烟草行业标准制修订项目编制说明的主要内容.docx

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烟草行业标准制修订项目编制说明的主要内容

《卷制过程烟丝破碎度的测定方法》

行业标准编制说明

1工作简况

1.1任务来源

2009年国家烟草专卖局以国烟科[2009]100号文件下达了本标准的制订任务。

1.2项目承担单位、协作单位及主要分工

项目承担单位中国烟草总公司郑州烟草研究院负责项目的牵头组织、方案设计、数据分析、标准编制和工业验证。

项目协作单位福建中烟工业公司协助项目技术方案的试验实施、数据采集和工业验证。

1.3主要工作过程（起草、试验验证、征求意见、送审、报批等环节及项目研讨会等内容）

项目组成员根据试验研究结果于2009年6月形成了《卷制过程烟丝破碎度的测定方法》（初稿），并将初稿发至郑州烟草研究院相关专业科研人员，以及中国烟草标准化研究中心和企业相关专家进行征求意见，同时按照初稿确定的测试方法选取甲、乙、丙三家卷烟企业进行试验验证。

项目组成员根据初稿的专家反馈意见和验证结果进行分析讨论，对初稿进行了修改完善，于2009年7月形成了《卷制过程烟丝破碎度的测定方法》（讨论稿），采用seminar、咨询、邮件等多种形式与行业相关专家进行了交流沟通、研讨。

经过反复的交流讨论，2009年8月形成了《卷制过程烟丝破碎度的测定方法》（征求意见稿）、《卷制过程烟丝破碎度的测定方法》试验报告以及编制说明等三份材料，并将三份材料分别发送到国家烟草质量监督检验中心、中国烟草标准化研究中心、福建中烟工业公司等多家单位征求意见。

1.4标准主要起草人及其所做的工作等

项目主要参加人员及分工

姓名

工作单位

职称

分工

堵劲松

郑州烟草研究院

高工

项目负责人

李跃锋

福建中烟工业公司

工程师

试验研究

林玉红

郑州烟草研究院

工程师

试验研究

李华杰

福建中烟工业公司

助工

试验研究

李善莲

郑州烟草研究院

工程师

试验研究

罗登炎

福建中烟工业公司

助工

试验研究

徐大勇

郑州烟草研究院

助工

试验研究

卢新万

福建中烟工业公司

助工

试验研究

邓国栋

郑州烟草研究院

工程师

试验研究

王兵

郑州烟草研究院

高工

组织协调

王锐亮

福建中烟工业公司

助工

试验研究

常明彬

福建中烟工业公司

助工

试验研究

骆永昌

福建中烟工业公司

助工

试验研究

刘朝贤

郑州烟草研究院

研究员

组织协调

江加森

福建中烟工业公司

工程师

试验研究

洪伟龄

福建中烟工业公司

工程师

试验研究

2相关领域的国、内外标准研究和制修订情况

经检索，国内外目前尚无相关的标准。

3标准编制原则及主要内容确定的依据

3.1标准适用范围

本标准规定了卷制过程烟丝（叶丝、梗丝、膨胀烟丝、配方烟丝等）破碎度的测定方法，适用于卷制前后烟丝破碎度的测定。

3.2标准编制原则

本标准的编制遵循了科学性、先进性、适用性和可操作性的原则。

（1）科学、先进的原则

烟丝在加工过程中，会受到不同的外力作用而逐渐破碎，主要表现为烟丝尺寸的变化，其尺寸分布的准确表征是烟丝破碎度测试的关键和重点。

目前国内外常用整丝率和碎丝率，或者是长丝率、中丝率和碎丝率来描述烟丝的结构尺寸分布，这种表征方法仅表明了离散的烟丝尺寸分布，而无法准确地描述不同区间内烟丝尺寸的连续分布及其变化情况。

针对这些不足，本研究采用颗粒学研究中粒度分布的研究方法，结果表明，烟丝及其在加工过程中的结构分布可用特性方程来表征,并且可以将筛上烟丝累积质量百分比为50%所对应的筛网尺寸q作为衡量烟丝整体尺寸大小的特征量，该值越大，烟丝整体尺寸越大。

在研究建立的特性分布方程及其特征量的基础上,利用卷制前后烟丝特征尺寸的变化率来表征烟丝经过卷制这个破碎过程后的尺寸变化情况，并将其定义为卷制过程烟丝破碎度。

可见,本标准中烟丝破碎度测定方法的提出和确定具有很强的研究基础，保证了标准的科学性和先进性。

（2）适用、可操作的原则

本项目自主研制了一套烟丝破碎仪，测试分析了不同种类、不同尺寸烟丝在不同破碎强度下烟丝特征尺寸的变化规律，研究建立了烟丝破碎特性方程，破碎程度的大小主要表现为烟丝特征尺寸下降的快慢，可以用烟丝特征尺寸变化率进行测定。

