默斯测控技术(长沙)有限公司

 

一、背景

加糖料在烟草工业制丝车间的重要工艺点。糖料的配方和加料的多少对成品烟的质量和口感影响很大。如果加糖料不均,会在同一批烟中,造成成品烟的质量和口感不统一。因此,为了提高卷烟的质量,必须解决烟叶加工过程中加糖料不均的问题,由于糖料中的成份十分复杂,多达几百不同的成份组成,要检测加糖料的多少,就必须找从糖料中找出一种与加料总量相关的化学组份来替代测量加料量的多少。

 

以下试验就是基于解决以上问题而进行的。

 

二、试验目的

1、测试CM-M-540能否在线测量烟叶中的多种关键化学组份。并检测其精度,看是否可以满足区分烟叶生产的在线监测要求

 

2、通过添加不同的糖料和水分,找出能测量加糖量的关键组份。并用这个组份来测量加糖量的多少。以达到在线监测加糖料均匀性的目的。

 

三、采用的分析测量仪器及其原理及其特点

本测试采用一种原装德国进口的近红外多频谱化学成份分析仪。其最大的特点是采用了采用二极管阵列式光谱仪,而不是普通的过滤式或移动的衍射光栅式的近红外光谱分析仪。

 

二极管阵列式光谱分析仪,可以将1024个光探测器集成在一块芯片上。因此可以使用一个衍射光栅就可以将光线分割开,每一条频谱线都由独立的光探测器捕捉。它有以下优点: 

1)机械部分稳定无可动部件、无磨损件、无需要维护

2)测量快速,一次抓取整个频谱

3)能同时测量4-16个化学组份。而且每个成分的校准模型都是相互独立。精度高达0.05%。

4)物料的颜色不影响数据的测量,周边微光环境不影响成分的测量.

5)和室内外无恒温湿环境下可靠运行。安装灵活,可多种方式安装。适用于在线检测环境.

 

四、测试时间、地点

测试时间:2016年5月3日到2016年5月15日。

 

测试地点:河南安阳卷烟厂制丝车间

五、被测介质:

由安阳卷烟厂提供的:银河牌烟叶及雪茄牌烟叶

烟叶的取样点位于叶片加料工艺的前一段工艺点。以保证所取的原烟叶没有添加任何化学液。

 

六、试验方法

1、提取没有添加任何糖料的原烟叶。并静放24小时以上以达到原烟均衡。

 

2、在提取的原叶中分出一半,按十份等重,添加不同含量的糖料。

3、在提取的原叶中分出一半,按六份等重,添加不同含水量的水份。

4、以上两种样品在恒温恒湿环境中静放最少24小时。以达到均衡。

5、样品完成用CM-M-540进行频谱提取,关保留烟样送实验室。

6、跟据实验室分析数据完成数据模型建立和标定。

7、标定完成后,进行对比测试。

8、分析对比测试结果。 

 

七、测试过程

1、样品备制(取样过程及规范):

 

1)原叶提取:在制丝车间的叶片加料工艺前的工艺点。提取不少于10KG的原烟叶。把原烟叶在恒温恒湿的环境中静放24小时以上。静放之后的原烟叶按400克一份,分成20份。

2)等水加糖料的样品备制:没加取一包没加糖的原叶,标记为1#,依次取另9包,分别用喷壶边喷边搅拌,每加分别加入糖料,3克,4克,8克,9克。。。。并标记为2#,3#,4#。。。。.加完后要搅拌,并用密封袋密封好。数据如下图所示:

3)等糖加水样品的备制:随机加入约每份样12克的糖料,静致24小时后,如上加糖料备制方法相同分别加入不同含量的水分。标记为W1,W2…….

4)加好糖料和加好水后,分别放在恒温恒湿环境中静放不少于24小时。这样样品就备好了。

 

 

2、安装情况;

设备安装在生产线上,分析仪的光传感器距离测量烟叶的距离为:11CM.

3、试验过程:

用个标准样品在动态和静态下分别提取频谱数据。

把样品送实验室化验并得出各种成份的标准值。

用标准值进行各成份较准模型分析。

得到各成份的较准曲线,然后进行测量比对。

 

八、测试数据及分析

1、用CM-M-540检测添加不同丙二醇含量的样品,试验其精度和跟随性。

 

如下表格中丙二醇和水的测量数据与标准数据的比对表(如表格2)。

表格2

 

由于丙二醇很少,为了方便计算及标定,把丙二醇的的值放大10倍。用于标定和分析。

从表中可以看到。

1)CM-M-540测量丙二醇的测量精度放大十倍后平均在0.2左右,其实际精度为:正负0.02。最大绝对误差为:正负0.04.

2)测试值与实际值有很好的跟随性与相关性。(如图所示) 

2、用CM-M-540检测添加不同含水量的样品,试验其精度和跟随性。

如下表格中丙二醇和水的测量数据与标准数据的比对表(如表格2)。

 

 

从表中可以看到。

1)CM-M-540测量含水量测量精度平均在0.03左右,其实际精度为:正负0.05。最大绝对误差为:正负0.08.

2)测试值与实际值有很好的跟随性与相关性。(如图所示) 

3、用CM-M-540检测烟叶中尼古丁、钾、氯、还原糖、总糖等成份的含量,试验其精度和跟随性。

如下表格中氯、钾、尼古丁测量数据与标准数据的比对表(如表格3)。

还原糖与总糖的数据比对(如表格4)

 

 

表格4

 

以以上数据和对比中可以看到。CM-M-540在测量尼古丁、氯、钾、还原糖、总糖等元素测量时,其测量精度都在0.1以内。平均精度正负0.05.

其测量值与实际值有着很好的跟随性与相关性。

 

4、测试丙二醇和还原糖、总糖与添加“糖料”的多少的相关性。看哪种成份能成为添加“糖料”的多少代替元素。

下图为丙二醇、还原糖,总糖三种成份与添加“糖料”多少的关系曲线

  

从以上曲线可以看到:

1)丙二醇的多少与加糖量的多少有关完全相同的跟随性。说明丙二醇的多少完全可以代替加糖量的多少。

2)丙二醇的多少与加水量的多少没有跟随性。

3)加糖料的多少与含水量的多少有一定相关性。随着加糖料的增加,含水量会有一定的增加(说明糖料中本身含有一定水份)。但是增加量不很大。有一定趋势关系,但是没有跟随性。

4)还原糖与总糖的多少与加水量、加糖料量没有关系。总糖的含量不能代表加糖料的含量。

5、分析烟叶中氯、钾、尼古丁等化学成份与含水量、添加糖料量及其分布的关系。

如下图为其它化水成份的曲线分布图

 

1)从以上曲线图可以看出,除丙二醇外,其它的化学成份与加糖料量、加水量没有任何关系。

 

九、试验结论

1、数据分析:通过以上数据可以看到,本次测量共测得烟叶中含水量、加料量、还原糖、总糖、丙二醇、氯、钾、尼古丁共8种不同成份的元素。德国进口的CM-M-540对这几种成份都能够在线检测。其测量精度都在正负0.05以内。

2、在所有组份中,只有丙二醇可以替代测量加糖量的多少。所以用在线测量丙二醇来测量加糖量的多少是可行的的方案。