用于确定含烟草材料中的至少一种添加剂份额的设备和方法，和烟草加工业的机器技术

一种用于确定含烟草的材料中的至少一种添加剂的份额的设备包括传感器组（29），其布置在与含烟草的材料的测量关系中并且设置用于利用至少一个具有第一测量频率的第一电磁交变场和至少一个具有不同于第一测量频率的第二测量频率的第二电磁交变场来运行，以及用于输出包含来自第一和第二电磁交变场与含烟草的材料的相互作用的信息的信号。所述设备包括数据处理装置（30），其设置用于通过分析传感器组（29）的信号针对所述至少两个测量频率中的每个测量频率获知两个独立的测量参量并且用于从所获知的至少四个测量参量中确定烟草份额和至少一种添加剂的份额。

Apparatus and method for determining at least one additive fraction in tobacco material, and machine for tobacco processing industry

A device for determining the share of at least one additive in a tobacco containing material includes a sensor group (29) arranged in a measurement relationship with a material containing tobacco and is used to utilize at least one first electromagnetic alternating field with a first measurement frequency and at least one of the first measurement frequencies. Two the second electromagnetic alternating field of the measuring frequency is run, and the signal is used to output information containing the interaction between the first and second electromagnetic alternating fields and the materials containing tobacco. The device includes a data processing device (30), which is set for obtaining two independent measurement parameters for each measurement frequency in the at least two measured frequencies by the signal of the analysis sensor group (29) and for determining the portion of the tobacco and at least one of the additives from the at least four measured parameters known. Amount.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定含烟草材料中的至少一种添加剂份额的设备和方法，和烟草加工业的机器
本专利技术涉及一种用于确定含烟草材料中的至少一种添加剂份额的设备和方法，以及一种包括这种设备的烟草加工业的机器或设施。
技术介绍
早已公开了借助于微波测量烟草条的湿度和/或密度。在烟草加工业中在针对确定的终端产品的生产中向烟草纤维添加一种或多种添加剂，例如甘油、丙二醇、调味剂等。目前特别是在在线运行中不存在确定一种添加剂份额或多种添加剂份额的方法。因此无法实现所供给的添加剂的量的检测，例如为了调节添加过程。这个问题不仅涉及香烟制造机中加工的烟草纤维，例如以条形式或作为烟草棒，也涉及用于生产作为带材的烟草膜的设施，其如今以大量形式在烟草加工业中使用。缺少合适的品质监控，特别是在加工前和加工过程中的在线运行中。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，提出一种用于确定含烟草材料中的至少一种添加剂份额的设备和方法，该设备和该方法可在烟草加工业的机器或设施中特别是在在线运行中使用。本专利技术利用独立权利要求的特征解决该任务。烟草和水（湿度）的份额可以借助于两个测量参量，即借助于两个参量测量来确定。