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[硕士论文] 周平
作物栽培学与耕作学 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:为了丰富烤后烟叶的本香,提高感官质量,将烤烟鲜烟花蕾放入烤房中与烟叶一同烘烤,与常规烘烤做比较,通过检测分析烤后烟叶经济性状、外观质量、感官质量和化学成分含量的差异,了解烟叶感官质量与各化学成分之间的关系,从而深入探索叶花同烤提质增香的机理;为增强叶花同烤对烤后烟叶的增香效果,探索叶花同烤时烟花加入的适宜时期和适宜比例,通过检测烤后烟叶质量指标,明确叶花同烤适宜的叶花比例和烟花加入时期;为优化叶花同烤对烤后烟的感官质量,通过正交设计和二次响应面设计优化烘烤中变筋期的温湿度和稳温时间,分析各处理下烤后烟的经济性状和评吸质量。得到的结论如下:
  1.烤烟叶花同烤对烟叶质量的影响
  叶花同烤对烤后烟叶的常规经济性状、外观质量和常规化学成分的影响较小,而对感官质量和致香物质有较大的影响。其中显著提高了类胡萝卜素降解产物、类西柏烷类、美拉德反应产物和新植二烯等香气物质的含量。
  2.烘烤过程中烟叶化学成分(常规化学成分和致香物质)对感官质量的影响
  经典型相关分析发现整体的化学成分与评吸质量间存在显著的相关性,经过贡献率分析发现,变片、变筋和干片阶段是致香物质形成的主要时期,凋萎阶段影响很小,干筋阶段有不利的影响;而烤后烟常规化学成分的形成主要在烘烤前期,烘烤后期基本无变化。
  3.叶花同烤影响烟叶感官质量的机理研究
  通过检测叶花同烤和常规烘烤烟叶、烟花在烘烤前后的致香物质含量,发现烟花中含有大量与烟叶相同的致香物质,进一步对比分析发现,加入烟花同烤后烟叶中芳樟醇、β-大马酮、香叶基丙酮、二氢猕猴桃内酯、巨豆三烯酮类、3-羟基-β-二氢大马酮、茄酮、糠醛、5-甲基糠醛、β-环柠檬醛和3,4-二甲基-2,5-呋喃二酮的含量显著高于常规处理的烤后烟叶,同时这些物质在烤后烟花中的含量显著低于烤前烟花中的。
  4.叶花同烤烟花加入的适宜时期和比例的研究
  叶花同烤在叶花重量比10∶1,于密集烘烤过程中42℃初时对烤后烟叶中性香气物质量的积累最有利,通过增加烤后烟的香气物质量来改善烤后烟的香吃味,同时增加上中等烟的比例,使经济性状也得到相应的提升。
  5.叶花同烤配套烘烤工艺的优化研究
  经二次响应面设计的结果表明,在五段五对应烘烤的基础上,于44~45.5℃时稳温2.4~5.0h,将会使烤后烟的上中等烟比例由80%提高到88%,均价由24.4元·kg-1提高到25.9元·kg-1,评吸质量由常规烘烤75分升高到76分,因此,在45℃左右适当的稳温4h左右可以有效提高烤后烟的经济性状和评吸质量。
  总之,本文属国内外首次开展叶花同烤对烟叶质量的影响,在密集式烘烤过程中加入烟草花蕾对烤后烟叶的感官质量和致香物质含量有显著影响,为利用烟花本香在烟叶烘烤调香开辟了一种新方法。
[硕士论文] 曾祥云
软件工程 东南大学 2017(学位年度)
摘要:传统的烟叶分级由人工凭借经验,用眼观、手摸等方式进行。受不同地区不同分级人员的经验,年龄和文化程度等因素影响,很容易出现分级准确率低和主观性强的情况,分类结果很难和国家烟叶分级标准匹配,因此急需研发相关的机器分级系统解决目前的问题。经过多年的努力,很多学者通过提取有效特征加机器学习的方法设计类似系统,但还是不能很好的解决分类准确性难题。
  借鉴深度学习技术在图像处理领域的飞速发展,本文设计一个基于深度学习技术的烟叶分级系统,它能够准确的检测出异常烟叶和分辨出正组烟。本文以现场采集到的烟叶图像为基础,研究了基于深度学习技术的异常烟检测和正组烟分级模型。运用软件工程方法,设计和实现了整个烟叶分级系统。主要贡献如下:
  1)研究了基于Faster R-CNN模型的异常烟检测模型,提出了一种线性集成Faster R-CNN网络不同模型的方法,称为深度学习自助集成法(Bootstrap Ensemble Method for Deep Learning,BEDL)。通过选取不同阶段输出的训练好的模型文件,把模型进行线性集成。通过有放回的采样测试集样本,生成大量的小测试集,对各个单一模型进行准确率测试,最后以集成模型准确率最高误差最低为目标函数,求解集成模型的参数。这种改进增加了特征的多样性,使得不同模型特征之间互补,提高了模型的泛化能力和准确率。用在ImageNet下训练好的VGG16网络初始化模型的参数,使得用较小的训练成本达到较好的训练效果,网络更容易收敛。
  2)研究和分析了AlexNet模型的基本原理和相关理论,发现AlexNet模型在分类时,只能输入同样大小图片。而在烟叶分级系统中,把烟叶图片全部归一化到统一大小会丢失很多重要的特征,如长宽比,尺寸,烟叶尾端尖细度等。为了解决此问题,本文提出了全卷积AlexNet网络(Fully Convolutional AlexNet,FC-AlexNet),它可以输入任意尺寸图片,有效的保存烟叶的重要特征。通过把AlexNet模型最后的全连接层改为卷积层,用4096个1*1的卷积核在不同尺寸的特征图进行卷积,得到不同尺寸的特征图。把最后一层的特征图分解为多个1*1*4096的特征向量,使得不同尺寸的输入图片都可以得到同样大小的特征。取多个特征向量分类概率均值的最大值为模型最终输出类别。用卷积层替代全连接层,减少了模型的参数,增加了模型的学习能力,提高了烟叶分级的准确性。
  3)设计了一种烟叶正反面特征对比法的烟叶正反面识别算法。通过双摄像头同时采集同一片烟叶图像的正反面,分别把正反面图片由RGB颜色空间转化到LAB颜色空间,取分解后的B空间图片,对其灰度值进行归一化处理,分别求取正反面的灰度均值,方差和原图的对比度作为区分的特征,再分别比较正反面烟叶这三个特征值的大小,运用投票法即可准确识别正反面。该方法不仅速度快,而且正确率高,满足系统的要求。
