CC BY
12
КАЧЕСТВО И БЕЗОПАСНОСТЬ
I ■
Кондуктометрический метод
определения качества смешивания табачных мешек
Л.И.Давиденко, Е.Ю.Мамонова, В.В.Петров
Кубанский государственный технологический университет
Равномерное и полное смешивание всех табаков, входящих в мешку, имеет решающее значение для получения однородной смеси и обеспечения постоянных курительных свойств табачных изделий [1].
От точного дозирования компонентов мешки в каждую сигарету зависит не только стабильность курительных свойств изделия, но и производительность технологического оборудования, а также потери табачного сырья. В связи с этим давно уже назрела необходимость разработать научно обоснованную и достаточно быструю методику определения качества смешивания табаков. Такие попытки неоднократно предпринимались, но они не дали желаемых результатов. О качестве смешивания табаков судили по содержанию в пробе смеси листовых табаков какого-то одного характерного компонента, т. е. оценку производили до резания табаков.
Теоретической основой для разработки принципиально новых быстрых методов определения качества смешивания является использование так называемых «относительных» или «косвенных» показателей качества табака. Этот принцип получил развитие на кафедре технологии пищевкусовых продуктов под руководством профессора И.Г.Мохначева. Большим шагом в этом направлении стала работа И.И.Татарченко (Мохначевой). Она разработала спектрофотометрический метод определения качества смешивания табаков, который позволяет надежно и точно установить уровень качества смешивания [2]. В этом методе о качестве смешивания судят непос-
Таблица 1
Статистические показатели измерений
электропроводности образцов табака
Образец Средн. значен. индекса проводимости Диапазон изменения индекса проводимости Стандартное отклонение Коэффициент вариации
Обрывки 150,7 155-148 2,0 1,33
листьев
Заданный 82,2 83-81 0,78 0,96
объем
табачной
мелочи
редственно по конечному продукту технологии табачного производства -сигарете. Образцы сигарет для анализа брали сразу же после изготовления с сигаретной машины. Из сигарет каждого образца извлекали табак, высушивали и измельчали, приготавливали экстракт, после чего определяли значение Е340.
Для оценки качества смешивания был предложен коэффициент вариации значений Е340, измеряемый в процентах. Очевидно, чем выше качество смешивания, тем меньшие значения приобретает коэффициент вариации, и наоборот.
Преимущество описанного способа перед другими известными способами заключается в том, что он позволяет оценивать качество смешивания на конечном этапе переработки табака -в сигарете. Но данный метод требует разрушения некоторого количества сигарет. Необходимость приготавливать водную вытяжку из табака увеличивает трудоемкость метода и его продолжительность, а предприятие должно быть оборудовано спектрофотометрами, которые, как правило, отсутствуют в лабораториях табачных фабрик. Все эти факторы, к сожалению, ограничили практическую применимость метода.
Мы предприняли попытку разработать для нашей табачной промышленности простой, быстрый и надежный, не требующий уникального оборудования метод определения качества смешивания табаков в мешке. Таким методом, по нашему мнению, может быть метод определения качества смешивания табаков, основанный на измерении электропроводимости, как самих табаков, так и их смеси. Кроме того, по нашему мнению, можно говорить и о том, что на основе измерения электропроводимости табаков, последующей математической обработки данных становится возможным получать и, уже описанные выше, «относительные» показатели качества табака.
В своей работе мы основывались на следующих предположениях (гипотезах):
• электрические свойства табака в значительной степени определяются его химическим составом;
• при качественном смешивании по-
лучается однородная по химическому составу смесь. А наличие неодно-родностей обязательно скажется на вариабельности электрофизических свойств табака, в частности на его проводимости.
Детальные предварительные исследования позволили создать аппаратурную основу метода. Измеритель электропроводности табака мы изготовили, модернизировав денсиметр Боргвальда. Для этого измерительный стакан заменили диэлектрической пластиной с одним из электродов датчика. Вторым электродом служила масса прибора. В качестве прецизионного измерителя электропроводимости образца использовали кондуктометрический влагомер «Тестрон». Так как для исследований существенна вариация электропроводности табака, а не ее величина, ограничились снятием показаний по калибровочной шкале влагомера. Отклонение стрелки прибора является однозначной функцией электропроводности образца, но шкала прибора отградуирована в других единицах. Под термином «индекс электропроводности» имеется в виду именно таким образом снятые показания прибора. На нижний электрод в виде конуса под углом естественного откоса насыпали 2 г измельченного табака (размер частиц 1х1 мм) и опускали груз прибора, обеспечив тем самым надежный контакт между табаком и электродами с постоянным давлением и временем экспозиции. В качестве образцов использовали и готовые сигареты.
Для испытаний пробовали различные виды образцов: обрывки листьев площадью 1 см2, табачную мелочь, полученную путем двукратного разрезания табачных листьев, сигареты. Результаты представлены в табл. 1.
По вариабельности результатов измерений выбран заданный объем табачной мелочи.
Для получения достоверных результатов необходимо иметь компоненты мешки, существенно отличающиеся по электропроводности.
Для проведения исследований были использованы три сорта табака: Вирджиния (Ливан), Трапезонд, Толгарс-кий.
