專利名稱：利用近紅外光譜檢測造紙法再造煙葉厚度的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種造紙法再造煙葉產品厚度指標的檢測方法。
背景技術：
造紙法再造煙葉的厚度檢測的意義主要在于①測定與天然煙葉的匹配性。再造煙葉作為一種人工煙葉混合到天然煙葉中卷制為卷煙產品，若其厚度與天然煙葉差別較大，在結果過程中其與天然煙葉混合的均勻性會受到影響，從而影響煙支的整體品質及性能。②再造煙葉厚度較薄，其加工強度達不到要求，容易在卷煙加工過程中造成成絲率降低，過高后，其燃燒狀態(tài)改變，造成焦油及一氧化碳釋放量升高。因此，厚度的控制在造紙法再造煙葉的質量控制中顯得尤為重要。目前行業(yè)標準推薦的造紙法再造煙葉厚度的標準檢測方法為紙和紙板厚度的測定方法，其主要針對表面相對光滑平整的紙張及紙板，其原理是在一定的壓力條件下應用兩個表面之間最大距離來表征紙張及紙板的厚度。然而一方面造紙法再造煙葉表面較粗糙，其測量結果表征的是再造煙葉兩個面之間的最大厚度，對于表征再造煙葉內在品質及穩(wěn)定性造成一定的偏差；另一方面，造紙法再造煙葉相對于普通紙及紙板來說，其柔軟性較好，應用紙和紙板厚度的測量方法測定造紙法再造煙葉厚度，測定過程中因樣品柔軟，樣品受到一定的壓力后逐步被壓縮，讀數的穩(wěn)定性較差，不易于準確讀取測量數據。近紅外光譜檢測技術主要基于近紅外光對含氫基團X — H (X = C、N、O )振動的倍頻和合頻吸收，其中包含了大多數類型有機化合物的組成和分子結構的信息，目前主要應用于化學指標的檢測，目前近紅外光譜分析技術在煙草化學成分、風格、均勻性檢測等方面已有報道，但用于造紙法再造煙葉厚度測定方法未見報道。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對目前用于造紙法再造煙葉厚度測定方法不適合測量表面粗糙樣品、測量讀書穩(wěn)定性差等不足之處，提供一種可快速準確檢測造紙法再造煙葉厚度的方法。本發(fā)明采用近紅外光譜技術對造紙法再造煙葉產品的厚度指標進行快速無損檢測，可以提高分析效率，節(jié)約成本。對于穩(wěn)定控制造紙法再造煙葉產品內在品質，發(fā)揮造紙法再造煙葉穩(wěn)定卷煙產品質量和塑造卷煙風格具有十分明顯的有益效果。本發(fā)明有效解決了現有技術檢測再造煙葉厚度受到樣品表面粗糙及樣品表面凸起點影響檢測結果準確性及客觀反映內部品質的問題，同時可有效避免由于讀數穩(wěn)定性差造成的結果表征準確性，改變了傳統(tǒng)方法單項指標分別檢測的模式，可實現化學指標及厚度等指標同時檢測，同時出具檢測結果，具有檢測速度快，無污染，綠色環(huán)保，準確度高的特點ο
具體實施方式
下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但它們不是對本發(fā)明的限定。利用近紅外光譜檢測造紙法再造煙葉厚度指標的方法，包括以下步驟
①收集樣品收集準備一批再造煙葉樣品，將收集的樣品進行目測，剔除表面有明顯凸起及肉眼可見孔洞的樣品，余下樣品在標準條件規(guī)定的溫度、濕度下進行樣品水分調節(jié)，利用標準方法對所收集的樣品逐個進行厚度的測定，得到定量參考數據；所述標準方法是指中國煙草行業(yè)推薦性標準YC/T16. 3-2003《再造煙葉第三部分造紙法》試驗方法中引用標準GB/T451.3《紙和紙板厚度的測定法》；標準條件為GB / T 16447《煙草和煙草制品調節(jié)和測試的大氣環(huán)境》規(guī)定的條件；