  4)运用软件工程方法,在Windows操作系统下,以C++为核心开发语言,运用Visual Stdio2013集成开发环境和MFC开发框架,运用模块化和松耦合的设计思路,实现图像采集模块,实现数据库,用户界面,异常烟检测模块和正组烟分级模块等主要模块的集成,使得系统可以正常工作。最后系统顺利通过功能测试和集成测试,验证了该系统的满足实际生产要求。
[硕士论文] 朱贝贝
食品科学 郑州烟草研究院;中国烟草总公司郑州烟草研究院 2017(学位年度)
摘要:烟碱是烟草中奖励习惯性抽吸的主要成分。反复暴露于烟碱可以导致蛋白质表达水平的改变,这种改变不仅参与调节单个神经元和相关神经回路,还可能影响成瘾相关的异常行为。因此,识别烟碱诱导和参与烟碱依赖形成相关的蛋白质是理解烟碱成瘾潜在分子机制的关键。蛋白质组学技术可以获得烟碱诱导过程中整体蛋白质组的动态变化,后续生物信息学分析如基因本体注释(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路注释,对于获得烟碱诱导蛋白质的作用靶点、生物过程和相关通路具有重要意义。本研究分别从细胞水平和动物水平研究了烟碱诱导人神经元细胞和大鼠海马体蛋白质的差异表达。主要研究内容包括以下两个部分:
  一、在体外研究中,人神经母瘤细胞(SH-SY5Y)作为烟碱诱导相关蛋白质表达的细胞系,在烟碱暴露浓度为1 mM下,基于同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)蛋白质组学技术结合纳升液相色谱四极杆飞行时间串联质谱(nano-LC-Q-TOF)初步鉴定了烟碱诱导神经元蛋白质的差异表达,并对差异蛋白质进行生物信息学分析。结果共鉴定筛选出132种差异表达的蛋白质,其中蛋白酶体、真核翻译起始因子、氨酰-tRNA合成酶、核糖体蛋白和 ALDH18A1位于蛋白质互作网络的中心,特别是参与丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联生物过程和蛋白酶体信号通路的蛋白酶体蛋白,可能在烟碱诱导神经元蛋白质的表达中发挥重要作用。
  二、在体内研究中,在烟碱给药剂量为0.2 mg/kg/d的条件下建立烟碱诱导大鼠条件性位置偏爱(CPP)模型,在此模型的基础上,基于iTRAQ蛋白组学技术结合nano-LC-Q-TOF分析了烟碱诱导 CPP大鼠海马体中蛋白质的差异表达。结果共鉴定筛选出127种差异表达的蛋白质,其中117种显著下调,10种显著上调。并使用反转录酶-聚合酶链锁反应(RT-PCR)对7种差异蛋白质在基因表达水平上进行验证。生物信息学分析的结果表明差异表达的蛋白质主要参与钙介导的信号调节、神经递质传导、γ-氨基丁酸(GABA)能突触和长期突触增强效应等生物过程,表明烟碱可能作用于nAChR,从而直接或间接调节钙介导的信号通路和神经递质的转运与释放,引起神经兴奋性,最终通过调节神经可塑性导致长期突触增强效应。
[硕士论文] 刘天亮
电子与通信工程 北京交通大学 2017(学位年度)
摘要:按照国家烟叶质量分级分组标准,烟叶可以划分为正组烟和副组烟。在烟制品生产过程中,副组烟是不符合生产要求的烟叶,在处理过程中将副组烟分离出来具有一定的必要性。目前烟叶质量分组主要依靠人工的感官和经验,主观性强,效率低,不适应烟叶自动化生产。基于计算机视觉的烟叶自动分组方法具有快速、高效的特点,是解决效率低下等问题的主流研究技术,在业界得到认可和重视。此外,模糊聚类的思想可以解决烟叶描述不清晰的问题,因此,将模糊聚类的方法应用于烟叶分组之中具有重要意义。
  本文针对烟叶分组过程中主观性强、准确率和效率低等问题,利用计算机视觉的技术对烟叶图像进行获取并处理,通过模糊聚类的方法对烟叶进行有效的分组。具体工作内容包括:
  第一,改进了烟叶的处理和特征提取过程。通过对比不同的颜色模型,结合烟叶的特性,选取了Lab颜色模型,并在b通道中设定阈值对烟叶图像进行分割处理。采用小波变换的算法对烟叶直方图进行处理获取小波系数,采用灰度共生矩阵的方法提取出惯性、能量、熵和相关性等纹理参数并求出均值与标准差,为烟叶分组实验提供了特征数据。
  第二,提出了一种新的烟叶分组思路,将烟叶分为正面烟和反面烟,分别进行烟叶的质量分组过程。从烟叶的正面和反面进行对比分析,用灰度直方图的方法总结比较,得出烟叶正反面的特征信息均具有一定的差异性。
  第三,设计了基于模糊思想的分类器。选取合适的隶属度函数和模糊量清晰方法,对模糊矩阵和聚类中心进行了推导与分析。分别将不同批次的正组烟和副组烟放入分类器中进行模糊分组实验。
  通过验证得出结论,基于计算机视觉的烟叶模糊分组方法行之有效,模糊规则可以避免人为因素对烟叶分组的干扰,依据模糊思想建立的分类器能自动完成烟叶分组实验,并且准确率较高。烟叶的正面和反面信息作为新的研究思路,可以进一步提升烟叶分组的正确率。
[硕士论文] 董洪旭
食品科学 郑州烟草研究院;中国烟草总公司郑州烟草研究院 2017(学位年度)
摘要:本文以我国中、上部相同等级烟叶为材料,分析了不同烤烟产区烟叶游离氨基酸的差异;以相同产地不同品质烟叶为材料,探究了游离氨基酸与烟叶外观、感官品质及香型风格的关系;结合栽培、烘烤试验,分析了采收成熟度及烘烤工艺对烤烟烟叶游离氨基酸含量及组成的影响。得到的主要结论如下:
  (1)我国烤烟中部烟叶游离氨基酸总量低于上部烟叶。在检测出的21种氨基酸中,含量及比例最高的均为脯氨酸,天门冬酰胺次之,其余游离氨基酸含量及比例较低。
  (2)我国烤烟游离氨基酸含量呈现明显的区域差异:河南烟叶游离氨基酸含量显著较高,云南、四川和陕西烟叶相对中等,贵州、东三省、湖南和福建烟叶相对较低;黄淮和西南种植区显著较高,长江中上游种植区相对中等,东南种植区显著较低。
  (3)烟叶外观品质与游离氨基酸含量及组成比例存在一定关联。一定范围内,随着烟叶颜色的加深,酸性、芳香族和脂肪族氨基酸比例降低,游离氨基酸/还原糖降低,亚氨基酸比例升高;随着烟叶油润感变差、色度变弱,芳香族氨基酸比例以及酸性、碱性、脂肪族氨基酸含量和比例升高,游离氨基酸/还原糖升高,亚氨基酸比例降低。
  (4)叶感官品质与游离氨基酸含量及组成比例存在一定关联,在本研究范围内:同一产地烟叶的游离氨基酸总量及天门冬氨酸、天门冬酰胺、谷氨酸、酪氨酸、赖氨酸、组氨酸等多数组分的含量越低,游离氨基酸/还原糖越低,烟叶香气质量越好,口感越舒适,感官品质越好,工业可用性越强;脯氨酸比例越高,其他氨基酸比例越低,烟叶感官品质越好。
