CN101566565B - 烟丝参配比例的快速测定方法 - Google Patents

烟丝参配比例的快速测定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种烟丝参配比例的快速测定方法，用成品烟丝待测样品的漫反射近红外光谱图、叶丝待测样品的漫反射近红外光谱图、梗丝待测样品的漫反射近红外光谱图和薄片丝待测样品漫反射近红外光谱图的近红外光谱5500cm-1至4200cm-1所对应的吸光度值作为自变量矩阵；制造该成品烟丝所用叶丝、梗丝、薄片丝的设计参配比例构建因变量矩阵，用多元曲线分辨-交替最小二乘法对步骤3中的矩阵进行运算，得到待测烟丝样品中叶丝、梗丝、薄片丝的实际参配比例。本发明克服了现有技术建模过程比较复杂、模型适用范围比较窄、工作量大等缺点，提供了一种使用的检测仪器少，过程方法简单，能够现场快速检测的方法，能广泛应用在烟草行业上。

Description

烟丝参配比例的快速测定方法
技术领域
本发明涉及烟丝的检测方法，具体涉及烟丝参配比例的检测方法。
背景技术
影响卷烟产品质量的稳定性的因素比较多，其中卷烟烟丝中叶丝、梗丝、薄片丝的参配比例的稳定性是影响卷烟产品内在质量稳定性的重要因素之一；同时，叶丝、梗丝、薄片丝的参配比例的稳定性和配方比例的符合性也是评价卷烟生产工艺工序能力的重要指标，因此，准确测定卷烟烟丝中叶丝、梗丝、薄片丝的参配比例具有非常重要的意义。目前通常的做法有两种：一种是人工挑选法，这种方法具有工作量大、结果准确性差等缺点；另一种方法是近红外光谱-偏最小二乘法模型预测法，这种方法与人工挑选法相比，结果的准确性有了很大提高，但存在建模过程比较复杂、模型适用范围比较窄、工作量大等缺点，无法实现现场快速检测。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供解决反映烟丝中叶丝、梗丝、薄片丝的实际真实的参配比例的检测方法。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种烟丝参配比例的快速测定方法，按照如下步骤1至步骤4进行：
步骤1分别取多个成品烟丝和制造该成品烟丝所用的叶丝、梗丝、薄片丝，粉碎后过40-60目筛制成多个成品烟丝待测样品及叶丝待测样品、梗丝待测样品和薄片丝待测样品；
步骤2分别用近红外光谱仪扫描多个成品烟丝待测样品及叶丝待测样品、梗丝待测样品和薄片丝待测样品，得到成品烟丝待测样品的漫反射近红外光谱及叶丝待测样品的漫反射近红外光谱、梗丝待测样品的漫反射近红外光谱和薄片丝待测样品漫反射近红外光谱；
步骤3用叶丝待测样品的漫反射近红外光谱、梗丝待测样品的漫反射近红外光谱、薄片丝待测样品漫反射近红外光谱和成品烟丝待测样品的漫反射近红外光谱5500cm-1至4200cm-1所对应的吸光度值作为自变量矩阵，制造该成品烟丝所用叶丝、梗丝、薄片丝的待测参配比例构建因变量矩阵；
步骤4用多元曲线分辨-交替最小二乘法对步骤3中的矩阵进行运算，得到待测烟丝样品中叶丝、梗丝、薄片丝的实际参配比例。
更进一步的技术方案是因变量矩阵是按照如下建立的：
Myy    Myg    Myb
Mgy    Mgg    Mgb
Mby    Mbg    Mbb
M1y    M1g    M1b
M2y    M2g    M2b
M      M      M
Miy    Mig    Mib
其中：
Myy Myg Myb分别为叶丝中所含的叶丝、梗丝、薄片丝的比例，对叶丝样品来讲其所含叶丝的比例为100％，梗丝、薄片丝的比例均为0，即Myy＝100％、Myg＝0％、Myb＝0％；
Mgy Mgg Mgb分别为梗丝中所含的叶丝、梗丝、薄片丝的比例，对梗丝样品来讲其所含梗丝的比例为100％，叶丝、薄片丝的比例均为0，即Mgg＝100％、Mgy＝0％、Mgb＝0％；
