一种料液施加均匀性的检测方法与流程

本发明涉及烟草加工检测技术领域，特别涉及一种料液施加均匀性的检测方法。

背景技术：

加料工序,是卷烟加工过程中的关键工序之一。在烟叶表面施加料液不仅可以改善烟叶的物理性质，也能改变烟叶内在化学成分及其燃吸过程中烟气释放的化学成分，从而改善卷烟原料的吸食品质、调和烟气、增强余味舒适性，同时还有增香、保润、防霉、助燃等作用。因此，料液施加的均匀性对卷烟产品的质量稳定性有着非常重要的作用。料液施加均匀性指标的表征方法一直是卷烟工艺管理中所不可忽视的任务，合适的加料均匀性检测方法有助于加料工艺的研究。

目前行业内评价料液施加均匀性的方法主要是采用1,2-丙二醇作为标记物的方法，该方法要求料液中必须含有一定量的1,2-丙二醇，通过检测1,2-丙二醇含量对加料均匀性进行评价，该方法已于2010年形成行业标准。但是，上述方法在使用时，烟叶的前处理较为复杂，需将烟叶加工为粉末，并且，上述方法需要对1,2-丙二醇进行定量分析，即计算出每一个样品中1,2-丙二醇的含量，所用的时间较长。近红外光谱技术用于烟片加料均匀性的测定，但是需要建立定量模型后才能使用，因此导致料液施加均匀性的检测过程繁琐，耗时较长。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决目前评价料液施加均匀性的方法检测过程繁琐，耗时较长的问题。本发明提供了一料液施加均匀性的检测方法，能够快速检测料液施加的均匀性。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种料液施加均匀性的检测方法，包括：

谱图获取步骤：分别对料液样品、加料液前样品和加料液后样品进行顶空-气相色谱-离子迁移谱分析，获得料液样品的谱图特征区域、加料液前样品的谱图特征区域和加料液后样品的谱图特征区域；

对比步骤：将加料液后样品的谱图特征区域与料液样品的谱图特征区域以及加料液前样品的谱图特征区域进行对比，获得多个目标特征峰，并根据各目标特征峰确定有效特征峰；其中，目标特征峰为加料液后样品的谱图特征区域内能够表征料液的特征峰；

分析步骤：对有效特征峰进行分析，评价料液施加的均匀性。

采用上述技术方案，通过对加料液后样品的谱图特征区域内能够表征料液的特征峰进行分析，来评价料液施加的均匀性，可省去传统方法中对1，2-丙二醇进行定量分析的步骤，从而能够快速检测料液施加的均匀性。

可选地，在对比步骤中，将加料液后样品的谱图特征区域与料液样品的谱图特征区域以及加料液前样品的谱图特征区域进行对比，获得多个目标特征峰包括：

在料液样品的谱图特征区域内，找到料液的特征峰，并标记料液的特征峰所在的位置，作为目标位置；

观察加料液前样品的谱图特征区域内与目标位置相对应的位置处是否存在特征峰，若无，则加料液后样品的谱图特征区域内与目标位置相对应的位置处的特征峰即为目标特征峰。

可选地，根据各目标特征峰确定有效特征峰包括：

将加料液后样品分成多份，并将各份加料液后样品依次进行顶空-气相色谱-离子迁移谱分析；

获取每一个目标特征峰在各份加料液后样品的谱图特征区域内的特征峰强度，通过游程检验获取每一个目标特征峰的渐进显著性值，若渐进显著性值小于或等于显著性水平，则该目标特征峰为有效特征峰。

采用上述技术方案，通过选取强度随时间变化不明显的特征峰作为有效特征峰，来分析料液施加的均匀性，可排除因特征峰强度随时间变化过大而导致检测结果不准确的因素，提高检测数据的准确性。

