一種菸草物料在加工設備內停留時間分布的測定方法
2023-08-10 01:09:11 1
專利名稱：一種菸草物料在加工設備內停留時間分布的測定方法
技術領域：
本發明涉及菸草加工技術領域，尤其涉及一種菸草物料在加工設備內停留時間分 布的測定方法。
背景技術：
停留時間是指物料通過連續操作的加工設備時從進入到離開所經歷的時 間。物料中每個顆粒都具有相應的停留時間，即存在停留時間分布(residence time distribution，RTD)。RTD是表徵化工設備性能的基本參數，主要用於設備中物料流動及與 流動有關的混合、化學反應動力學、傳熱傳質等其他問題。對於菸草加工過程而言，菸草物 料在某一加工設備內的RTD與該過程的混合質量、加工過程(如乾燥與加香)的均勻性密切 相關，進而影響在制品的加工質量。RTD在實驗上主要使用響應技術測定，即在反應器的入口注入某種示蹤物，同時在 設備出口或其他地點檢測示蹤物濃度隨時間變化的響應值。為了準確測定RTD，所選擇的示蹤物必須符合加工要求且其濃度可準確測量。已報 道的專利「聚合物停留時間分布在線測量方法及系統」(專利號20041002M07. 6)和「物料 停留時間分布在線測量系統及方法」(專利號200710179497. 8)中，對示蹤物的濃度測定主 要基於放射性、超聲波反射、光學反射、導電性、磁性、近紅外吸收等原理，採用Mn02、La203、 填料、炭黑、TiO2, KN03、NaCl、鐵粉、有色染料等不同性質的示蹤物。在菸草加工中，為了保 證產品質量和消費者的健康，一般不可外加其他物質或用染色、化學標記和放射線照射後 的菸草物料作為示蹤物。對於菸草加工過程，理想的示蹤物應為正常生產中菸草物料的某 一種組分，但菸草物料某一組分自身理化性質與其添加比例的關係並不十分明確。菸草行 業以上兩方面的特點導致還沒有發展出適合的測定菸草物料在加工設備中RTD的方法。
發明內容
本發明的目的正是針對現有技術的狀況，提供一種菸草物料在加工設備內停留 時間分布的測定方法。本發明的目的可通過下述技術措施實現一種菸草物料在加工設備內停留時間分 布的測定方法，包括以下步驟a、在菸草物料中選出某一常見組分作為示蹤物，滿足準確度檢測要求；b、將示蹤物以某一示蹤方法加入穩定工作的設備入口物料流，同時在出口以一定時間 間隔檢測其濃度的隨時間變化的響應值得到相應的停留時間分布(RTD)函數；C、將該函數用合適的流動模型進行非線性擬合可得到此函數的模型方程並求得物料 的平均停留時間和在設備軸向上的混合度。在本發明中，菸草物料中選出的常見組分為膨脹葉絲。本發明的示蹤物選擇膨脹葉絲的原因在於其符合兩方面的要求一方面，膨脹葉 絲在大多數菸草配方中廣泛使用；即使某一配方未含有膨脹葉絲，將其外加作為示蹤物反映整個物料流動狀態時添加量較少，且試驗時間較短、影響範圍較小，對整個菸草加工中整 體質量影響較少。另一方面，膨脹葉絲的真密度和表觀密度與菸草物料主要組分(葉絲、梗 絲)的差距較大，有可能利用其比重的差異檢測其添加比例，例如可通過風分、溶劑浸泡分 層、密度儀檢測等比重方法實現。因此，還需檢驗比重法測定膨脹葉絲比例時的準確度。以 溶劑浸泡法測定膨脹葉絲添加比例為例，由於大多數菸草配方的膨脹葉絲添加量一般在 10%以下，因此將分別含有1%、5%和10%膨脹葉絲的200g菸絲放入所配置的密度位於膨脹 葉絲和其他菸草物料密度之間的某種溶劑中靜置分層後測定膨脹絲比例。此方法在該試驗 條件下絕對偏差為0. 0004,標準偏差為0. 00 ，測定準確度較好。
常用示蹤方法主要為階躍法、脈衝法和周期擾動法，不同示蹤方法定義的RTD函 數不同。停留時間分布(RTD)函數主要為洗出函數、累積分布函數、微分分布函數或卷積 積分，不同RTD函數之間存在特定關係可以相互轉換。本發明中選擇的示蹤方法為其中最 簡單的逆階躍示蹤法。其試驗方法為將示蹤物以某一恆定比例從入口加入流動系統中， 待整個系統穩定後(Cin=Crat=Ctl),在某一時刻(t=0)將示蹤物突然斷料，則出口示蹤物含量 將隨時間逐漸減少。當所有示蹤物都被系統洗出時，示蹤物含量為零。通常將其稱為洗出 試驗(washout experiment)，其定義的函數稱為洗出函數W (t)= Cout (t)/ Ctl，物理意義 為在設備中停留時間超過t的物料顆粒所佔的比例。一般可由數理統計中的隨機變量數 字特徵來描述RTD函數的分布特性該函數對時間原點的一階距就是物料的平均停留時間 L該函數對此均值的二階距就是停留時間t的分散程度即方差Cij (加工設備內物料在軸向 上的返混導致了停留時間存在分布，因此方差越大表明軸向返混的程度越強)，可由下述方 程計算而得
權利要求
1.一種菸草物料在加工設備內停留時間分布的測定方法，其特徵在於包括以下步驟a、在菸草物料中選出某一常見組分作為示蹤物，滿足準確度檢測要求；b、將示蹤物以某一示蹤方法加入穩定工作的設備入口物料流，同時在出口以一定時間 間隔檢測其濃度的隨時間變化的響應值得到停留時間分布(RTD)函數；C、將該函數用合適的流動模型進行非線性擬合可得到此函數的模型方程並求得物料 的平均停留時間和在設備軸向上的混合度。
2.根據權利要求所述的菸草物料在加工設備內停留時間分布的測定方法，其特徵在 於菸草物料中選出的常見組分為膨脹葉絲。
3.根據權利要求所述的菸草物料在加工設備內停留時間分布的測定方法，其特徵在 於停留時間分布(RTD)函數為洗出函數W (t)= Cout (t)/ C0。
4.根據權利要求所述的菸草物料在加工設備內停留時間分布的測定方法，其特徵在 於函數的擬合模型方程為
全文摘要
一種菸草物料在加工設備內停留時間分布的測定方法，包括以下步驟a、在菸草物料中選出某一常見組分作為示蹤物，滿足準確度檢測要求；b、將示蹤物以某一示蹤方法加入穩定工作的設備入口物料流，同時在出口以一定時間間隔檢測其濃度隨時間變化的響應值得到停留時間分布(RTD)函數；c、將該函數用合適的流動模型進行非線性擬合可得到此函數的模型方程並求得物料的平均停留時間和在設備軸向上的混合度。本發明的主要優點是1.使用菸草物料中的某一常用組分作為示蹤物測定菸草物料在加工設備內的RTD，且測試時間短、影響範圍小、檢測方法準確度高，對產品質量影響小，不會對消費者的安全構成威脅；2.該方法能夠預測、優化和控制在制品質量。
文檔編號G01N33/00GK102053134SQ20101051026
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月18日 優先權日2010年10月18日
發明者劉朝賢, 劉棟, 堵勁松, 常明彬, 張煒, 朱文魁, 李華傑, 李善蓮, 王兵, 羅登炎 申請人:中國菸草總公司鄭州菸草研究院