烟草近红外光谱仪

 

烟草近红外光谱仪

 

 

技术原理：

近红外光谱是20世界80年代中期才为人们所关注的一种分析工作，但到现在近红外光谱分析技术已经得到了迅猛发展，该分析技术的原理是通过样本近红外光谱和参考值建立起校正模型实现对未知样本定性或定量分析的一种仪器分析技术。具有分析速度快、效率高，可实现无损和在线分析等优势，目前已被广泛应用于石油、烟草、食品、药物和医学等领域，在科研和工农业生产中发挥着越来越重要的作用。本文将介绍近红外光谱分析技术在烟草中的应用。

目前近红外光谱分析(NIR)技术广泛应用于化学、石油、食品、医药等行业，近年来快速地进人烟草领域。近红外光谱分析技术是一项二次开发应用技术，其应用的关键是建立相关的数学模型，在线检测数学模型的建立与工厂原料、产品、工艺状况有密切关系；较常规分析法近红外光谱分析技术具有简便快速、无污染以及样品的非破坏性并可在线重复大批量多组分同时检测的优点，在烟草化学分析中有很大的应用发展潜力；应用近红外光谱分析(NIR)技术测定在线烟草化学成分，成为卷烟工厂对烟草产品内在成分检测和控制的主要技术手段。

烟草近红外光谱仪是一种在线实时监测水分、化学成分的装置，应用在烟草品质无损快速质控中，其装置基于近红外光谱分析技术、仪器精准微机电制造技术、化学计量学模型算法技术，通过采集烟草物料的近红外光谱数据，经数学模型分析，在极短时间内实现水分、化学成分测定、烟草物料异物精准识别、烟草物料品质无损快速定量分析、同类烟草物料精准分级，具备模型云端共享复用，满足烟草物料在线质量控制的需求。

当检测光源投向烟草样品时，将在其表面和内部产生漫反射，经检测器即得到该样本的近红外漫反射的吸收光谱。由于不同样品的成分不同，对近红外吸收也不同，经一阶导数预处理后，将近红外反射光谱和样本的化学成分关联，用偏最dx--乘法(PLs)建立模型。

建立分析模型的主要过程如下：

①在检测点采样；

②同时用近红外光谱仪扫描在线样本的近红外光谱；

③用连续流动仪测试被扫描过的样本的化学成分含量，作为标准值；

④用偏最dx-"乘法(PLS)建立样本的近红外光谱与各化学成分含量的关系模型。依据该定量模型，计算出未知同类型近红外光谱样品相应的化学成分含量。

扫描在线烟丝样本的光谱信息；同时测试对应样本的总糖、还原糖、总植物碱、氯、总氮作为标准值，用光谱信息与总糖、还原糖、总植物碱、氯、总氮五种化学成分数据关联，建立数学模型。

应用傅立叶近红外变换技术，建立了常规化学成分的数学模型，模型可用于卷烟过程在线烟丝质量检测和现场监测控制。应用中须依据原料、产品和配方的变化及时对模型进行维护与优化，进一步扩充建模样本数量，提高样本的代表性烟草是一种天然生长的经济作物，含有大量对近红外光谱比较敏感的含氢官能团（如Ｃ－Ｈ、Ｏ－Ｈ、Ｎ－Ｈ），因此，可以应用近红外光谱分析技术对其多种成分进行分析研究；另外烟草中其他常规化学成分（如烟碱、总糖、还原糖、蛋白质、植物碱、总氮等）的检测，需要耗费大量的人力、物力和财力，在如今自动化程度日益提高、市场竞争激烈的形势下，近红外光谱仪的分析技术也可以快速、有效、简单解决这些常规化学成分的检测。

 

产品介绍：

烟草近红外光谱仪是一款用千实验室检测的台式近红外光谱仪， 其波长范围为900-1700nm, 适用千粉末状、 颗粒状等物料的无损、 快速定性与定量分析。烟草近红外光谱仪采用全固件设计， 整机无任何可移动部件， 保证光谱扫描的稳定性和 致性。 全中文操作界面， 用户易千上手。 烟草近红外光谱仪通过旋转台进行扫描， 适合颗粒状样品和不均匀性样品的检测。可以广泛应用于烟草、农业、 食品、 制药、 纺织等行业进行产品质量检控。