可选地，显著性水平为0.05。

可选地，加料液后样品被分的份数大于或等于30份。

可选地，加料液前样品为将加料液前的烟叶进行切丝处理后所得到的烟丝，加料液后样品为将加料液后的烟叶进行切丝处理后所得到的烟丝。

采用上述技术方案，通过将烟叶进行切丝处理，来替代传统料液均匀性检测方法中将烟叶加工成粉末并进行过筛的处理，可简化操作步骤，节约时间，有效提高检测效率。

可选地，在谱图获取步骤中，还包括如下技术特征中的至少一项：

(1)顶空条件包括：孵化温度为50℃，孵化时间为10min，进样体积为500ul，进样针温度为80℃；

(2)气相色谱-离子迁移谱条件包括：色谱柱为多毛细管分离柱，固定相为ov-5，色谱柱温度为40℃,进样口温度为80℃，进样器-色谱柱管路温度65℃。

可选地，气相色谱-离子迁移谱条件还包括如下技术特征中的至少一项：

(1)载气气体为高纯氮气；

(2)载气流速采用程序升气模式，0-1min载气速度为2ml/min；1-3min载气速度由2ml/min逐渐上升到50ml/min；3-5min载气速度由50ml/min逐渐上升到150ml/min；5-20min载气速度维持在150ml/min；20-21min载气速度由150ml/min逐渐下降到2ml/min；迁移谱漂移气体流量150ml/min；迁移谱漂移管温度45℃。

可选地，谱图获取步骤包括如下步骤：

对料液样品、加料液前样品和加料液后样品分别进行顶空-气相色谱-离子迁移谱分析，得到料液样品、加料液前样品和加料液后样品的三维气相离子迁移谱图；

根据三维气相离子迁移谱图，得到料液样品、加料液前样品和加料液后样品的二维灰度气相离子迁移谱图。

可选地，分析步骤包括如下步骤：

采集多个加料液后样品；

获取有效特征峰在各加料液后样品的谱图特征区域内的特征峰强度；根据第一函数式，计算有效特征峰的强度变异系数；

根据第二函数式和有效特征峰的强度变异系数，计算加料均匀系数；

根据加料均匀系数，评价料液施加的均匀性。

可选地，第一函数式为：

其中，cvj代表第j个有效特征峰的强度变异系数，n代表加料液后样品的总数量，xij代表第i个加料液后样品的第j个有效特征峰强度，代表各加料液后样品中第j个有效特征峰强度的平均值。

可选地，第二函数式为：

其中，代表各有效特征峰的强度变异系数的平均值，cu代表加料均匀系数。

可选地，加料均匀系数的计算结果精确至0.001。

采用上述技术方案，可使料液施加均匀性的分析过程简单易操作，具有较高的应用价值。

可选地，各加料液后样品采集自不同的取样位置，且各取样位置均布于加料液后的待检测体上。

采用上述技术方案，通过在不同的取样位置上采集样本，可使检测结果能够反应出整体加料液后的待检测体的料液施加均匀性，从而使检测结果更加准确。

可选地，加料液后样品的数量大于或等于30个。

附图说明

图1示出本发明一实施例提供的料液施加均匀性的检测方法的流程图；

图2示出本发明一实施例提供的料液样品、加料液前样品和加料液后样品的取样点位置示意图；

图3示出本发明一实施例提供的料液样品、加料液前样品和加料液后样品的三维气相离子迁移谱图；

图4示出本发明一实施例提供的料液样品、加料液前样品和加料液后样品的二维灰度气相离子迁移谱图；

图5示出本发明一实施例提供的料液样品、加料液前样品和加料液后样品的谱图特征区域内与目标位置相对应的位置处的特征峰汇总图；

图6示出加料液后样品中的每一个目标特征峰的强度随时间变化图。

附图标记：1.烟叶供给装置；2.增温增湿装置；3.料液罐；4.加料回潮装置；5.传送装置；6.第一取样点；7.第二取样点；8.第三取样点。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明提供了一种料液施加均匀性的检测方法，如图1所示，包括：

