本發(fā)明屬于煙草加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煙用梗絲形態(tài)表征的評(píng)價(jià)方法。
背景技術(shù)：
梗絲作為卷煙的重要原料，具有較強(qiáng)的填充性和良好的燃燒性，用于卷煙葉組配方時(shí)，不僅可以改善卷煙燃燒性能、增強(qiáng)香氣的透發(fā)，還可以降低卷煙主流煙氣釋放量，并能顯著降低配方成本，緩解煙葉原料緊缺矛盾。
現(xiàn)有卷煙加工過(guò)程中，通過(guò)梗線工藝制成的梗絲多以“片狀”形式存在，由于其形態(tài)上與葉絲差別較大，進(jìn)而導(dǎo)致其與葉絲的配伍性較差，不利于梗絲與其它煙絲組分間的均勻攙兌，從而影響了卷煙吸阻等卷制質(zhì)量的穩(wěn)定性?；谶@一缺陷，對(duì)梗絲形態(tài)進(jìn)行檢測(cè)與準(zhǔn)確的定量表征，可為煙支質(zhì)量的穩(wěn)定奠定良好基礎(chǔ)。
針對(duì)梗絲形態(tài)的表征評(píng)價(jià)，現(xiàn)有技術(shù)尚缺乏深入的研究和較為統(tǒng)一的評(píng)價(jià)方法，僅有部分零星研究。其中專利CN103162626A公開(kāi)了一種煙用梗絲形態(tài)檢測(cè)與定量表征的方法，該方法通過(guò)圖像法測(cè)定計(jì)算梗絲的形態(tài)指數(shù)，該形態(tài)指數(shù)可表征梗絲從片狀到絲狀的不同形態(tài)特征，便于對(duì)梗線不同工藝及不同條件制備的梗絲的形態(tài)進(jìn)行定量的對(duì)比分析。但是該方法在對(duì)梗絲形態(tài)進(jìn)行檢測(cè)評(píng)價(jià)時(shí)，首先需對(duì)不同長(zhǎng)度的梗絲進(jìn)行區(qū)間分類統(tǒng)計(jì)，操作較為繁瑣，加上最后只能得出形態(tài)指數(shù)的平均值，難以反映樣品的整體水平，因而實(shí)際生產(chǎn)中難以推廣應(yīng)用。也因此，探討新的梗絲形態(tài)表征評(píng)價(jià)方法或者對(duì)現(xiàn)有評(píng)價(jià)方法進(jìn)行改進(jìn)就具有十分重要的應(yīng)用意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的是提供一種煙用梗絲形態(tài)表征評(píng)價(jià)方法，從而對(duì)梗絲形態(tài)做出更加準(zhǔn)確的定量評(píng)價(jià)，為煙支質(zhì)量穩(wěn)定奠定良好應(yīng)用基礎(chǔ)。
本發(fā)明所采取的技術(shù)方案詳述如下。
一種煙用梗絲形態(tài)表征評(píng)價(jià)方法，具體包括如下步驟：
（1）梗絲預(yù)處理，具體為：
將梗線工藝所制備梗絲置于 (22±1)℃、相對(duì)濕度(60±2)%的環(huán)境中平衡48 h，并篩除長(zhǎng)度1.0 mm以下碎絲；
隨機(jī)抽取不少于100根的梗絲水平鋪料于檢測(cè)臺(tái)上，用透明玻璃板壓蓋；
（2）采集圖像，并進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，具體為：
對(duì)步驟（1）中平鋪于檢測(cè)臺(tái)上梗絲，利用拍照設(shè)備（如普通數(shù)碼相機(jī)、或?qū)I(yè)的自動(dòng)化采集的CCD相機(jī)等）采集檢測(cè)臺(tái)上梗絲的二維或三維數(shù)字圖像，保存、并傳輸至計(jì)算機(jī)由測(cè)量軟件及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析；
具體數(shù)據(jù)處理包括如下幾個(gè)方面：
