手持式近紅外光譜儀在煙葉均質化控制過程中的應用

葉浩 高維常 胡偉 郭濤 曾靜 張長華

摘? 要：打葉復烤是卷煙工業生產不可或缺的環節之一，通過配方打葉將成品片煙的化學成分控制在一定范圍內，確保打葉復烤后煙葉產品的質量均勻性。該文系統介紹了手持式近紅外光譜儀在煙葉打葉復烤中的使用流程，并對手持式近紅外光譜儀煙葉均質化控制精度進行了驗證，結果表明，其檢測精度能完全滿足煙葉均質化控制的要求，具有較強的實際應用價值。

關鍵詞：煙葉;復烤加工;均質化;手持式近紅外光譜儀

中圖分類號 S572? ?文獻標識碼 A? ?文章編號 1007-7731（2019）09-0109-3

產品質量的均勻性是指不同批次產品或同一批次產品質量的一致性程度[1]。煙葉打葉復烤加工是對原料的加工處理，其目的是將烘烤后的煙片進行長期貯存，同時也將極大地改善煙葉質量。均勻性是煙葉質量控制的重要因素之一，在打葉復烤過程中備受關注[2-4]。肖明禮等[5]認為，對鋪葉臺管理進行優化和貯葉柜的有效利用，可對打葉復烤配方打葉片煙產品的穩定性起到積極作用。就目前而言，復烤企業通過對人工選葉、鋪葉擺把、貯葉等關鍵工序的嚴格把控，以提高煙葉中化學成分的均勻性。而對于打葉復烤過程中煙葉化學成分均質化的檢測，主要是通過抽樣室內化驗進行的。本文系統介紹了打葉復烤煙葉質量均質化控制技術，研究了手持式近紅外光譜儀快速檢測在煙葉均質化調控中的應用效果，旨在為復烤企業及卷煙工業企業在該種模式下的配方打葉均質化控制提供參考。

1 煙葉均質化控制目標

煙葉內在化學成分是煙葉外觀質量和感官質量的物質基礎和客觀表現，是評價烤煙品質的主要指標。依據煙葉打葉復烤工藝規程YC/T 146-2010[6]和打葉煙葉質量檢驗YC/T 147-2010[7]的規定，將煙堿波動程度作為評價煙葉均質化的方法。根據中煙辦[2016]127號文規定，將貯葉配葉后煙葉產品煙堿變異系數值小于5%、糖堿比變異系數值小于8%作為煙葉原料復烤加工均質化控制的目標。

2 手持式近紅外光譜儀在煙葉均質化控制過程中的應用

按照煙葉打葉復烤工序，結合手持式近紅外光譜儀應用，煙葉均質化控制流程為：通過對工業企業在某地復烤廠加工的品牌配方模塊煙葉的選后原料，進行取樣離線檢測，構建手持式近紅外光譜儀模型，并通過對模型的驗證，依據手持式近紅外光譜儀的檢測值及劃分的區間有序指導入半成品庫（選后原煙半成品庫），最后把各個等級按照工業企業的配方等級比例投料調控，實現成品片煙內在化學成分變異系數的降低，達到煙葉均質化控制目標。煙葉均質化過程控制的具體流程見圖1。

2.1 手持式近紅外光譜儀模型的構建及精度驗證 將手持式近紅外光譜儀對著筐欄內煙葉進行掃描，獲得直掃光譜。獲取每條手持式近紅外光譜儀光斑范圍內的煙葉樣品并封袋貼標簽，所取樣本盡量含蓋煙葉上、中、下3個部位，即：含蓋大值、中間值、小值。將所獲得的樣品帶回實驗室進行手持式近紅外光譜儀6點掃描，并同步進行實驗室近紅外或流動檢測，建立內部預測模型。隨機取30～50個樣本進行手持式近紅外光譜檢測，并給出相應的檢測結果。將隨機取的30～50個樣本進行實驗室近紅外或流動檢測，對比手持式近紅外光譜儀與實驗室近紅外或流動檢測值的誤差，進行手持式近紅外光譜儀精度驗證。一般同樣模式驗證2～3批。

2.2 選后原煙區間劃分及等級入庫 按照工業企業模塊配方需求，在選葉車間過磅處，運用手持式近紅外光譜儀對不同來源地的每個煙框進行4個點煙框化學成分檢測，給出煙框內煙葉的平均煙堿含量值。根據化學值，將不同等級的原煙按照化學值劃分不同的區間，隨即進行等級入庫（由特定的軟件完成）。如對于某地的C2F等級6500擔煙葉，根據工業企業模塊配方要求，在挑選的時候分成4個區間A1、A2、A3和A4，在選葉車間過磅處通過手持式近紅外光譜儀進行煙堿含量檢測，然后按照A1、A2、A3和A4各自的化學值區間完成入庫。且每個區間有相應的標識，并進行物理隔離，避免后續統計或出庫時出錯。

