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爆珠力学性能指标有哪些 从硬度与破裂力看质量控制

更新时间:2026-02-28 点击量:9

在卷烟产品创新的浪潮中,爆珠已成为提升感官体验的核心要素。但许多从业者和消费者常常困惑:爆珠和香丸是不是同一种东西?不同粒径的爆珠测试方法有何差异?爆珠的力学性能指标究竟包含哪些?硬度与破裂力之间存在怎样的关系?本文将结合2024年实施的JJG(烟草)33-2024检定规程与YC/T 608-2024技术标准,系统解析这些核心问题。

一、爆珠和香丸有什么区别

在行业交流中,我们常听到“爆珠"“香丸"“脆性胶囊"等不同称呼。根据YC/T 608-2024标准第3.1条的明确定义,卷烟爆珠是指“用于烟用滤棒内的囊状材料,在外力作用下壁材破碎(裂)后其包裹的内容物能够释放"。这一技术定义揭示了爆珠的核心特征:在外力作用下发生破裂。

“香丸"这一称呼源于其形态与功能——呈丸状、内含香精香料,使用时释放香气。而“脆性胶囊"则更准确地反映了产品的力学本质:所谓脆性,是指材料在受到外力时,无明显塑性变形即发生破裂的特性。与普通胶囊(如药品软胶囊)在受压时先变形、后破裂不同,爆珠的设计目标是在消费者施加的捏压力下,瞬间“爆"开,释放香气。这种“爆"的体验,本质上就是脆性破裂的感官表现。

三者关系可以这样理解:爆珠是通用名称,香丸侧重描述其香氛功能,脆性胶囊则强调其力学特性。在专业技术文献和标准中,“脆性胶囊"成为常用术语,因为它最准确地反映了产品的力学本质。

二、不同粒径爆珠的测试差异

爆珠的粒径并非固定不变,而是根据卷烟类型有所不同。根据研究,小爆珠粒径约2.8 mm,中爆珠3.0 mm,大爆珠可达3.5 mm。常规卷烟圆周24.5 mm,中支卷烟20.0 mm,细支卷烟17.0 mm,不同规格卷烟适配不同粒径的爆珠。

不同粒径爆珠的测试差异主要体现在以下几个方面

测试压头选择:根据YC/T 608-2024标准第7条要求,测定卷烟爆珠时,上压缩板直径应不小于16.0mm。但对于细支烟专用的小粒径爆珠(2.6-2.8mm),采用标准压头可能无法精准定位,因此需要配备专用的小直径压头,确保压力垂直均匀施加于爆珠中心。

测试速度设定:标准规定的试验速度范围为15-25mm/min,但对于不同粒径的爆珠,速度选择需要优化。小粒径爆珠壁材更薄,测试速度过快可能导致测得的压破强度偏大;大粒径爆珠需要更长的受压时间,速度过慢可能影响测试效率。

数据采集要求:根据JJG(烟草)33-2024规定,数据采集器对压力传感器的信号采样速率不低于1kHz。这一要求对于不同粒径的爆珠测试同样重要——小粒径爆珠破裂过程更短暂,需要高频采样才能精准捕捉破裂瞬间的真实峰值。

研究数据表明:爆珠粒径与香味成分的转移率高度或中度正相关。这意味着粒径不仅影响力学测试结果,还直接影响消费者的感官体验。因此,建立针对不同粒径的测试规范,是企业精细化质量控制的基础。

[此处插入产品图2:不同粒径爆珠测试对比示意图,Alt:不同粒径爆珠测试差异对比]

三、爆珠力学性能指标有哪些

根据YC/T 608-2024标准和相关研究文献,爆珠的力学性能评价体系包含多个核心指标

压破强度:标准第3.2条定义,压破强度是指“在规定条件下进行挤压,爆珠试样或卷烟、滤棒试样中爆珠被挤压爆裂(破碎)时承受的压力",单位为牛顿(N)。这一指标直接量化了消费者捏破爆珠所需力度。常规卷烟爆珠的压破强度通常分布在5-20N范围内。压破强度是评价爆珠“好不好捏"的核心指标

压破形变量:指爆珠从开始受压至破裂瞬间发生的形变量,单位为毫米(mm)。这一参数反映了爆珠的延展性与脆性特征。高脆性爆珠的破裂位移通常较小,意味着在微小形变下即发生破裂;而脆性较低的爆珠可能需要更大形变才会破裂。

