专利名称：一种烟草物料在加工设备内停留时间分布的测定方法
技术领域：
本发明涉及烟草加工技术领域，尤其涉及一种烟草物料在加工设备内停留时间分 布的测定方法。
背景技术：
停留时间是指物料通过连续操作的加工设备时从进入到离开所经历的时 间。物料中每个颗粒都具有相应的停留时间，即存在停留时间分布(residence time distribution，RTD)。RTD是表征化工设备性能的基本参数，主要用于设备中物料流动及与 流动有关的混合、化学反应动力学、传热传质等其他问题。对于烟草加工过程而言，烟草物 料在某一加工设备内的RTD与该过程的混合质量、加工过程(如干燥与加香)的均勻性密切 相关，进而影响在制品的加工质量。RTD在实验上主要使用响应技术测定，即在反应器的入口注入某种示踪物，同时在 设备出口或其他地点检测示踪物浓度随时间变化的响应值。为了准确测定RTD，所选择的示踪物必须符合加工要求且其浓度可准确测量。已报 道的专利“聚合物停留时间分布在线测量方法及系统”(专利号20041002M07. 6)和“物料 停留时间分布在线测量系统及方法”(专利号200710179497. 8)中，对示踪物的浓度测定主 要基于放射性、超声波反射、光学反射、导电性、磁性、近红外吸收等原理，采用Mn02、La203、 填料、炭黑、TiO2, KN03、NaCl、铁粉、有色染料等不同性质的示踪物。在烟草加工中，为了保 证产品质量和消费者的健康，一般不可外加其他物质或用染色、化学标记和放射线照射后 的烟草物料作为示踪物。对于烟草加工过程，理想的示踪物应为正常生产中烟草物料的某 一种组分，但烟草物料某一组分自身理化性质与其添加比例的关系并不十分明确。烟草行 业以上两方面的特点导致还没有发展出适合的测定烟草物料在加工设备中RTD的方法。

发明内容
本发明的目的正是针对现有技术的状况，提供一种烟草物料在加工设备内停留 时间分布的测定方法。本发明的目的可通过下述技术措施实现一种烟草物料在加工设备内停留时间分 布的测定方法，包括以下步骤a、在烟草物料中选出某一常见组分作为示踪物，满足准确度检测要求；b、将示踪物以某一示踪方法加入稳定工作的设备入口物料流，同时在出口以一定时间 间隔检测其浓度的随时间变化的响应值得到相应的停留时间分布(RTD)函数；C、将该函数用合适的流动模型进行非线性拟合可得到此函数的模型方程并求得物料 的平均停留时间和在设备轴向上的混合度。在本发明中，烟草物料中选出的常见组分为膨胀叶丝。本发明的示踪物选择膨胀叶丝的原因在于其符合两方面的要求一方面，膨胀叶 丝在大多数烟草配方中广泛使用；即使某一配方未含有膨胀叶丝，将其外加作为示踪物反映整个物料流动状态时添加量较少，且试验时间较短、影响范围较小，对整个烟草加工中整 体质量影响较少。另一方面，膨胀叶丝的真密度和表观密度与烟草物料主要组分(叶丝、梗 丝)的差距较大，有可能利用其比重的差异检测其添加比例，例如可通过风分、溶剂浸泡分 层、密度仪检测等比重方法实现。因此，还需检验比重法测定膨胀叶丝比例时的准确度。以 溶剂浸泡法测定膨胀叶丝添加比例为例，由于大多数烟草配方的膨胀叶丝添加量一般在 10%以下，因此将分别含有1%、5%和10%膨胀叶丝的200g烟丝放入所配置的密度位于膨胀 叶丝和其他烟草物料密度之间的某种溶剂中静置分层后测定膨胀丝比例。此方法在该试验 条件下绝对偏差为0. 0004,标准偏差为0. 00 ，测定准确度较好。
常用示踪方法主要为阶跃法、脉冲法和周期扰动法，不同示踪方法定义的RTD函 数不同。停留时间分布(RTD)函数主要为洗出函数、累积分布函数、微分分布函数或卷积 积分，不同RTD函数之间存在特定关系可以相互转换。本发明中选择的示踪方法为其中最 简单的逆阶跃示踪法。其试验方法为将示踪物以某一恒定比例从入口加入流动系统中， 待整个系统稳定后(Cin=Crat=Ctl),在某一时刻(t=0)将示踪物突然断料，则出口示踪物含量 将随时间逐渐减少。当所有示踪物都被系统洗出时，示踪物含量为零。通常将其称为洗出 试验(washout experiment)，其定义的函数称为洗出函数W (t)= Cout (t)/ Ctl，物理意义 为在设备中停留时间超过t的物料颗粒所占的比例。一般可由数理统计中的随机变量数 字特征来描述RTD函数的分布特性该函数对时间原点的一阶距就是物料的平均停留时间 L该函数对此均值的二阶距就是停留时间t的分散程度即方差Cij (加工设备内物料在轴向 上的返混导致了停留时间存在分布，因此方差越大表明轴向返混的程度越强)，可由下述方 程计算而得
权利要求
1.一种烟草物料在加工设备内停留时间分布的测定方法，其特征在于包括以下步骤a、在烟草物料中选出某一常见组分作为示踪物，满足准确度检测要求；b、将示踪物以某一示踪方法加入稳定工作的设备入口物料流，同时在出口以一定时间 间隔检测其浓度的随时间变化的响应值得到停留时间分布(RTD)函数；C、将该函数用合适的流动模型进行非线性拟合可得到此函数的模型方程并求得物料 的平均停留时间和在设备轴向上的混合度。
2.根据权利要求所述的烟草物料在加工设备内停留时间分布的测定方法，其特征在 于烟草物料中选出的常见组分为膨胀叶丝。
3.根据权利要求所述的烟草物料在加工设备内停留时间分布的测定方法，其特征在 于停留时间分布(RTD)函数为洗出函数W (t)= Cout (t)/ C0。
4.根据权利要求所述的烟草物料在加工设备内停留时间分布的测定方法，其特征在 于函数的拟合模型方程为
全文摘要
一种烟草物料在加工设备内停留时间分布的测定方法，包括以下步骤a、在烟草物料中选出某一常见组分作为示踪物，满足准确度检测要求；b、将示踪物以某一示踪方法加入稳定工作的设备入口物料流，同时在出口以一定时间间隔检测其浓度随时间变化的响应值得到停留时间分布(RTD)函数；c、将该函数用合适的流动模型进行非线性拟合可得到此函数的模型方程并求得物料的平均停留时间和在设备轴向上的混合度。本发明的主要优点是1.使用烟草物料中的某一常用组分作为示踪物测定烟草物料在加工设备内的RTD，且测试时间短、影响范围小、检测方法准确度高，对产品质量影响小，不会对消费者的安全构成威胁；2.该方法能够预测、优化和控制在制品质量。
文档编号G01N33/00GK102053134SQ20101051026
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月18日 优先权日2010年10月18日
发明者刘朝贤, 刘栋, 堵劲松, 常明彬, 张炜, 朱文魁, 李华杰, 李善莲, 王兵, 罗登炎 申请人:中国烟草总公司郑州烟草研究院