Mby Mbg Mbb分别为薄片丝中所含的叶丝、梗丝、薄片丝的比例，对薄片丝样品来讲其所含薄片丝的比例为100％，叶丝、梗片丝的比例均为0，即Mbb＝100％、Mby＝0％、Mbg＝0％；
Miy Mig Mib分别为第i个成品烟丝中的叶丝、梗丝、薄片丝的待测参配比例，为未知数；
i为待测成品烟丝的个数。
更进一步的技术方案是自变量矩阵是按照如下建立的：
Ay1    Ay2    ...    Ayj
Ag1    Ag2    ...    Agj
Ab1    Ab2    ...    Abj
A11    A12    ...    A1j
A21    A22    ...    A2j
M      M      M      M
Ai1    Ai2    ...    Aij
其中：
Ayj Agj Abj分别为叶丝、梗丝、薄片丝样品的漫反射近红外光谱各波数所对应的吸光度值。j为漫反射近红外光谱的波数个数。
Aij为第i个成品烟丝待测样品的漫反射近红外光谱各波数所对应的吸光度值。i为待测成品烟丝的个数，j为漫反射近红外光谱的波数个数。
更进一步的技术方案是步骤2时进行近红外光谱仪扫描时，谱区范围为12000cm-1至4000cm-1，扫描分辨率8cm-1，扫描次数64次。
更进一步的技术方案是步骤2时进行近红外光谱仪扫描时，谱区范围为4000cm-1。
更进一步的技术方案是步骤2时进行近红外光谱仪扫描时，谱区范围为8000cm-1。
更进一步的技术方案是步骤2时进行近红外光谱仪扫描时，谱区范围为6000cm-1。
与现有技术相比，本发明的有益效果是检测反映了烟丝中叶丝、梗丝、薄片丝的参配比例情况，使用的检测仪器少，过程方法简单，能够现场快速检测。
具体实施方式一
下面对本发明作进一步阐述。
选用一个牌号卷烟为例，该牌号卷烟烟丝由叶丝和梗丝构成，其配方参配设计比例为叶丝∶梗丝＝84∶16。分别取适量该牌号卷烟某批次所用的叶丝、梗丝以及该牌号成品5个烟丝，依次经过步骤5至步骤8：
步骤5粉碎后过40目筛制成1号成品烟丝待测样品、2号成品烟丝待测样品、3号成品烟丝待测样品、4号成品烟丝待测样品、5号成品烟丝待测样品、6号为叶丝待测样品、7号为梗丝待测样品。
步骤6分别用1号成品烟丝待测样品、2号成品烟丝待测样品、3号成品烟丝待测样品、4号成品烟丝待测样品、5号成品烟丝待测样品、叶丝待测样品、梗丝待测样品进行近红外光谱仪扫描时，近红外光谱仪扫描时谱区范围为12000~4000cm-1，扫描分辨率8cm-1，扫描次数64次。得到如图1的1号成品烟丝漫反射近红外光谱图、如图2的2号成品烟丝漫反射近红外光谱图、如图3的3号成品烟丝漫反射近红外光谱图、如图4的4号成品烟丝漫反射近红外光谱图、如图5的5号成品烟丝漫反射近红外光谱图、如图6叶丝待测样品的漫反射近红外光谱图、如图7梗丝待测样品的漫反射近红外光谱图。
步骤7用得到的叶丝待测样品的漫反射近红外光谱图、梗丝待测样品的漫反射近红外光谱图、1号成品烟丝漫反射近红外光谱图、2号成品烟丝漫反射近红外光谱图、3号成品烟丝漫反射近红外光谱图、4号成品烟丝漫反射近红外光谱图、5号成品烟丝漫反射近红外光谱图的5500cm-1至4200cm-1所对应的吸光度值见如表1构成自变量矩阵，叶丝、梗丝比例构成如表2因变量矩阵：
0.4461  0.4457  Λ  0.6826
0.4026  0.4023  Λ  0.6298
0.4389  0.4385  Λ  0.6739
0.4388  0.4384  Λ  0.6739
0.4391  0.4387  Λ  0.6738
0.4387  0.4385  Λ  0.6737
0.4390  0.4386  Λ  0.6736
表1自变量矩阵
100     0
0       100
M1y     M1g
M2y     M2g
M3y     M3g
M4y     M4g
M5y     M5g