A. 統(tǒng)計(jì)所采集圖像中每根梗絲的像素點(diǎn)數(shù)，并根據(jù)單個(gè)像素點(diǎn)面積，計(jì)算出圖像中每根梗絲所對(duì)應(yīng)面積S；
B. 利用計(jì)算機(jī)中圖像處理算法對(duì)采集的梗絲圖像進(jìn)行處理，分析確定每根梗絲的長(zhǎng)度L，同時(shí)根據(jù)步驟A中所記錄的面積S，依據(jù)下述公式計(jì)算出每根梗絲對(duì)應(yīng)的寬度W，；
確定梗絲長(zhǎng)度L時(shí)，可以梗絲顆粒投影輪廓兩邊界平行線間的距離作為替代數(shù)據(jù)（間接測(cè)量方法）；
C. 對(duì)所采集圖像中梗絲樣品的寬度及數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并與葉絲寬度分布方程進(jìn)行擬合，計(jì)算出均勻性系數(shù)e，計(jì)算公式如下：；
式中，x為區(qū)間下限（mm），F(xiàn)(x)為≥x的葉絲寬度之和占總寬度的比例，即樣品寬度區(qū)間限上累積百分比（%），d為方程參數(shù)，e為均勻性系數(shù)；
區(qū)間下限x可具體設(shè)置為0.6mm，以0.05mm作為統(tǒng)計(jì)梯度（即依次統(tǒng)計(jì)葉絲寬度≥0.6 mm、≥0.65mm 、≥0.7 mm、……等寬度區(qū)間內(nèi)的葉絲寬度占總寬度的比例）；
D. 在步驟C獲得均勻性系數(shù)e的基礎(chǔ)上，通過(guò)特征寬度方程，計(jì)算獲得梗絲的特征寬度y，以此作為衡量梗絲整體寬度的特征量，計(jì)算結(jié)果精確至0.01 mm；所述特征寬度方程為：；
式中，y為梗絲樣品特征寬度（mm）；
E. 根據(jù)步驟B中計(jì)算所獲得的寬度W數(shù)據(jù)，將梗絲寬度以0.6 mm作為下限、1.8 mm作為上限，以0.3 mm梯度劃分為6個(gè)區(qū)間（即0.6mm以下、0.6~0.9mm、0.9~1.2mm、1.2~1.5mm、1.5~1.8mm、1.8mm以上），然后統(tǒng)計(jì)各寬度區(qū)間內(nèi)對(duì)應(yīng)梗絲數(shù)量，并計(jì)算獲得各梗絲寬度區(qū)間內(nèi)的梗絲占比（數(shù)量百分比例）；
具體統(tǒng)計(jì)寬度區(qū)間占比最高梗絲數(shù)量時(shí)，可取臨近的2個(gè)寬度區(qū)間的梗絲數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；
（3）對(duì)梗絲形態(tài)表征進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體為，依據(jù)步驟（2）中均勻性系數(shù)e、特征寬度y、不同梗絲寬度區(qū)間內(nèi)梗絲占比數(shù)據(jù)對(duì)梗絲形態(tài)表征進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如下：
上述評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中：
將梗絲特征寬度、占比最高的梗絲寬度區(qū)間這兩項(xiàng)指標(biāo)相結(jié)合，從而定義梗絲的形態(tài)；結(jié)合實(shí)際的梗絲形態(tài)，將梗絲形態(tài)劃分為絲狀、片狀、近絲狀和近片狀4種。
本發(fā)明所提供評(píng)價(jià)方法，首先通過(guò)圖像采集系統(tǒng)獲取梗絲二維數(shù)字圖像，然后利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)獲取梗絲的面積及長(zhǎng)度，并計(jì)算出梗絲的平均寬度，再經(jīng)自動(dòng)化帶入葉絲寬度分布方程和特征寬度方程計(jì)算出梗絲樣品的特征寬度及均勻性系數(shù)；依據(jù)這些統(tǒng)計(jì)結(jié)果可對(duì)梗絲的形態(tài)特征進(jìn)行表征并對(duì)梗絲的均勻程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。