步骤s1(谱图获取步骤)：分别对料液样品、加料液前样品和加料液后样品进行顶空-气相色谱-离子迁移谱分析，获得料液样品的谱图特征区域、加料液前样品的谱图特征区域和加料液后样品的谱图特征区域；

步骤s2(对比步骤)：分别将加料液后样品的谱图特征区域与料液样品的谱图特征区域以及加料液前样品的谱图特征区域进行对比，获得多个目标特征峰，并根据各目标特征峰确定有效特征峰；其中，目标特征峰为加料液后样品的谱图特征区域内能够表征料液的特征峰；

步骤s3(分析步骤)：对有效特征峰进行分析，评价料液施加的均匀性。

采用上述技术方案，通过对加料液后样品的谱图特征区域内能够表征料液的特征峰进行分析，来评价料液施加的均匀性，可省去传统方法中对1，2-丙二醇进行定量分析的步骤，从而能够有效的节省检测时间，实现快速检测的料液施加的均匀性。

现有技术中，也存在对卷烟样品进行顶空-气相色谱-离子迁移谱分析，来评价卷烟内加入的物质的均匀性的方法，例如专利申请号为cn202010536445.7，专利名称为“一种评价卷烟加香均匀性的方法”的发明专利，其通过分别对加香前与加香后的烟丝样品进行顶空-气相色谱-离子迁移谱分析，再将加香后烟丝样品谱图扣除加香前烟丝样品谱图，得到加香后烟丝样品的gc-ims差异图，从而评价卷烟加香的均匀性。

上述方法虽可以用来评价卷烟加香的均匀性，但却不能评价本申请中卷烟加料的均匀性。由于料液是通过蒸汽引射施加到烟叶上的，料液施加的同时烟叶温度升高，可能导致烟叶本身的物质在加料前样品的检测结果中没有显示出来，而在加料后样品的检测结果中显示出来了。因此，若参照上述方法，将加料后烟丝样品谱图扣除加料前烟丝样品谱图，会导致扣除后的结果中带有烟叶本身的特征峰，而不全是料液的特征峰，导致检测结果不准确。

本申请通过对料液样品进行检测，得到料液的特征峰，并对料液的特征峰进行追踪，通过对加料液后样品的谱图特征区域内能够表征料液的特征峰进行分析，来评价料液施加的均匀性，从而有效避免烟叶特征峰对评价结果的影响。

进一步的，在对比步骤中，将加料液后样品的谱图特征区域与料液样品的谱图特征区域以及加料液前样品的谱图特征区域进行对比，获得多个目标特征峰包括：

在料液样品的谱图特征区域内，找到料液的特征峰，并标记料液的特征峰所在的位置，作为目标位置，如图4所示；

观察加料液前样品的谱图特征区域内与目标位置相对应的位置处是否存在特征峰，若无，则加料液后样品的谱图特征区域内与目标位置相对应的位置处的特征峰即为目标特征峰。

进一步的，根据各目标特征峰确定有效特征峰包括：

将加料液后样品分成多份，并将各份加料液后样品依次进行顶空-气相色谱-离子迁移谱分析；

获取每一个目标特征峰在各份加料液后样品的谱图特征区域内的特征峰强度，通过游程检验获取每一个目标特征峰的渐进显著性值，若渐进显著性值小于或等于显著性水平，则该目标特征峰为有效特征峰。

游程检验也被称为“连贯检验”，是指单样本变量值的随机性检验，主要用于检验变量的取值是否是随机的。游程检验可利用ibmspssstatistics23数据处理软件进行分析,在spss(statisticproductandservicesolutions,“统计产品与服务解决方案”软件)单样本变量值的随机性检验中，spss将利用游程构造统计量，并依据正态分布表给出对应的渐进显著性值。如果渐进显著性值小于或等于用户的显著性水平，则认为样本值的出现不是随机的；如果渐进显著性值大于显著性水平，则认为变量值的出现是随机的。采用上述技术方案，通过选取强度随时间变化不明显的特征峰作为有效特征峰，来分析料液施加的均匀性，可排除因特征峰强度随时间变化过大而导致检测结果不准确的因素，提高检测数据的准确性。

