天然烟叶与再造烟叶的等温吸湿与解湿行为的分析方法与应用与流程

本发明涉及烟草领域，具体涉及一种天然烟叶与再造烟叶的等温吸湿与解湿行为的分析方法与应用。

背景技术：

1、烟草在制品的含水率是评价其质量的一个重要因素。烟草属于多孔介质，具有很强的吸湿和解湿能力。目前制丝加工中常将再造烟叶松散后，掺入配方叶组共同进行松散回潮，而天然烟叶与再造烟叶的组织结构有明显差异，两者在实际生产环境下流转过程中的等温吸湿、解湿行为也有差异。

2、烟草是一种胶质毛细多孔物质，它的组织结构由毛细管和多孔体构成，具有较强的解吸湿能力。造纸法再造烟叶样品的粗条纤维明显，内部结构紧密；再造烟叶缺失疏松的细胞结构，与烟叶微观结构存在显著差异。李立群等研究表明，再造烟叶与烟叶掺配时两者的含水率存在较大差异，对加料均匀性和掺配均匀性均有一定影响。以上研究表明烟叶与再造烟叶的解吸湿特性存在明显差异，探明二者的解吸湿特性对实现制丝生产稳态控制具有重要意义。

3、为此，本发明提出一种天然烟叶与再造烟叶的等温吸湿与解湿行为的分析方法，以期提供适用于生产环境的等温吸湿、解湿模型与解湿动力学模型，为制丝生产稳态控制提供理论基础。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供一种天然烟叶与再造烟叶的等温吸湿与解湿行为的分析方法。本发明通过对烟叶与再造烟叶的等温吸湿与解湿行为进行分析，探明烟叶与再造烟叶的等温解吸湿行为特性与差异，能够较好地预测烟叶与再造烟叶在实际生产环境下的解湿情况，并对提升烟草产品生产过程稳态控制具有重要的理论和实际应用价值。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

3、天然烟叶与再造烟叶的等温吸湿与解湿行为的分析方法，包括

4、s1样品前处理

5、将天然烟叶与再造烟叶样品裁剪为0.5cm×0.5cm大小的片状，放入电热鼓风干燥箱内，设置干燥箱温度为45℃，干燥48h后取出密封保存；

6、s2等温吸湿-解湿实验

7、取一片样品放入动态水分吸附分析仪的样品盘，分别在22℃与28℃环境下，设定初始相对湿度(rh)为0％，以10％为一个梯度，递增至80％后再递减至0％，测定样品在不同相对湿度下的质量变化；

8、当样品的质量变化小于0.002％每分钟时，认为样品达到吸湿或解湿平衡，自动调节相对湿度至下一梯度并记录样品质量随环境湿度变化数据，提取数据以绘制等温吸湿-解湿曲线；

9、天然烟叶与再造烟叶在不同温度下的实验分别进行三次，实验数据以平均值计；

10、s3等温吸湿-解湿模型的筛选

11、通过多个等温吸湿-解湿模型对实验数据进行天然烟叶与再造烟叶的等温吸湿-解湿曲线拟合，使用决定系数r2与平均相对误差mre对各模型不同环境下的拟合效果进行评价，并筛选出拟合效果最优的模型作为最佳模型；

12、s4等温吸湿-解湿过程的模型拟合与分析

13、应用最优模型对天然烟叶与再造烟叶的等温吸湿-解湿曲线进行拟合，并分别对天然烟叶与再造烟叶的等温吸湿-解湿行为进行分析；

14、在封闭体系内，水活度aw近似地表示为溶液水蒸气分压与纯水蒸气分压之比，因此实验体系下水活度aw可近似等于实验环境相对湿度，如此样品的等温吸湿-解湿曲线可近似认为是样品的平衡含水率与环境相对湿度之间的关系曲线；