  (5)游离氨基酸含量及组成比例与烤烟烟叶香型存在一定的关联,分析发现:三类香型产区烟叶氨基酸含量和组成差异明显;运用逐步判别分析法,建立了游离氨基酸与烟叶香型的关系模型,外部样品验证综合准确率81.3%。
  (6)采收成熟度、烘烤工艺影响烤烟烟叶游离氨基酸含量及组成比例,结果表明:过熟采收,烤后烟叶的游离氨基酸总量较低,脯氨酸比例较高;调制过程中,通过调节变黄期温湿度,可调控烟叶游离氨基酸含量及组成,高温和低湿变黄可降低烟叶游离氨基酸含量,其中湿度的改变对游离氨基酸含量的影响更大,高温烘烤还能够提升烟叶脯氨酸比例;烘烤过程中,烟叶游离氨基酸总量在变黄期快速升高,变黄后期至定色中期上升速度减慢,进入定色后期以后总量逐渐降低。
[硕士论文] 魏登辉
烟草科学与工程 河南农业大学 2017(学位年度)
摘要:为了改善烟梗的品质,采用羧酸和亚铁离子螯合的方法研究Fe-CA仿酶,并通过正交试验优化Fe-CA仿酶的合成工艺,并将合成的Fe-CA仿酶对梗丝进行木质素降解,然后将降解后的梗丝进行感官评吸评价。结果表明,最佳合成方案条件是Fe2+与柠檬酸的配比为1∶1(摩尔比),温度是60℃,时间是40min,pH为6.0,此时合成率82.1%;通过用单因素试验和响应面法试验对Fe-CA仿酶处理梗丝工艺条件进行优化,结果当处理温度38℃,处理时间31min,仿酶用量2.6%,为仿酶降解梗丝木质素的最佳工艺条件,木质素理论降解率为53.69%,实测值为53.03%,梗丝木质素降解效果较好。对Fe-CA仿酶处理前后梗丝进行电镜扫描,结果经Fe-CA仿酶处理后的梗丝表面比未处理的梗丝表面变得更加齐整光滑,毛突减少,说明梗丝经Fe-CA仿酶处理后木质素降解较好;对经Fe-CA仿酶处理后的梗丝进行感官评吸评价,结果香气质和香气量得到了改善,木质杂气减少,刺激性降低,品质得到提升。
  为减少梗丝中的木质素含量,改善梗丝品质,提高其在卷烟中的应用,对漆酶降解梗丝木质素的4个影响因素(处理温度、处理时间、漆酶用量和漆酶溶液pH)进行单因素试验和响应面法工艺优化,对处理前后的梗丝进行电镜扫描,并将其制成单料烟进行感官评价。结果表明:①优化工艺条件为处理温度45.0℃,处理时间3.0h,漆酶用量20.0U/g,漆酶溶液pH6.0,木质素理论降解率56.68%,实测值55.05%。②漆酶处理后的梗丝表面更加光滑,毛突减少。③与对照相比,试验卷烟的香气质、香气量提高,余味改善,杂气、刺激性、浓度降低,而劲头、燃烧性及灰色无明显变化。因此,采用该方法得到的漆酶降解梗丝木质素工艺条件是可靠的,可为梗丝在卷烟产业中的应用提供方法参考。
[硕士论文] 赵金宝
化学工程 北京化工大学 2017(学位年度)
摘要:随着经济的发展,食品安全问题越发显得日益严重,茶叶是我国进出口贸易中重要的出口经济作物之一,被世界人民所喜爱。欧盟和日本一直以来对进口商品有很高的要求。近些年来对茶叶中的农残限量提出了更高的标准。我国出口的茶叶常常农药残留超标,严重制约了我国茶叶产业的良性发展。烟草是一种兼具药用价值及危害性的草本植物,作为经济作物在我国广泛种植,在其生长过程中病、虫害频繁发生,人们常施用各种农药以保证其生产质量,保证农产品的增收。使用农药势必会污染烟草,同时不可避免的会给吸食者的健康埋下隐患。
  液质联用(LC-MS/MS)作为一种成熟的技术,目前在农残的定性定量分析检测上发挥着重要作用。QuEChERS前处理方法以简单、快速、高效著称,经多年验证其适合农残检测的前处理过程。本文结合了QuEChERS前处理方法与液质联用技术。对茶叶和烟草这两部分中的农药残留进行定量检测。
  本文的第一部分采用液质联用技术(LC-MS/MS)建立了能够快速、准确对茶叶中氯噻啉残留量进行定量的检测方法,改进了QuEChERS前处理方法,大大减少了吸附剂的用量,缩短了检测时间。本文建立了氯噻啉标准曲线。其在1~300ng·g-1范围内线性关系良好,回归方程为y=2147x+1836,R2=0.9996。实验结果表明对茶叶中不同添加浓度氯噻啉(低浓度100ng·g-1、中等浓度500ng·g-1、高浓度3000ng·g-1)的回收率在94.04%~100.20%之间,精密度(RSD)在1.00%~1.70%之间。说明建立的方法回收率较高,精密度良好,灵敏度高,检出限(LOD)3.22×10-1ng·g-1,定量限(LOQ)1.09ng·g-1,远远低于GB2763-2014中规定的最大残留限量3.0mg·kg-1。本方法稳定好,重复性好,特点是简单,快速,高效。适合于实际茶叶样品中氯噻啉的检测。
  本文第二部分使用QuEChERS前处理方法来对烟草样品进行前处理,利用同位素内标法对6种农药(多菌灵、啶虫脒、吡虫啉、甲霜灵、三唑醇、三唑醇)进行准确定量。过程中设计了较为合理的梯度洗脱条件(低流速,高比例水相),将6种农药完全分离开,对彼此的检测互不干扰,同时优化了质谱检测条件(离子源电压,碰撞能等),提高了目标化合物在质谱的响应值。最后实验结果表明本次检测定量结果准确可靠,RSD值为1.48~3.79%,精密度高。
[硕士论文] 江良斌
机械工程 湖南大学 2017(学位年度)
摘要:随着现场总线技术的不断发展和广泛应用,各具特色各具优势的现场总线集成于一个网络控制系统中构成混合现场总线控制系统已是工业生产控制系统中一种较常见的组网方式。在工业应用中,实时性是反映控制系统性能优劣的一项关键技术指标。目前,对控制系统实时性的研究大多是对单一现场总线的控制系统,对混合总线控制系统实时性的研究很少,所以,做好对混合总线控制系统实时性的研究具有重要意义。卷接机控制系统是一个集现场总线技术、计算机控制技术和网络技术与一体的复杂工业控制系统。本文选择以卷接机为研究对象构建基于混合现场总线的卷接机控制系统并对其实时性展开研究。
  首先,分析了卷接机的控制功能和国内外卷接机控制系统的发展现状及发展趋势,结合中烟技术中心提出的在未来构建基于IPC和工业实时以太网技术的卷接机控制系统方案和国内现有卷接机控制系统的实际情况,构建了基于EtherCAT和PROFIBUS混合现场总线的卷接机控制系统。
