CN110320128A - 一种烘烤过程中烟叶水分含量无损检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烘烤过程中烟叶水分含量无损检测方法，具体步骤如下：一、样品选择及测试前准备；二、无损检测；三、数据采集；四、数据处理。通过随机选取一片烟叶作为测试样品固定在称重箱体中，然后连同称重箱体一同装入密集烤箱，与常规烘烤过程中烟叶水分检测方法相比，操作简单，检测结果更加精确，大大降低了检测成本；通过称重传感器实时采集测试烟叶的重量信息，并将其传输至密集烤箱外的数控显示屏上，实现了烟叶水分含量无损检测，并且通过硬盘录像能够远程监测烟叶在烘烤期间的重量变化曲线，大大减轻了工作人员的劳动强度；检测结果准确度高，稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及烟叶烘烤技术领域，具体涉及一种烘烤过程中烟叶水分含量无损检测方法。
背景技术
烟叶烘烤过程中，水分的变化对烟叶变黄、定色及烘烤质量影响极大，只有当失水和变黄、定色相协调时，烘烤质量才有保障。水分是鲜烟叶品质在烘烤过程中进一步改进和完善的必备的内因条件之一。烟叶烘烤过程从本质上讲是烟叶脱水干燥及色素降解的过程，要获得最佳品质的烤烟需要在温湿度控制得适宜情况下让烟叶水分散失同色素降解达到动态平衡，这是烟叶烘烤的核心。在烤烟烘烤过程中，失水干燥是最终目的，但是烟叶烘烤中水分的动态控制是决定烟叶品质的关键。目前测算烟叶烘烤过程中含水量的主要方法有杀青烘干法、烤房干燥称质量法等，但这些方法周期长、误差大，成本高，无法满足实际需要。
发明内容
针对现有测算烟草烘烤过程中含水量方法存在的问题，本发明提出了一种周期短、误差小、成本低的烘烤过程中烟叶水分含量无损检测方法。
本发明通过下述技术方案来实现：
一种烘烤过程中烟叶水分含量无损检测方法，具体步骤如下：
一、样品选择及测试前准备：
(1.1)样品选取大田管理规范、长势均匀一致的烟田，选取同一品种，大田烟株长势基本一致，在群体中选择株高一致、叶片数相等、叶色基本一致、且无病害烟株，烟叶成熟时采收，随机选取一片叶片作为测试烟叶；
(1.2)称重箱体测试前准备：通过称重箱体外部触摸屏控制器进行实验前期设置和称重标定，校准每个电子称重传感器；所述称重箱体的箱体规格1000mm×200mm×800mm，箱体外部设置有触摸屏控制器，箱体内部上端固定2个带过载保护的称重传感器，精度达到0.5克，内置500mm×675mm规格双层碳纤维棒烟叶夹具，悬空挂置在箱体内，2个称重传感器各自由垂下2根挂绳，挂绳上带挂钩，挂钩与烟叶夹具上的挂钩相连，使烟叶夹具悬空挂置于箱体内，并可以分离；烟叶夹具中间夹紧一片烟叶，可以进行称重；
二、无损检测，包括以下步骤：
(2.1)取下双层碳纤维棒烟夹，把测试烟叶叶片平展展开叶柄向上，叶尖向下固定在双层碳纤维棒烟夹上，再将固定好测试烟叶的双层碳纤维棒烟夹挂置在称重箱体中；
(2.2)把称重箱体随同测试烟叶一同装入密集烤箱中；
(2.3)接通电源，同时开启密集烤箱电源，按照三段式烘烤工艺烘烤；
(2.4)称重传感器每隔15秒称取一次测试烟叶重量；
(2.5)随着烘烤时间的变化，烟叶叶片的水分蒸发，样品的质量则逐步减轻，称重箱体上的称重传感器能够检测到样品随着烘烤时间变化相应的水分蒸发后的重量，同时在密集烤箱箱体外的数控显示屏上显示样品失水后的实际重量；
(2.6)试验记录员每隔12小时观察密集烤箱外的数控装置显示屏样品重量(W2、W3、….)，同时在烘烤过程中的烘烤关键温度点记录样品重量变化情况，直到烘烤结束，以供数据处理；
三、数据采集，包括以下步骤：
(3.1)试验开始前通过称重箱体触摸屏控制器进行实验前期设置；
(3.2)试验开始后，每间隔30秒钟，触摸屏控制器通过RS485接口，依次采集5个放大、A/D模块的数值，因为称重监测电路需要转换等待时间，每个采集应答最大等待5秒种；
(3.3)触摸屏控制器接收10次数据后，进行一次平均值计算，将计算结果发送给连接的工业计算机；
四、数据处理，包括以下步骤：
(4.1)由工业计算机作为控制核心，通过网络交换机外接网络，进行远程控制和监测；所述工业计算机能够完成系统的分析和处理功能；
(4.2)工业计算机通过一个接口转换器与称重控制箱连接，使用MODBUS总线使工业计算机和控制箱内的模块连接，实现工业计算机对称重模块的控制和信号采集；
(4.3)硬盘记录采集信号，并按系统设置定时录像，录制图像经离线分析处理后，可以获得烟叶在烘烤期间的重量变化曲线，硬盘录像机也可以通过网络交换机外接网络，实现远程监测；
(4.4)提取数据，采用Excel2010进行数据分析，并依据公式计算烟叶烘烤过程中不同烘烤阶段水分含量：
ω＝[(W1-W2…)/W1]*％
ω——新鲜烟叶样品中水分的质量分数，％；
W1——新鲜烟叶样品的质量，g；
W2——烘烤过程质量，g；
(4.5)根据公式测算出烟叶烘烤过程中每个时间段水分含量变化。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
(1)本发明提供的烘烤过程中烟叶水分含量无损检测方法，通过随机选取一片烟叶作为测试样品固定在称重箱体中，然后连同称重箱体一同装入密集烤箱，与常规烘烤过程中烟叶水分检测方法相比，操作简单，检测结果更加精确，大大降低了检测成本；