这本身是已知的并且可以例如通过利用在第一测量频率下的电磁交变场的测量来实现。为了确定至少一种另外的添加剂的份额，根据本专利技术通过利用在第二测量频率下的第二电磁交变场的测量来获得至少一个另外的测量参量，该第二测量频率不同于第一测量频率。通过在两种不同的测量频率下相互独立地测量的测量参量，例如电磁交变场的数值和相位或者谐振电磁交变场的谐振偏移和谐振展宽，总共有至少四个测量参量可供使用，从中可以得出关于烟草、水（含烟草材料的湿度）和至少一种添加剂的（重量）份额的结论。原则上为此三个测量参量就已足够。通过使用所有的、例如四个测量参量和由此达到的冗余，可以进一步提高测量的准确度，如下面还将详细描述。含烟草的材料是任何材料或任何材料混合物，包括烟草膜，其全部或部分地含有任意加工形式的烟草，例如烟草纤维、烟草屑、烟草粉等。材料份额在本申请的框架中特别是相对的或绝对的重量份额或体积份额。待获知的添加剂份额可以是相对值，例如以质量百分比为单位的相对重量份额，或者可以是绝对值，例如以克重或每产品长度克重为单位的添加剂重量。测量频率的概念不限于单个的频率，而是也包括围绕一测量频率的定义的频率范围。添加剂的概念表示，为了实现确定的作用而有针对性地向烟草添加该材料。因此，本专利技术区别于所谓的异物检测，在异物检测中检测含烟草的材料中的不希望的材料或体。本专利技术特别是能够实现至少一种添加剂的重量份额的在线获知，即，在生产运行中进行测量而不用从生产线中分支出来，这种分支例如在确定废品标准时能够实现单个的不满意产品的抛出。测量频率如此不同地选择，即烟草、水/湿度和至少一种添加剂的特性在不同的测量频率下彼此显著地不同。这样获得了具有不同方程式的方程组，其中，该方程组的级别至少与在其重量份额方面待确定的添加剂的数目一样大。在该情况下该方程组可以根据待确定的添加剂的量比例来求解。基于利用在第二测量频率下的第二电磁交变场的附加测量，获得两个另外的测量参量，它们可以转换成另一个复数混合介电常数。因此，可以借助于利用在第二测量频率下的第二电磁交变场的另一测量来确定两种添加剂的重量份额。反之，可以使用超定方程组例如以最小二乘法来近似出最佳解决方案，以便确定仅一种添加剂的重量份额（或小于最大可能数目的添加剂的重量份额），但这以更高的准确度确定。此外，该解决方案还可以实现误差估计。最好的解决方案可以特别是数学成本函数变得最小的解决方案。对于本专利技术的实现而言，关键在于有利地选择测量频率，确切地说在考虑烟草、水和待确定的一种添加剂或待确定的多种添加剂的弛豫频率的情况下选择。测量频率在此应如此选择，即由此得出的方程式尽可能大地彼此不同。有利地根据添加剂的弛豫频率f0选择测量频率。如果例如一种添加剂具有弛豫频率f0，则有利地提供针对测量频率的三种频率范围，即围绕弛豫频率f0的范围，在该范围中预期测量信号通过添加剂导致的强烈变化；频率小于弛豫频率f0的范围，即至少一个参量等级小，和/或频率大于弛豫频率f0的范围，即至少一个参量等级大，因为这里添加剂的影响与在弛豫频率f0下的测量大不相同。类似地适用于关于烟草和水/湿度的弛豫频率的频率范围。第一和第二测量频率有利地相互区别至少一个系数10和/或至少3GHz。优选所述测量频率中的至少一个测量频率处在300MHz和50GHz之间、进一步优选在1GHz和30GHz之间、更进一步优选在4GHz和10GHz之间的微波范围中。同样有利地所述测量频率中的至少一个测量频率处在100kHz和300MHz之间、进一步优选在1MHz和10MHz之间的高频范围中。但传感器组也可以具有基于其他测量频率的传感器。例如所述测量频率中的至少一个测量频率可以有利地处在光学范围中，即在可见光、红外和/或紫外线的频率范围中。基于根据本专利技术在第二测量频率下的测量所获得的附加信息可以被不同地利用。例如从数据处理设备中所获知的至少四个测量参量中可以例如以最小二乘法来有利地确定烟草和添加剂的湿度和重量份额作为超定方程组的最佳解决方案。该解决方案一方面更加准确，另一方面可以估计错误。在另一种有利的应用中可以通过在两种测量频率下的测量来确定除了烟草的湿度和重量份额之外的两种添加剂的重量份额。在一种优选的应用中所述至少一种添加剂包括气雾剂、特别是甘油、丙二醇和/或调味剂。这种添加剂的份额迄今为止在烟草加工业的机器或设施中无法在线确定。如果在两种测量频率下有利地在同一测量地点、在电磁交变场的基本上相同的场几何结构中，在同一烟草区段、条区段或烟草膜区段中并且在基本上相同的温度下进行测量，那么给出了自参考并且可以省略耗费的相应的校准措施。优选地所述传感器组包括至少一个基于谐振器的传感器，其中，在谐振器中构造出固定的电磁交变场。该谐振器可以特别是表面同轴谐振器、杂散场谐振器、具有分开的相互间隔开地布置的谐振器半部以形成测量间隙的两部分谐振器、叉形谐振器、波导传输谐振器或波导反射谐振器。