摘 要：以提高打葉復(fù)烤過(guò)程中成品片煙品質(zhì)均勻性為實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，近紅外光譜表征煙葉生物外觀特性為研究對(duì)象，通過(guò)在線近紅外光譜儀采集原煙光譜，采用光譜定性來(lái)調(diào)控原煙質(zhì)并導(dǎo)入庫(kù)和出庫(kù)，結(jié)果表明：采用光譜定性來(lái)調(diào)控得到的成品煙堿變異系數(shù)2.2964%，采用煙堿含量來(lái)調(diào)控得到的成品煙堿變異系數(shù)為2.6953%，及通過(guò)光譜定性調(diào)控要好于只用煙堿含量來(lái)調(diào)控，該結(jié)果對(duì)打葉復(fù)烤前原煙調(diào)控具有重要的指導(dǎo)意義。
　　關(guān)鍵詞：在線近紅外；煙葉；表征；生物特性
　　中圖分類(lèi)號(hào)：S572 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170933013
　　引言
　　煙葉的質(zhì)量包含煙葉的物理狀態(tài)和化學(xué)物質(zhì)含量的多少，煙葉的物理狀態(tài)包括顏色、厚薄和紋理，化學(xué)物質(zhì)有煙堿、總糖、還原糖等。隨著工業(yè)企業(yè)對(duì)卷煙產(chǎn)品品質(zhì)控制要求日益加大，對(duì)打葉復(fù)烤企業(yè)提供質(zhì)量均勻一致的片煙產(chǎn)品需求變得日益迫切[1]。
　　近紅外光譜（NIR）分析技術(shù)以其簡(jiǎn)單、快速、無(wú)損和多指標(biāo)同時(shí)分析的特點(diǎn)，在石油、煙草、中藥、糧油等領(lǐng)域得到迅速推廣和應(yīng)用[2]。近紅外光譜分析是通過(guò)光譜儀對(duì)樣品掃描獲取樣品光譜，光與樣品相互作用并將樣品信息加載到光譜，近紅外光譜對(duì)含氫基團(tuán)C-H、N-H、O-H、S-H 的倍頻和主頻振動(dòng)的吸收，具有極強(qiáng)的穿透能力[3]。煙葉是一種片狀固體，其形成的吸收光譜是基于近紅外的漫反射原理。煙葉中的大多數(shù)有機(jī)化合物如煙堿、蛋白質(zhì)、總糖、還原糖、淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、水分等都含有含氫基團(tuán)[4]，均在光譜不同譜段中有所體現(xiàn)，所以通過(guò)對(duì)煙葉近紅外光譜分析可以測(cè)定這些成分的含量以及判定煙葉質(zhì)量。
　　1 材料與方法
　　1.1 材料與設(shè)備
　　表1是試驗(yàn)所用煙葉的具體產(chǎn)地、等級(jí)和加工數(shù)量。
　　在線近紅外光譜儀：Armor711在線近紅外光譜儀（Carl Zeiss公司，德國(guó)），波長(zhǎng)范圍：894～2207nm， 波長(zhǎng)準(zhǔn)確性?0.5nm，波長(zhǎng)重復(fù)性?0.05nm，采集的點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)。在線近紅外光譜儀用來(lái)在線檢測(cè)樣品煙堿的實(shí)時(shí)值[5]。
　　實(shí)驗(yàn)室近紅外光譜儀：AntarisⅡFT-NIR型實(shí)驗(yàn)室近紅外光譜儀（賽默飛世爾科技，美國(guó)），以儀器內(nèi)部空氣為背景，測(cè)量范圍4000～10000cm-1，采樣點(diǎn)數(shù)為1557點(diǎn)，每張光譜掃描次數(shù)32次，分辨率為8cm-1，儀器使用InGaAs檢測(cè)器。
　　1.2 軟件
　　在線近紅外光譜采集軟件為Carl Zeiss公司自帶的procXplorer軟件。實(shí)驗(yàn)室近紅外采集為T(mén)hermo Fisher Scientific公司自帶軟件RESULT，數(shù)據(jù)處理軟件為MTALAB R2012a（Mathworks，USA）。在線化學(xué)成分分析軟件為CZ_online 3.1（上海創(chuàng)和億電子科技發(fā)展有限公司，上海）。
　　1.3 試驗(yàn)方法