2.3 區間數量統計，備料鋪葉方案確定及加工過程控制 根據劃分區間，對不同來源地的入庫煙葉每個區間的數量和所有區間的總量進行統計。按照統計數量，結合每個班的加工量設計備料方案和鋪葉擺把方案。加工過程控制是實現打葉均質化最為重要的一環。首先是鋪葉均質化控制，要求鋪葉工必須按照規定厚度、規定重量進行鋪葉，來保證鋪葉均勻性，提高切斷率，從而保障后段加工的工藝控制的均勻性，穩定生產配方質量，要求提高鋪葉配方的精確性達到均質化要求。其次是打葉均質化控制和葉片復烤均質化控制，以某一復烤廠為例，當段操作需分別對照表1和表2按要求每30min檢查控制1次并做好記錄，在投料前清理機內殘留物料。

2.4 打葉復烤成品檢測 利用近紅外光譜儀，對當班成品按一定順序進行成品片煙檢測，獲得成品片煙的煙堿CV值，然后數據匯總分析，進行CV值現場配方的有效控制。通過分析結果判斷配打后的產品質量是否穩定和達到均質化要求，將CV值超出規定值片煙根據結果進行重新分散配搭。

3 手持式近紅外光譜儀煙葉均質化控制精度驗證

采取手持式近紅外光譜儀檢測不同麻包煙葉煙堿含量值，同時抽取同批煙葉樣品進行離線檢測，驗證手持式近紅外光譜儀檢測結果的準確性。從兩者趨勢圖來看（圖2），手持式近紅外光譜儀檢測值與實驗室離線檢測值幾乎一致。

從不同批次的煙葉驗證結果來看（表3），第1批的240個樣絕對誤差0.25，相關系數0.66;第2批的80個樣絕對誤差0.25，相關系數0.73;第3批的80個樣絕對誤差0.35，相關系數0.74。3個驗證批次得到的絕對誤差均≤0.35，相關性均>0.65。因此，驗證光譜的方式與在分選車間現場掃描的方式一致，手持式近紅外光譜儀直接用于分選車間現場掃描的數據準確性（精度）完全滿足均質化控制要求。

4 結語

打葉復烤是卷煙工業生產中必不可少的環節之一。當前，在煙草行業大品牌快速發展的形勢下，卷煙工業企業對煙葉打葉復烤的生產加工工藝和片煙質量提出了更高的要求。煙葉內在化學成分是考核煙葉質量好壞的重要指標，杜文等[8]認為利用化學成分評價煙葉質量均勻性是一種簡便實用的方法。繼而，打葉復烤過程配方打葉化學成分的均質化工藝技術應運而生。手持式近紅外光譜儀檢測設備的運用，在滿足檢測需求的同時，將大大提高配方打葉化學成分的均質化控制過程，在一定程度上彌補了人為因素造成的配方質量波動，確保了在線加工質量的均質一致性。

參考文獻

[1]尹旭，徐其敏，陳清.打葉復烤均勻性加工技術研究進展[J].安徽農業科學，2013，41（16）：7307-7309.

[2]閆克玉，趙銘欽，儲國海，等.煙草原料學[M].北京：科學出版社，2008：95-101.

[3]王宏鋁，王筑臨，許小雙，等.基于在線煙堿預測模型的煙葉復烤均質化加工[J].煙草科技，2015，48（6）：73-77.

[4]杜閱光，崔登科，程小東，等.聲光可調近紅外光譜技術用于打葉復烤片煙化學成分均質化生產控制[J].紅外技術，2012，34（10）：614-618.

[5]肖明禮，陳越立，尹智華，等.煙葉配方打葉均勻性的研究[J].現代食品科技，2011，27（6）：684-686.

[6]吳洪田，李曉紅，畢繼華，等.煙葉打葉復烤工藝規程：YC/T 146-2010[S].北京：中國標準出版社，2011.

[7]吳洪田，李曉紅，崔焰，等.打葉煙葉質量檢驗：YC/T 147-2010[S].北京：中國標準出版社，2011.

[8]杜文，譚新良，易建華，等.用煙葉化學成分進行煙葉質量評價[J].中國煙草學報，2007，13（3）：25-31.

（責編：張宏民）

作者簡介：葉浩（1977—），男，貴州湄潭人，物流師、助理農藝師，從事煙草栽培、復烤加工工藝及煙葉質量評價研究工作。? *通訊作者

收稿日期：2019-03-30