一种测定卷烟纸质量稳定性的方法及装置与流程

本发明属于烟草领域，具体涉及一种测定卷烟纸质量稳定性的方法，还涉及一种测定卷烟纸质量稳定性的装置。
背景技术：
：卷烟属大宗快速消费品，保持卷烟产品的质量、风格长期稳定对于维护消费者忠诚度和提高市场占有率具有重要意义。卷烟抽吸时，不仅包含烟丝在内的内容物参与燃烧，卷烟纸也同时参与燃烧，研究人员发现，不同的卷烟纸参与燃烧，对卷烟烟气释放和感官质量带来的影响也有差别。因此，卷烟纸的质量稳定性影响着卷烟产品质量、风格的长期稳定。迄今为止，已有大量文献报道了，通过考察卷烟纸的克重、透气度、助剂类型、助剂含量及钾钠比等参数来评测卷烟纸的质量稳定性。并且，除了这些已知参数外，研究人员还陆续发现了其它影响卷烟纸质量稳定性的参数，例如卷烟纸的原料、原料配比、制作工艺等等。通常，考察卷烟纸的质量稳定性，需对卷烟纸的各项参数分别分析，再加以综合考虑。但是，分别分析卷烟纸各项参数的操作比较繁琐，并且，一些参数目前尚未发现有效的检测分析方法，例如原料配比等。因此，目前还未有全面、准确考察卷烟纸质量稳定性的有效方法，这无疑给卷烟产品质量、风格长期稳定(例如烟气释放稳定)的控制带来困难。目前仍需一种能全面、准确考察卷烟纸质量稳定性的方法。热重分析技术(tg)是指在程序温度控制下，测量质量与温度变化关系的分析技术。微商热重分析又称导数热重分析(dtg)，是记录热重曲线对温度或时间一阶导数的技术。技术实现要素：本发明提供了一种测定卷烟纸质量稳定性的方法，该方法通过比较待测卷烟纸和基准卷烟纸dtg曲线之间的差异，准确、全面地反映了卷烟纸的质量稳定性，进而有助于控制卷烟产品质量和风格的长期稳定。在此基础上，本发明还提供了一种测定卷烟纸质量稳定性的装置。本发明第一方面涉及一种测定卷烟纸质量稳定性的方法，包括如下步骤：获取基准卷烟纸的第一dtg曲线和待测卷烟纸的第二dtg曲线；计算所述第一dtg曲线和第二dtg曲线在木质素和/或纤维素的热解温度范围内的第一标准均方根误差以及在焦炭的氧化温度范围内的第二标准均方根误差；设定第一阈值为6％～15％，并且，设定第二阈值为15％～30％；如果所述第一标准均方根误差≤第一阈值且所述第二标准均方根误差≤第二阈值，则判断待测卷烟纸相对于基准卷烟纸质量稳定，否则，判断待测卷烟纸相对于基准卷烟纸质量不稳定。本发明第一方面的某些实施方式中，按照如下的公式计算所述第一标准均方根误差和第二标准均方根误差：其中，nrmse表示第一标准均方根误差或第二标准均方根误差；n表示在木质素和/或纤维素的热解温度范围内或者在焦炭的氧化温度范围内所取温度点的数量；i表示在木质素和/或纤维素的热解温度范围内或者在焦炭的氧化温度范围内取温度点的次序(顺序)；(dm/dt)i基准卷烟纸表示基准卷烟纸的第一dtg曲线上第i个温度点所对应的纵坐标值；(dm/dt)i待测卷烟纸表示待测卷烟纸的第二dtg曲线上第i个温度点所对应的纵坐标值。本发明第一方面的某些实施方式中，dtg曲线为热重曲线(tg)对时间的一阶导数。本发明第一方面的某些实施方式中，dtg曲线的横坐标表示温度，纵坐标表示质量损失速率。本发明第一方面的某些实施方式中，木质素和/或纤维素包含于卷烟纸中。本发明第一方面的某些实施方式中，焦炭是由卷烟纸中的木质素和/或纤维素热解得到的。本发明第一方面的某些实施方式中，焦炭氧化是指焦炭与氧气或含氧物质反应生成一氧化碳或二氧化碳的过程。本发明第一方面的某些实施方式中，木质素和/或纤维素的热解温度范围、焦炭的氧化温度范围均为本领域公知温度范围。本发明第一方面的某些实施方式中，n≥40，优选为≥200、≥500、≥1000、≥2000，例如60、100、150、220、600、800、1000、1500、1600、1700、1800、2000、2100、2200、2300、2400、2500、3000等等。本发明第一方面的某些实施方式中，所取温度点均匀分布于木质素和/或纤维素的热解温度范围内或者均匀分布于焦炭的氧化温度范围内。本发明第一方面的某些实施方式中，相同i取值的条件下，第一dtg曲线上第i个温度点与第二dtg曲线上第i个温度点所表示的温度值相同。本发明第一方面的某些实施方式中，所述测定方法包括如下a至e中的一项或者多项：a.