②建模樣品篩選根據標準方法測定的定量參考數據，篩選和補充出部分樣品，使樣品參考數據覆蓋再造煙葉樣品檢測范圍取數據區(qū)間基本呈均勻分布狀態(tài)，以保證模型建立后檢測的準確可靠性；
③采集原始光譜將步驟②得到的樣品逐個平鋪在掃描墊板上，用光譜掃描設備掃描采用透反射方式采集每個樣品的光譜，掃描時整個探頭與樣品接觸嚴實，避免自然光射入掃描探頭；
④光譜預處理對采集到的原始光譜進行平滑和一階或二階求導預處理，消除噪音和基線漂移的影響；
⑤建立定量模型將步驟④預處理后得到的光譜數據與步驟②得到的建模樣品標準方法得到的厚度參考數據進行一一對應，采用偏最小二乘法及交互校驗建立定量模型；
⑥優(yōu)化定量模型采用光譜影響值(Leverage)和測量值誤差(residual)這兩個參數剔除光譜和測量值的異常值，對模型的主成分數進行優(yōu)化，提高模型的相關性，建立更為準確的定量模型，保存在計算機中；
模型檢驗對優(yōu)化后的定量模型進行準確性和重現性檢驗；
⑧測定再造煙葉厚度用光譜掃描設備掃描采集待測再造煙葉的近紅外光譜數據，調
用保存于計算機中的定量模型分析，得到待測再造煙葉的厚度檢測結果。本發(fā)明方法所用的光譜掃描設備可采用現有技術設備。所述及的對光譜進行平滑和一階或二階求導預處理方法、偏最小二乘法及交互校驗方法、光譜影響值(Leverage)和測量值誤差(residual)的測定方法均為現有技術。實施例1
利用近紅外光譜檢測造紙法再造煙葉厚度的方法，步驟如下
①收集準備300-500個不同造紙法再造煙葉產品系列的樣品，將收集的樣品進行目測，剔除表面有明顯凸起及人眼可見孔洞的樣品，余下樣品按GB / T 16447《煙草和煙草制品調節(jié)和測試的大氣環(huán)境》規(guī)定方法的溫濕度及時間要求對所收集的樣品進行調節(jié)，調節(jié)后按GB/T451. 3《紙和紙板厚度的測定法》方法逐個進行厚度的測定，得到厚度的定量參考數據。②根據標準方法測定的定量參考數據，篩選和補充出部分樣品，使樣品參考數據覆蓋再造煙葉樣品檢測范圍且數據區(qū)間基本呈均勻分布狀態(tài)，以保證模型建立后檢測的準確可靠性。
③用厚度超過2mm的不銹鋼平整板作為掃描墊板，將單片再造煙葉平鋪在墊板上再用光譜掃描設備掃描采集每個樣品的光譜，掃描時整個探頭與樣品接觸嚴實，避免自然光射入掃描探頭。④對每個樣品的光譜逐個進行平滑和一階求導處理，消除噪音和基線漂移的影響。⑤將步驟④得到的所有樣品的光譜數據與步驟②標準方法得到的厚度參考數據進行一一對應，應用偏最小二乘法把光譜數據與其對應的厚度測定數據進行統(tǒng)計擬合，建立得到厚度的定量模型并存入計算。⑥在建立定量模型時，剔除光譜影響值(Leverage)和測量值誤差(residual)這兩個參數剔除光譜和測量值的異常值，對模型的主成分數進行優(yōu)化，提高模型的相關性，建立更為準確的定量模型，保存于計算機中。經計算檢測，上述所建立的模型厚度的相關系數為0. 9502，可見光譜數據與樣品的厚度指標之間具有顯著的線性關系，說明樣品的近紅外光譜包含有與厚度指標密切相關的信息，用近紅外光譜來做厚度指標的檢測分析是完全可行的。為了確保后續(xù)厚度檢測的準確性和可靠性，本實施例還對所建立的定量模型進行了如下驗證
