用近红外光谱分析技术在线监测烟丝的质量指标.pdfVIP

第28卷，第10期 光谱学与光谱分析 2oo arld october，2008 8年1o月 SpectroscopySpectralAnalysis 用近红外光谱分析技术在线监测烟丝的质量指标 朱红波·，杨 敏1，彭黔荣弘，蔡元青2，赖东辉2，杨虹杰2，周静2 1．贵州大学化学工程学院，贵州贵阳550003 2．贵州中烟工业公司技术中心，贵州贵阳550003 摘要用在线近红外光谱法对烟丝的总糖含量、还原糖含量、总氮含量、烟碱含量、钾离子含量、氯离子 含量、水分7项质量指标进行了在线监测，通过偏最小二乘法分别建立了7项质量指标的标准定量分析模 型，并选择了光谱预处理方法、谱区范围和最佳维数。用近红外分析方法和标准分析方法对未知样品进行了 分析，在给定显著性水平o．05的情况下，进行f检验结果显示2种方法没有显著差别，利用近红外分析方法 可同时预测7项指标，1min内就可以分析1个样品，在生产过程中可利用近红外分析的实时数据监测产品 的质量，调解工艺参数。研究表明，在线近红外分析方法是控制烟丝质量的有效和准确的方法。 关键词近红外光谱；在线监测；烟丝 中图分类号：0657．3文献标识码：A 文章编号：1000∞593(2008)10—0127一02 目前，近红外(N限)分析技术在烟草研究领域已得到了 配方处理，其各个化学指标变化比不同等级初烤的变化均相 较广泛的应用，但是，这些研究采用的近红外光谱仪主要是 对较小。根据决定系数公式，在极差比较小，分析数据准确 以离线为主，由于离线分析获得的分析数据滞后于生产过 度不变的情况下，模型的决定系数不会很大，因此主要考察 程，不能对产品烟丝实时分析，从而不能快速、实时、连续、 模型的均方差大小是否满足分析要求。在建立模型的过程 准确的跟踪生产工艺状况和产品质量的变化。在线近红外分 中，通过0PUS软件的优化以及利用目标函数，(z)，得到各 析技术为产品的过程质量控制提供了很好的平台，将NIR应 个化学成分建模的最佳光谱预处理方法、最佳谱区范围以及 用到卷烟生产过程质量控制当中，将在线检测的各种参数及 最佳维数。 时反馈到生产线上，保证产品良好质量以及其质量稳定性， 为了进一步确认近红外分析方法的准确性，进行长 使卷烟生产真正实现自动化、实时质量监控。本研究应用在 时间跟踪，并进行随机检测。随机抽取了不同牌号不同批次 线傅里叶变换近红外光谱仪收集制丝线上的烟丝光谱，采用 的8个样品，将这些样品作为验证样品，通过在线近红外预 PLs法建立了在线烟丝含水率、总植物碱、总糖、总氮、还 测数据和常规分析方法获得的分析数据进行对比，总糖、还 原糖、氯、钾的预测模型。 原糖、总氮、烟碱的分析结果见表1，钾、氯、水分的分析结 果见表2。由这两个表可知总糖、还原糖、总氮、烟碱、钾、 利用已设好参数的MATRIX-E在线傅里叶变换近红外 min 光谱仪的oPUs软件，在线采集烟丝样品的光谱，每1 ’氯、水分含量预测的最大误差分别为一0．42，O．67， 采集1个光谱，将其存储于计算机硬盘中，采集光谱时同步 3，0．0924，O．0385， 取样，通过连续流动分析仪获得对应的化学成分分析数据， o．2127，O．4276，0．0266，O．060 O．193 然后通过PLs建模。建模时，采用马氏距离值和化学值F检 6。用近红外预测结果和标准方法测得结果通过成对t 验两个指标分别对光谱和化学值进行异常检验，具体的光谱