不同调控因素对打叶复烤成品片烟质量均匀性的影响_尹旭.pdf

不同调控因素对打叶复烤成品片烟质量均匀性的影响尹 旭1，王 戈2，徐其敏1，张 鑫2，窦家宇1，吴晓梅1(1华环国际烟草有限公司，安徽凤阳 233121;2上海烟草集团有限公司技术中心，上海 200082)摘要为探究不同调控因素对打叶复烤成品片烟均匀性的影响，利用在线近红外光谱仪检测烟叶的烟碱含量、光谱特征值和颜色值，并在打叶复烤投料混配环节按照“烟碱”“烟碱+颜色”“光谱”“光谱+颜色”“颜色”5 种调控因素进行混配投料，并通过变异系数、t 检验、相关分析探讨不同调控因素之间的关系。结果表明:“颜色”因素能够明显提升成品片烟颜色值和氯含量的均匀性，“烟碱+颜色”因素组合会降低烟碱和总糖含量的均匀性，“光谱+颜色”因素组合在提升颜色值均匀性的同时还能使烟碱、总糖、氯含量的均匀性控制在较高水平。相关分析结果表明，烟碱含量与总氮、钾、氯含量的 CV 值呈一定程度的正相关，总糖含量和氯含量 CV 值呈负相关。关键词调控因素;打叶复烤;均匀性中图分类号TS44+3文献标识码A文章编号05176611(2023)01017504doi:103969/jissn05176611202301039开放科学(资源服务)标识码(OSID):Effects of Different egulation Factors on the Quality Homogeneity of Threshing and edrying Finished Tobacco LaminaYIN Xu1，WANG Ge2，XU Qi-min1et al(1Huahuan International Tobacco Co，Ltd，Fengyang，Anhui 233121;2Technology Center ofShanghai Tobacco Group Co，Ltd，Shanghai 200082)AbstractIn order to explore the effects of different regulation factors on the homogeneity of threshing and redrying finished tobacco lamina，the online near-infrared spectrometer was used to detect the nicotine content，spectral characteristic value and color of tobacco leavesFive regu-lation factors of“nicotine”，“nicotine+color”，“spectrum”，“spectrum+color”and“color”were homogenized and mixed in the links of thres-hing，redrying，feeding and mixingAnd the relationship between different regulation factors was analyzed by coefficient of variation，t-test andcorrelation analysisThe results showed that the regulation factor“color”could obviously improve the uniformity of color and chlorine content offinished tobacco lamina，the combination of“color”and“nicotine”could reduce the uniformity of nicotine and total sugar contentAnd the combina-tion of“color”and“spectrum”could not only improve the color uniformity，but it also could control the uniformity of nicotine，total sugar and chlorinecontent at higher levelsThe correlation analysis showed that CV of nicotine content was positively correlated with CV of total nitrogen content，potassi-um and chlorine content，and there was a negative correlation between CV of total sugar content and chlorine contentKey wordsegulation factors;Threshing and redrying;Homogeneity基金项目安徽省烟草公司重点项目(20170551001);华环国际烟草有限公司项目(20210550002)。作者简介尹旭(1984)，男，安徽亳州人，工程师，从事打叶复烤工艺研究。收稿日期20220216当前均质化加工技术作为支撑打叶复烤未来发展的重要技术之一，相关应用研究主要集中在通过在线、离线检测手段获得烟叶原料烟碱含量，再根据烟碱含量进行高低混配，从而实现成品片烟烟碱含量的均匀、稳定14。烟叶常规化学成分除了包含烟碱外，还有糖、氮、氯、钾等多种成分。烟叶颜色作为评判烤烟外观质量的一个重要指标，与烟叶评吸质量和化学成分等内在质量存在较强关联59。因此，在打叶复烤环节利用现代技术手段提高片烟产品内在化学成分、外观颜色等指标的均匀性研究具有重要的意义。笔者利用在线近红外分析技术、烟叶颜色计算机识别技术检测烟叶的烟碱含量、光谱特征值以及颜色值，结合企业打叶复烤均质化控制工艺及装备特点，研究“烟碱”“烟碱+颜色”“光谱”“光谱+颜色”“颜色”5 种调控因素对成品片烟均质化的影响，以期从多个维度提升成品片烟质量的均匀性和稳定性，为打叶复烤均质化工艺技术的改进提供参考。1材料与方法11试验材料、主要设备与仪器111试验材料。试验材料为由中部烟叶原料组成的 A、B、C、D、E、F、G 7 个配打模块。112主要设备与仪器。Armor 711 在线近红外光谱仪(德国 Carl Zeiss 公司，PDA 阵列型 InGaAs 检测器，波长范围9001 700 nm，光斑直径 30 mm);基恩士 CVX100a 工业相机 日本 Keyence 公司，CCD 彩色/黑白切换式面阵相机，相机像素 640(H)X492(V)、32 万像素彩色，镜头 CV90;AN-TAIS 傅里叶变换型近红外光谱仪(美国 Thermo Fisher 公司);SEAL AutoAnalyzer 3 连续流动分析仪。12试验方法121不同因素调控方案。烟叶原料按照模块设计要求通过分选混配线投料混配的同时进行在线分选，然后利用 Ar-mor 711 在线近红外光谱仪、基恩士 CVX100a 工业相机在线实时检测分选后每架烟叶(约 350 kg)的烟碱含量、光谱特征值、颜色值等信息。分选生产结束后，根据模块物料数量，按照“烟碱”“烟碱+颜色”“光谱”“光谱+颜色”“颜色”5 种调控因素(图 1)进行均匀性调控生产试验。最后，分析同一模块不同调控因素的调控效果以及不同模块相同调控因素的调控规律。122烟叶化学成分含量、光谱特征值、颜色值检测。1221分选后烟叶烟碱含量检测。使用 Armor 711 在线近红外光谱仪(光谱分辨率 10 nm，扫描波长 9102 200 nm，扫描频次 30 次/s，检测器为 InGaAs，检测器二极管阵列数为256，背景自动校正 30 min)在线采集光谱信息，按照文献 10 的方法建立烟碱在线近红外检测模型，在线检测分选后每架烟叶的烟碱含量。安徽农业科学，JAnhui AgricSci 2023，51(1):175178图 1不同因素均质化调控工艺流程Fig1The process flow of homogenized control by different factors1222分选后烟叶光谱特征值检测。使用 Armor 711 在线近红外光谱仪在线采集近红外光谱，剔除异常光谱并进行预处理后，再利用投影、多种群遗传算法11 构建光谱定性检测模型，实时检测分选后每架烟叶的光谱特征值。1223烟叶颜色值检测。使用基恩士 CVX100a 工业相机(像素 512480，相机快门速度 1/1 000，CCD 敏感设定64，采集频次 20 次/s，光源类型为环形光源)采集烟叶样本颜色的孟塞尔信号数据，按照文献 12 的方法建立烟叶颜色值检测模型，进行烟叶颜色值检测。1224片烟成品化学成分检测。片烟成品每 25 箱取一个综合样，使用 SEAL AutoAnalyzer 3 连续流动分析仪，按照文献 1317 的方法进行烟碱、总糖、总氮、钾、氯含量的检测。2结果与分析依据“122”的方法检测片烟成品的化学成分含量及颜色值，再按照配方模块分别计算不同调控因素下成品片烟化学成分含量和颜色值的变异系数(CV 值)，通过 CV 值判断各调控因素的优劣。由表1可知，试验模块烟碱含量CV值表 1各模块不同调控因素下片烟成品化学成分含量和颜色值的 CV 值分析Table 1CV analysis of the content of the chemical components and color value of finished tobacco lamina regulated by different factors in eachmodule单位:%调控因素egulationfactors烟碱含量 Nictine contentABCDEFG平均值Average总糖含量 Total sugar contentABCDEFG平均值Average烟碱 Nicotine262275384197243435254293297379214225343254285285烟碱+颜色 Nicotine+color228282402280293533313333306464269228452306238323光谱 Spectrum211294351286276464277308279388147201402251266276光谱+颜色 Spectrum+color243276355245276483279308230347253234348280261279颜色 Color231279278531261316261281381301207286平均值 Average235282373257273489277312275395221234385278252291极差 ange051019052089050098059060076116122080109055079091调控因素egulationfactors总氮含量 Total nitrogen contentABCDEFG平均值Average钾含量 Potassium contentABCDEFG平均值Average烟碱 Nicotine172174158172173240209185484510540411759843744613烟碱+颜色 Nicotine+color171195149167201323197200335833613394537668620571光谱 Spectrum143180145176181226215181506621574444627587678577光谱+颜色 Spectrum+color174162212178195202172185386626524437686810706596颜色 Color186208162265225