  其次,对构建的基于混合现场总线的卷接机控制系统通信过程及通信延时进行了理论分析,给出了控制系统I/O响应时间以及EtherCAT、PROFIBUS和K-Bus三种总线通信周期的计算方法,并提出了一种计算各类型EtherCAT从站延时的计算方法,用这种方法可计算出各种拓扑结构的EtherCAT网络延时。
  然后,通过对卷接机控制系统实时性要求的分析,得出了卷接机对控制系统I/O响应时间和最小采样周期的要求,估算了混合总线卷接机控制系统的I/O响应时间和最小采样周期,从实时性的角度分析了所构建混合总线控制系统用于卷接机控制的可行性。
  最后,构建了与混合现场总线卷接机控制系统相似结构的混合现场总线控制系统实验平台,进行了EtherCAT从站延时实验测试和控制系统I/O响应时间实验测试,通过对比理论计算结果和实验测试结果,验证了提出的EtherCAT从站延时计算方法的正确性和对混合总线控制系统I/O响应时间估算方法的可靠性。通过对比一级总线I/O响应时间实验和两级总线I/O响应时间实验,得出一级总线EtherCAT I/O平均响应时间大概为PLC周期的1.5~2倍,EtherCAT和PROFIBUS两级总线I/O平均响应时间约为PLC周期的2.5~3倍。
[硕士论文] 文冬仁
机械工程 湖南大学 2017(学位年度)
摘要:弧面分度凸轮机构具有传动速度高、分度精度和动力学性能好、承载能力大、可靠性好等优点。被广泛应用于需要实现间歇运动的包装机械、自动机床、纺织机械、印刷机械、建筑机械等装置中。但由于弧面分度凸轮轮廓面属于空间不可展开曲面,目前仍然存在着曲面加工精度不够等难点。正是由于弧面分度凸轮设计与制造上的难点,通过技术引进而国产化的超高速包装机组的弧面分度凸轮,目前还依赖进口。深入研究弧面分度凸轮数字化制造有利于烟草机械的技术创新。
  本文主要围绕超高速卷烟包装机组的弧面分度凸轮数字化设计与制造进行研究。对凸轮进行理论设计和动力学特性研究,并进行了数控仿真与加工,对加工的弧面分度凸轮进行误差检测,步步衔接,实现弧面分度凸轮数字化设计与制造的一体化。论文的主要研究工作有:
  (1)、首先应用微分几何理论,矢量数学和空间包络曲面的共轭原理推导出弧面分度凸轮的理论工作廓面。并对其进行参数设计,利用CROE建模软件进行三维建模。并用ADAMS软件进行动力学仿真,对从动盘的运动参数进行分析,看是否满足预期运动,进而验证建模的正确性。
  (2)、随后根据微分几何理论,对弧面分度凸轮等价加工和非等价加工进行分析,同时基于单侧加工理论对凸轮加工进行刀位控制方程推导,建立弧面分度凸轮误差数学模型。并对其加工误差进行计算分析,验证方法的可行性。
  (3)、接着利用UGCAM数控加工模块对弧面分度凸轮进行加工仿真,使用优化后的刀轨,通过定制的后处理生成实际加工的NC代码。使用德玛吉DMU50五轴加工机床对生成的代码进行现场加工,验证了弧面分度凸轮数字化加工及定制的后处理器的的正确性。
  (4)、最后研究弧面分度凸轮轮廓面轮廓度误差评定方法,使用MQ8106三坐标测量机对加工好的凸轮进行轮廓加工质量进行测量。并基于快速迭代算法和坐标匹配最优化求解方法,评定了加工完成的凸轮轮廓度误差,评定结果表明在实际生产中的可行性和实用性。
[硕士论文] 王洋
机械工程 湖南大学 2017(学位年度)
摘要:随着独立伺服驱动技术的应用,伺服驱动系统成为超高速卷接机组电控系统最重要的组成部分,但是伺服驱动系统在工作时会带来严重的电磁干扰(EMI)问题,其中传导干扰最为严重,影响了卷接机组电控系统的可靠性与安全性,因此对其进行相关的电磁兼容(EMC)分析与研究十分必要。本文以超高速卷接机组西门子S120伺服驱动实验平台为研究对象,重点对伺服驱动系统传导干扰产生机理、干扰源频谱规律以及干扰源抑制方法进行了深入研究,并通过实验进行了验证,为抑制伺服驱动系统EMI和提高卷接机组EMC性能提供相关的理论与技术支持。
  首先,分析了伺服驱动系统传导干扰产生的机理和主要的传播路径。建立了系统传导干扰源的数学表达式,得出了SVPWM调制下干扰源的频谱规律。
  其次,利用搭建的传导干扰测试平台,对西门子S120伺服驱动实验平台进行了传导干扰频谱的测试。通过测试结果与分析结果的对比,确定了系统传导干扰来源,对比分析了不同转速和不同负载对干扰源大小的影响。
  然后,为了抑制伺服驱动系统在开关频率整数倍处产生的传导干扰峰值,提出了一种保持固定开关频率的非对称载波-零矢量双随机SVPWM调制方法。该方法通过随机调整三角载波上升段和下降段斜率来随机调整各矢量在三角载波上升段和下降段的作用时间,在此基础上随机非配三角载波上升段和下降段零矢量的作用时间,进一步减小开关频率整数倍处的传导干扰峰值。同时,针对随机数生成困难,随机效果不好等特点,利用一维混沌映射来生成随机数。仿真结果表明该调制方法可以抑制开关频率整数倍处的电磁干扰峰值,进而减小电磁干扰,并对比分析了不同算法和不同混沌映射的抑制效果。
  最后,针对干扰源抑制方法的局限性,从阻断电磁干扰传播路径着手,提出了四种抗电磁干扰措施:合理布局与走线、屏蔽、接地、滤波,并通过西门子S120实验平台验证了这些措施的有效性。
[硕士论文] 雷文全
机械工程 湖南大学 2017(学位年度)
摘要:随着大数据时代的到来,数据对企业的作用也愈发显得重要,而作为目前数据的主要载体,数据库在其中也扮演着非常重要的角色。如何对企业的数据进行高效管理将是未来数据库应用的发展方向。本文针对烟机统一电控系统平台下主要烟机设备的管理及生产运行数据的存储需要进行数据库系统设计,实现将数据资源在一定程度上整合和供上下层用户共享,对数据进行有效的筛选挖掘分析,获取一些有参考价值的信息,为提高管理层的决策高效性和准确性。
  本文首先概述了当前烟草机械正在建设的统一电控系统平台下数据管理现状,同时阐述了使用数据库技术和数据挖掘技术对数据管理的重要性。然后对数据库技术的关键理论、设计方法和BP神经网络模型及算法实现过程进行了分析。