本發(fā)明評(píng)價(jià)方法中所采用的特征寬度數(shù)據(jù)，可較好的表征梗絲從片狀到絲狀的不同形態(tài)特征，反映出梗絲整體寬度的特征量；所采用的均勻性系數(shù)，可較好的反映梗絲樣品寬度分布的均勻程度；通過(guò)對(duì)特征寬度與寬度分布區(qū)間的結(jié)合所進(jìn)行的梗絲形態(tài)表征評(píng)價(jià)，較好地反映了梗絲樣品整體形態(tài)特征。
總體而言，評(píng)價(jià)方法中的均勻性系數(shù)、特征寬度等數(shù)據(jù)，不僅可用于梗絲形態(tài)特征的定量對(duì)比分析，也為不同梗線加工工藝參數(shù)的優(yōu)化、梗線關(guān)鍵工序不同工藝條件的改進(jìn)、及梗絲加工質(zhì)量的提高提供了基本數(shù)據(jù)依據(jù)，因而具有較好地實(shí)用價(jià)值。
附圖說(shuō)明
圖1為梗絲寬度的擬合曲線。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)做進(jìn)一步的解釋說(shuō)明。在介紹具體實(shí)施例前，就下述實(shí)施例中部分生產(chǎn)背景情況簡(jiǎn)要介紹如下。
下述實(shí)施例以河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司所屬某卷煙廠的梗絲為例，對(duì)煙梗形態(tài)表征進(jìn)行了具體評(píng)價(jià)。所采用的煙梗原料為配方煙梗，主要配方為云南、河南和湖南產(chǎn)煙梗，針對(duì)該配方煙梗的大致加工流程為：按照直徑、長(zhǎng)度將不合格煙梗分選掉，采用“一回一貯”簡(jiǎn)化工藝進(jìn)行回潮，采用“薄壓薄切”形變工藝和滾筒薄板干燥工藝，壓梗厚度為0.6mm，切梗絲厚度為0.1mm，加料回潮后水分達(dá)到36%，薄板干燥HT蒸汽流量150kg/h，筒壁溫度140℃，熱風(fēng)風(fēng)速0.7m/s，出口水分設(shè)定13.0%。 本申請(qǐng)對(duì)采用該工藝所加工生產(chǎn)的梗絲形態(tài)表征進(jìn)行了具體評(píng)價(jià)，具體情況詳述如下。
實(shí)施例
本發(fā)明所提供的煙用梗絲形態(tài)表征評(píng)價(jià)方法，具體包括如下步驟：
（1）梗絲預(yù)處理，具體為：
將梗線工藝（即前述具體實(shí)施方式部分所制備煙梗）所制備梗絲置于 (22±1)℃、相對(duì)濕度(60±2)%的環(huán)境中平衡48 h，并篩除長(zhǎng)度1.0 mm以下碎絲；
隨機(jī)抽取100根梗絲水平鋪料于檢測(cè)臺(tái)上，用透明玻璃板壓蓋。
（2）采集圖像，并進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，具體為：
對(duì)步驟（1）中平鋪于檢測(cè)臺(tái)上梗絲，利用拍照設(shè)備（如普通數(shù)碼相機(jī)、或?qū)I(yè)的自動(dòng)化采集的CCD相機(jī)等）采集檢測(cè)臺(tái)上梗絲的二維或三維數(shù)字圖像，保存、并傳輸至計(jì)算機(jī)由測(cè)量軟件及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。
具體數(shù)據(jù)處理包括如下幾個(gè)方面：