15、进一步得到天然烟叶与再造烟叶的吸湿与解湿过程平衡含水率数据曲线、平衡含水率随水活度变化曲线、吸湿滞后程度随水活度变化曲线；

16、通过分析得到天然烟叶与再造烟叶的等温吸湿线类型、烟叶平衡含水率受水活度、温度变化的影响、烟叶的吸湿滞后程度受水活度、温度变化的影响；

17、s5解湿动力学模型的筛选

18、样品在分析仪内环境相对湿度0％达到平衡时得到干基质量md，进一步得样品干基含水率m：

19、

20、式中：m为干基含水率，％；mt为t时刻样品质量，g；md为样品干基质量，g；

21、将干基含水率m数据换算为水分比mr，表征样品在某一环境下的解湿状态：

22、

23、式中：mr为某一时刻样品中未解湿的水分含量，％；mt为t时刻样品干基含水率，％；me为平衡干基含水率，％；m0为初始干基含水率，％；

24、通过多个解湿动力学模型对天然烟叶与再造烟叶的解湿过程水分比随时间变化曲线进行拟合，使用决定系数r2与χ2对方程拟合效果进行评价，并筛选出拟合效果最优的模型作为最佳模型；

25、s6解湿动力学模型拟合与分析

26、应用最优模型对天然烟叶与再造烟叶的解湿过程水分比随时间变化曲线进行拟合，基于拟合方程得到样品的解湿速率，并分别对天然烟叶与再造烟叶的解湿性能、解湿速率进行分析；

27、通过分析得到天然烟叶与再造烟叶的解湿性能及其受环境温湿度的影响、烟叶解湿速率随时间变化关系。

28、本发明目的还在于提供一种天然烟叶与再造烟叶的等温吸湿与解湿行为分析方法的应用。

29、即，所述等温吸湿与解湿行为分析方法在制丝生产稳态控制中的应用；

30、所述等温吸湿与解湿行为分析方法在预测烟叶实际生产环境下的解湿情况中的应用。

31、本发明带来的有益效果：

32、本发明通过筛选出的最优模型对天然烟叶与再造烟叶的等温吸湿与解湿行为进行分析，探明天然烟叶与再造烟叶的等温解吸湿行为特性与差异，提供适用于生产环境的等温吸湿、解湿模型与解湿动力学模型，可以为制丝生产稳态控制提供理论基础。

33、本发明对天然烟叶与再造烟叶等温吸湿、解湿过程进行拟合，利用解湿动力学模型探究天然烟叶与再造烟叶的解湿性能差异，并依据实际生产数据进行验证，能够较好地预测天然烟叶与再造烟叶在实际生产环境下的解湿情况。

技术特征：

1.天然烟叶与再造烟叶的等温吸湿与解湿行为的分析方法，其特征在于：包括

2.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于：

4.所述天然烟叶与再造烟叶的等温吸湿与解湿行为的分析方法在制丝生产稳态控制中的应用。

5.所述天然烟叶与再造烟叶的等温吸湿与解湿行为的分析方法在预测烟叶实际生产环境下的解湿情况中的应用。

技术总结本发明公开了一种天然烟叶与再造烟叶的等温吸湿与解湿行为的分析方法与应用，所述分析方法包括样品前处理、等温吸湿‑解湿实验设计、等温吸湿‑解湿模型的筛选、拟合与分析、解湿动力学模型的筛选、拟合与分析。本发明通过筛选出的最优模型对天然烟叶与再造烟叶的等温吸湿与解湿行为进行分析，可探明烟叶与再造烟叶的等温解吸湿行为特性与差异，提供适用于生产环境的等温吸湿‑解湿模型与解湿动力学模型，可以为制丝生产稳态控制提供理论基础，并依据实际生产数据进行验证，能够较好地预测烟叶与再造烟叶在实际生产环境下的解湿情况。技术研发人员：李自娟,周政,苏巧,赵海洋,孙朔,陈娇娇,李宜馨,高杨,马燕玲,武婷婷,吕萱,杨晓华,储燕,李素艳受保护的技术使用者：张家口卷烟厂有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10