近紅外光譜技術(shù)在快速檢驗(yàn)制絲過(guò)程中的應(yīng)用研究

李巖 山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司青州卷煙廠 山東青州 262500

1 前言

制絲過(guò)程是卷煙生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),這一過(guò)程關(guān)系到了煙草中含水量等化學(xué)成分的含量,進(jìn)而直接影響到了卷煙產(chǎn)品的質(zhì)量.采用近紅外光譜技術(shù)對(duì)卷煙產(chǎn)品中的含水量進(jìn)行檢驗(yàn)與分析是目前煙草行業(yè)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)的重要方法.但是大多數(shù)的煙草行業(yè)采用的近紅外光譜技術(shù)是以離線分析為主,過(guò)程繁瑣,時(shí)間較長(zhǎng),不能保證檢驗(yàn)制絲過(guò)程的準(zhǔn)確性.所以,我們采用在線傅里葉變換近紅外光譜技術(shù)進(jìn)行測(cè)試,利用紅外水分儀等儀器對(duì)煙絲樣品中的水分進(jìn)行檢測(cè),并且利用兩小時(shí)烘箱法對(duì)煙絲樣品中實(shí)際的含水量和在線水分儀顯示的差距進(jìn)行測(cè)量,從而保證煙草制絲過(guò)程能夠順利進(jìn)行.

2 測(cè)驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)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(cè)儀器.水分測(cè)定儀在測(cè)量樣品重量的同時(shí),紅外加熱單元和水分蒸發(fā)通道快速干燥樣品,在干燥的過(guò)程中,水分儀持續(xù)測(cè)量并且顯示出樣品丟失的水分含量,干燥這一過(guò)程結(jié)束之后,最終測(cè)定的水分含量值被鎖定顯示.紅外水分儀操作簡(jiǎn)單,測(cè)試準(zhǔn)確,顯示部分采用紅色數(shù)碼管,分別可以顯示出水分含量、樣品的初值、終值,測(cè)定時(shí)間、溫度等等,而且具有和計(jì)算機(jī)、打印機(jī)的連接功能.此外,本次試驗(yàn)還需用到鼓風(fēng)式烘箱對(duì)煙絲中實(shí)際含水量和紅外水分儀測(cè)量顯示的差距進(jìn)行測(cè)量.

2.2 試驗(yàn)原理

根據(jù)水分受熱氣化的性質(zhì),將煙絲樣品經(jīng)過(guò)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(gè)小時(shí),使得煙絲當(dāng)中的水分蒸發(fā)出來(lái),由烘干前后的質(zhì)量差求得煙絲樣品中的水分含量.

2.3 試驗(yàn)方法

首先在物料流量以及水分穩(wěn)定之后,取同一組煙絲樣品經(jīng)過(guò)一臺(tái)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(cè)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(gè)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(gè)小時(shí),加蓋取出之后,把樣品盒放入在干燥器當(dāng)中,冷卻到正常溫度,進(jìn)行稱重,記下此時(shí)煙絲樣品的重量,這個(gè)重量為烘干之后的樣品重量.

含水率的計(jì)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(jié)果與討論

制絲過(guò)程是一個(gè)涉及到多個(gè)工序的復(fù)雜過(guò)程,在經(jīng)過(guò)復(fù)雜的加工之后,煙草當(dāng)中的一些物理性質(zhì)和化學(xué)成分都會(huì)發(fā)生一定的改變,通過(guò)近紅外光譜技術(shù)可以對(duì)快速檢驗(yàn)制絲過(guò)程中煙絲質(zhì)量的變化進(jìn)行有效的檢查和改善,從而及時(shí)的解決出現(xiàn)的問(wèn)題.我們?cè)趯?duì)煙絲樣品的水分進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候,不僅要把制絲線上煙絲的各個(gè)特性考慮進(jìn)去,而且也要充分的考慮到使用紅外水分儀時(shí)的安裝、環(huán)境以及檢測(cè)精度等問(wèn)題.目前,煙草行業(yè)對(duì)于煙絲樣品中水分的檢測(cè)和控制大都使用到了紅外水分儀.

在進(jìn)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(shí)記錄標(biāo)準(zhǔn)偏差,如果標(biāo)準(zhǔn)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(shí)烘箱法測(cè)定樣品中的含水量,如果樣品中含水量結(jié)果的差值在規(guī)定的范圍內(nèi),那么其平均值為煙絲樣本的實(shí)際含水值.

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

以兩小時(shí)烘箱法為標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)對(duì)煙絲含水量的檢測(cè),可以得到其水分含量在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),且利用紅外水分儀測(cè)量的結(jié)果與實(shí)際結(jié)果相符.由此可見(jiàn),將近紅外光譜技術(shù)應(yīng)用到快速檢驗(yàn)制絲的過(guò)程中是可行的.

除此之外,我們利用近紅外光譜技術(shù)不僅可以對(duì)煙絲樣品的含水量進(jìn)行檢測(cè),還可以對(duì)不同煙絲產(chǎn)品的質(zhì)量情況進(jìn)行檢測(cè).通過(guò)近紅外光譜技術(shù)與主成分分析-馬氏距離法的結(jié)合,對(duì)煙絲樣品光譜特征信息的提取和分析,不僅可以及時(shí)的反映出在快速制絲的過(guò)程中煙絲的成分是否均勻,也可以得到在制絲過(guò)程中煙絲樣品的質(zhì)量變化情況.

4 總結(jié)

本文通過(guò)對(duì)近紅外光譜技術(shù)在快速檢驗(yàn)制絲過(guò)程中的應(yīng)用進(jìn)行研究,使我們了解到了,近紅外光譜技術(shù)對(duì)于煙草樣本中的含水量進(jìn)行快速檢測(cè)以及對(duì)煙絲生產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)的監(jiān)督和控制具有重要的意義.通過(guò)使用紅外水分儀對(duì)煙絲樣品中的含水量進(jìn)行檢測(cè),判斷他們是否在標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi),并且使用兩小時(shí)烘箱法測(cè)量實(shí)際煙絲的水分和紅外水分儀顯示的差距,減小不同煙絲產(chǎn)品中含水量的差異性,保證了制絲過(guò)程的順利進(jìn)行.此次試驗(yàn)的研究結(jié)果不僅為提高卷煙產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量奠定了基礎(chǔ),而且也在一定程度上促進(jìn)了近紅外光譜技術(shù)的廣泛應(yīng)用.