1. 在卷烟加工、打叶复烤和烟叶分级应用场景中，近红外光谱主要是根据应用建立的定量分析模型对在线化学成分、水分检测分析研究过程进行实时监测，发现在线加工质量问题做出预警。大型近红外光谱仪可以解决生产过程中实时品质监控和数据校准管理为定时校准以及需要人工管理的问题。   

2. 实时在线监测的要求

l   光谱采集

采用近红外全波段样本数据的采集，通过对大量样本数据的标定和学习，建立标准特征值和缺陷特征值样本库。

l   校正系统

在线近红外检测烟丝品质稳定性的方法的准确性主要依赖于对应细分场景的定量分析和算法校正系统。由专业人员维护校正系统以确保其检测精度和运行稳定性。

l   知识图谱

基于在线近红外光谱检测技术，通过对烟丝化学成分、水分的在线检测，使用大数据挖掘算法和模型，建立起加工强度、化学成分和烟丝吸味的知识图谱，进一步可以实现预测仿真、优化工艺参数和优化配方等功能。

l   云边协同

采用边-云协同的架构，在边侧完成光谱采集和5G数据上传，云侧完成实时水分、化学成分检测识别，在云端完成整个车间的模型数据收集管理和分析，以及最新模型的管理和同步。

 

1、无前处理、无污染、方便快捷

2、无破坏性

3、多组分同时检测

 

双光源设计

更长的使用寿命

更集成化的结构设计
 

主要特点：

1.    结构轻便、 性能稳定。

2.    速度快、 效率高、 光谱重现性好。

3.    仪器自带自检功能， 保证运行状态。

4.    集成光学元件， 维护成本低。

5.    采用漫反射形式测量。

6.    环境适应性好。

7.    扩展性， 安全性良好。

8.     无需要化学试剂， 无污染， 无损分析。

9.    高度可定制化服务， 全面的近红外分析解决方案。

 

 

性能参数：

★    光源：双集成真空鸽灯；

★    光源寿命：40000小时以上；

★    采样积分时间：最小10微秒；最大受限于暗信号；

★    分光元件：线性渐变滤光片(LVF)；

★    检测器：128像元钮稼眒二极管阵列检测器；

★    像素尺寸／节距：30µm X 250µm / 50µm ；

★    波长范围：950 - 1650 nm ；

★    像元间距：6.2nm；

★    光谱带宽（半峰宽）：小于中心波长1.25 %(1 %典型值）；

★    变温速度：0.1-8度/分钟；

★    带内光谱隔离度：40D (平均）；

★  数据格式：SPC, CSV, TXT ；

★    数据格式：SPC, CSV, TXT ；

★    操作系统：Windows XP, Vista, Win7,8,10 ；

 

应用领域：

烟草近红外光谱仪可以广泛应用于烟草、农业、 食品、 制药、 纺织等行业进行产品质星检控。

1. 烟草成分分析：

测量烟草的水分，温度，总糖，总氮，植物碱，钾和氯等工艺参数及化学成分的数据。

2. 农产品品质分析：

可检测高粱、 小麦、 玉米、 水稻、 马铃薯、 大豆、 汕菜、 花生、 亚麻籽等农产品中的蛋白、 脂肪、 水分、 纤维等指标。

3. 食品加工行业成品或原料分析：

可测面粉、 小麦、 紩皮、 大豆、 花生、 棉籽、 菜籽、 葵花籽、 芝麻、米棣、 玉米胚芽、 奶粉、 鲜奶、 浓缩奶、 黄汕、 奶酪、 肉类等食品中的水分、 蛋白、 脂肪、 纤维、 灰分等指标。

饲料原料、 预混料、 成品饲料、 添加剂等产品中水分、 蛋臼、 脂肪、 淀粉、 纤维、 氨基酸、 灰分、 掺假鉴别等 。

4. 医药行业成品或原料分析：

可测成品药或原料药中的成分含虽、 掺假鉴别等。

5. 化工原料品质分析：

可测化工原料、 成品料中的水分、 蛋白、 醇类、 添加剂等。

6. 其他近红外分析需求：
 

 

 

 

 

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