木质素和/或纤维素的热解温度范围为260k～625k，优选为360k～625k，例如280k、300k、320k、340k、380k、400k、420k、450k、470k、490k、600k、610k、630k、620k；b.焦炭的氧化温度范围为625k～1000k，优选为625k～840k，例如630k、640k、660k、670k、690k、700k、720k、740k、760k、780k、800k、820k、830k、850k、900k、940k、960k、980k；c.获取基准卷烟纸的第一dtg曲线和/或待测卷烟纸的第二dtg曲线的方法包括如下步骤：获得基准卷烟纸的第一tg曲线和/或待测卷烟纸的第二tg曲线，然后对所述第一tg曲线和/或第二tg曲线求导(优选求时间的一阶导数)；d.第一阈值为8％～13％，优选为10％；e.第二阈值为17％～26％，优选为20％。本发明第一方面的某些实施方式中，通过热重分析测得所述第一tg曲线和/或第二tg曲线。本发明第一方面的某些实施方式中，热重分析过程中，采用的气氛为空气。本发明第一方面的某些实施方式中，热重分析过程中，升温速率为4k/min～20k/min，例如6k/min、7k/min、8k/min、9k/min、10k/min、12k/min、14k/min、16k/min、18k/min、19k/min。本发明第一方面的某些实施方式中，热重分析过程中，载气流量为20ml/min～300ml/min，例如30ml/min、40ml/min、60ml/min、80ml/min、90ml/min、100ml/min、120ml/min、140ml/min、150ml/min、160ml/min、180ml/min、200ml/min、230ml/min、250ml/min、260ml/min、280ml/min、290ml/min。本发明第一方面的某些实施方式中，热重分析过程中，至2000k停止升温，优选为至1300k停止升温，例如升温至500k、700k、900k、1000k、1100k、1300k、1500k、1700k或1900k停止升温。本发明第一方面的某些实施方式中，基准卷烟纸为一个或多个。本发明中，基准卷烟纸和待测卷烟纸均为本领域常规的卷烟纸。本发明第二方面涉及一种测定卷烟纸质量稳定性的装置，包括获取模块、计算模块和判断模块；其中：所述获取模块，用于获取基准卷烟纸的第一dtg曲线和待测卷烟纸的第二dtg曲线；所述计算模块，用于利用预置的统计模型计算所述第一dtg曲线和第二dtg曲线在木质素和/或纤维素的热解温度范围内的第一标准均方根误差以及在焦炭的氧化温度范围内的第二标准均方根误差；所述判断模块，用于将第一标准均方根误差与预设的第一阈值比较，将第二标准均方根误差与预设的第二阈值比较；其中，如果第一标准均方根误差≤第一阈值且第二标准均方根误差≤第二阈值，则判断待测卷烟纸相对于基准卷烟纸质量稳定，否则，判断待测卷烟纸相对于基准卷烟纸质量不稳定；所述第一阈值为6％～15％，所述第二阈值为15％～30％。本发明第二方面的某些实施方式中，所述统计模型为：其中，nrmse表示第一标准均方根误差或第二标准均方根误差；n表示在木质素和/或纤维素的热解温度范围内或者在焦炭的氧化温度范围内所取温度点的数量；i表示在木质素和/或纤维素的热解温度范围内或者在焦炭的氧化温度范围内取温度点的次序(顺序)；(dm/dt)i基准卷烟纸表示基准卷烟纸的第一dtg曲线上第i个温度点所对应的纵坐标值；(dm/dt)i待测卷烟纸表示待测卷烟纸的第二dtg曲线上第i个温度点所对应的纵坐标值。本发明第二方面的某些实施方式中，dtg曲线为热重曲线(tg)对时间的一阶导数。本发明第二方面的某些实施方式中，dtg曲线的横坐标表示温度，纵坐标表示质量损失损率。本发明第二方面的某些实施方式中，木质素和/或纤维素包含于卷烟纸中。本发明第二方面的某些实施方式中，焦炭是由卷烟纸中的木质素和/或纤维素热解得到的。本发明第二方面的某些实施方式中，木质素和/或纤维素的热解温度范围、焦炭的氧化温度范围均为本领域公知温度范围。本发明第二方面的某些实施方式中，n≥40，优选为≥200、≥500、≥1000、≥2000，例如60、100、150、220、600、800、1000、1500、1600、1700、1800、2000、2100、2200、2300、2400、2500、3000等等。