　　運(yùn)用在線近紅外光譜儀實(shí)時(shí)采集原煙近紅外光譜，并運(yùn)用在線化學(xué)成分分析軟件中光譜定性（煙堿定量）分析功能給出每框原煙定性值，試驗(yàn)分2部分，前半部分用定量及煙堿含量來(lái)指導(dǎo)入半成品庫(kù)，后半部分為光譜定性來(lái)指導(dǎo)入半成品庫(kù)。再運(yùn)用在線化學(xué)成分分析軟件給出每框原煙的具體庫(kù)位通道，指導(dǎo)入半成品庫(kù)。根據(jù)豎進(jìn)橫出（或者橫進(jìn)豎出）的規(guī)則，將半成品出庫(kù)打葉。對(duì)于成品片煙采用每間隔25箱進(jìn)行抽樣，利用實(shí)驗(yàn)室近紅外光譜來(lái)預(yù)測(cè)其化學(xué)成分。
　　2 結(jié)果與分析
　　2.1 半成品
　　經(jīng)過(guò)在線近紅外檢測(cè)的原煙，根據(jù)在線化學(xué)成分分析軟件指導(dǎo)入緩存庫(kù)（半成品庫(kù)）后稱(chēng)為半成品，打葉的時(shí)候，這些半成品按照豎進(jìn)橫出，或者橫進(jìn)豎出的方式出半成品庫(kù)，然后進(jìn)行翻箱喂料到儲(chǔ)柜，加工過(guò)程中各儲(chǔ)柜內(nèi)的煙葉化學(xué)成分均值越接近，說(shuō)明控制的越好，后面成品的化學(xué)成分變異系數(shù)也會(huì)相應(yīng)的減小。
　　表2是分別是用煙堿來(lái)控制和光譜控制指導(dǎo)入半成品庫(kù)，出庫(kù)時(shí)進(jìn)儲(chǔ)葉柜的煙堿統(tǒng)計(jì)值，有表2中可以看出，運(yùn)用光譜控制方式得到的標(biāo)準(zhǔn)偏差和變異系數(shù)都要小于煙堿控制方式的，這說(shuō)明，光譜控制方式在半成品加工中要好于煙堿控制。
　　圖1是2種控制方式得到的各儲(chǔ)葉柜煙堿均值，從圖中也可以看出，光譜定量的煙堿均值波動(dòng)性要小于光譜定性的煙堿均值。
　　2.2 成品片煙
　　成品片煙以每25箱取樣進(jìn)行抽樣檢測(cè)，檢測(cè)方式是實(shí)驗(yàn)室近紅外，檢測(cè)指標(biāo)有：煙堿、總糖、還原糖、總氮、氯、鉀、PH。表3是2種控制方式得到的成品片煙統(tǒng)計(jì)結(jié)果。從表3中可以看出，煙堿、總糖、還原糖、總氮4個(gè)指標(biāo)光譜定性控制要好于煙堿定量控制，鉀、氯、pH3個(gè)指標(biāo)光譜定性控制要差于煙堿定量控制。
　　圖2是光譜定性控制相對(duì)于煙堿定量控制得到的成品片煙均勻性提升效果，從圖中可以看出煙堿均勻性提升了15%�？偺�、還原糖、總氮的均勻性也有不同程度的提高，只有鉀、氯和pH值的均勻性有所下降，這是因?yàn)闊熑~中鉀、氯和H+的含量非常低，該3種物質(zhì)與近紅外光譜的相關(guān)性程度沒(méi)有其他4種物質(zhì)高。
　　圖2 光譜定性控制相對(duì)于煙堿定量均勻性提升效果
　　3 結(jié)語(yǔ)
　　近紅外光譜可以表征煙葉生物外觀，采用光譜定性控制半成品煙堿變異系數(shù)為5.25%，成品片煙煙堿變異系數(shù)為2.2964%；采用煙堿定量控制半成品變異系數(shù)為5.68%，成品片煙煙堿變異系數(shù)2.6953%。采用光譜定性控制原煙的入庫(kù)要好于采用煙堿定量來(lái)控制原煙的入庫(kù)。
　　光譜定性控制相對(duì)于煙堿定量控制其成品片煙的煙堿、總糖、還原糖和總氮均勻性有不同程度的提升。
　　建立一個(gè)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確穩(wěn)定性好的模型不僅需要的周期時(shí)間長(zhǎng)，而且還需要取大量的樣品去檢測(cè)化學(xué)值，在人力和物力上都造成了浪費(fèi)。光譜定性控制只需要在線取2h左右的實(shí)時(shí)光譜，不需要化學(xué)值來(lái)建立模型，后期也不需要對(duì)模型進(jìn)行跟蹤與維護(hù)。
　　參考文獻(xiàn)
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　　[3]張燕，彭黔榮.近紅外光譜定性分析方法在煙草行業(yè)中的應(yīng)用[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（6）：150-152.
　　[4]胡鋼亮.近紅外光譜技術(shù)在中藥領(lǐng)域中的應(yīng)用研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2003.
　　[5]閆李慧.基于近紅外光譜技術(shù)的面粉品質(zhì)研究[D].鄭州：河南工業(yè)大學(xué)，2012.

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