默斯測控技術(長沙)有限公司

 

一、背景

加糖料在煙草工業制絲車間的重要工藝點。糖料的配方和加料的多少對成品煙的質量和口感影響很大。如果加糖料不均,會在同一批煙中,造成成品煙的質量和口感不統一。因此,為了提高卷煙的質量,必須解決煙葉加工過程中加糖料不均的問題,由于糖料中的成份十分復雜,多達幾百不同的成份組成,要檢測加糖料的多少,就必須找從糖料中找出一種與加料總量相關的化學組份來替代測量加料量的多少。

 

以下試驗就是基于解決以上問題而進行的。

 

二、試驗目的

1、測試CM-M-540能否在線測量煙葉中的多種關鍵化學組份。并檢測其精度,看是否可以滿足區分煙葉生產的在線監測要求

 

2、通過添加不同的糖料和水分,找出能測量加糖量的關鍵組份。并用這個組份來測量加糖量的多少。以達到在線監測加糖料均勻性的目的。

 

三、采用的分析測量儀器及其原理及其特點

本測試采用一種原裝德國進口的近紅外多頻譜化學成份分析儀。其特點是采用了采用二極管陣列式光譜儀,而不是普通的過濾式或移動的衍射光柵式的近紅外光譜分析儀。

 

二極管陣列式光譜分析儀,可以將1024個光探測器集成在一塊芯片上。因此可以使用一個衍射光柵就可以將光線分割開,每一條頻譜線都由獨立的光探測器捕捉。它有以下優點: 

1)機械部分穩定無可動部件、無磨損件、無需要維護

2)測量快速,一次抓取整個頻譜

3)能同時測量4-16個化學組份。而且每個成分的校準模型都是相互獨立。精度高達0.05%。

4)物料的顏色不影響數據的測量,周邊微光環境不影響成分的測量.

5)和室內外無恒溫濕環境下可靠運行。安裝靈活,可多種方式安裝。適用于在線檢測環境.

 

四、測試時間、地點

測試時間:2016年5月3日到2016年5月15日。

 

測試地點:河南安陽卷煙廠制絲車間

五、被測介質:

由安陽卷煙廠提供的:銀河牌煙葉及雪茄牌煙葉

煙葉的取樣點位于葉片加料工藝的前一段工藝點。以保證所取的原煙葉沒有添加任何化學液。

 

六、試驗方法

1、提取沒有添加任何糖料的原煙葉。并靜放24小時以上以達到原煙均衡。

 

2、在提取的原葉中分出一半,按十份等重,添加不同含量的糖料。

3、在提取的原葉中分出一半,按六份等重,添加不同含水量的水份。

4、以上兩種樣品在恒溫恒濕環境中靜放最少24小時。以達到均衡。

5、樣品完成用CM-M-540進行頻譜提取,關保留煙樣送實驗室。

6、跟據實驗室分析數據完成數據模型建立和標定。

7、標定完成后,進行對比測試。

8、分析對比測試結果。 

 

七、測試過程

1、樣品備制(取樣過程及規范):

 

1)原葉提取:在制絲車間的葉片加料工藝前的工藝點。提取不少于10KG的原煙葉。把原煙葉在恒溫恒濕的環境中靜放24小時以上。靜放之后的原煙葉按400克一份,分成20份。

2)等水加糖料的樣品備制:沒加取一包沒加糖的原葉,標記為1#,依次取另9包,分別用噴壺邊噴邊攪拌,每加分別加入糖料,3克,4克,8克,9克。。。。并標記為2#,3#,4#。。。。.加完后要攪拌,并用密封袋密封好。數據如下圖所示:

3)等糖加水樣品的備制:隨機加入約每份樣12克的糖料,靜致24小時后,如上加糖料備制方法相同分別加入不同含量的水分。標記為W1,W2…….

4)加好糖料和加好水后,分別放在恒溫恒濕環境中靜放不少于24小時。這樣樣品就備好了。

 

 

2、安裝情況;

設備安裝在生產線上,分析儀的光傳感器距離測量煙葉的距離為:11CM.

3、試驗過程:

用個標準樣品在動態和靜態下分別提取頻譜數據。

把樣品送實驗室化驗并得出各種成份的標準值。

用標準值進行各成份較準模型分析。

得到各成份的較準曲線,然后進行測量比對。

 

八、測試數據及分析

1、用CM-M-540檢測添加不同丙二醇含量的樣品,試驗其精度和跟隨性。

 

如下表格中丙二醇和水的測量數據與標準數據的比對表(如表格2)。

表格2

 

由于丙二醇很少,為了方便計算及標定,把丙二醇的的值放大10倍。用于標定和分析。

從表中可以看到。

1)CM-M-540測量丙二醇的測量精度放大十倍后平均在0.2左右,其實際精度為:正負0.02。誤差值為:正負0.04.

2)測試值與實際值有很好的跟隨性與相關性。(如圖所示) 

2、用CM-M-540檢測添加不同含水量的樣品,試驗其精度和跟隨性。

如下表格中丙二醇和水的測量數據與標準數據的比對表(如表格2)。

 

 

從表中可以看到。

1)CM-M-540測量含水量測量精度平均在0.03左右,其實際精度為:正負0.05。誤差值為:正負0.08.

2)測試值與實際值有很好的跟隨性與相關性。(如圖所示) 

3、用CM-M-540檢測煙葉中尼古丁、鉀、氯、還原糖、總糖等成份的含量,試驗其精度和跟隨性。

如下表格中氯、鉀、尼古丁測量數據與標準數據的比對表(如表格3)。

還原糖與總糖的數據比對(如表格4)

 

 

表格4

 

以以上數據和對比中可以看到。CM-M-540在測量尼古丁、氯、鉀、還原糖、總糖等元素測量時,其測量精度都在0.1以內。平均精度正負0.05.

其測量值與實際值有著很好的跟隨性與相關性。

 

4、測試丙二醇和還原糖、總糖與添加“糖料”的多少的相關性。看哪種成份能成為添加“糖料”的多少代替元素。

下圖為丙二醇、還原糖,總糖三種成份與添加“糖料”多少的關系曲線

  

從以上曲線可以看到:

1)丙二醇的多少與加糖量的多少有關完全相同的跟隨性。說明丙二醇的多少完全可以代替加糖量的多少。

2)丙二醇的多少與加水量的多少沒有跟隨性。

3)加糖料的多少與含水量的多少有一定相關性。隨著加糖料的增加,含水量會有一定的增加(說明糖料中本身含有一定水份)。但是增加量不很大。有一定趨勢關系,但是沒有跟隨性。

4)還原糖與總糖的多少與加水量、加糖料量沒有關系。總糖的含量不能代表加糖料的含量。

5、分析煙葉中氯、鉀、尼古丁等化學成份與含水量、添加糖料量及其分布的關系。

如下圖為其它化水成份的曲線分布圖

 

1)從以上曲線圖可以看出,除丙二醇外,其它的化學成份與加糖料量、加水量沒有任何關系。

 

九、試驗結論

1、數據分析:通過以上數據可以看到,本次測量共測得煙葉中含水量、加料量、還原糖、總糖、丙二醇、氯、鉀、尼古丁共8種不同成份的元素。德國進口的CM-M-540對這幾種成份都能夠在線檢測。其測量精度都在正負0.05以內。

2、在所有組份中,只有丙二醇可以替代測量加糖量的多少。所以用在線測量丙二醇來測量加糖量的多少是可行的的方案。