[发明专利]烟草近红外质量控制分析方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及分析化学中的近红外光谱分析领域，特别是一种用于烟草质量控制分析的近红外光谱分析方法及系统。

背景技术

近红外(Near Infrared NIR)光是指波长介于可见区与中红外区之间的电磁波，其波长范围约为0.8-2.5μm，波数范围约为12500-4000cm-1。近红外分析兼备了可见区光谱分析信号容易获取与红外区光谱分析信息量丰富两方面的优点，使近红外谱区分析成为一类新型的分析技术。

从上世纪50年代开始，美国的Norris等人将近红外光谱技术应用到农业方面，进行现代近红外分析。该方法最初应用于农产品中水分的测定，后来逐渐扩展到脂肪、蛋白等的测定。之后由于化学计量学系统的发展，使得该方法的应用面逐步扩大，目前已经广泛应用到农业、饲料分析、食品分析、石油化工、制药、烟草、纺织、生物医学以及矿物学等诸多方面。

1975年起，Mc.Clure等人把近红外光谱技术全面地应用于烟草中烟碱、总糖、还原糖、总钾、总氯等烟草品质参数的快速定量测定，用近红外光谱技术对产自16个国家的1600多个烟草样品进行了分类研究，结果表明，近红外光谱技术可以对烟叶的品种(白肋、烤烟)或不同产地(美国本地、非美国产)的归属进行判别确定。因此无论烟草品质参数的定量测定，还是烟叶的等级归属，近红外技术都有着广泛的应用前景。但由于仪器和模型的限制，目前近红外光谱技术在烟草行业只限于应用在工业生产时品质测量，并未大规模使用在烟叶收购时的烟叶分级，未考虑到烟叶原料产品稳定性及一致性的问题。

当前，全国实行统一的烤烟国家分级标准，烟叶外观等级质量通过人工鉴定进行，但烟叶作为一种农产品，其外在质量受品种、栽培措施、气候因素、调制方式不同而存在较大的差异，人工分级鉴定时因主观理解不同，表现为质量认定的差异。因此，利用现有新的科学技术，在烟草等级鉴定评价时增加烟草内在质量指标，如烟草中烟碱、总氮、总糖、还原糖、总钾、总氯等含量指标，改变烟草品质鉴定中单一依靠外观质量指标评价的传统，减少主观因素在烟草质量鉴定中的影响，对提高烟草等级鉴定过程中的科学性和客观性，引导优质原料生产，保证原料稳定性有重大作用。

由于对样品扫描得到的近红外光谱图中包含了大量的信息，而且这些信息之间相互重叠，给样品的定性和定量分析带来了巨大的麻烦，因此近红外光谱分析是一种需要系统支撑的实验技术。近红外光谱系统是近红外光谱仪的核心部分，它实现了对近红外光谱仪的控制采集光谱数据、对采集的数据进行分析两大功能。

随着仪器的发展，到20世纪70年代，有美国的科学家开始使用数学、统计学和计算机科学知识研究从数据中提取信息，提出了因子分析的方法，最典型的方法是主成分分析(Principal Component Analysis，PCA)，之后又在此基础上发展了偏最小二乘法(Partial Least Squares，PLS)，该方法在对光谱矩阵进行降维处理的同时引入应变量的信息。目前PLS方法是近红外光谱分析中应用最广泛的计算方法。后来，为了解决应变量和光谱之间的非线性关系，人工神经网络(Artificial Neural Network，ANN)等多元非线性校正方法被提出来，逐渐完善着近红外光谱分析的系统部分。

目前商品化的化学计量学系统较多，例如Foss公司的WINISI，Thermo Nicolet公司的TQ Analyst，Bruker Optics公司的OPUS，石油化工科学研究院的RIPP化学计量学系统等。但这些商业化系统无法满足便携式近红外光谱仪AGI100采集光谱数据的要求，而且无法实现适合卷烟行业特殊的基于近红外品质检测技术要求的大量数据需要和数据库管理，无法形成对卷烟品质检测的数字化管理。由此可见，无论是国内还是国外系统供应商在针对烟草工业企业的卷烟品质检测的数据库这一块基本属于空白。

发明内容

本发明提供一种烟草近红外质量控制分析方法及系统，要解决烟草内在品质成分的快速测定问题，以及烟草系统无化学品质数据库的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

这种烟草近红外质量控制分析方法，包括烟草样品的光谱采集和数据分析，步骤如下：

步骤一，收集具有代表性的烟草样品，磨成粉末状；

步骤二，打开烟草样品采集仪器，预热，利用分析系统的数据采集模块，选择光谱背景通道，调整分辨率为4cm-1，波长范围为700-1100nm，采集累计次数为32次，扫描空气光谱作为背景；