近紅外光譜技術在快速檢驗制絲過程中的應用研究

李巖 山東中煙工業有限責任公司青州卷煙廠 山東青州 262500

1 前言

制絲過程是卷煙生產的一個重要環節,這一過程關系到了煙草中含水量等化學成分的含量,進而直接影響到了卷煙產品的質量.采用近紅外光譜技術對卷煙產品中的含水量進行檢驗與分析是目前煙草行業進行質量檢測的重要方法.但是大多數的煙草行業采用的近紅外光譜技術是以離線分析為主,過程繁瑣,時間較長,不能保證檢驗制絲過程的準確性.所以,我們采用在線傅里葉變換近紅外光譜技術進行測試,利用紅外水分儀等儀器對煙絲樣品中的水分進行檢測,并且利用兩小時烘箱法對煙絲樣品中實際的含水量和在線水分儀顯示的差距進行測量,從而保證煙草制絲過程能夠順利進行.

2 測驗部分

2.1 試驗儀器與材料

主要材料為制絲線以及煙絲.

主要儀器采用紅外水分儀,是一種新型快速水分檢測儀器.水分測定儀在測量樣品重量的同時,紅外加熱單元和水分蒸發通道快速干燥樣品,在干燥的過程中,水分儀持續測量并且顯示出樣品丟失的水分含量,干燥這一過程結束之后,最終測定的水分含量值被鎖定顯示.紅外水分儀操作簡單,測試準確,顯示部分采用紅色數碼管,分別可以顯示出水分含量、樣品的初值、終值,測定時間、溫度等等,而且具有和計算機、打印機的連接功能.此外,本次試驗還需用到鼓風式烘箱對煙絲中實際含水量和紅外水分儀測量顯示的差距進行測量.

2.2 試驗原理

根據水分受熱氣化的性質,將煙絲樣品經過低溫烘干,并迅速切成小片,把煙絲樣品在100℃的條件下烘干兩個小時,使得煙絲當中的水分蒸發出來,由烘干前后的質量差求得煙絲樣品中的水分含量.

2.3 試驗方法

首先在物料流量以及水分穩定之后,取同一組煙絲樣品經過一臺紅外水分儀,均勻的選取10組樣品,并且讀取由紅外水分儀測得的平均值.其次,把取得的10組煙絲樣本切成片狀,均勻的混在一起.把煙絲用已知重量的樣本盒子量取10組樣品,記下煙絲樣本的重量,這個重量為烘干之前的樣品重量.把樣品盒放在100℃左右的烘箱中,烘干兩個小時,加蓋取出之后,把樣品盒放入在干燥器當中,冷卻到正常溫度,進行稱重,記下此時煙絲樣品的重量,這個重量為烘干之后的樣品重量.

含水率的計算公式為:含水率=[(烘干前的凈重量-烘干后的凈重量)/烘干前凈重量]X100%.

烘干前的凈重量=烘干前的重量-盒子重量 烘干后的凈重量=烘干后的重量-盒子重量.

3 結果與討論

制絲過程是一個涉及到多個工序的復雜過程,在經過復雜的加工之后,煙草當中的一些物理性質和化學成分都會發生一定的改變,通過近紅外光譜技術可以對快速檢驗制絲過程中煙絲質量的變化進行有效的檢查和改善,從而及時的解決出現的問題.我們在對煙絲樣品的水分進行檢測的時候,不僅要把制絲線上煙絲的各個特性考慮進去,而且也要充分的考慮到使用紅外水分儀時的安裝、環境以及檢測精度等問題.目前,煙草行業對于煙絲樣品中水分的檢測和控制大都使用到了紅外水分儀.

在進行煙絲樣品的取樣之后,利用紅外水分儀讀取煙草樣品水分的顯示值,同時記錄標準偏差,如果標準偏差小于0.3,那么證明此次取樣有效,不需要重新取樣.利用兩小時烘箱法測定樣品中的含水量,如果樣品中含水量結果的差值在規定的范圍內,那么其平均值為煙絲樣本的實際含水值.

為了能夠快速檢測煙絲樣品中的含水量,可以通過提高烘箱溫度的方法,減少樣品干燥處理的時間,從而使得煙絲中水分蒸發的時間和兩小時烘箱法盡量保持同步,以便在短時間內檢測出煙絲樣品的含水量.

以兩小時烘箱法為標準,通過對煙絲含水量的檢測,可以得到其水分含量在規定的標準范圍內,且利用紅外水分儀測量的結果與實際結果相符.由此可見,將近紅外光譜技術應用到快速檢驗制絲的過程中是可行的.

除此之外,我們利用近紅外光譜技術不僅可以對煙絲樣品的含水量進行檢測,還可以對不同煙絲產品的質量情況進行檢測.通過近紅外光譜技術與主成分分析-馬氏距離法的結合,對煙絲樣品光譜特征信息的提取和分析,不僅可以及時的反映出在快速制絲的過程中煙絲的成分是否均勻,也可以得到在制絲過程中煙絲樣品的質量變化情況.

4 總結

本文通過對近紅外光譜技術在快速檢驗制絲過程中的應用進行研究,使我們了解到了,近紅外光譜技術對于煙草樣本中的含水量進行快速檢測以及對煙絲生產質量指標的監督和控制具有重要的意義.通過使用紅外水分儀對煙絲樣品中的含水量進行檢測,判斷他們是否在標準的范圍內,并且使用兩小時烘箱法測量實際煙絲的水分和紅外水分儀顯示的差距,減小不同煙絲產品中含水量的差異性,保證了制絲過程的順利進行.此次試驗的研究結果不僅為提高卷煙產品生產的質量奠定了基礎,而且也在一定程度上促進了近紅外光譜技術的廣泛應用.