一種評判煙用接裝紙內在質量穩定性的近紅外光譜方法
2023-05-26 12:41:06
專利名稱：一種評判煙用接裝紙內在質量穩定性的近紅外光譜方法
技術領域：
本發明涉及ー種評判煙用接裝紙內在質量穩定性的近紅外光譜方法，其用於煙用接裝紙的內在質量控制。
背景技術：
煙用接裝紙原稱水松紙。它是以接裝原紙為基材，通過印前設計、印刷加工(或塗布)及處理等エ序，將濾嘴與捲菸煙支卷接起來的一種專用包裝紙。隨著對捲菸的健康環 保的呼聲日益高漲，捲菸生產中，煙用接裝紙的質量因素對捲菸生產、加工、焦油量控制，甚至捲菸產品質量水平和競爭カ的提高都將產生直接或間接的影響，對水松紙的健康環保性及其在捲菸降焦工程中的作用也提出了更高的要求。因此，評判供應商生產的不同批次煙用接裝紙的內在質量穩定性就成為ー種迫切的需要。目前，檢驗不同批次煙用接裝紙質量穩定性，只能通過外觀、手感等人為主觀判斷，沒有一定依據標準；不然就只能將接裝紙卷製成捲菸產品後，通過檢測煙氣理化數據進行對比才能判斷其質量穩定性，這樣做不但費時，而且影響因素多，判定結果易受菸絲等材料幹擾，不利於快速準確判定。近紅外光譜技術不僅有分析速度快、對樣品無化學汙染、儀器操作維護簡單、分析成本低等特點，而且光譜信息豐富穩定、適合分析複雜體系，可實現同類樣品的快速識別和特性分析。國內自20世紀90年代開始將近紅外技術應用於菸草行業.該技術隨即進入了ー個高速發展時期，並且由實驗室研究階段快速進入了エ業應用。進入21世紀後，國內的研究應用逐漸走向成熟，涵蓋指標範圍日益擴大，不僅在菸絲エ藝、菸葉原料中應用，在香精料液、濾棒等輔材上也有很好的就用。因此，應用近紅外技木，尋找ー種能快速、準確評判供應商生產的不同批次煙用接裝紙的內在質量穩定性方法，具有較為重要的意義。
發明內容
本發明的目的是提供ー種評判煙用接裝紙內在質量穩定性的近紅外光譜方法。該方法能夠快速、準確的判定供應商生產的不同批次煙用接裝紙的內在質量穩定性，為煙用接裝紙質量檢驗提供一種的有效監控手段。為實現上述目的，本發明技術方案為ー種評判煙用接裝紙內在質量穩定性的近紅外光譜方法，該方法包括以下順序步驟(I)採集樣品選取經生產後檢驗理化數據穩定的同一供應廠家不同批次的同品牌接裝紙樣品；(2)光譜掃描利用近紅外光譜儀的光纖漫反射採樣模塊(Fiber Optic Module)採集樣品光譜，每個樣品選取10-15個不同點進行連續掃描，採集波數範圍10000 4000cm-1,以儀器內置背景為參比，樣品和參比均使用65-70次掃描，解析度為ScnT1 ；(3)光譜預處理近紅外光譜圖會受到樣品掃描點不同及儀器穩定性的影響而出現噪音及基線漂移，所以必須對樣品的近紅外譜圖進行預處理。利用TQ Analyst 6. 2智能分析軟體包中的優化功能，將每個接裝紙樣品10-15個不同點掃描得光譜進行計算得出該樣品的平均光譜圖；(4)建立模型樣品的近紅外光譜經預處理後，選取波數範圍9881 4119CHT1的光譜段，應用判別分析(Discriminate Analysis)法,經主成分分析後進行特徵抽提,根據主成分向量空間下的馬氏距離空間分布建立校正集合模型，算出校正集馬氏距離平均值；(5)確定閾值採用校正集的馬氏距離平均值加兩倍的標準偏差作為閾值，以判定離群樣品，當檢測樣品帶入校正集算得馬氏距離值小於閾值，判定該樣品質量穩定沒有異常。上述技術方案的有益之處在於採用本發明方法評判煙用接裝紙內在質量穩定性的判別結果準確，操作簡便、快捷。該方法適於接裝紙採購時不同批次產品質量穩定性判別及車間生產前接裝紙質量監 控。
圖I是本發明接裝紙樣品的近紅外原始光譜示意圖；圖2是本發明接裝紙樣品預處理後的近紅外光譜示意圖；圖3是本發明接裝紙聚類集合示意圖。
具體實施例方式ー種評判煙用接裝紙內在質量穩定性的近紅外光譜方法，其步驟是(I)採集樣品選取經生產後檢驗煙氣理化數據穩定的同一供應廠家不同批次的同品牌接裝紙樣品；(2)光譜掃描利用近紅外光譜儀的光纖漫反射採樣模塊(Fiber Optic Module)採集樣品光譜，每個樣品選取10-15個不同點進行連續掃描(本實施例採用10個不同點進行連續掃描)，採集波數範圍10000 4000CHT1 (最佳採集波數範圍為9881 4119cm—1)，以儀器內置背景為參比，樣品和參比均使用65-70次掃描(本實施例使用68次掃描)，解析度為 8 cm 1(3)光譜預處理近紅外光譜圖會受到樣品掃描點不同及儀器穩定性的影響而出現噪音及基線漂移(見圖I)，所以必須對樣品的近紅外譜圖進行預處理。利用TQ Analyst6. 