表2因变量矩阵
步骤8用多元曲线分辨-交替最小二乘法对步骤3中的矩阵进行运算，得到待测烟丝样品中叶丝、梗丝的实际参配比例见表3：
  样品编号   叶丝(％)   梗丝(％)
  1号成品烟丝   84.32   15.68
  2号成品烟丝   83.52   16.48
  3号成品烟丝   84.16   15.84
  4号成品烟丝   83.57   16.43
  5号成品烟丝   83.84   16.16
表3叶丝、梗丝的参配比例
具体实施方式二
下面对本发明作进一步阐述。
选用一个牌号卷烟为例，该牌号卷烟烟丝由叶丝、梗丝和薄片丝构成，其配方参配设计比例为叶丝∶梗丝∶薄片丝＝70∶20∶10。分别取适量该牌号卷烟某批次所用的叶丝、梗丝、薄片丝以及该牌号成品5个烟丝，依次经过步骤9至步骤12：
步骤9粉碎后过40目筛制成1号成品烟丝待测样品、2号成品烟丝待测样品、3号成品烟丝待测样品、4号成品烟丝待测样品、5号成品烟丝待测样品、叶丝待测样品、梗丝待测样品、薄片丝待测样品。
步骤10分别用1号成品烟丝待测样品、2号成品烟丝待测样品、3号成品烟丝待测样品、4号成品烟丝待测样品、5号成品烟丝待测样品、叶丝待测样品、梗丝待测样品、薄片丝待测样品进行近红外光谱仪扫描时，近红外光谱仪扫描时谱区范围为12000~4000cm-1，扫描分辨率8cm-1，扫描次数64次。得到如图8的1号成品烟丝漫反射近红外光谱图、如图9的2号成品烟丝漫反射近红外光谱图、如图10的3号成品烟丝漫反射近红外光谱图、如图11的4号成品烟丝漫反射近红外光谱图、如图12的5号成品烟丝漫反射近红外光谱图、如图13叶丝待测样品的漫反射近红外光谱图、如图14梗丝待测样品的漫反射近红外光谱图、如图15薄片丝待测样品的漫反射近红外光谱图。
步骤11用得到的叶丝待测样品的漫反射近红外光谱图、梗丝待测样品的漫反射近红外光谱图、薄片丝待测样品的漫反射近红外光谱图、1号成品烟丝漫反射近红外光谱图、2号成品烟丝漫反射近红外光谱图、3号成品烟丝漫反射近红外光谱图、4号成品烟丝漫反射近红外光谱图、5号成品烟丝漫反射近红外光谱图的5500cm-1至4200cm-1所对应的吸光度值见如表4构成自变量矩阵，叶丝、梗丝、薄片丝比例构成如表5因变量矩阵：
0.4456  0.4453  Λ  0.6830
0.4024  0.4021  Λ  0.6290
0.4865  0.4861  Λ  0.7652
0.4439  0.4437  Λ  0.6861
0.4438  0.4435  Λ  0.6864
0.4440  0.4436  Λ  0.6860
0.4438  0.4434  Λ  0.6863
0.4439  0.4436  Λ  0.6861
表4自变量矩阵
100    0      0
0      100    0
0      0      100
M1y    M1g    M1b
M2y    M2g    M2b
M3y    M3g    M3b
M4y    M4g    M4b
M5y    M5g    M5b
表5因变量矩阵
步骤12用多元曲线分辨-交替最小二乘法对步骤3中的矩阵进行运算，得到待测烟丝样品中叶丝、梗丝、薄片丝的实际参配比例见表6：
  样品编号   叶丝(％)   梗丝(％)   薄片丝(％)
  1   69.69   20.09   10.22
  2   70.17   20.15   9.68
  3   69.80   19.80   10.40
  4   69.90   20.40   9.70
  5   70.20   19.50   10.30
表6叶丝、梗丝、薄片丝的参配比例

Claims (5)

1.一种烟丝参配比例的快速测定方法，其特征在于按照如下步骤1至步骤4进行：
步骤1分别取多个成品烟丝和制造该成品烟丝所用的叶丝、梗丝、薄片丝，粉碎后过40-60目筛制成多个成品烟丝待测样品及叶丝待测样品、梗丝待测样品和薄片丝待测样品；