本发明第二方面的某些实施方式中，所取温度点均匀分布于木质素和/或纤维素的热解温度范围内或者均匀分布于焦炭的氧化温度范围内。本发明第二方面的某些实施方式中，相同i取值的条件下，第一dtg曲线上第i个温度点与第二dtg曲线上第i个温度点所表示的温度值相同。本发明第二方面的某些实施方式中，所述测定装置包括如下a至e中的一项或多项：a.所述获取模块包括：热重分析模块，用于测得基准卷烟纸的第一tg曲线和/或待测卷烟纸的第二tg曲线；求导模块，用于对第一tg曲线和/或第二tg曲线求导；b.第一阈值为8％～13％，优选为10％；c.第二阈值为17％～26％，优选为20％；d.木质素和/或纤维素的热解温度范围为260k～625k，优选为360k～625k，例如280k、300k、320k、340k、380k、400k、420k、450k、470k、490k、600k、610k、630k、620k；e.焦炭的氧化温度范围为625k～1000k，优选为625k～840k，例如630k、640k、660k、670k、690k、700k、720k、740k、760k、780k、800k、820k、830k、850k、900k、940k、960k、980k。本发明第二方面的某些实施方式中，基准卷烟纸为一个或多个。本发明第三方面涉及一种测定卷烟纸质量稳定性的装置，包括：存储器，用于存储指令；处理器，耦合到所述存储器，处理器被配置为基于所述存储器存储的指令执行如本发明第一方面所述的方法。本发明第四方面涉及一种计算机可读存储介质，其中，所述可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的方法。本发明中，如无特别说明，术语“木质素”亦称“木质”或“木素”。植物纤维的三大主要成分之一。一种天然的芳香族高聚物。与半纤维素、纤维素伴生于植物纤维细胞壁中，具有增强细胞壁、粘合纤维的作用。术语“纤维素”化学式(c6h10o5)n。一种天然有机高分子化合物，构成植物细胞壁的基础物质。纤维素分子由很多葡萄糖单元构成，白色、无臭、无味，不溶于水及一般有机溶剂，无还原性，较难水解。术语“热解”是指物质受热发生分解的反应过程。本发明取得了如下的有益效果：本发明测定卷烟纸质量稳定性的方法，能全面、准确反映卷烟纸的质量稳定性，从而有利于控制卷烟产品质量和风格的长期稳定。附图说明为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中图1为本发明测定卷烟纸质量稳定性的方法的一个实施例的示意图。图2为本发明测定卷烟纸质量稳定性的装置的一个实施例的示意图。图3为本发明实施例中卷烟纸1～5的dtg曲线。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，绝不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。图1为本发明测定卷烟纸质量稳定性的方法的一个实施例的示意图。其中：步骤101：获取基准卷烟纸的第一dtg曲线和待测卷烟纸的第二dtg曲线；在本发明一些实施例中，获取基准卷烟纸的第一dtg曲线和/或待测卷烟纸的第二dtg曲线的方法包括如下步骤：测得基准卷烟纸的第一tg曲线和/或待测卷烟纸的第二tg曲线，对第一tg曲线和/或第二tg曲线求导。在本发明一些实施例中，通过热重分析测得第一tg曲线和/或第二tg曲线。在本发明一些实施例中，热重分析过程中，采用的气氛为空气。在本发明一些实施例中，热重分析过程中，升温速率为4k/min～20k/min。在本发明一些实施例中，热重分析过程中，载气流量为20ml/min～300ml/min。在本发明一些实施例中，热重分析过程中，至2000k停止升温，优选为至1300k停止升温。步骤102：计算所述第一dtg曲线和第二dtg曲线在木质素和/或纤维素的热解温度范围内的第一标准均方根误差以及在焦炭的氧化温度范围内的第二标准均方根误差；在本发明一些实施例中，按照如下的公式计算第一标准均方根误差和第二标准均方根误差：其中，nrmse表示第一标准均方根误差或第二标准均方根误差；n表示在木质素和/或纤维素的热解温度范围内或者在焦炭的氧化温度范围内所取温度点的数量；i表示在木质素和/或纤维素的热解温度范围内或者在焦炭的氧化温度范围内取温度点的次序；(dm/dt)i基准卷烟纸表示基准卷烟纸的第一dtg曲线上第i个温度点所对应的纵坐标值；(dm/dt)i待测卷烟纸表示待测卷烟纸的第二dtg曲线上第i个温度点所对应的纵坐标值。