2智能分析軟體包中的優化功能，將每個接裝紙樣品10-15個不同點掃描得光譜光譜進行計算得出該樣品的平均光譜圖(本實施例採用10個不同點掃描得光譜光譜進行計算得出該樣品的平均光譜圖)，然後採用如下方法獲得理想的結果a採用標準正則變換(SNV)消除樣品不均勻帶來的差異；b採用段長為11、間_為5的諾裡斯導數(Norris Derivative)濾波平滑光譜,消除高頻噪音保留有用的低頻信息；c採用ー階微分處理，消除基線漂移的影響，獲得比原光譜更高解析度和更清晰的光譜輪廓變化(見圖2);(4)建立模型樣品的近紅外光譜經預處理後，選取波數範圍9881 4119CHT1的光譜段，應用判別分析(Discriminate Analysis)法,經主成分分析後進行特徵抽提,根據主成分向量空間下的馬氏距離空間分布建立校正集合模型(見圖3)，算出校正集馬氏距離平均值為I. 09 ；(5)確定閾值採用校正集的馬氏距離平均值加兩倍的標準偏差作為閾值(DthJ，以判定尚群樣品，S卩Dtb。= D + 2cr其中，萬為校正集樣品的平均馬氏距離；σ為校正集樣品馬氏距離的標準方差。計算得出某廠家質量穩定的接裝紙樣品閾值Dthro = 1.415當待檢樣品i的馬氏距離Di >Dthro說明該樣品出現質量異常。從入庫的某供應廠家接裝紙中抽取6個不同生產批次的樣品進行質量穩定性判別驗證。每個樣品取10個不同點掃描，所得光譜，應用判別分析法算出馬氏距離，並求出該樣品馬氏距離平均值，見表I。結果表明，樣品TT-4和TT-6的馬氏距離平均值大於T樣品閾值，判定為質量異常。 表I某供應廠家接裝紙質量穩定性評價
T樣品閾值驗證樣品馬氏距離平判斷類別實際類別
均值
TT-I1.073 質量穩定質量穩定 TT-21.311 質量穩定質量穩定 1.415TT-30.984 質量穩定質量穩定
TT-44. 107 質量異常質量異常
TT-5I. 1205 質量穩定質量穩定
TT-65.0478 質量異常質量異常將6個抽檢樣品卷制煙支後進行煙氣分析，結果見表2。其中，TT-4和TT-6的煙氣分析數據比正常樣品的煙氣分析數據明顯偏高，說明該樣品煙氣分析結果與質量穩定性模型判別結果一致。表2抽檢接裝紙樣品卷制煙支後煙氣分析
權利要求
1.一種評判煙用接裝紙內在質量穩定性的近紅外光譜方法，該方法包括以下順序步驟 (1)採集樣品選取經生產後檢驗理化數據穩定的同一供應廠家不同批次的同品牌接裝紙樣品； (2)光譜掃描利用近紅外光譜儀的光纖漫反射採樣模塊(FiberOptic Module)採集樣品光譜，每個樣品選取10-15個不同點進行連續掃描，採集波數範圍10000 4000CHT1，以儀器內置背景為參比，樣品和參比均使用65-70次掃描，解析度為ScnT1 ； (3)光譜預處理近紅外光譜圖會受到樣品掃描點不同及儀器穩定性的影響而出現噪音及基線漂移，所以必須對樣品的近紅外譜圖進行預處理。利用TQ Analyst 6. 2智能分析軟體包中的優化功能，將每個接裝紙樣品10-15個不同點掃描得光譜進行計算得出該樣品的平均光譜圖； (4)建立模型樣品的近紅外光譜經預處理後，選取波數範圍9881 4119CHT1的光譜段，應用判別分析(Discriminate Analysis)法,經主成分分析後進行特徵抽提,根據主成分向量空間下的馬氏距離空間分布建立校正集合模型，算出校正集馬氏距離平均值； (5)確定閾值採用校正集的馬氏距離平均值加兩倍的標準偏差作為閾值，以判定離群樣品，當檢測樣品帶入校正集算得馬氏距離值小於閾值，判定該樣品質量穩定沒有異常。
2.根據權利要求I所述的一種評判煙用接裝紙內在質量穩定性的近紅外光譜方法，該方法光譜掃描採用10個不同點連續掃描，並計算得出平均光譜，其工藝參數可定為採集波數範圍9881 -4119(3!^1以儀器內置背景為參比，樣品和參比均使用68次掃描，解析度為 8cm 1O
3.根據權利要求I或2所述的一種評判煙用接裝紙內在質量穩定性的近紅外光譜方法，所述的光譜預處理步驟如下 a.採用標準正則變換(SNV)消除樣品不均勻帶來的差異； b.採用段長為11、間隔為5的諾裡斯導數(NorrisDerivative)濾波平滑光譜，消除高頻噪音保留有用的低頻信息； c.採用一階微分處理，消除基線漂移的影響，獲得比原光譜更高解析度和更清晰的光譜輪廓變化。
全文摘要
本發明公開一種評判煙用接裝紙內在質量穩定性的近紅外光譜方法，該方法應用近紅外光纖漫反射採集技術掃描煙用接裝紙，所得光譜進行標準正則變換(SNV)和一階微分處理後，採用判別分析法經主成分分析進行特徵抽提，根據主成分空間下的馬氏距離建立校正集模型，並通過校正集馬氏距離平均值確定判別閾值，對接裝紙內在質量穩定性進行評判。本方法操作簡便、快捷，判別結果準確，適於接裝紙採購時不同批次產品質量穩定性判別及車間生產前接裝紙質量監控。
文檔編號G01N21/35GK102830080SQ20111016304
公開日2012年12月19日 申請日期2011年6月14日 優先權日2011年6月14日
發明者張鼎方, 劉澤春, 黃華發, 周培琛, 劉江生, 賴偉玲 申請人:福建中煙工業有限責任公司