近红外分析技术在烟草中的应用探析

近红外分析技术在烟草中的应用探析

鞠文

山东烟叶复烤有限公司诸城复烤厂   262200

摘要：随着科学技术的发展，有很多先进的技术应用于烟草行业，推动烟草行业的发展。本文主要结合近红外技术的工作原理和基本操作，对近红外分析技术在烟草中的常规化学分析、产地识别、真假鉴别以及卷烟生产过程中的应用进行了分析，探讨了近红外技术的发展前景。

关键词：近红外；烟草；卷烟生产

1近红外光谱分析仪的工作原理

近红外光谱是指中红外和可见光之间的电磁波，可以对分子内部的原子间的振动全频信息进行探测，包括卷烟中有机物的信息，获得的信息量非常丰富。在检测光源投向烟叶和粉末的时候，会产生漫反射，从而获得烟叶和粉末的近红外漫反射光谱。因为在不同的烟叶中，所包含的成分不同，因此对于近红外光的吸收不同，随反射出来的光谱也会出现一些差异。在对光谱的一阶导数处理后，可以采用最小二乘法进行数学模型的建立。根据模型可以从近红外光谱，对相同类型烟叶的化学含量进行检测。NIR光谱分析是化学计量技术和光谱检测技术相结合，综合性比较强，可以提高检测的效率，是当前发展非常快的光谱技术之一。

2近红外光谱仪的基本操作

在近红外光谱仪操作过程中，对于非专业的工作人员都可以非常容易掌握，因此只需要稍加培训即可。一下为基本操作步骤：第一，将样品烟叶进行60目的旋风磨处理，准备检测。第二，开机启动，预热1.5小时。第三，对背景进行扫描，通常四种样品检测一次，根据环境的变化，可以适当的放宽要求。第四，量取75ml的样品，均匀的放入到样杯中用压紧器压紧，防止底出现裂缝。第五，将装有样品的样品杯放入到样品室进行扫描。第六，扫描完成后取出样品杯，对样品进行清扫。第七，再次装入样品进行扫描。第八，全部扫描结束后进行分析。

3近红外分析技术在烟草中的应用

3.1近红外分析仪在常规化学分析中的应用

在烟草生产过程中，采用传统方法，对卷烟样品中的碱含量、糖含量进行分析，需要花费大量的成本，还需要耗费大量的时间。而采用红外光谱分析技术，只需要建立一个合理的模型就可以降低成本，提升检测效率。在近红外光谱总糖量检测过程中，结合非线性特点可以采用混合算法，建立一个非线性模型，这种算法将人工神经网络与偏最小二乘法相结合，可以将模型分为线性部分和非线性部分两个部分，从而实现快速、准确的计算，在总糖含量的定性分析中有非常重要的应用。还可以利用傅里叶变换，通过近红外光谱仪对烟叶的化学成分进行定量分析。采用近红外检测可以对烟碱以及总糖含量进行准确的分析，与流动注射分析检测的结果基本相同。利用近红外光谱分析技术，可以建立无损检测方，对烟叶中的钾、氯、烟碱、氮等化学成分进行检测，相关系数为0.979、0.981、0.976和0.973。利用傅里叶变换近红外漫反射技术可以对300多个烟草样品进行检测，建立了还原糖、尼古丁、总糖以及总氮的关系模型，通过模型的建立对各个预测值和实测值进行分析，可以减少误差。

3.2近红外分析仪在不同产地模式识别中的应用

在烟叶检测过程中，不同地区的不同品牌，其特点风格也是不同的。在国外的烟草检测中，利用近红外光谱，获得烟叶信息，通过神经元网络可以对上千个烟叶样品进行规模式的检测，取得了非常好的效果。在2003年，工作人员对国产烤烟烟叶的原始红外光谱以及SNV光谱进行分析，通过马氏距离判断，分析了烟叶的归属地，结合仪器的噪音以及误差，确定最大的成分个数，对样本空间、成分个数以及光谱区间进行分析，从而准确的识别了烟叶的产地。结合近红外光谱的特征以及烟叶产地信息的不同，可以在主成分上得到体现。分析结果表明，利用光滑处理的全光谱区间一阶导数光谱，通过建立样本空间模型，对于烟叶的产地识别最为精准。

3.3近红外分析仪在真假烟的鉴别中的应用

当前，在判断卷烟真伪的时候，主要一看外观和感官，在结合人们的经验。而通过近红外技术在真伪鉴别过程中可以根据光谱信息，进行科学、客观的分析和判断，成为卷烟真伪判断的重要辅助，可以提升卷烟真伪判断的准确性。通过收集多种数量的样品，建立卷烟数据库，计算出不同样品光谱的欧式距离，从而根据欧式距离的大小，体现出不同样品之间的匹配度或者相似度。数据库的建立可以收集多种样品的光谱曲线，从而建立光谱库。在测试过程中，可以检测样品与数据库中标准样品之间的欧式距离是否一致，欧式距离越小，则匹配度越高。结合近红外光谱信息进行分析，可以对不同品牌的卷烟进行真伪鉴定。聚类分析不需要建立标样库而可以直接对比分析，操作非常简单。还可以采用因子法对预测光谱进行分析，结合光谱匹配度，对不同样品的相似度和匹配度进行分析，对待检测样品与数据库中的标样进行对比分析，从而鉴别真伪。

3.4近红外光谱分析技术在卷烟生产过程中的应用

在烟草检测工作中，因为烟草中水分子可以吸收1.94μm的红外辐射，对于临近的1.81μm红外辐射吸收不明显。因此可以通过烟草样品对近红外辐射的吸收程度来判断烟草中的含水量，在卷烟生产现场可以使用。利用近红外光谱技术的特点，通过采集大量的数据信息对烟叶在不同加工条件下的化学成分的波动情况进行分析研究，这样可以帮助卷烟厂进行设备的改进。在实际生产过程中，烟叶的工艺参数、配方以及生产过程也需要不断改进，通过近红外光谱分析技术可以持续跟踪生产，在技术改进方面发挥突出的作用。近红外光谱检测过程中，不会对样品等进行破坏，因此检测人员对烟叶在储存过程中，对质量的变化进行分析和对比。一方面，可以为卷烟的存储提供最佳的时间、条件，另一方面，可以为前期生产过程中，对烟叶配方的调整作为有利的依据，实现控焦控碱的目的。当前，在很多烟草生产公司，都采用近红外光谱技术，从而保证生产质量，提高生产的稳定性。

结束语

总之，近红外光谱技术在烟草行业中的应用，可以提高化学成分的检测效率，提高检测的准确性，对于烟叶的分类和分级有非常重要的作用，还可以实现对烟叶理化指标特性的检测。当前在烟草行业中，对于近红外检测技术的应用，可以实现对仪器的改进，实现标准化的工作模式。还可以与其他技术联合使用，提高检测的精准性。因此，科学的利用近红外检测技术，有助于烟草行业的发展。

参考文献

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