基于烟叶近红外光谱生物外观特性表征的研究

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1、基于烟叶近红外光谱生物外观特性表征的研究李瑞东黄文勇尚关兰李克强招云芳孙莉卢瑾云南烟叶复烤有限责任公司技术中心泸西复烤厂摘要：以提高打叶复烤过程屮成品片烟品质均匀性为实验口的，近红外光谱表征烟叶生物外观特性为研究对象，通过在线近红外光谱仪采集原烟光谱，采用光谱定性来调控原烟质并导入库和出库，结果表明:采用光谱定性来调控得到的成品烟碱变异系数2.2964%,采用烟碱含量来调控得到的成品烟碱变异系数为2.6953%,及通过光谱定性调控要好于只用烟碱含量来调控，该结果对打叶复烤前原烟调控具有重要的指导意义。关键词：在线近红外;烟叶;表征;牛物特性;引言烟叶的质量包含烟叶的物理状态和化学物质

2、含量的多少，烟叶的物理状态包括颜色、厚薄和纹理，化学物质有烟碱、总糖、述原糖等。随着工业企业对卷烟产品品质控制要求日益加大，对打叶复烤企业提供质量均匀一致的片烟产品需求变得日益迫切［1］。近红外光谱(NTR)分析技术以其简单、快速、无损和多指标同时分析的特点，在石油、烟草、屮药、粮油等领域得到迅速推广和应用宜。近红外光谱分析是通过光谱仪对样品扫描获取样品光谱，光与样品相互作用并将样品信息加载到光谱，近红外光谱对含氢基团C-H、N-H、0-H、S-H的倍频和主频振动的吸收，具有极强的穿透能力宜。烟叶是一种片状固体，其形成的吸收光谱是基于近红外的漫反射原理。烟叶中的大多数有机化合物如烟碱

3、、蛋白质、总糖、还原糖、淀粉、纤维素、蛋口质、水分等都含有含氢基团I1L均在光谱不同谱段屮有所体现，所以通过对烟叶近红外光谱分析可以测定这些成分的含量以及判定烟叶质量。1材料与方法1.1材料与设备表1是试验所用烟叶的具体产地、等级和加工数量。表1烟叶产地、等级及加工数量下载原表产地原烟等级数量/扌E云南昭通C1F9000云南昭通C2F31000云南红河C1F6000云南红河C2F24000云南楚雄C1F8000云南楚雄C2F38000云南楚雄C1L2000云南楚雄C2L2000云南临沧C1F7000云南临沧C2F28000合计：155000在线近红外光谱仪:Armor711在线近红外

4、光谱仪（CeirlZeiss公司，德国），波长范围:894~2207nm,波长准确性0.5nm,波长重复性0.05nm,釆集的点数为256点。在线近红外光谱仪用来在线检测样品烟碱的实时值［5］。实验室近红外光谱仪:AntarisUFT-NIR型实验室近红外光谱仪（赛默飞世尔科技，美国），以仪器内部空气为背景，测量范围4OOO^lOOOOcm,采样点数为1557点，每张光谱扫描次数32次，分辨率为8cm,仪器使用InGaAs检测器。1.2软件在线近红外光谱采集软件为CarlZeiss公司自带的procXplorer软件。实骑室近红外釆集为ThermoFisherScientific公司

5、自带软件RESULT,数据处理软件为MTALABR2012a（Mathworks,USA）。在线化学成分分析软件为CZ_online3.1（上海创和亿电子科技发展有限公司，上海）。1.3试验方法运用在线近红外光谱仪实时采集原烟近红外光谱，并运用在线化学成分分析软件中光谱定性（烟碱定量）分析功能给出每框原烟定性值，试验分2部分，前半部分用定量及烟碱含量来指导入半成品库，后半部分为光谱定性来指导入半成品库。再运用在线化学成分分析软件给出每框原烟的具体库位通道，指导入半成品库。根据竖进横出（或者横进竖出）的规则，将半成品出库打叶。对于成品片烟釆用每间隔25箱进行抽样，利用实验室近红外光谱来

6、预测其化学成分。2结果与分析2.1半成品经过在线近红外检测的原烟，根据在线化学成分分析软件指导入缓存库（半成品库）后称为半成品，打叶的时候，这些半成品按照竖进横岀，或者横进竖岀的方式出半成品库，然后进行翻箱喂料到储柜，加工过程中各储柜内的烟叶化学成分均值越接近，说明控制的越好，后面成品的化学成分变异系数也会相应的减小。表2是分别是用烟碱来控制和光谱控制指导入半成品库，出库时进储叶柜的烟碱统计值，有表2中可以看出，运用光谱控制方式得到的标准偏差和变界系数都要小于烟碱控制方式的，这说明，光谱控制方式在半成品加工中要好于烟碱控制。表22种方式控制的齐储柜之间的统计结果以烟碱为例下载原表控制

7、方式均值/%标准偏差变异系数/烟碱定量2.29970.13075.68光谱定性2.31500.12165.25图1是2种控制方式得到的各储叶柜烟碱均值，从图中也可以看出，光谱定量的烟碱均值波动性要小于光谱定性的烟碱均值。0111050100150储叶柜加工序号图12种控制方式各储柜之间的烟碱均值下载原图2.2成品片烟成品片烟以每25箱取样进行抽样检测，检测方式是实验室近红外，检测指标有:烟碱、总糖、还原糖、总氮、氯、钾、PH。表3是2种控制方式得到的成品片