采用该测定方法既可以用以衡量经过制丝加工过程后烟丝的加工质量，又可以反映最终卷烟产品物理质量的好坏，另一方面也可作为烟草基础研究的方法，完全适用于表征烟草加工过程，尤其是卷制过程烟丝破碎程度的变化。

同时，通过对烟丝经破碎仪和卷制过程其破碎规律的对比分析研究，确定了采用破碎仪破碎反映烟丝卷制过程的破碎强度及取样样本量，极大地提高了本标准测定方法的可操作性。

3.3标准主要内容确定的依据（如标准主要技术指标、参数、公式、性能要求、试验方法、检验规则等确定的依据，如相关试验、验证、调研、统计分析情况及数据等）

本标准制订以研究烟丝结构分布规律和建立烟丝结构分布特性方程为基础，提出以特征尺寸来表征烟丝结构整体尺寸分布，利用卷制前后烟丝特征尺寸的变化率来表征经过卷制这个破碎过程烟丝的尺寸变化情况，并将其定义为卷制过程烟丝破碎度。

详细研究过程和结果可参见项目技术报告。

3.3.1烟丝结构分布的表征

烟丝在加工过程中，会受到不同的外力作用而逐渐破碎，主要表现为烟丝尺寸的变化。

因此，烟丝尺寸分布的准确表征是烟丝破碎度研究的关键。

目前国内外常用整丝率和碎丝率，或者是长丝率、中丝率和碎丝率来描述烟丝的结构尺寸分布，这种表征方法仅表明了离散的烟丝尺寸分布，而无法准确地描述不同区间内烟丝尺寸的连续分布及其变化情况。

针对这些不足，本研究采用颗粒学研究中粒度分布的研究方法，即用函数法来表征多分散体物料的粒径分布规律，即通过研究各种粒径大小的统计学分布规律得到某种分布函数，并采用能够表征粒度分布规律的特征值来反映物料的总体粒度分布。

本项目采用RetschAS400筛分仪，选取6种不同烟丝样品进行试验研究。

为获得烟丝更为详细的尺寸区间分布，筛分仪选用了10种不同筛网孔径（8.00mm、6.70mm、5.60mm、4.75mm、4.00mm、3.35mm、2.80mm、2.00mm、1.40mm和0.71mm）；为增强烟丝的代表性，选取了不同种类和加工过程的6种烟丝样品（烘后叶丝、梗丝、CO2膨胀叶丝、掺配后烟丝、风送后烟丝和卷制后烟丝）。

通过对筛分条件的测试研究和分析，将大孔径筛网（6.70mm、5.60mm）上烟丝质量比的变化作为筛分条件的选择依据，最终确定处理量100g、转速230r/min、时间4min为筛分条件。

通过筛分得到不同尺寸烟丝的区间分布结果，将其转化为筛上累积分布后，进行统计分析，并与真实测量的烟丝尺寸进行比较，结果表明，烟丝及其在加工过程中的结构分布可用特性方程（——烟丝筛上累积质量百分比，%；——筛网孔径，mm；a、p——方程参数）来表征。

通过对该特性方程的解析，可将筛上烟丝累积质量百分比为50%所对应的筛网尺寸q作为衡量烟丝整体尺寸大小的特征量，记为d，，该值越大，烟丝整体尺寸越大。

3.3.2烟丝破碎仪的研制

为深入研究烟丝在卷制过程中的破碎规律，本项目自主研制开发了一台小型烟丝破碎仪，如图1所示，主要由漏斗状均匀进料器、隔板、导料器、打条、可控时变频器、导流板、撞击板、软刷、集料袋组成。

该破碎仪的破碎腔壁面、打条、转轴、进料、出料、导料器等结构是通过多次反复改进后确定的，其性能可较好的满足破碎试验要求：

①可通过调节电机的工作频率来改变对烟丝的破碎强度，在最大破碎强度下，对烟丝的破碎程度高于卷烟机对烟丝的破碎；②采用立式结构，破碎过程烟丝的直进直出保证了烟丝破碎的均匀性，即对每根烟丝施加的强度是一致的，或每根烟丝受到的破碎强度的概率是一样的；③大量的测试表明，在相同破碎条件下对同一烟丝破碎的重复性较好。

1.进料器2.隔板3.导料器4.打条5.变频器

6.导流板7.撞击板8.软刷9.集料袋10.转轴11.电机

图1烟丝破碎仪示意图

该破碎仪可改变的工作条件有：

电机的工作频率，撞击板数，打条长度，一次破碎的烟丝量。

电机的工作频率用来确定和调节破碎仪的破碎强度，破碎强度即对单位质量烟丝施加的能量可按（表示破碎仪转子外径，mm；表示电机频率，Hz；表示电机极对数）进行计算。

通过以破碎后烟丝特征尺寸的变异系数为指标的正交试验，确定破碎仪的撞击板数、打条长度、一次破碎的烟丝量最佳工作条件为撞击板数4，打条长度15cm，一次破碎量100g。

3.3.3烟丝的破碎规律研究

为研究烟丝的破碎规律，试验选取不同种类（叶丝、梗丝、膨胀烟丝、配方烟丝）烟丝，分别进行卷烟机卷制和破碎仪破碎，并进行试验比较，结果表明：

破碎仪与卷烟机对烟丝的破碎变化规律相似，即烟丝的特征尺寸d随卷烟机和破碎仪破碎次数N的增加而减小，破碎之初，烟丝特征尺寸下降较快。

基于破碎仪与卷烟机破碎规律的相似性，试验采用破碎仪对不同尺寸和相同尺寸不同种类的烟丝进行烟丝破碎的基础试验研究，结果表明：

烟丝的破碎过程主要表现为烟丝特征尺寸变短，长烟丝尺寸下降较快，短烟丝尺寸下降较慢，随着破碎次数的增加，最终烟丝的特征尺寸变化越来越小，烟丝的破碎存在尺寸效应；同时相同尺寸不同种类的烟丝，其破碎程度也不一样，梗丝特征尺寸下降小于叶丝和膨丝。

为建立烟丝破碎特性方程，试验采用以破碎仪破碎为基础、卷烟机卷制验证相结合的研究方法。

首先对不同尺寸、不同种类的烟丝（叶丝、梗丝、膨胀烟丝、配方烟丝）分别采用不同强度（UM=8J/kg、15J/kg、22J/kg）进行多次破碎研究，根据烟丝经多次破碎后特征尺寸与初始特征尺寸的比值dN/d0与破碎次数N的关系，结合单位质量烟丝施加能量的理论计算公式，建立烟丝破碎特性方程；然后通过烟丝在两种卷烟机型（Protos1-8和Passim80）的破碎试验对所建立的烟丝破碎方程进行验证比较。

试验结果表明：

①烟丝破碎后特征尺寸与初始特征尺寸的比值dN/d0与破碎次数N的关系可用方程：

来表示。

其中参数a为烟丝经N（N→+∞）次破碎后的特征尺寸与初始特征尺寸的比值；参数b为烟丝经N次破碎后，特征尺寸减小值与初始特征尺寸的比值；参数c与烟丝的种类、尺寸及破碎强度有关。

②烟丝在破碎过程中的结构变化规律可以用破碎特性方程：

来表征，方程中A为破碎达到平衡时烟丝的特征尺寸值。

并且验证结果表明所建立的烟丝破碎特性方程能够反映烟丝在卷制过程的破碎规律。

3.3.4烟丝破碎度的测试方法

烟丝破碎度是破碎程度的简称，烟丝的破碎规律表明其破碎程度的大小主要表现为烟丝特征尺寸下降的快慢，因此，烟丝的破碎度可以用烟丝特征尺寸变化率（Q为烟丝的破碎度；d0、d1分别为卷制前后烟丝的特征尺寸）来表示。

为分析烟丝破碎度测试方法的可行性，试验选取不同烟丝（叶丝、梗丝和膨胀烟丝）分别在不同卷烟机（Protos1-8和Passim80）上进行卷制破碎，并测试其破碎度。

结果表明，对于相同的烟丝，卷烟机对烟丝的破碎程度为Protos大于Passim。

对同一机型（Protos）不同烟丝，开始破碎时，叶丝、膨丝的破碎程度大于梗丝，这是因为叶丝的尺寸较长，但随着破碎次数的增多，破碎程度的差距逐渐缩小。

试验进一步证明了该测试方法可行，并且能够清晰地表示出烟丝破碎程度的差异。

在卷烟机卷制过程进行破碎度测试，会在一定程度上影响生产过程，且取样量大，对成品烟丝造成浪费；并且测试的准确度和重复性也存在一定问题。

因此，可以利用烟丝破碎仪测定卷制过程烟丝的破碎度，但需保证破碎仪与卷制过程的破碎强度相近。

根据烟丝破碎特性方程，在实际生产过程中，卷烟机对烟丝的破碎只有一次，所以破碎仪的破碎强度，其中，d0、d1可通过烟丝经卷烟机卷制前后烟丝尺寸分布特性方程计算得出，对参数A与C，可通过烟丝破碎仪将烟丝在不