压破形变率:形变量与爆珠原始直径的比值,消除了粒径差异的影响,便于进行不同规格爆珠的横向比较。

弹性指数:反映爆珠在受压过程中的弹性恢复能力。国际共同实验结果表明,恒速加压法测定的上述参数具有良好的重复性和再现性,能够满足爆珠力学性能的测试要求。

壳体弹性模量:通过分析压力-形变曲线初始线性段的斜率计算得出,反映爆珠壁材的刚度特性。

破裂能:力-形变曲线下的面积,代表使爆珠破裂所需的能量,综合反映了壁材的韧性与强度。

四、爆珠硬度和破裂力关系

在实际工作中,常有企业混淆“硬度"和“破裂力"这两个概念。需要明确的是,硬度和破裂力是两种不同的力学特性

硬度通常指材料抵抗局部塑性变形的能力,在爆珠测试中较少直接测量。而破裂力(即压破强度)是使爆珠整体结构发生破裂所需的最大力值,两者存在一定的关联,但并不等同。

两者关系可概括为:对于同种壁材的爆珠,硬度与破裂力通常呈正相关——壁材越硬,通常需要更大的力才能压破。但这种关系受多种因素影响:

壁材厚度:壁材越厚,即使硬度相同,破裂力也会增大。有研究表明,爆珠滴制过程中胶皮质量差异小于10%时,即可保证压破强度的稳定性。

壁材配方:海藻酸钠浓度、钙离子浓度等直接影响壁材的交联密度。研究发现,乳化液中氯化钙质量分数与爆珠的压破强度呈正相关,与形变量呈弱负相关。钙离子提高了海藻酸中羟基的稳定性,增强了爆珠的韧性。

环境条件:爆珠的力学性能受温湿度影响显著。研究表明,爆珠和爆珠滤棒在“温度(22±1)℃、相对湿度(60±2)%"的环境下调节48 h能够达到温湿度平衡。极限温度条件对爆珠的力学性能有较大影响,低温冷冻后爆珠的力学性能不可恢复。

[此处插入产品图3:压力-形变曲线示意图,标注破裂点、弹性段、塑性段,Alt:爆珠压力-形变曲线分析]

五、测定方法:符合标准与不符合标准的数据差异

精准测定爆珠力学性能,需要一台符合标准要求的香丸爆珠强度测试仪。根据YC/T 608-2024JJG(烟草)33-2024,核心要求包括:施压单元采用精密滚珠丝杆驱动,施压过程平稳无抖动;上压板直径不小于16.0mm,硬化钢材质,平整度≤0.025mm;传感器测量范围不小于100N,精度±0.5%,分辨力0.01N,采样频率不低于1kHz;位移测量最大允许误差±0.02mm,分辨力0.01mm

符合标准要求与不符合要求仪器的数据差异

一台符合标准的测试仪,采样频率1kHz,能够完整记录爆珠破裂全过程的力值与位移变化,精准捕捉破裂瞬间的峰值力与位移值。而采样频率不足500Hz的仪器,很可能错过破裂瞬间的真实峰值,导致测试结果偏低10-15%。

位移误差方面,标准要求±0.02mm,而低精度设备位移误差可能超过0.1mm。对于直径仅2.6mm的小爆珠,这种误差会导致形变率计算严重失真。

施压速度稳定性同样关键。标准要求速度误差在±10%以内,速度波动过大会导致力值曲线出现异常波动,影响破裂点的准确判定。

实际案例:某企业曾使用低精度设备,将一批实际压破强度12N的爆珠误测为9N,误判产品过软而调整配方,反而导致产品过硬、消费者投诉率上升。更换符合标准的测试仪后,这一问题得到解决。

六、常见问题解答

问:爆珠测试前样品需要怎么处理?
答:根据研究,爆珠和爆珠滤棒应在温度(22±1)℃、相对湿度(60±2)%的环境下调节48小时达到温湿度平衡后再进行测试。这能保证测试结果的稳定性和可比性。

问:如何建立爆珠的企业内控标准?
答:建议分四步建立:收集多批次正常生产的爆珠测试数据,计算压破强度与破裂位移的平均值和标准偏差;结合消费者感官评价验证,确定理想参数范围;设定内控限为平均值±3倍标准偏差;持续收集数据优化标准。每批次抽检建议不少于30颗,确保统计有效性。

问:香丸爆珠强度测试仪还能测试哪些样品?
答:除卷烟爆珠外,还可测试奶茶爆珠(爆爆珠)、食品微丸、药用胶囊、精油颗粒等具有核壳结构的颗粒产品。通过更换定制夹具,可满足不同行业的测试需求。

问:测试速度对爆珠测试结果有影响吗?
答:有显著影响。YC/T 608-2024规定试验速度范围为15-25mm/min,并要求速度误差在±10%以内。速度过快可能导致测得的压破强度偏大,无法真实反映消费者慢捏时的实际手感。

问:为什么爆珠的脆性对消费者体验如此重要?
答:脆性直接决定消费者捏破爆珠时的感官反馈。过高脆性(过硬)可能导致消费者难以捏破,过低脆性(过软)可能在运输或加工中提前破裂。恰到好处的脆性设计,配合香气释放时机,共同构成完整的感官体验。

本文内容仅供参考讨论,基于YC/T 608-2024、JJG(烟草)33-2024标准及相关研究资料整理而成,如有疑问或发现错误,欢迎与我们沟通指正。

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