具体的，显著性水平为0.05。

进一步的，加料液后样品被分的份数大于或等于30份。具体的，加料液后样品被分为34份。

进一步的，加料液前样品为将加料液前的烟叶进行切丝处理后所得到的烟丝，加料液后样品为将加料液后的烟叶进行切丝处理后所得到的烟丝。通过将烟叶进行切丝处理，来替代传统料液均匀性检测方法中将烟叶经冷冻研磨加工成粉末并进行过筛的处理，可简化操作步骤，节约时间，有效提高检测效率。

进一步的，在谱图获取步骤中，还包括如下技术特征中的至少一项：

(1)顶空条件包括：孵化温度为50℃，孵化时间为10min，进样体积为500ul，进样针温度为80℃；

(2)气相色谱-离子迁移谱条件包括：色谱柱为多毛细管分离柱，固定相为ov-5，色谱柱温度为40℃,进样口温度为80℃，进样器-色谱柱管路温度65℃。

进一步的，气相色谱-离子迁移谱条件还包括如下技术特征中的至少一项：

(1)载气气体为高纯氮气；

(2)载气流速采用程序升气模式，0-1min载气速度为2ml/min；1-3min载气速度由2ml/min逐渐上升到50ml/min；3-5min载气速度由50ml/min逐渐上升到150ml/min；5-20min载气速度维持在150ml/min；20-21min载气速度由150ml/min逐渐下降到2ml/min；迁移谱漂移气体流量150ml/min；迁移谱漂移管温度45℃。

进一步的，谱图获取步骤包括如下步骤：

对料液样品、加料液前样品和加料液后样品分别进行顶空-气相色谱-离子迁移谱分析，得到料液样品、加料液前样品和加料液后样品的三维气相离子迁移谱图，如图3所示；

使用仪器自带的数据处理lav(laboratoryanalyticalviewer)软件对三维气相离子迁移谱图进行分析，，得到料液样品、加料液前样品和加料液后样品的二维灰度气相离子迁移谱图，如图4所示。

进一步的，分析步骤包括如下步骤：

采集多个加料液后样品；

获取有效特征峰在各加料液后样品的谱图特征区域内的特征峰强度；根据第一函数式，计算有效特征峰的强度变异系数；

根据第二函数式和有效特征峰的强度变异系数，计算加料均匀系数；

根据加料均匀系数，评价料液施加的均匀性。

进一步的，第一函数式为：

其中，cvj代表第j个有效特征峰的强度变异系数，n代表加料液后样品的总数量，xij代表第i个加料液后样品的第j个有效特征峰强度，代表各加料液后样品中第j个有效特征峰强度的平均值。

进一步的，第二函数式为：

其中，代表各有效特征峰的强度变异系数的平均值，cu代表加料均匀系数。

具体的，加料均匀系数的计算结果精确至0.001。

采用上述技术方案，可使料液施加均匀性的分析过程简单易操作，具有较高的应用价值。为了使技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的具体说明。但是，本发明并不限于下述的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

进一步的，各加料液后样品采集自不同的取样位置，且各取样位置均布于加料液后的待检测体上。

采用上述技术方案，通过在不同的取样位置上采集样本，可使检测结果能够反应出整体加料液后的待检测体的料液施加均匀性，从而使检测结果更加准确。

进一步的，加料液后样品的数量大于或等于30个。

实施例

在对烟叶施加料液过程中，烟叶和料液分为不同批次进入加料回潮装置中进行加料生产，这里以选取三个生产批次为例。本发明提供的料液施加均匀性的检测方法，通过从生产现场收集三个生产批次的料液、加料前样品和加料后样品，可获得每一个生产批次的加料均匀系数，通过对比三个生产批次的加料均匀系数，可得出三个生产批次中加料均匀性的状况。