  然后根据统一电控系统平台下主要烟机设备的控制过程数据和设备操作人员所关注的数据需求确定数据库系统数据的分类,以及烟机设备数据库系统的各个模块功能。并确定了数据库系统软件结构,人机交互界面与Oracle数据库、PLC控制端TwinCAT之间的数据通讯方式。
  最后,以Oracle11g数据库平台为基础,把分析所得的数据需求转换为数据库管理系统能创建的数据库模型。并进行了烟机设备数据库的概念设计、逻辑设计和物理设计,创建了烟机设备数据库系统基本的数据库,实现了对数据结构化管理。使用Visual Basic.NET开发软件对系统进行人机界面设计与数据库系统功能实现。在界面程序中建立与PLC控制端TwinCAT、Oracle数据库的通讯,实现数据读写等操作。利用BP神经网络数据分析技术设计了数据分析模块,设计了设备数据管理模块、生产物料数据管理和基础数据维护及安全保护模块等。
  本文设计的烟机设备数据库系统实现了主要烟机设备的基础数据管理、过程生产数据管理和基本数据分析。为加快实现烟机设备数据的有效管理和建设智能烟机奠定了一定基础。
[硕士论文] 葛畅
食品科学 郑州烟草研究院;中国烟草总公司郑州烟草研究院 2017(学位年度)
摘要:为全面了解细支卷烟主流烟气致香成分的释放特征,以叶组相同的细支和常规卷烟为研究对象,在ISO和HCI抽吸模式下分析测试了卷烟常规烟气指标及粒相物中的致香成分。主要研究内容包括以下五个部分:
  一、主流烟气粒相物致香成分分析方法的研究。共鉴定出104种致香成分,其中中性成分52种、酸性成分25种、碱性成分27种。对方法进行评价,结果表明,满足分析要求。
  二、ISO抽吸模式下,细支和常规卷烟主流烟气常规指标及致香成分的差异。结果表明:细支卷烟主流烟气TPM、烟碱、焦油、水分、CO均少于常规卷烟;单支卷烟计,细支卷烟致香成分的总释放量为常规卷烟的一半左右,其中各成分总体上均小于常规卷烟;单位焦油计,细支卷烟致香成分的释放量与常规卷烟相比,总释放量相近,其中大多数成分的差异不明显,而部分呋喃类、酚类和长链脂肪酸类化合物的释放量较高,柠檬烯和环戊烯-1-酮类化合物的释放量较低。
  三、HCI抽吸模式下,细支和常规卷烟主流烟气常规指标及致香成分的差异。结果表明:与上一章 ISO模式下细支和常规卷烟的差异相比较,对于常规成分和单支卷烟致香成分的释放量而言,HCI模式下细支和常规卷烟更加接近;对于单位焦油致香成分的释放量而言,细支卷烟部分低沸点、小分子酮类的释放量较高,柠檬烯和部分长链脂肪酸类化合物的释放量较低。
  四、不同抽吸模式对常规卷烟主流烟气常规指标及致香成分的影响。结果表明:HCI模式下,常规卷烟主流烟气TPM、水分、烟碱、焦油、CO均大于ISO模式,其中主流烟气水分显著大于ISO模式;单支卷烟计,HCI模式下常规卷烟致香成分的总释放量约为ISO模式的两倍,其中各成分总体上均大于ISO模式;单位焦油计,与ISO模式相比,HCI模式下致香成分的总释放量略小于ISO模式,但各成分 HCI/ISO的比值差异很大,而部分含氮单杂环化合物和长链脂肪酸释放量较高,部分含碳碳双键的化合物、含氮稠杂环化合物和中短链脂肪酸释放量较低。
  五、不同抽吸模式对细支卷烟主流烟气常规指标及致香成分的影响。结果表明:与上一章不同抽吸模式对常规卷烟的影响相比较,对于常规成分和单支卷烟致香成分的释放量而言,细支卷烟在不同抽吸模式下差异更大;对于单位焦油致香成分的释放量而言,与ISO模式相比,HCI模式下部分小分子醛酮类和含氮单杂环化合物释放量较高,部分酚类、生物碱、含氮稠杂环化合物和大部分酸类释放量较低。
[硕士论文] 肖帆
机械工程 湖南大学 2017(学位年度)
摘要:ZJ116超高速卷接机组是中国烟草机械装备集团自主研发的机型。本文以该机组分切系统的喇叭嘴机构和刀盘机构为研究对象,建立其几何模型及虚拟样机模型。通过运动学仿真,得到刀盘机构刀片水平速度;利用烟支切割过程刀片水平速度与烟条水平速度之间的差值计算烟支切割误差,并以此为指标对烟支切割质量进行分析。同时,研究喇叭嘴机构的动平衡原理,基于BP神经网络和遗传算法对喇叭嘴机构进行动平衡。主要研究内容包括:
  (1)烟支分切系统工作原理、几何建模及其虚拟样机建模。基于烟支分切系统的工作原理,建立喇叭嘴机构和刀盘机构的几何模型,完成超高速卷接机组烟支分切系统几何模型和虚拟样机模型的建立。结合仿真计算和解析计算方法,以喇叭嘴机构惯性力和刀盘机构刀片水平速度为评价指标,分别对喇叭嘴机构和刀盘机构进行研究,验证虚拟样机模型和计算结果的可靠性。
  (2)烟支分切系统切烟过程运动学分析与烟支切割误差研究。通过对烟支分切系统运动学模型进行仿真计算,得出喇叭嘴机构喇叭嘴水平速度和刀盘机构刀片水平速度,并以切割过程中烟条水平速度与刀片水平速度之间的速度差对切烟过程进行分析,计算烟支切割误差。
  (3)喇叭嘴机构动平衡机理分析。以平衡块1的质径积为评价指标,针对不考虑连杆和考虑连杆两种情况对喇叭嘴机构进行了动平衡研究,发现在对喇叭嘴机构进行动平衡时连杆的影响是不能忽略的。研究喇叭嘴机构中两平衡块的质径积与烟支长度的关系、当量滑块的等效质量与烟支长度的关系,得到了相应的函数关系式并验证了其正确性。
  (4)基于BP神经网络和遗传算法的喇叭嘴机构动平衡。以喇叭嘴机构中两平衡块的四个设计角度为设计变量,其惯性力和惯性力矩为优化目标构建喇叭嘴机构动平衡优化目标函数。通过对其动力学模型仿真计算,得到BP神经网络的训练样本,以利用神经网络构建惯性力和惯性力矩的预测函数,并利用遗传算法提高网络预测精度。最后,通过遗传算法对神经网络进行寻优。
[硕士论文] 刘显军
食品科学 郑州烟草研究院;中国烟草总公司郑州烟草研究院 2017(学位年度)
摘要:全烟气暴露下的体外毒理学研究,对卷烟烟气危害性评价及其毒性作用机制研究具有重要意义。本文结合微流控技术,在芯片上构建气液界面,模拟人体肺部细胞暴露在烟气环境中的实际状态,实现了芯片上烟气细胞毒性及氧化应激作用的原位高通量检测。主要研究内容如下所示:
  一、微流控凝胶气液界面烟气暴露芯片的构建
  研究构建了一种“三明治结构”气液界面细胞培养和烟气暴露芯片,上层为烟气暴露层,中间层为凝胶细胞培养阵列层,下层为液体管道层。