A. 統(tǒng)計(jì)所采集圖像中每根梗絲的像素點(diǎn)數(shù)，并根據(jù)單個(gè)像素點(diǎn)面積，計(jì)算出圖像中每根梗絲所對(duì)應(yīng)面積S。
B. 利用計(jì)算機(jī)中圖像處理算法對(duì)采集的梗絲圖像進(jìn)行處理，分析確定每根梗絲的長(zhǎng)度L，同時(shí)根據(jù)步驟A中所記錄的面積S，依據(jù)下述公式計(jì)算出每根梗絲對(duì)應(yīng)的寬度W，；
確定梗絲長(zhǎng)度L時(shí)，可以梗絲顆粒投影輪廓兩邊界平行線間的距離作為替代數(shù)據(jù)（間接測(cè)量方法）。
C. 對(duì)所采集圖像中梗絲樣品的寬度及數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并與葉絲寬度分布方程進(jìn)行擬合，計(jì)算出均勻性系數(shù)e，計(jì)算公式如下：；
式中，x為區(qū)間下限（mm），F(xiàn)(x)為≥x的葉絲寬度之和占總寬度的比例，即樣品寬度區(qū)間限上累積百分比（%），d為方程參數(shù)，e為均勻性系數(shù)；
區(qū)間下限x具體設(shè)置為0.6mm，以0.05mm作為統(tǒng)計(jì)梯度（即依次統(tǒng)計(jì)葉絲寬度≥0.6mm、≥0.65mm 、≥0.7mm、……等寬度區(qū)間內(nèi)的葉絲寬度占總寬度的比例），列出表格如下并作出擬合曲線（擬合曲線如圖1所示）：
將所得數(shù)據(jù)利用最小二乘法擬合葉絲寬度分布方程可以得出方程參數(shù)d=0.0606、均勻性系數(shù)e=4.8941。
D. 在步驟C獲得均勻性系數(shù)e的基礎(chǔ)上，通過(guò)特征寬度方程，計(jì)算獲得梗絲的特征寬度y，以此作為衡量梗絲整體寬度的特征量，計(jì)算結(jié)果精確至0.01 mm；所述特征寬度方程為：
；
式中，y為梗絲樣品特征寬度（mm）；
計(jì)算結(jié)果表明：特征寬度y=1.65mm。
E. 根據(jù)步驟B中計(jì)算所獲得的寬度W數(shù)據(jù)，將梗絲寬度以0.6 mm作為下限、1.8 mm作為上限，以0.3 mm梯度劃分為6個(gè)區(qū)間（即0.6mm以下、0.6~0.9mm、0.9~1.2mm、1.2~1.5mm、1.5~1.8mm、1.8mm以上），然后統(tǒng)計(jì)各寬度區(qū)間內(nèi)對(duì)應(yīng)梗絲數(shù)量，并計(jì)算獲得各梗絲寬度區(qū)間內(nèi)的梗絲占比（數(shù)量百分比例）；
具體統(tǒng)計(jì)寬度區(qū)間占比最高梗絲數(shù)量時(shí)，可取臨近的2個(gè)寬度區(qū)間的梗絲數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
具體統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：
。
（3）對(duì)梗絲形態(tài)表征進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體為，依據(jù)梗絲形態(tài)、步驟（2）中均勻性系數(shù)e、特征寬度y、不同梗絲寬度區(qū)間內(nèi)梗絲占比數(shù)據(jù)對(duì)梗絲形態(tài)表征進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)：
該樣品特征寬度為1.65mm，屬于1.2～1.8mm區(qū)間，且梗絲寬度占比最高區(qū)間為1.2～1.8mm，其均勻性系數(shù)e為4.8941。
評(píng)價(jià)結(jié)果表明，該批次梗絲樣品屬于近片狀梗絲，且均勻程度一般?；诖嗽u(píng)價(jià)結(jié)果，可對(duì)相關(guān)生產(chǎn)工藝進(jìn)行有針對(duì)性的改變。