根据本专利技术的解决方案原则上与在烟草加工业的机器或设施中的测量地点无关，其中，传感器组有利地布置在与烟草条区段、烟草棒和/或带形的烟草膜的测量关系中。优选地将所获知的添加剂的重量份额与额定值进行比较。在本专利技术的一种优选的应用中，可以基于所确定的添加剂份额来执行所述机器或设施、特别是用于向含烟草的材料添加添加剂的添加设备的（在线）调节，特别是当所确定的添加剂份额（实际值）与额定值区别预先给定的尺度或者超过或低于预先给定的极限，或者处于预先给定的范围之外时。本专利技术的一种有利的方面涉及烟草膜、特别是烟草膜带中的添加剂的确定。烟草膜这里表示具有预先给定的烟草份额的膜。为了能够在继续加工膜带的机器、特别是香烟生产机或卷边单元中加工之前执行可复制的且可靠的入口监控，优选地提出具有至少一个、优选至少两个、进一步优选至少三个微波传感器的传感器组。该传感器组可以有利地设置在一方面上卷/退卷设备和/或烟草膜生产机或继续加工机和另一方面香烟生产机的分配器或条单元或者卷边单元之间的区域中。特别是传感器组可以有利地设置在退卷设备和/或烟草膜生产机或设施的出口侧和/或设置在香烟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于确定含烟草的材料中的至少一种添加剂的份额的设备，包括传感器组（29）和数据处理装置（30），所述传感器组布置在与含烟草的材料的测量关系中并且设置用于利用至少一个具有第一测量频率的第一电磁交变场和至少一个具有不同于第一测量频率的第二测量频率的第二电磁交变场来运行，以及用于输出包含来自第一和第二电磁交变场与含烟草的材料的相互作用的信息的信号，其中，所述数据处理装置（30）设置用于通过分析传感器组（29）的信号针对所述至少两个测量频率中的每个测量频率获知两个独立的测量参量并且用于从所获知的至少四个测量参量中确定烟草份额和至少一种添加剂的份额。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.11 DE 102015119453.81.用于确定含烟草的材料中的至少一种添加剂的份额的设备，包括传感器组（29）和数据处理装置（30），所述传感器组布置在与含烟草的材料的测量关系中并且设置用于利用至少一个具有第一测量频率的第一电磁交变场和至少一个具有不同于第一测量频率的第二测量频率的第二电磁交变场来运行，以及用于输出包含来自第一和第二电磁交变场与含烟草的材料的相互作用的信息的信号，其中，所述数据处理装置（30）设置用于通过分析传感器组（29）的信号针对所述至少两个测量频率中的每个测量频率获知两个独立的测量参量并且用于从所获知的至少四个测量参量中确定烟草份额和至少一种添加剂的份额。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一和所述第二测量频率相互区别至少一个因数10和/或至少3GHz。3.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述测量频率根据添加剂的弛豫频率f0来选择。4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述传感器组（29）包括至少一个微波传感器（32、33），其具有在300MHz和50GHz之间的微波范围中的测量频率。5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述传感器组（29）包括至少一个高频传感器，其具有在100kHz和300MHz之间的高频范围中的测量频率。6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述传感器组（29）包括至少一个光学传感器，特别是IR传感器、NIR传感器、UV传感器或在可见光下工作的传感器。7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，在所述数据处理设备（30）中从所获知的至少四个测量参量中确定材料湿度和烟草份额以及添加剂份额作为超定方程组的最佳解决方案。8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，在所述数据处理设备（30）中从所获知的至少四个测量参量中确定材料湿度和烟草份额以及至少两种添加剂份...

【专利技术属性】
技术研发人员：J米勒，R施特克，M佐尔曼，
申请(专利权)人：虹霓机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE