煙草近紅外光譜儀

技術原理：

近紅外光譜是20世界80年代中期才為人們所關注的一種分析工作，但到現在近紅外光譜分析技術已經得到了迅猛發展，該分析技術的原理是通過樣本近紅外光譜和參考值建立起校正模型實現對未知樣本定性或定量分析的一種儀器分析技術。具有分析速度快、效率高，可實現無損和在線分析等優勢，目前已被廣泛應用于石油、煙草、食品、藥物和醫學等領域，在科研和工農業生產中發揮著越來越重要的作用。本文將介紹近紅外光譜分析技術在煙草中的應用。

目前近紅外光譜分析(NIR)技術廣泛應用于化學、石油、食品、醫藥等行業，近年來快速地進人煙草領域。近紅外光譜分析技術是一項二次開發應用技術，其應用的關鍵是建立相關的數學模型，在線檢測數學模型的建立與工廠原料、產品、工藝狀況有密切關系；較常規分析法近紅外光譜分析技術具有簡便快速、無污染以及樣品的非破壞性并可在線重復大批量多組分同時檢測的優點，在煙草化學分析中有很大的應用發展潛力；應用近紅外光譜分析(NIR)技術測定在線煙草化學成分，成為卷煙工廠對煙草產品內在成分檢測和控制的主要技術手段。

煙草近紅外光譜儀是一種在線實時監測水分、化學成分的裝置，應用在煙草品質無損快速質控中，其裝置基于近紅外光譜分析技術、儀器精準微機電制造技術、化學計量學模型算法技術，通過采集煙草物料的近紅外光譜數據，經數學模型分析，在極短時間內實現水分、化學成分測定、煙草物料異物精準識別、煙草物料品質無損快速定量分析、同類煙草物料精準分級，具備模型云端共享復用，滿足煙草物料在線質量控制的需求。

當檢測光源投向煙草樣品時，將在其表面和內部產生漫反射，經檢測器即得到該樣本的近紅外漫反射的吸收光譜。由于不同樣品的成分不同，對近紅外吸收也不同，經一階導數預處理后，將近紅外反射光譜和樣本的化學成分關聯，用偏最dx--乘法(PLs)建立模型。

建立分析模型的主要過程如下：

①在檢測點采樣；

②同時用近紅外光譜儀掃描在線樣本的近紅外光譜；

③用連續流動儀測試被掃描過的樣本的化學成分含量，作為標準值；

④用偏最dx-"乘法(PLS)建立樣本的近紅外光譜與各化學成分含量的關系模型。依據該定量模型，計算出未知同類型近紅外光譜樣品相應的化學成分含量。

掃描在線煙絲樣本的光譜信息；同時測試對應樣本的總糖、還原糖、總植物堿、氯、總氮作為標準值，用光譜信息與總糖、還原糖、總植物堿、氯、總氮五種化學成分數據關聯，建立數學模型。

應用傅立葉近紅外變換技術，建立了常規化學成分的數學模型，模型可用于卷煙過程在線煙絲質量檢測和現場監測控制。應用中須依據原料、產品和配方的變化及時對模型進行維護與優化，進一步擴充建模樣本數量，提高樣本的代表性煙草是一種天然生長的經濟作物，含有大量對近紅外光譜比較敏感的含氫官能團（如Ｃ－Ｈ、Ｏ－Ｈ、Ｎ－Ｈ），因此，可以應用近紅外光譜分析技術對其多種成分進行分析研究；另外煙草中其他常規化學成分（如煙堿、總糖、還原糖、蛋白質、植物堿、總氮等）的檢測，需要耗費大量的人力、物力和財力，在如今自動化程度日益提高、市場競爭激烈的形勢下，近紅外光譜儀的分析技術也可以快速、有效、簡單解決這些常規化學成分的檢測。

產品介紹：

煙草近紅外光譜儀是一款用千實驗室檢測的臺式近紅外光譜儀， 其波長范圍為900-1700nm, 適用千粉末狀、 顆粒狀等物料的無損、 快速定性與定量分析。煙草近紅外光譜儀采用全固件設計， 整機無任何可移動部件， 保證光譜掃描的穩定性和 致性。 全中文操作界面， 用戶易千上手。 煙草近紅外光譜儀通過旋轉臺進行掃描， 適合顆粒狀樣品和不均勻性樣品的檢測。可以廣泛應用于煙草、農業、 食品、 制藥、 紡織等行業進行產品質量檢控。

1. 在卷煙加工、打葉復烤和煙葉分級應用場景中，近紅外光譜主要是根據應用建立的定量分析模型對在線化學成分、水分檢測分析研究過程進行實時監測，發現在線加工質量問題做出預警。大型近紅外光譜儀可以解決生產過程中實時品質監控和數據校準管理為定時校準以及需要人工管理的問題。  

2. 實時在線監測的要求

l   光譜采集

采用近紅外全波段樣本數據的采集，通過對大量樣本數據的標定和學習，建立標準特征值和缺陷特征值樣本庫。

l   校正系統

在線近紅外檢測煙絲品質穩定性的方法的準確性主要依賴于對應細分場景的定量分析和算法校正系統。由專業人員維護校正系統以確保其檢測精度和運行穩定性。

l   知識圖譜

基于在線近紅外光譜檢測技術，通過對煙絲化學成分、水分的在線檢測，使用大數據挖掘算法和模型，建立起加工強度、化學成分和煙絲吸味的知識圖譜，進一步可以實現預測仿真、優化工藝參數和優化配方等功能。

l   云邊協同

采用邊-云協同的架構，在邊側完成光譜采集和5G數據上傳，云側完成實時水分、化學成分檢測識別，在云端完成整個車間的模型數據收集管理和分析，以及最新模型的管理和同步。

1、無前處理、無污染、方便快捷

2、無破壞性

3、多組分同時檢測

雙光源設計

更長的使用壽命

更集成化的結構設計

主要特點：

1.    結構輕便、 性能穩定。

2.    速度快、 效率高、 光譜重現性好。

3.    儀器自帶自檢功能， 保證運行狀態。

4.    集成光學元件， 維護成本低。

5.    采用漫反射形式測量。

6.    環境適應性好。

7.    擴展性， 安全性良好。

8.     無需要化學試劑， 無污染， 無損分析。

9.    高度可定制化服務， 全面的近紅外分析解決方案。

性能參數：

★    光源：雙集成真空鴿燈；

★    光源壽命：40000小時以上；

★    采樣積分時間：最小10微秒；最大受限于暗信號；

★    分光元件：線性漸變濾光片(LVF)；

★    檢測器：128像元鈕稼眒二極管陣列檢測器；

★    像素尺寸／節距：30µm X 250µm / 50µm ；

★    波長范圍：950 - 1650 nm ；

★    像元間距：6.2nm；

★    光譜帶寬（半峰寬）：小于中心波長1.25 %(1 %典型值）；

★    變溫速度：0.1-8度/分鐘；

★    帶內光譜隔離度：40D (平均）；

★  數據格式：SPC, CSV, TXT ；

★    數據格式：SPC, CSV, TXT ；

★    操作系統：Windows XP, Vista, Win7,8,10

應用領域：

煙草近紅外光譜儀可以廣泛應用于煙草、農業、 食品、 制藥、 紡織等行業進行產品質星檢控。

1. 煙草成分分析：

測量煙草的水分，溫度，總糖，總氮，植物堿，鉀和氯等工藝參數及化學成分的數據。

2. 農產品品質分析：

可檢測高粱、 小麥、 玉米、 水稻、 馬鈴薯、 大豆、 汕菜、 花生、 亞麻籽等農產品中的蛋白、 脂肪、 水分、 纖維等指標。

3. 食品加工行業成品或原料分析：

可測面粉、 小麥、 紩皮、 大豆、 花生、 棉籽、 菜籽、 葵花籽、 芝麻、米棣、 玉米胚芽、 奶粉、 鮮奶、 濃縮奶、 黃汕、 奶酪、 肉類等食品中的水分、 蛋白、 脂肪、 纖維、 灰分等指標。

飼料原料、 預混料、 成品飼料、 添加劑等產品中水分、 蛋臼、 脂肪、 淀粉、 纖維、 氨基酸、 灰分、 摻假鑒別等 。

4. 醫藥行業成品或原料分析：

可測成品藥或原料藥中的成分含雖、 摻假鑒別等。

5. 化工原料品質分析：

可測化工原料、 成品料中的水分、 蛋白、 醇類、 添加劑等。

6. 其他近紅外分析需求：