步骤2分别用近红外光谱仪扫描多个成品烟丝待测样品及叶丝待测样品、梗丝待测样品和薄片丝待测样品，得到成品烟丝待测样品的漫反射近红外光谱及叶丝待测样品的漫反射近红外光谱、梗丝待测样品的漫反射近红外光谱和薄片丝待测样品漫反射近红外光谱；
步骤3用叶丝待测样品的漫反射近红外光谱、梗丝待测样品的漫反射近红外光谱、薄片丝待测样品漫反射近红外光谱和成品烟丝待测样品的漫反射近红外光谱5500cm-1至4200cm-1所对应的吸光度值作为自变量矩阵，制造该成品烟丝所用叶丝、梗丝、薄片丝的待测参配比例构建因变量矩阵；
步骤4用多元曲线分辨-交替最小二乘法对步骤3中的矩阵进行运算，得到待测烟丝样品中叶丝、梗丝、薄片丝的实际参配比例；
其中所述因变量矩阵如下建立：
Myy  Myg  Myb
Mgy  Mgg  Mgb
Mby  Mbg  Mbb
M1y  M1g  M1b
M2y  M2g  M2b
.    .    .
.    .    .
.    .    .
Miy  Mig  Mib
其中：
MyyMygMyb分别为叶丝中所含的叶丝、梗丝、薄片丝的比例，对叶丝样品来讲其所含叶丝的比例为100％，梗丝、薄片丝的比例均为0，即Myy＝100％、Myg＝0％、Myb＝0％；
MgyMggMgb分别为梗丝中所含的叶丝、梗丝、薄片丝的比例，对梗丝样品来讲其所含梗丝的比例为100％，叶丝、薄片丝的比例均为0，即Mgg＝100％、Mgy＝0％、Mgb＝0％；
MbyMbgMbb分别为薄片丝中所含的叶丝、梗丝、薄片丝的比例，对薄片丝样品来讲其所含薄片丝的比例为100％，叶丝、梗片丝的比例均为0，即Mbb＝100％、Mby＝0％、Mbg＝0％；
MiyMigMib分别为第i个成品烟丝中的叶丝、梗丝、薄片丝的待测参配比例，为未知数；
i为待测成品烟丝的个数；
其中所述自变量矩阵是按照如下建立的：
Ay1  Ay2  ...  Ayj
Ag1  Ag2  ...  Agj
Ab1  Ab2  ...  Abj
A11  A12  ...  A1j
A21  A22  ...  A2j
.    .    .    .
.    .    .    .
.    .    .    .
Ai1  Ai2  ...  Aij
其中：
AyjAgjAbj分别为叶丝、梗丝、薄片丝样品的漫反射近红外光谱各波数所对应的吸光度值，j为漫反射近红外光谱的波数个数；
Aij为第i个成品烟丝待测样品的漫反射近红外光谱各波数所对应的吸光度值；i为待测成品烟丝的个数，j为漫反射近红外光谱的波数个数。
2.根据权利要求1所述的烟丝参配比例的快速测定方法，其特征在于所述步骤2进行近红外光谱仪扫描时，谱区范围为12000cm-1至4000cm-1，扫描分辨率8cm-1，扫描次数64次。
3.根据权利要求2所述的烟丝参配比例的快速测定方法，其特征在于所述步骤2进行近红外光谱仪扫描时，谱区范围为4000cm-1。
4.根据权利要求2所述的烟丝参配比例的快速测定方法，其特征在于所述步骤2进行近红外光谱仪扫描时，谱区范围为8000cm-1。
5.根据权利要求2所述的烟丝参配比例的快速测定方法，其特征在于所述步骤2时进行近红外光谱仪扫描时，谱区范围为6000cm-1。
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Address before: 610017 Jackie Chan Road, Chengdu economic and Technological Development Zone, Longquanyi District, Sichuan, China, No. 2, No.

Patentee before: China Tobacco Chuanyu Industry Co., Ltd.