  上层芯片采用激光雕刻技术制得芯片模板,再由聚二甲基硅氧烷(PDMS)倒模而成。该层利用气体的自由扩散形成气体梯度,CO2和溴百里酚蓝酸碱指示剂表征结果证实上层芯片的不同通道中可形成良好的气体梯度,线性方程为:y=32.85x-30.55,R2=0.9936。
  中间层芯片首先使用激光雕刻机雕刻聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)板得到孔阵列芯片,然后使用凝胶进行细胞装载。由于具有较好的机械稳定性和渗透性,凝胶可以为细胞生长提供稳定的生长环境,凝胶和溶液之间的快速交换,保证了细胞生长所需要的营养和细胞代谢废物的及时排出。使用该凝胶气液界面芯片,连续培养细胞48 h,通过AO-EB荧光染色发现细胞存活率在95%以上,证实该芯片可用于细胞的长期培养。
  下层芯片利用光刻技术制得芯片模板,再由聚二甲基硅氧烷(PDMS)倒模而成。基于芯片的“圣诞树结构”管道,液体相互扩散混合可形成液体梯度,超纯水和红色液体进行的梯度表征结果证实下层芯片不同通道中可形成良好的液体梯度,线性方程为:y=34.02x-36.43,R2=0.9929。
  二、芯片上烟气暴露与细胞毒性检测
  利用构建的微流控凝胶气液界面烟气暴露芯片,以肺腺癌细胞A549为模型,开展了不同气、液梯度条件下的细胞毒性研究。研究结果表明:1)细胞存活率随烟气流速和暴露时间的增加而降低;在流速为20 mL/min,暴露时间为20 min的条件下,细胞存活率在芯片的不同通道中呈梯度变化,由95%降到65%,即细胞存活率与烟气呈剂量-效应关系;2)细胞存活率随下层 H2O2暴露浓度和暴露时间的增加而降低;在H2O2浓度为50 mM,刺激时间为2 h的条件下,细胞存活率在芯片的不同通道中呈梯度变化,由95%降到70%,即细胞存活率与H2O2呈剂量-效应关系。该研究结果进一步证实了构建的气液界面细胞培养和烟气暴露芯片可实现气、液双梯度。
  三、芯片上烟气暴露与细胞氧化应激作用
  利用构建的微流控凝胶气液界面烟气暴露芯片,以肺腺癌细胞A549为模型,开展了卷烟烟气暴露下细胞ROS的变化研究。研究结果表明:1)在烟气暴露下,细胞ROS明显增加;2)在烟气流速为4 mL/min,暴露时间为20 min的条件下,中间层芯片的不同通道中细胞ROS呈梯度变化,虽然此时细胞存活率在95%以上,但是细胞已经开始发生损伤。
[硕士论文] 崔晓梦
食品科学 郑州烟草研究院;中国烟草总公司郑州烟草研究院 2017(学位年度)
摘要:深入了解卷烟的燃烧状态和烟丝的受热状况是研究主流烟气成分释放的关键。为了探究烟丝结构对不同圆周卷烟燃烧状态的影响,本文建立了卷烟燃烧状态的综合表征方法,分别以叶组配方相同的三种圆周卷烟和不同烟丝结构的两种圆周的卷烟为研究对象,在相同的抽吸条件下表征对比分析的上述卷烟样品的燃烧状态。主要研究内容包括以下三个部分:
  (1)建立了卷烟燃烧状态的综合表征方法。综合表征指标主要包括卷烟燃烧锥气固相温度分布、压力及气流分布、燃烧速率、燃烧锥区域分布特征。其中①瞬时燃烧速率表征方法的建立是基于卷烟温度检测技术,即以燃烧锥特征温度T0.5的移动表征卷烟瞬时燃烧速率,同时将燃烧温度和燃烧速率关联起来,能够准确地获得卷烟在燃吸过程中烟丝实时参与燃烧反应的量;②根据卷烟燃烧锥气相温度分布特征、传热特点,将燃烧锥划分为烟灰区、烟灰与燃烧过渡区、燃烧区和热解区,构建了卷烟燃烧锥区域划分的约束条件。基于matlab程序语言开发了“卷烟瞬时燃烧速率计算软件”和“卷烟燃烧锥区域划分软件”,通过对测量到的气相温度分布数据进行批处理,可以获得卷烟瞬时燃烧速率和卷烟燃烧锥各区域的体积变化情况。
  (2)表征并对比分析了圆周对卷烟燃烧状态的影响,结合燃烧状态深入分析了三种圆周卷烟主流烟气成分释放差异。结果表明:①抽吸过程中燃烧锥表面固相最高温随随圆周的减小而增大;燃烧锥体积随圆周的减小而减小,内部气相最高温、特征温度则随圆周的减小而增大;燃烧线附近轴心位置处的温度和升温速率随圆周的减小而增大;②卷烟瞬时速率与抽吸曲线有较强的相关性,瞬时线性燃烧速率(LBR)与圆周呈负相关,瞬时质量燃烧速率(MBR)则与圆周呈正相关。对瞬时线性燃烧速率和瞬时质量燃烧速率积分计算可求得燃吸过程中三种圆周卷烟燃烧线向前推进的距离和单口耗丝量,燃烧线推进距离随圆周的减小而增大,单口耗丝量随圆周的减小而减小。③圆周对卷烟主流烟气成分释放量影响显著。常规烟气成分、7种Hoffman成分、大部分醛类成分(甲醛除外)释放量均随圆周的减小而减小;三种圆周卷烟主流烟气中大部分成分单口释放量差异显著;根据单口耗丝量可以得到单位质量烟丝主流烟气成分释放量,单位质量烟丝主流烟气大部分成分释放量随圆周的减小而增大。
  (3)分别研究了切丝宽度、烟丝长度分布、烟丝填充密度对两种圆周(17mm和24mm)卷烟燃烧状态的影响。结果表明:①烟丝结构对卷烟燃烧锥表面固相最高温影响显著,减小烟丝宽度会导致燃烧锥表面固相最高温升高,烟丝特征尺寸对不同圆周卷烟燃烧锥表面固相温度影响不同;②烟丝结构对卷烟燃烧速率影响显著。增大填充密度和烟丝宽度会导致卷烟燃烧缓慢,燃烧速率较小;烟丝特征尺寸对两种圆周卷烟燃烧速率影响不同。
[硕士论文] 李琛
食品科学 郑州烟草研究院;中国烟草总公司郑州烟草研究院 2017(学位年度)
摘要:烟草特有亚硝胺(Tobacco-Specific Nitrosamines,TSNAs)是仅存于烟草及烟气中的一类有害物质,是烟草调制过程中由烟草生物碱通过亚硝化作用形成的氮亚硝胺类化合物,主要包括4-(甲基亚硝胺基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)、N-亚硝基降烟碱(NNN)、N-亚硝基假木贼碱(NAB)和N-亚硝基新烟草碱(NAT)。其中致癌性最强的是NNK和NNN,被国际癌症组织(IARC)列为Ⅰ类人体致癌物,研究表明NNK和NNN与肺癌、胰腺癌、食道癌等癌症的发生有关。TSNAs需要细胞色素P450酶(Cytochrome P450,CYP450)的介导生成与DNA反应的中间体,形成DNA加合物,从而引发突变和癌症。通过化学药物抑制或诱导使一种或几种P450酶亚型的活性发生改变,进而测定NNK和NNN代谢的变化,可间接反应特定P450酶亚型在NNK和NNN代谢中的作用。研究内容主要包括以下三个部分:
  一、选用5-甲氧基补骨脂素(5-Methoxypsoralen,5-MOP)为CYP2A5酶抑制剂,吡唑为CYP2A5酶诱导剂,对小鼠体内CYP2A5酶活性进行调节,建立了 CYP2A5酶抑制和诱导两种酶活调节小鼠模型。并以香豆素为探针底物,建立了测定小鼠血液中香豆素及其代谢物的超高效液相色谱-高分辨质谱(UPLC-HRMS)法,通过测定7-羟基香豆素的生成量评估5-MOP和吡唑对小鼠CYP2A5酶活性的影响。该方法准确性好,分析效率高,测定结果与通过试剂盒检测肝微粒体中CYP2A5活性的结果相一致,5-MOP有效抑制了CYP2A5的香豆素7-羟基化,而吡唑起到了明显诱导作用。
  二、通过UPLC-HRMS方法,对NNK在正常小鼠、5-MOP处置小鼠和吡唑处置小鼠的血液、肝脏和肺组织中的代谢特征进行研究,通过对比NNK各主要代谢产物在三种不同模型小鼠之间的差异,推测出 CYP2A5酶可能参与调控NNK的α-亚甲基羟基化代谢途径。同样采用高分辨质谱法,对三种小鼠体内NNN及其主要代谢物定量分析,通过对比NNN及其主要代谢物在三种小鼠体内的代谢差异,推测出CYP2A5酶可能参与调控NNN的2-羟基化代谢途径。
  三、建立了一种定量分析C57BL/6小鼠组织中DNA甲基化加合物6-氧-甲基鸟嘌呤(6-O-MeG)的超高效液相色谱-高分辨质谱方法,并分别对NNK染毒后生理盐水对照组、吡唑处理组和5-MOP处理组小鼠肝脏和肺中6-O-MeG的含量进行了测定。6-O-MeG在0.05~10.00 ng/mL内线性良好(R2=0.9998),检出限0.011 ng/mL,回收率92.1%~102.2%,日内和日间精密度分别为1.10%~4.34%和1.89%~6.58%。给药4 h后,吡唑处理组小鼠肝脏和肺中6-O-MeG的含量分别为对照组的2.09和1.87倍,5-MOP处理组则分别为对照组的0.32和0.67倍,表明小鼠体内的CYP2A5在NNK的代谢活化过程中起到重要作用。
[硕士论文] 韩李锋
食品科学 郑州烟草研究院;中国烟草总公司郑州烟草研究院 2017(学位年度)
摘要:为探讨烟草材料干燥过程中内部湿分的赋存状态及迁移情况,本文采用低场核磁LF–NMR手段检测并获取新鲜烟叶及3种烟草在制品的自旋–自旋弛豫时间 T2反演谱,分析了不同烟草材料中湿分赋存状态及影响因素。为进一步探讨干燥过程中不同烟草材料内部水分赋存状态的变化情况,分别对新鲜烟叶及3种烟草在制品进行 T2反演谱、MRI成像及失重曲线检测,对比分析不同烟草材料在干燥过程中水分状态的变化规律。同时,研究建立了烟草材料对流干燥传热传质模型,可描述对流干燥过程中水分在烟草材料中的扩散行为。
  通过试验研究和模型分析,课题主要得出如下结论:
  (1)对比分析了新鲜烟叶及叶丝、梗丝、再造烟叶3种烟草在制品的T2反演谱特征峰,通过特征峰弛豫时间、幅值分析了不同烟草材料中水分赋存状态。新鲜烟叶T2反演谱呈现弛豫时间在3.511 ms、75.646 ms的两个弛豫峰,分别对应于内部赋存的半结合水和结合水。在10%~35%含水率范围内,烟草在制品的T2反演谱图通常呈现2~4个质子信号峰,其中弛豫时间在0.01~10 ms范围T21主峰反映了烟草中水分的氢质子弛豫信号强度,弛豫时间在1~100 ms范围的T22、T23、T24峰反映了烟草油分物质中的氢质子弛豫信号强度。
  (2)通过对比分析不同含水率条件及天然/再造两种烟草材料 T2反演谱特征峰,探讨了含水率、微观结构对烟草在制品内部湿分赋存状态的影响。随着烟草材料含水率的增大,叶丝、梗丝、再造烟叶丝的T21峰弛豫时间逐渐增大,烟草材料中迁移性较强的水分比例增大。T21弛豫峰面积与不同烟草材料含水率均存在显著的线性相关,该 T2反演信号可用于烟草材料含水率的定量分析。与再造烟叶相比,天然烟草材料中30μm以上细胞尺度上的孔隙被破坏后,水分弛豫时间明显减小,表明天然烟草材料中水分赋存状态受其微观多孔结构影响明显。
  (3)采用在线T2反演谱分析、MRI成像考察了新鲜烟叶烘烤过程中水分赋存状态的变化,并探讨了水分状态与干燥过程水分扩散的相关性。新鲜烟叶50~90℃烘烤过程中,内部湿分 T2反演谱特征峰的弛豫时间逐渐减小,即水分活动性逐渐降低。湿基含水率低于73~77%时,对应的弛豫时间降低明显。在相同含水率条件下,片烟干燥温度较高时,其内部湿分的活动性也较强。片烟干燥过程中随含水率的降低,内部水分的活动性逐渐减弱,导致其后续干燥过程中水分的扩散蒸发速率逐渐降低。
  (4)采用在线T2反演谱分析考察了叶丝、梗丝、再造烟叶丝干燥过程中水分赋存状态的变化,并探讨了反演谱特征峰变化与干燥过程水分扩散的相关性。三种在制品干燥过程中,T2反演谱中湿分特征峰的幅值逐渐降低,其中叶丝干燥过程中弛豫时间降低幅度更大,这表明叶丝干燥过程中其内部水分结合状态的变化更为显著。与新鲜烟叶烘烤过程类似,三种烟草在制品干燥过程中,湿分特征峰弛豫时间与干燥速率的变化一致,即均随干燥速率的降低而减小。
  (5)采用 COMSOL多物理场模拟软件,建立了烟草材料干燥传热传质模型,用于描述烟草在制品干燥过程内部湿分扩散特征。该干燥传热传质模型采用了连续介质流假设,并考虑了烟草材料的孔隙率特征及弹塑性收缩行为。干燥模型可较好地反映干燥热风温度及物料尺寸等因素对干燥过程的影响。
[硕士论文] 蔡佳校
食品科学 郑州烟草研究院;中国烟草总公司郑州烟草研究院 2017(学位年度)
摘要:炭加热型卷烟供热体的燃烧及供热性能直接决定了加热非燃烧状态下烟草原料化学组分释放量,因此炭供热体所用材料及成型后炭供热体的燃烧特性对炭加热型卷烟的感官质量有着重要的影响,是该类卷烟产品研究的重点。本文以炭加热型卷烟用供热体为研究目标,主要研究内容包括以下几个方面:
  以烟草秸秆为生物质碳源,系统地研究了不同水热温度和反应时间对烟杆水热炭表观形貌、化学组成、燃烧特性及燃烧动力学的影响。结果表明:经过水热反应后烟杆的表观形貌遭到严重破坏,碳元素含量提高到46.5-65.2%,而氢和氧元素含量则分别降低至5.2-5.8%和16.2-42.1%;烟杆水热炭具有较低的挥发分含量(42.4-75.7%),而固定碳含量(15.6-48.8%)和高位热值(18.7-27.2 MJ·kg-1)均较高;烟杆水热炭和烟杆本身的BET比表面积和孔容积均较小,燃烧过程中的失重率、燃烧温度区间和燃烧特征温度具有显著差异;烟杆水热炭在第二、三个燃烧温度区间的活化能分别介于43.7-74.8kJ/mol和46.7-85.8kJ/mol之间,而对于烟杆本身,分别只有46.1 kJ/mol和41.5 kJ/mol。以上结果说明水热反应可以显著提高烟杆作为燃料炭的潜在应用价值,有助于为下一步炭供热体的选材提供参考。
  选用纤维素和烟梗作为碳源,分别在350℃、550℃、750℃和950℃下热解制备得到热解炭,通过组成和燃烧特性分析考察了热解炭的燃烧特性。结果表明:随着热解温度的提高,纤维素热解炭中碳元素、固定碳含量和高位热值显著升高,氢、氧元素和挥发分含量则明显下降,燃烧特性曲线逐渐往高温区移动,着火温度和燃尽温度升高,燃烧失重及放热区间变窄;对于烟梗热解炭,随着热解温度的提高,碳元素和固定碳含量升高,但较纤维素热解炭的碳元素和固定碳含量低;将上述几种纤维素热解炭进行相应比例混合,能够得到具有低引燃性、高放热量、放热区间宽且燃烧过程较稳定的混合炭材料;不同热解温度得到的烟梗热解炭燃烧特性曲线无明显规律,燃烧区间较集中,不适合通过上述物理掺混的方法对混合炭材料燃烧性能进行调控。
  建立并设计开发了一套实验室用小型炭供热体成型工艺体系和一套可燃材料热性能检测装置,提供了一种测定炭加热型卷烟供热体引燃温度、燃尽温度和燃烧持续时间的方法,弥补了目前对炭供热体燃烧特征温度检测的空白。
  选用木炭和竹炭、淀粉水热炭(HTC-S)和烟杆水热炭(HTC-TS)分别作为热解炭和水热炭材料代表,研究了原料组成和成型结构对炭供热体燃烧性能的影响。结果表明:两种热解炭材料的碳元素含量、固定碳含量、高位热值和着火温度均显著高于所用水热炭材料,而氢、氧元素含量与水热炭材料相比较低。用竹炭和木炭制备得到的供热体着火温度显著高于HTC-S和HTC-TS制备得到的供热体,且由可燃材料热性能检测装置得到的炭供热体着火温度均高于热重分析仪所测得的单组分炭材料,燃尽温度、燃烧持续时间和燃烧最高温度的变化趋势一致,从高到低依次均为木炭供热体、竹炭供热体、淀粉水热炭供热体和烟杆水热炭供热体;不同成型结构供热体燃烧特性差异主要表现为:随着供热体底面积增大,着火温度逐渐下降,随着供热体体积增大,燃烧持续时间逐渐延长,燃尽温度和燃烧最高温度在供热体体积相差较大时有显著差异。
[硕士论文] 于新颖
机械设计及理论 延边大学 2017(学位年度)
摘要:在包装机械中,常采用间歇机构,以实现工序的衔接。随着烟草机械向高速化、多功能化和轻量化的不断发展,对间歇运动的分度精度、运动稳定性、高速冲击等提出了越来越高的要求。传统的槽轮装置由于接触冲击作用会使卷烟生产加工过程中出现搓伤和褶皱等现象,影响了设备的有效作业率,增大了加工的废品率。而齿轮齿条式分度凸轮机构由于结构简单,传动平稳、振动噪声低等优点。本文受齿轮齿条式分度凸轮机构的启发,依据YB45包装机烟支传送系统的要求,建立了YB45包装机烟支传送系统改进机构的虚拟样机,对机构的动力学和运动学特性进行了仿真分析,主要完成以下工作:
  (1)建立共轭凸轮廓线方程:利用Matlab绘制了廓线轮廓,将轮廓数据导入CATIA建立了YB45包装机烟支传送系统的虚拟样机。基于建立的虚拟样机分析了齿轮齿条式分度机构的压力角和曲率半径,研究了结构参数与基本参数对压力角的影响规律。
  (2)分析机构的动力学特性:通过分析得到改进后的YB45包装机烟支传送系统的固有频率和各阶振型,并对其进行了结构优化。
  (3)分析机构的运动学特性:通过设置各部件之间的约束,对输入轴转速为400r/min的YB45包装机烟支传送系统进行运动学仿真,得到输出轴的间歇运动规律,通过仿真分析验证了凸轮廓线设计的准确性。
[硕士论文] 朱浩
食品科学 郑州烟草研究院;中国烟草总公司郑州烟草研究院 2017(学位年度)
摘要:本论文以烟熏香韵为分离分析导向,系统研究了卷烟主流烟气烟熏香关键成分,建立了烟气粒相物烟熏香成分定量分析方法,考察了烟熏香成分在不同类型卷烟中的分布特征和贡献度差异,研究了加热非燃烧卷烟烟熏香成分的释放特征,探索了温度对加热非燃烧卷烟烟熏香成分释放的影响,考察了不同品牌电子烟液中烟熏香成分的分布情况。主要内容如下:
  1.对14种品牌的卷烟主流烟气粒相物进行了系统的感官导向分离和烟熏香流份定性分析,鉴定出26种烟熏香成分;建立感官评价团队评价了各烟熏香成分的香气特征,并测定了各烟熏香成分在乙醇和三乙酸甘油酯中的嗅觉阈值;建立了同时测定主流烟气粒相物中26种烟熏香成分含量的定量分析方法。
  2.针对卷烟产品,考察了26种烟熏香成分在中式卷烟(常规卷烟、低焦油卷烟和细支卷烟)、美式混合型卷烟和英式烤烟型卷烟共计20种卷烟产品主流烟气粒相物中的分布特征;利用香气活性值(OAV)推测了各烟熏香成分对品牌卷烟烟熏香韵的贡献度。
  3.针对新型烟草制品,对比了参比卷烟烟丝在点燃和加热状态下,烟气粒相物中烟熏香成分的分布差异;对比了传统卷烟和三种口味风格 MARLBORO IQOS加热非燃烧卷烟烟气中烟熏香成分的分布差异,考察了加热温度对于加热非燃烧卷烟烟草薄片材料烟熏香成分释放的影响;考察了5个品牌14种口味风格的电子烟液中的烟熏香成分分布特征。分析了新型烟草制品模拟卷烟烟熏香特征的可能性。
  通过研究,完善了对卷烟烟气烟熏香物质基础构成的认识,细化了对各烟熏香成分在嗅觉特征和不同介质中嗅觉阈值的研究,系统考察了不同风格和不同类型卷烟产品主流烟气粒相物中烟熏香成分的分布特征,考察了新型烟草制品中烟熏香成分的释放特征。研究成果有助于深化对卷烟烟气烟熏香韵物质基础构成的理解,提升调控卷烟产品和新型烟草制品烟熏香韵的能力,研究结论对于卷烟产品和新型烟草制品的研发均具有较强的应用价值。
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