在本发明一些实施例中，n≥40。在本发明一些实施例中，所取温度点均匀分布于木质素和/或纤维素的热解温度范围内或者均匀分布于焦炭的氧化温度范围内。在本发明一些实施例中，木质素和/或纤维素的热解温度范围为260k～625k，优选为360k～625k。在本发明一些实施例中，焦炭的氧化温度范围为625k～1000k，优选为625k～840k。步骤103：设定第一阈值为6％～15％，并且，设定第二阈值为15％～30％；在本发明一些实施例中，第一阈值为10％；在本发明一些实施例中，第二阈值为20％；步骤104：如果所述第一标准均方根误差≤第一阈值且所述第二标准均方根误差≤第二阈值，则判断待测卷烟纸相对于基准卷烟纸质量稳定，否则，判断待测卷烟纸相对于基准卷烟纸质量不稳定。图2为本发明测定卷烟纸质量稳定性的装置的一个实施例的示意图。本发明测定卷烟纸质量稳定性的方法可通过本发明测定卷烟纸质量稳定性的装置执行。测定卷烟纸质量稳定性的装置包括获取模块11、计算模块12和判断模块13；其中：获取模块11，用于获取基准卷烟纸的第一dtg曲线和待测卷烟纸的第二dtg曲线；在本发明一些实施例中，获取模块11包括：热重分析模块，用于测得基准卷烟纸的第一tg曲线和/或待测卷烟纸的第二tg曲线；求导模块，用于对第一tg曲线和/或第二tg曲线求导。计算模块12，用于利用预置的统计模型计算所述第一dtg曲线和第二dtg曲线在木质素和/或纤维素的热解温度范围内的第一标准均方根误差以及在焦炭的氧化温度范围内的第二标准均方根误差；在本发明一些实施例中，所述统计模型为：其中，nrmse表示第一标准均方根误差或第二标准均方根误差；n表示在木质素和/或纤维素的热解温度范围内或者在焦炭的氧化温度范围内所取温度点的数量；i表示在木质素和/或纤维素的热解温度范围内或者在焦炭的氧化温度范围内取温度点的次序；(dm/dt)i基准卷烟纸表示基准卷烟纸的第一dtg曲线上第i个温度点所对应的纵坐标值；(dm/dt)i待测卷烟纸表示待测卷烟纸的第二dtg曲线上第i个温度点所对应的纵坐标值。在本发明一些实施例中，n≥40。在本发明一些实施例中，所取温度点均匀分布于木质素和/或纤维素的热解温度范围内或者均匀分布于焦炭的氧化温度范围内。在本发明一些实施例中，木质素和/或纤维素的热解温度范围为260k～625k，优选为360k～625k。在本发明一些实施例中，焦炭的氧化温度范围为625k～1000k，优选为625k～840k。判断模块13，用于将第一标准均方根误差与预设的第一阈值比较，将第二标准均方根误差与预设的第二阈值比较；其中，如果第一标准均方根误差≤第一阈值且第二标准均方根误差≤第二阈值，则判断待测卷烟纸相对于基准卷烟纸质量稳定，否则，判断待测卷烟纸相对于基准卷烟纸质量不稳定；所述第一阈值为6％～15％，所述第二阈值为15％～30％；在本发明一些实施例中，第一阈值为10％。在本发明一些实施例中，第二阈值为20％。测定卷烟纸质量稳定性的具体操作为：提供基准卷烟纸和待测卷烟纸，采用热重分析法分别测得基准卷烟纸的第一tg曲线和待测卷烟纸的第二tg曲线，对第一tg曲线和第二tg曲线求导，得到基准卷烟纸的第一dtg曲线和待测卷烟纸的第二dtg曲线。dtg曲线的横坐标为温度，纵坐标为质量损失速率。按照下式计算两条dtg曲线在木质素和/或纤维素的热解温度范围内的第一标准均方根误差以及两条dtg曲线在焦炭的氧化温度范围内的第二标准均方根误差：其中，nrmse表示第一标准均方根误差或第二标准均方根误差；n表示在木质素和/或纤维素的热解温度范围内或者在焦炭的氧化温度范围内所取温度点的数量；i表示在木质素和/或纤维素的热解温度范围内或者在焦炭的氧化温度范围内取温度点的次序；(dm/dt)i基准卷烟纸表示基准卷烟纸的第一dtg曲线上第i个温度点所对应的纵坐标值；(dm/dt)i待测卷烟纸表示待测卷烟纸的第二dtg曲线上第i个温度点所对应的纵坐标值。比较第一标准均方根误差与第一阈值，第二标准均方根误差与第二阈值；如果第一标准均方根误差≤第一阈值且第二标准均方根误差≤第二阈值，则判断待测卷烟纸相对于基准卷烟纸质量稳定，否则，判断待测卷烟纸相对于基准卷烟纸质量不稳定。本发明还涉及另外的测定卷烟纸质量稳定性的装置，包括存储器和处理器，其中：存储器，用于存储指令；处理器，耦合到所述存储器，处理器被配置为基于所述存储器存储的指令执行如图1中涉及的方法。存储器可以包括高速ram存储器，也可包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器也可以是存储器阵列。存储器还可能被分块，并且块可按一定的规则组合成虚拟卷。处理器可以是一个中央处理器cpu，或者gpu，或者可以是专用集成电路asic(applicationspecificintegratedcircuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。本发明还涉及一种计算机可读存储介质，其中计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如图1中涉及的方法。实施本发明对于卷烟纸质量稳定性的测定有重大的意义。实施例测定卷烟纸的质量稳定性提供卷烟纸1～5，以卷烟纸1为基准卷烟纸。采用图1-2所述的测定卷烟纸质量稳定性的方法及装置来进行实验。热重分析过程中，气氛为空气，载气流量为100ml/min，升温速率为10k/min，最高升温至1000k，得到卷烟纸1～5的dtg曲线，如图3所示。计算得到的卷烟纸2～5与基准卷烟纸的dtg曲线在400～625k温度范围的第一标准均方根误差(n为2250)以及在625～800k温度范围内的第二标准均方根误差(n为1750)见表1。用卷烟纸1～5按相同的常规方法制成卷烟1～5，内容物的重量相同，内容物配方均为烟丝80％(w/w)、梗丝10％(w/w)和烟草薄片10％(w/w)，其中，各卷烟使用的是种类、来源和品质相同的烟丝，种类、来源和品质相同的梗丝，种类、来源和品质相同的烟草薄片。然后，按照国家标准“gb/t19609-2004卷烟用常规分析用吸烟机测定总粒相物和焦油”测定卷烟1～5的焦油释放量，按照国家标准“gb/t23356-2009卷烟烟气气相中一氧化碳的测定非散射红外法”测定卷烟的一氧化碳释放量，结果如表2所示。按照国家标准“gb/t12655-2007卷烟纸”和烟草行业标准“yc/t275-2008卷烟纸中柠檬酸根离子、磷酸根离子和醋酸根离子的测定离子色谱法”、“yc/t274-2008卷烟纸中钾、钠、钙、镁的测定火焰原子吸收光谱法”测定卷烟纸1～5的克重、透气度、苹果酸、钠含量、钾含量、钙含量等常规指标，结果见表3。表1卷烟纸第一标准均方根误差第二标准均方根误差10024.2216.2734.7115.52410.7535.22510.6523.25根据表1可知，卷烟纸2～3与卷烟纸1的第一标准均方根误差≤10％(第一阈值)且第二标准均方根误差≤20％(第二阈值)，因此，卷烟纸2～3相对于卷烟纸1质量稳定；而卷烟纸4～5与卷烟纸1的第一标准均方根误差≥10％且第二标准均方根误差≥20％，因此，卷烟纸4～5相对于卷烟纸1质量不稳定。表2卷烟纸焦油释放量(mg/支)一氧化碳释放量(mg/支)110.611.4210.711.0310.811.2411.812.9512.013.0根据表2可知，卷烟2～3与卷烟1的焦油释放量和一氧化碳释放量基本相同，这说明卷烟纸2～3相对于卷烟纸1质量稳定。而卷烟4～5与卷烟1的焦油释放量和一氧化碳释放量差异显著(差异均大于1mg/支)，这说明卷烟纸4～5相对于卷烟纸1质量不稳定。这一实验结果与表1中的测定结果一致。表3根据表3可知，卷烟纸1与卷烟纸2～5各项常规指标的差异均不显著，这预示着卷烟纸2～5相对于卷烟纸1质量稳定。但是，表1～2结果却显示，卷烟纸4～5相对于卷烟纸1质量不稳定。由此可知，传统的常规指标检测法无法准确、全面地反映卷烟纸的质量稳定性。本发明方法能更全面、准确地测定卷烟纸的质量稳定性。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。当前第1页12