超出新版卷烟供应规范中的相关规定,不利于后续的卷烟生产;打叶加工过程中的大片率与制丝环节整丝率、长丝率存在一定的正向关系,与碎丝率存在一定的反向关系;打叶加工过程中大片率控制适宜,有利于提升卷制烟支的物理质量,提高卷制烟支质量、吸阻等物理指标的稳定性;就落头倾向而言,各处理片烟卷制常规烟支均优于常规卷烟A,而对细支烟的落头倾向除T1处理外,其他2个处理与对应规格的细支卷烟B相当。因而,在打叶加工中采用适宜的措施,优化加工后成品片烟的叶片结构,能够有效提升打叶加工加工后片烟叶片结构与制丝、卷包工艺的契合度。

叶中含梗率控制对打叶加工及卷烟生产的影响

为指导烤烟打叶加工工作科学开展,构建适宜的叶中含梗率控制指标,通过调整打叶加工中叶中含梗率,研究叶中含梗率控制对打叶加工及卷烟生产的影响。结果表明,适度降低叶中含梗率(由1.5%降低到1.2%),能够维持烟叶的叶片结构处于适宜水平,满足后端卷烟生产的需要,能够有效保障原烟的经济效益;降低叶中含梗率后,能有效减缓烟支卷制环节的梗签剔除压力,降低卷制烟支中的梗签含量,提高烟支中的烟丝纯净度。同时,常规烟支在叶中含梗率控制在1.5%以内时,烟支中的刺破基本可控,而细支卷烟在叶中含梗率控制在1.2%以内,并结合卷包剔梗,烟支中的刺破亦基本可控。建议打叶复烤环节细支卷烟原料、高档卷烟原料的叶中含梗率控制在1.2%以下,其他卷烟原料控制在1.5%以下。

切丝宽度对细支卷烟质量影响分析

为了解0.7、0.8、0.9、1.0 mm不同切丝宽度对细支卷烟质量的影响,从叶丝质量、卷制质量、梗签含量、燃烧质量、感官质量5个方面进行了分析,结果表明:(1)随着细支烟切丝宽度的增加,叶丝整丝率上升,碎丝率下降,填充值先升后降,烟丝转化率上升,抗造碎性增强,大于4 mm长丝率增加,小于1 mm短碎丝率下降,卷烟含末率和端部落丝量下降,烟支密度分布均匀性略有下降,卷烟梗签含量增加,卷烟轻松感略有提升,烟气指标无明显变化。(2)细支烟切丝宽度较低时对单支质量标偏、烟丝结构、烟支密度分布均匀性、梗签含量、卷烟燃烧锥落头倾向率等指标具有正向作用,对烟丝抗造碎性、卷烟含末率、端部落丝量、轻松感等指标具有负面作用。因此,在兼顾感官质量与理化指标的平衡条件下,细支烟切丝宽度设计宜为0.9 mm。