從建模樣品中挑出20個樣品，使用建立的模型對樣品進行掃描及預測驗證，驗證結果見表1。表1 定量模型對17個內部樣品的檢測結果
權利要求
1.利用近紅外光譜檢測造紙法再造煙葉厚度的方法，其特征在于，包括以下步驟①收集樣品收集準備一批表面沒有明顯凸起及肉眼可見孔洞的再造煙葉樣品，在標準條件規(guī)定的溫度、濕度下進行樣品水分調節(jié)，利用標準方法對所收集的樣品逐個進行厚度的測定，得到定量參考數據；②建模樣品篩選根據標準方法測定的定量參考數據，再篩選補充部分樣品，使樣品參考數據覆蓋的再造煙葉樣品檢測范圍取值數據區(qū)間呈均勻分布狀態(tài)，以確保模型建立后檢測的準確可靠性；③采集原始光譜將步驟②得到的樣品逐個平鋪在掃描墊板上，用光譜掃描設備掃描采集每個樣品的原始光譜，掃描時整個探頭與樣品接觸嚴實，避免自然光射入掃描探頭；④光譜預處理對采集到的原始光譜進行光譜預處理，消除噪音和基線漂移的影響；⑤建立定量模型將步驟④預處理后得到的光譜數據與步驟②篩選得到的建模樣品的厚度參考數據進行一一對應，采用偏最小二乘法及交互校驗建立定量模型；⑥優(yōu)化定量模型剔除定量模型中光譜和測量值的異常值，對模型的主成分數進行優(yōu)化，提高模型的相關性，建立更為準確的定量模型，保存于計算機中；⑦模型檢驗對優(yōu)化后的定量模型進行準確性和重現性檢驗；③測定再造煙葉厚度用光譜掃描設備掃描采集待測再造煙葉的近紅外光譜數據，調用保存于計算機中的定量模型分析，得到待測再造煙葉的厚度檢測結果。
2.根據權利要求1所述的造紙法再造煙葉厚度檢測方法，其特征在于，所述的再造煙葉為采用造紙法工藝生產制造的再造煙葉。
3.根據權利要求1所述的利用近紅外光譜檢測造紙法再造煙葉厚度的方法，其特征在于，步驟②所述標準方法是指中國煙草行業(yè)推薦性標準YC/T16. 3-2003《再造煙葉第三部分造紙法》試驗方法中引用標準GB/T451. 3《紙和紙板厚度的測定法》；所述標準條件為GB / T 16447《煙草和煙草制品調節(jié)和測試的大氣環(huán)境》規(guī)定的條件。
4.根據權利要求1所述的利用近紅外光譜檢測造紙法再造煙葉厚度的方法，其特征在于，用光譜掃描設備掃描采集樣品的光譜數據是采用透反射方式，反射面需使用厚度超過 Imm的不銹鋼且表面光滑平整。
5.根據權利要求1所述的利用近紅外光譜檢測造紙法再造煙葉厚度的方法，其特征在于，所述對光譜進行的預處理，是指對光譜進行平滑和一階或二階求導預處 理。
6.根據權利要求1所述的利用近紅外光譜檢測造紙法再造煙葉厚度的方法，其特征在于，所述剔除定量模型中光譜和測量值的異常值，是指分別采用光譜影響值和測量值誤差兩個參數剔除光譜和測量值的異常值。
全文摘要
利用近紅外光譜檢測造紙法再造煙葉厚度的方法，包括收集樣品、建模樣品篩選、采集原始光譜、光譜預處理、建立定量模型、優(yōu)化定量模型、模型檢驗、測定再造煙葉厚度等步驟。本發(fā)明方法可快速準確地檢測造紙法再造煙葉的厚度。
文檔編號G01B11/06GK102506731SQ201110371448
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月21日 優(yōu)先權日2011年11月21日
發(fā)明者劉維涓, 衛(wèi)青, 張云龍, 張小江, 羅平安 申請人:云南瑞升煙草技術(集團)有限公司