一种烟草物质水活度的自动标定装置及其使用方法与流程

本发明属于烟草测量，具体而言，涉及一种烟草物质水活度的自动标定装置及其使用方法。

背景技术：

1、烟草物质是吸湿性极高的材料，受到附近空气潮湿度的影响。

2、水活性(water activity，又称水分活度、水活度，简写aw)指的是在密闭空间中，某一种烟草的平衡蒸气压与相同温度下纯水的饱和蒸气压的比值。

3、如果烟草物质的水活度过高，水分便会流失而使得烟草物质萎缩，导致加工过程的生产效率、过程损耗、产品质量受到严重影响，也会卷烟成品的空头或雪茄成品的包皮破裂。因此，雪茄和卷烟生产、贮存、运输的每一个阶段要求特别的水活度，以维系其中的水分。因此烟草水活度一直是烟草行业的重要关注指标和关键技术研究方向。在特定的温度、气压、湿度环境平衡下，平衡后的烟草物质的水活度可用环境相对湿度表示(小数形式)，因此可以利用这种原理来标定烟草物质的水活度特性。

4、目前，对烟草物质水活度的标定测量方法多采用人工称量、计算机辅助计算的方式进行，自动化水平低，且不能开展多样品同步检测，环境条件控制不全面，难以前面系统反映烟草物质的水活度特性，且操作繁琐，容易受外在干扰而误差较大，具有自动化水平低、不能开展多样品同步检测、环境条件控制不全面、操作繁琐、误差大的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种烟草物质水活度的自动标定装置及其使用方法，能够解决目前烟叶水活度的检测方法具有自动化水平低、不能开展多样品同步检测、环境条件控制不全面、操作繁琐、误差大的问题。

2、本发明是这样实现的：

3、本发明的第一方面提供一种烟草物质水活度的自动标定装置，具有测量标定设备，所述测量标定设备内设置有控制系统、恒温机构、温度传感器、湿度调节系统、湿度传感器、恒压机构、气压传感器、通讯系统、称量机构、滑道、样品转动机构、样皿，其中，

4、所述测量标定设备具有环境模拟舱体；

5、所述控制系统用于输入和设定参数以及驱动所述恒温机构、所述温度传感器、所述湿度调节系统、所述湿度传感器、所述恒压机构、所述气压传感器；

6、所述恒温机构用于调节所述环境模拟舱体内部的温度；

7、所述温度传感器用于实时监测所述环境模拟舱体内部的温度；

8、所述湿度调节系统用于调节所述环境模拟舱体内部的湿度；

9、所述湿度传感器用于实时监测所述环境模拟舱体内部的湿度；

10、所述恒压机构用于调节所述环境模拟舱体内部的气压；

11、所述气压传感器用于实时监测所述环境模拟舱体内部的气压；

12、所述通讯系统用于将测量信息反馈给所述控制系统；

13、所述称量机构用于称量样品的重量；

14、所述滑道用于将样品抬升到所述称量机构上；

15、所述样品转动机构用于转动需要标定的样品；

16、所述样皿用于盛放需要标定的样品；

17、所述控制系统与所述通讯系统电连接，所述通讯系统与所述恒温机构、所述湿度调节系统、所述恒压机构、所述称量机构、所述样品转动机构、所述移动舱调节机构电连接，所述恒温机构与所述温度传感器电连接，所述湿度调节系统与所述湿度传感器电连接，所述恒压机构与所述气压传感器电连接。

18、在上述技术方案的基础上，本发明的一种烟草物质水活度的自动标定装置还可以做如下改进：

19、其中，所述样品转动机构为梅花形转轮固定在所述环境模拟舱体内，所述样品转动机构的外侧设置有一体成型的样皿盛放圆环，所述样皿盛放圆环的圆环数为3的倍数+1。

20、其中，所述固定舱和所述移动舱之间通过移动舱调节机构控制，所述移动舱调节机构带动所述移动舱在所述固定舱内做垂向运动。

21、其中，所述滑道为直角三角形结构，所述滑道的短直角边贴近所述称量机构设置，并有一定间隙。

22、其中，所述样皿为带水平环状凸起的杯盏。

23、其中，所述环境模拟舱体由固定舱和移动舱围合而成，所述固定舱上还设置有密封门。

24、进一步的，所述固定舱外壁与所述移动舱的内壁尺寸一致，并嵌套在一起，随着移动舱调节结构的调节而改变所述环境模拟舱体的内部容积以实现密封条件下的舱内压力调整。

25、本发明的第二方面提供一种烟草物质水活度的自动标定装置的使用方法，采用上述的一种烟草物质水活度的自动标定装置的步骤包括：

26、s1：参数设置阶段：将所述固定舱上的所述密封门打开，将空的所述样皿放入所述样品转动机构的圆环内，在所述控制系统上设定大气压常数值、温度常数值、样品转动机构转动周期和转动间隔周期、预平衡周期、动态平衡周期；设定湿度的初始值和梯度值；

27、s2：预平衡阶段：关闭所述密封门，启动测量标定设备，所述温度传感器、所述湿度传感器、所述气压传感器开始工作，并将测量信息通过所述通讯系统反馈给所述控制系统用于驱动所述恒温机构、所述湿度调节系统、所述恒压机构，直至将所述环境模拟舱体的气压常数值、温度常数值、湿度平衡至初始值水平，然后按预平衡周期进行平衡；

28、s3：去皮重阶段：所述样品转动机构以步进方式转动一周，将各个所述样皿依次推入所述称量机构，并由所述通讯系统传递给所述控制系统，通过所述控制系统将各个所述样皿去皮重，将各个所述样皿标记为零重量；

29、s4：基准称量阶段：打开所述密封门，将绝干的烟草物质快速放入各个所述样皿内，保留一个所述样皿为空，作为系统校准使用，迅速关闭所述密封门，所述样品转动机构再次以步进方式转动一周，对每个样品进行原始重量的称量并记录；

30、s5：测量阶段：基准称量结束，所述样品转动机构按设定的转动间隔周期对各个所述样皿的重量进行循环称量并通过所述通讯系统传递给所述控制系统，直至所述样皿内的样品重量不再因吸湿而增加，所述控制系统判定该样品进入动态平衡并记录其到达平衡的时间和平衡重量；

31、s6：动态平衡阶段：当所有所述样皿均到达动态平衡时，保持样品的测量状态至设定的动态平衡周期，完成初始梯度的吸湿测试；

32、s7：循环吸湿阶段：所述控制系统按设定的梯度自动湿度的设定值，指挥所述恒温机构、所述湿度调节系统以及所述恒压机构依由低到高顺序进行s5-s6步骤的循环自动吸湿测试，直至烟草物质不再吸湿增重为止；

33、s8：标定阶段：所述控制系统计算并输出各平衡状态下的含水率cn，湿基或cn，干基及其对应的相对湿度值，从而完成该恒压、恒温条件下不同含水率烟草物质的活度值的系统标定。

34、进一步的，其中，s10中的样品转动周期为样品数×6s，转动间隔周期为转动周期的倍数，且≤10min，预平衡周期为30min，动态平衡周期为8h；设定湿度的初始值大于等于10％rh；梯度值小于等于5％rh。

35、进一步的，其中，s8的标定公式为：

36、

37、

38、式中，c干基，i，j是干基的含水率指湿物料中水分质量占绝对干料质量的比例，其中干料质量等于物料质量减去水分质量，c湿基，i，j是湿基的含水率是指湿物料中水分质量占物料质量的比例，单位％；m指重量，单位g；“0”代表绝干；i指样皿序号，取1，2，3，......，n的自然数；j代表时间序列上的点，取1，2，3，......，n的自然数。

39、与现有技术相比较，本发明提供的一种烟草物质水活度的自动标定装置及其使用方法的有益效果是：通过设置恒温机构、温度传感器、湿度调节系统、湿度传感器、恒压机构、气压传感器，使得对环境控制全面，该装置能够保证大气环境参数的稳定性，使得外界干扰降到最低，避免误差过大导致的测量不准确，通过设置样品转动机构和样皿，能够多样品同时进行测量且取样放样方便操作，通过设置通讯系统，能够自动将称量数据进行输出，称量精确度高。