本实施例中，如图2所示，烟叶通过烟叶供给装置1进行供料，随后烟叶进入增温增湿装置2中进行增温增湿，再进入加料回潮装置4中，与从料液罐3中喷射出的料液进行混合，完成加料过程，加料后的烟叶通过传送装置5进行传输，传送装置5的传送速度为恒定速度。

这里以检测第一生产批次的加料均匀性为例，选取第一取样点6作为料液样品的取样点，取一个料液样品；选取第二取样点7作为加料液前样品的取样点，取一个加料液前样品(即加料液前的烟叶样品)；选取第三取样点8作为加料液后样品的取样点，在烟叶流量稳定后采用点抓法进行取样，在均匀时间间隔(该时间间隔值为烟叶流量稳定运行的总时间除以样品的数量)内取32个加料液后样品(即加料液后的烟叶样品)，每个样品的质量约为30g，将取好的样品封入自封袋，并做好标记，不得用手触摸，随后将加料液前的烟叶样品和加料液后的烟叶样品分别进行切丝处理，制备成烟丝样品。

其中，第一取样点6位于料液罐3的出口处，第二取样点7位于烟叶供给装置1的出口处，第三取样点8位于相对于传送装置5的某一固定位置处，由于传送装置5的传送速度为恒定速度，因此操作者位于第三取样点8处，在均匀时间间隔内选取的32个加料液后样品的取样位置均布于传送装置5上的加料液后的待检测体(即加料液后的烟叶)上，以使检测结果更加准确。

在32个加料液后样品中选取一个加料液后样品，将该加料液后样品分为34份，利用德国g.a.s仪器公司的气相色谱-离子迁移谱仪器(型号为)分别对料液样品、加料液前样品和34份加料液后样品进行顶空-气相色谱-离子迁移谱分析。

具体的，顶空条件为：孵化温度为50℃，孵化时间为10min，进样体积为500ul，进样针温度为80℃。

气相色谱-离子迁移谱条件为：色谱柱为多毛细管分离柱(mcc)，固定相ov-5，色谱柱温度40℃,进样口温度80℃，进样器-色谱柱管路温度65℃。载气气体为高纯氮气。载气流速采用程序升气模式，0-1min载气速度为2ml/min；1-3min载气速度由2ml/min逐渐上升到50ml/min；3-5min载气速度由50ml/min逐渐上升到150ml/min；5-20min载气速度维持在150ml/min；20-21min载气速度由150ml/min逐渐下降到2ml/min；迁移谱漂移气体流量150ml/min；迁移谱漂移管温度45℃。

通过顶空-气相色谱-离子迁移谱分析，可以获得料液样品、加料液前样品和加料液后样品的三维气相离子迁移谱图，如图3所示，横向表示离子漂移时间，纵向表示气相色谱保留时间，每个峰的高度和颜色代表离子信号的强度。rip峰两侧的每一个点代表挥发性有机物，颜色越深表示浓度越大，rip峰有间断表示水合质子所带的电荷被右侧同一气相保留时间的物质夺走所致。由图3可以看出，加料液前样品和加料液后样品的气相离子迁移谱发生了显著变化。

使用lav软件对料液样品、加料液前样品和加料液后样品的三维气相离子迁移谱图进行分析，得到料液样品、加料液前样品和加料液后样品的二维灰度气相离子迁移谱图，如图4所示。由图4可以看出，同样的实验条件下，料液中的挥发性或半挥发性物质能被检测出来。

将至少一份加料液后样品的谱图特征区域分别与料液样品的谱图特征区域以及加料液前样品的谱图特征区域进行对比，获得多个目标特征峰(加料液后样品的谱图特征区域内能够表征所述料液的特征峰)。具体的，获得目标特征峰的方法为：在料液样品的谱图特征区域内，找到料液的特征峰，标记所述料液的特征峰所在的位置，作为目标位置，如图4所示；观察加料液前样品的谱图特征区域内与目标位置相对应的位置处是否存在特征峰，若无，则加料液后样品的谱图特征区域内与目标位置相对应的位置处的特征峰即为目标特征峰。在本实施例中，料液的特征峰与目标特征峰的数量均为9个。