(2)本发明提供的烘烤过程中烟叶水分含量无损检测方法，通过称重传感器实时采集测试烟叶的重量信息，并将其传输至密集烤箱外的数控显示屏上，实现了烟叶水分含量无损检测，并且通过硬盘录像能够远程监测烟叶在烘烤期间的重量变化曲线，大大减轻了工作人员的劳动强度；
(3)本发明提供的烘烤过程中烟叶水分含量无损检测方法，检测结果准确度高，稳定性好。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合具体实施例进行详细描述。
实施例1
采用密集烤箱对中烟100、豫烟7号、豫烟13号成熟采收后的中部叶分别进行烤制过程中的水分检测。
(1)采集成熟均匀一致的烟叶编杆装入密集烤房，每杆烟叶重量不超过10kg；
(2)随机选取一片作为测试叶固定在称重箱体内，随同编杆烟叶一同装入密集烤箱中，按照三段式烘烤工艺进行烤制；
(3)取样关键点为变黄；
(4)烟叶烘烤过程中关键温度点记录密集烤箱外的数控装置显示屏样品重量，同时采用烘干法分别在烘烤关键温度点取挂牌烟样5片，称重记录后在烘箱烘干称重；
(5)采用差减法分别计算出两种方法测定不同时间段烟叶水分含量；
(6)计算结果如下：
表1设备检测法与常规检测法测定的含水率对比(％)
表1结果对比显示，烘烤过程中水分含量采用本发明提供的设备法检测结果高于常规检测法，结果差异基本在5％以内。烟叶含水率检测结果显示，采用本发明提供的设备检测方法烤烟品种豫烟7号和豫烟13号检测结果均高于常规检测法；中烟100采用本发明提供的设备检测法在42℃时检测结果比常规检测方法高1.33％，差异略大。
表2设备检测法与常规检测法检测水分含水率平行试验(以中烟100为例)％
注：T1、T2、T3分别代表重复1、重复2、重复3。
由表2可以看出，本发明提供的设备检测法与常规方法检测结果的标准差、变异系数均较小，说明常规方法和设备检测法的结果都具有稳定性，其中设备检测法的稳定性相对较好，从而证明了本发明提供的设备检测法适用于烟草烘烤过程中水分含量无损检测。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (1)
1.一种烘烤过程中烟叶水分含量无损检测方法，其特征在于，具体步骤如下：
一、样品选择及测试前准备：
（1.1）样品选取大田管理规范、长势均匀一致的烟田，选取同一品种，大田烟株长势基本一致，在群体中选择株高一致、叶片数相等、叶色基本一致、且无病害烟株，烟叶成熟时采收，随机选取一片叶片作为测试烟叶；
（1.2）称重箱体测试前准备：通过称重箱体外部触摸屏控制器进行实验前期设置和称重标定，校准每个电子称重传感器；所述称重箱体的箱体规格1000mm×200mm×800mm，箱体外部设置有触摸屏控制器，箱体内部上端固定2个带过载保护的称重传感器，精度达到0.5克，内置500mm×675mm规格双层碳纤维棒烟叶夹具，悬空挂置在箱体内，2个称重传感器各自由垂下2根挂绳，挂绳上带挂钩，挂钩与烟叶夹具上的挂钩相连，使烟叶夹具悬空挂置于箱体内，并可以分离；烟叶夹具中间夹紧一片烟叶，可以进行称重；
二、无损检测，包括以下步骤：
（2.1）取下双层碳纤维棒烟夹，把测试烟叶叶片平展展开叶柄向上，叶尖向下固定在双层碳纤维棒烟夹上，再将固定好测试烟叶的双层碳纤维棒烟夹挂置在称重箱体中；
（2.2）把称重箱体随同测试烟叶一同装入密集烤箱中；
（2.3）接通电源，同时开启密集烤箱电源，按照三段式烘烤工艺烘烤；
（2.4）称重传感器每隔15秒称取一次测试烟叶重量；
（2.5）随着烘烤时间的变化，烟叶叶片的水分蒸发，样品的质量则逐步减轻，称重箱体上的称重传感器能够检测到样品随着烘烤时间变化相应的水分蒸发后的重量，同时在密集烤箱箱体外的数控显示屏上显示样品失水后的实际重量；
（2.6）试验记录员每隔12小时观察密集烤箱外的数控装置显示屏样品重量（W2、W3、….），同时在烘烤过程中的烘烤关键温度点记录样品重量变化情况，直到烘烤结束，以供数据处理；
三、数据采集，包括以下步骤：
（3.1）试验开始前通过称重箱体触摸屏控制器进行实验前期设置；
（3.2）试验开始后，每间隔30秒钟，触摸屏控制器通过RS485接口，依次采集5个放大、A/D模块的数值，因为称重监测电路需要转换等待时间，每个采集应答最大等待5秒种；
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四、数据处理，包括以下步骤：
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（4.2）工业计算机通过一个接口转换器与称重控制箱连接，使用MODBUS总线使工业计算机和控制箱内的模块连接，实现工业计算机对称重模块的控制和信号采集；
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（4.4）提取数据，采用Excel2010进行数据分析，并依据公式计算烟叶烘烤过程中不同烘烤阶段水分含量：
ω=[（W1-W2…）/W1]*%
ω——新鲜烟叶样品中水分的质量分数，%；
W1——新鲜烟叶样品的质量，g；
W2——烘烤过程质量，g；
（4.5）根据公式测算出烟叶烘烤过程中每个时间段水分含量变化。
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