Так как электропроводимость табачного сырья очень сильно зависит от его влажности, то перед исследованиями отличия исходных табаков по электропроводности образцы табака кондиционировали по влажности.
С использованием модели разработанного прибора были получены результаты, представленные в табл. 2. Из нее видно, что различия по электропроводности между табаками существенно превышают наименьшую зна-
QUALITY AND SAFETY
чимую разность на 5%-ном уровне значимости (НСР05).
Актуален вопрос о показателе, который отражал бы качество смешивания табаков. Таким показателем мог бы служить коэффициент вариации электропроводимости проб, взятых из общей массы табака. Для того чтобы этот показатель можно было сравнивать, необходимо, чтобы количество проб, взятых из массы смешанного табака, равнялось количеству исходных табаков с тем, чтобы результирующий статистический комплекс соответствовал исходному.
В данном случае количество проб должно равняться трем. Чем меньше коэффициент вариации показаний электропроводности проб смешанных табаков по сравнению с исходными та-баками, тем лучше качество смешивания. Однако сам коэффициент вариации не позволяет судить о качестве смешивания табаков, так как не имеет заданного, известного всем интервала и зависит не только от качества смешивания, но и вариабельности исходных табаков по электропроводимости. Кроме этого, коэффициент не дифференцирован по влияниям исследуемых факторов и не приемлем в том случае, когда различия по электрическим свойствам невелики.
Для того чтобы привести величину, характеризующую качество смешивания, к заданному интервалу от 0 до 1 и учитывать вариабельность только от образцов смеси табаков (исключая вариабельность от ошибки) мы предлагаем исчислять индекс смешивания по формуле:
I _ Гих Г'смеси
'5 _ Г ,
исх
где !3 — индекс смешивания; Р и Р - критерии Фишера исход-
исх смеси 11
ного статистического комплекса и комплекса проб смешанного табака.
Такой индекс имеет следующие преимущества. Он имеет известный всем
диапазон изменения: 0 - характеризует абсолютно не смешанные табаки; 1 - характеризует идеально смешанные табаки.
Включение в формулу критерия Фишера позволяет сопоставлять индекс смешивания статистических комплексов, имеющих различную точность, так как представляет собой отношение квадрата отклонений между пробами к квадратам отклонений ошибки.
Для опытов со смешиванием табаков мы использовали листовые табаки и табачную мелочь. Во всех случаях брали по три образца смеси табаков. Измерения осуществляли в 10 повторно-стях. Результаты показаны на рисунке.
В результате обработки полученных данных для табачной мелочи мы получили смесь с индексом смешивания !3 = 0,9982 (см. рис.). Очевидно, что данная величина индекса смешивания очень близка к единице, а это, по нашему мнению, означает то, что смесь близка к идеальной. Для табачных листьев потребовалось трехкратное смешивание, чтобы получить индекс смешивания !3 = 0,95. Полученные факты хорошо согласуются с известными закономерностями смешивания табака и красноречиво свидетельствуют об эффективности кондуктометрического метода определения качества смешивания.
Предложенный способ действительно позволяет определять качество смешивания табаков. Опыты по измерению электропроводности сигарет, изготовленных производителями с различным уровнем производства, с последующим гармоническим анализом полученных данных позволили установить четкую зависимость между качеством смешивания и уровнем производства. Чем выше уровень производства, тем лучше качество смешивания, тем более стабильна электропроводность образцов сигарет.
Итак, подводя итоги, можно сказать о том, что доказана зависимость элек-
Таблица 2
Индекс электропроводимости (по шкале прибора «Тестрон») различных табаков
Ботанический сорт табака Влажность табака, %
13,2 15,2
Толгар 130 101
Трапезонд 123 96
Вирджиния 117 89
НСР05 2 3
0
1 2 3
Кратность перемешивания
Мелочь Скрапсы
Зависимость индекса смешивания от его кратности
тропроводимости табаков от их химического состава, определен критерий качества смешивания - индекс смешивания, а также подтверждено то, что с улучшением качества смешивания этот индекс растет.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мохначев И.Г. Технология фабричной переработки табака / И.Г. Мохначев, В.С. Пашков, Е.Н. Шаповалов. - М.: Колос, 1994. - 271 с.
2. Мохначева И.И. Система за опре-деляне на качествените показатели на тютюне и тютюневите изделия чрез ул-травиолетова спектрофотометрия: Ав-тореф. дисс.... канд. техн. наук.— Пловдив, 1986. 154 с.
БОРПАК
Проектирование, изготовление, восстановление и модернизация оборудования для пищевой промышленности:
' Линии розлива газированных и негазированных напитков в стеклянные и ПЭТ бутылки, а также ж/6 банки > Линии розлива крепких напитков ' Полуавтоматы и автоматы выдуеа ПЭТ тары
Пресс-формы ' Оборудование по выпечке вафельных стаканчиков ПРОДАЖА В ЛИЗИНГ
"БОРПАК"
г. Москва, ул. Русаковская, 13 т/ф: (095) 771 -38-52,771 -38-54 www.borpak.ru,borpak.m@mail.ru , borpak@inbox.ru.
