阅读说明：本技术 一种丙三醇溶液体系在烟草薄片中扩散速率的表征方法 (Method for characterizing diffusion rate of glycerol solution system in tobacco sheet ) 是由 王乐 孙悦 黄锋 邓楠 鲁端峰 张柯 徐波 张明建 刘晓萍 李斌 于 2019-10-25 设计创作，主要内容包括：一种丙三醇溶液体系在烟草薄片中扩散速率的表征方法,其特征在于：将一定数量的薄片叠加起来浸润在丙三醇溶液体系中,通过间隔一定时间测量某一片薄片中丙三醇的质量含量,并对时间作曲线,根据菲克第二扩散定律计算出丙三醇在薄片中的扩散系数,以扩散系数的大小来表征扩散速率的大小。本发明通过丙三醇体系在烟草薄片中的扩散速率的表征,可对烟草薄片的扩散性指标或渗透性指标提供指导。(A method for characterizing the diffusion rate of a glycerol solution system in a tobacco sheet is characterized by comprising the following steps: a certain number of slices are overlapped and soaked in a glycerol solution system, the mass content of glycerol in a certain slice is measured at certain time intervals, a curve is drawn for time, the diffusion coefficient of the glycerol in the slice is calculated according to the Fick's second diffusion law, and the diffusion rate is represented according to the diffusion coefficient. According to the invention, by representing the diffusion rate of the glycerol system in the tobacco sheet, guidance can be provided for the diffusivity index or permeability index of the tobacco sheet.)

一种丙三醇溶液体系在烟草薄片中扩散速率的表征方法

技术领域

本发明设计卷烟薄片生产领域，具体来说是一种表征丙三醇溶液体系在薄片中扩散速率的方法，属于食品加工检测领域。

背景技术

近些年来，随着人们对健康的日益重视，新型卷烟发展迅速，研究最热发展最快的是加热不燃烧卷烟；烟草薄片是加热不燃烧卷烟必不可少的原料，而工艺中往往在薄片中添加一定质量的丙三醇用以提高加热不燃烧卷烟烟碱的释放能力，但是丙三醇在薄片中的扩散速率非常慢，薄片无法在短时间内吸收。目前有采用将丙三醇水溶液添加到加热非燃烧卷烟所需的薄片中，但是薄片中水分含量过大，需经过反复添加与干燥循环过程，这样对烟草薄片涂布的有效成分的影响较大，同时丙三醇也会随着干燥过程损失到环境中，丙三醇的利用效率较低。

普通卷烟用的薄片主要由涂布液和基片组成，其中涂布液是影响薄片内在品质的最重要的组分，经过纸基涂布，涂布液在基片中渗透吸收，从而赋予造纸法再造烟叶产品一定的香味特征。而加热非燃烧卷烟用的薄片与普通卷烟薄片的最主要区别是添加大量的丙三醇，同时保持较低的含水率。发明专利【CN 104207320A】提出了一种基于光学角度来表征涂布液在基片的吸收性能的方法，发明专利【CN 107314953B】提出了一种用渗透指数来表征涂布液的渗透性能。目前研究针对普通卷烟用的薄片展开，主要探索薄片涂布液的添加与吸收表征过程，缺乏明确的物理量表征涂布液的扩散速率，针对加热非燃烧卷烟用的薄片添加丙三醇的表征方法研究鲜有报道。

发明内容

本发明的目的是基于上述应用背景和现有技术状况，提供了一种表征丙三醇薄片中扩散速率的表征方法。

本发明所依据的工作机理是：将一定数量的薄片叠加起来浸润在丙三醇溶液体系中，该体系包括丙三醇、丙三醇与丙二醇溶液，丙三醇与水溶液，以及丙三醇丙二醇与水溶液等以丙三醇为主要成分的溶液体系。通过间隔一定时间测量某一片薄片中丙三醇的质量含量，并对时间作曲线，根据菲克第二扩散定律计算出丙三醇在薄片中的扩散系数，以扩散系数的大小来表征扩散速率的大小。

本发明的理论基础是菲克第二定律在一维薄片厚度方向的解析解，其可以近似表示为：

其上式两边同时取对数得

式中C表示待测薄片中不同时刻下丙三醇的质量含量；C₀表示待测薄片中丙三醇长时间最终稳定的质量含量；D表示丙三醇在烟草薄片中的扩散速率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种丙三醇溶液体系在烟草薄片中扩散速率的表征方法，具体步骤如下：

步骤一：选取厚度在一定范围内的的薄片，将奇数个数的薄片堆叠成矩形柱体，压制使其达到多层薄片柱体的总厚度L。

步骤二：将多层薄片柱体两端侧最外层表面都浸润在丙三醇体系中，并确保多层薄片柱体四个侧面边缘不会接触到丙三醇液体，将整个体系放至在一定的温度条件下，记录实验开始时间，测试装置示意图如图1所示。

步骤三：经过一定时间后，取出薄片柱体夹在最中间的一层单片烟草薄片样品，并采用Q/CTQTC69-2017标准，检测单位面积的薄片中的丙三醇的质量，记为m(t)。

步骤四：重复前三个步骤，并调整第三步的间隔时间，记录不同时刻下最中间一层薄片单位面积中的丙三醇的质量m(t_i)，直至最中间一层薄片中的检测质量不再发生变化，记为m(t_∞)。

步骤五：对单位面积薄片中的丙三醇相对质量

取自然对数，并与检测时刻t_i进行作图，并拟合直线如下式所示

A＜0,其中A为

B为

步骤六：丙三醇在烟草薄片中的扩散速率采用扩散系数表征，扩散系数的计算方法如下式所示

本发明的优点在于：通过丙三醇体系在烟草薄片中的扩散速率的表征，可对烟草薄片的扩散性指标或渗透性指标提供指导。

附图说明

图1为测试装置示意图

图2为某样品的拟合曲线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的操作过程和原理做进一步地说明：样品为国内某牌号再造烟叶。

步骤一：选取厚度在0.24-0.26mm的的薄片，将33片薄片堆叠成柱体，压制使其达到多层薄片柱体的总厚度8.25mm。

步骤二：将多层薄片柱体两端侧最外层表面都浸润在丙三醇水溶液中，并确保多层薄片柱体四个侧面边缘不会接触到丙三醇液体(即四个侧边全部包裹密封不会接触丙三醇)，将整个体系放置在一定的温度条件下，温度范围为25～85℃之间。记录实验开始时刻。

步骤三：每经过12h后，取出薄片柱体夹在最中间的一层单片烟草薄片样品，并采用Q/CTQTC69-2017标准，检测单位面积的薄片中的丙三醇的质量，记为m(t)。

步骤四：重复前三个步骤，并调整第三步的间隔时间，记录不同时刻下最中间一层薄片单位面积中的丙三醇的质量m(t_i)，直至最中间一层薄片中的检测质量不再发生变化，记为m(t_∞)，结果如附表1。

附表1

步骤五：对单位面积薄片中的丙三醇相对质量取自然对数，并与检测时刻t_i进行作图，并拟合直线如下式所示，结果如图2所示。

步骤六：丙三醇水溶液在烟草薄片中的扩散速率采用丙三醇在该体系下的扩散系数表征，扩散系数的计算方法如下式所示