利用lav软件进行定性分析，对料液样品、加料液前样品和加料液后样品的谱图特征区域制作指纹图谱，如图5所示。由图5可以看出，图中所表示料液的特征峰明显被烟叶吸收，加料液后样品的峰强度明显增加。

选取特征峰强度随时间变化趋势不明显的目标特征峰作为有效特征峰，获取有效特征峰强度，用来计算加料均匀系数。

其中，根据各目标特征峰确定有效特征峰的方法包括：

稳定性研究：将同一个加料液后样品所分成的34份加料后待检测样品依次进行检测，且相邻两个加料后待检测样品的检测时间间隔25min(5min的检测时间和20min的仪器清洗时间)，看特征峰随时间变化的趋势。获取每一个目标特征峰在各个加料液后样品的谱图特征区域内的特征峰强度，如图6所示。通过游程检验获取每一个目标特征峰的渐进显著性值，若渐进显著性值小于或等于显著性水平，则该所述目标特征峰为所述有效特征峰。具体的，所述显著性水平为0.05。

由于34份加料液后样品分不同的时间点进行顶空-气相色谱-离子迁移谱分析，相邻两个加料后待检测样品的检测时间间隔25min，因此本发明考察了加料后样品在850min内的稳定性，同一个目标特征峰在各加料液后样品中的特征峰强度值能够反映出该目标特征峰的强度随时间的变化情况。若某一个目标特征峰的强度随时间变化趋势明显增高或降低，则说明该目标特征峰的强度变化是由检测时间引起的，而不是由样品差异引起的，会造成检测结果不准确，因此该目标特征峰不能作为有效特征峰。

在本实施例中，利用spss数据分析软件得到游程检测结果如下：目标特征峰#[1]到#[9]的渐进显著性值(双尾)分别为：0.121、0.000、0.862、0.223、0.478、0.000、0.223、0.229、0.055。其中#[2]和#[6]的渐进显著性值小于显著性水平0.05，因此认为以中位数为分割点，#[2]和#[6]的特征峰强度不是随机分布的，随时间变化较明显，不能作为有效特征峰，如图6所示。剩余的7个目标特征峰的强度随时间变化不明显，可作为有效特征峰。有效特征峰在一定程度表现了挥发性物质的含量，如果挥发性物质含量高，相应地，特征峰的强度也高，因此采用料液的特征峰强度为指标，建立加料均匀性的检测方法。

待确定有效特征峰后，对各有效特征峰进行分析，评价料液施加的均匀性，具体方法如下：

分别对32个加料液后样品进行顶空-气相色谱-离子迁移谱分析，获取各有效特征峰在各加料液后样品的谱图特征区域内的特征峰强度；

根据第一函数式，计算有效特征峰的强度变异系数；具体的，第一函数式为：

其中，cvj代表第j个有效特征峰强度的变异系数，n代表所述加料液后样品的总数量，xij代表第i个所述加料液后样品的第j个有效特征峰强度，代表各所述加料液后样品中第j个有效特征峰强度的平均值。

再根据第二函数式和所述有效特征峰的强度变异系数，计算加料均匀系数；具体的，第二函数式为：

其中，代表各所述有效特征峰强度的变异系数的平均值(这里利用7个有效特征峰的平均变异系数来计算整个批次的加料均匀系数)，cu代表加料均匀系数。具体的，加料均匀系数的计算结果精确至0.001。

以上为第一加料批次的料液施加均匀性的检测方法，重复上述检测方法，对第二批次和第三批次的料液的施加均匀性进行检测，检测结果如表1所示。结果表明，第1、2和3批次烟叶样品加料均匀系数分别为0.903，0.903和0.948，其中第3生产批次的烟叶加料均匀性较好，第一、二生产批次的较差，但加料均匀系数都是在0.900以上。

表1不同批次样品的加料均匀系数

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本发明的精神和范围。