烟用香精香料的分析研究

2020-02-25王玉龙

卷宗 2020年30期

王玉龙

（河北中烟工业公司，河北石家庄 050000）

1 前言

卷烟加料不但能够提高卷烟的吸食品质，而且还在卷烟品牌风格特征形成中具有重要作用。卷烟加料可以调节烟气的酸碱度，改善吸味。同时还可调整烟香并赋予品牌卷烟的产品风格特征。因此，卷烟糖料的质量稳定性直接影响卷烟产品的质量稳定性。现行业内主要通过仪器分析法检测料液配制是否准确，但是由于生产现场的局限性不能摆放精密仪器，所以急需一种适用于生产现场的检测方法，以加强料液配制过程的质量管理。

2 香精概述

烟草香料和香精是烟草生产中的重要成分，其配方是烟草业的重要核心技术。香料和香精的选择对烟草品牌的建立和发展具有重大影响。萨弗洛尔主要包含在植物油中，并用作饮料和食品中的香料添加剂。如果含量超过0.5%，会引起肝细胞肿瘤。由于它对消化，尿液和血液系统具有强烈的致癌作用，因此在世界范围内被禁止使用[1]。Kumarin主要来自植物科Lutaceae和Amberiferae的致癌内酯化合物。中国和欧美国家已禁止在食品中用作添加剂，并允许烟草和其外部使用。甲醇会影响人体中枢神经系统，并具有很强的毒性作用。仲丁醇是一种微毒的化学物质，具有刺激性和成瘾性。烟草香料可以与甲醇，仲丁醇，香豆素和香气一起添加。建立准确，有效的鉴定和测量方法对提高香烟质量，稳定香烟质量和提高香烟安全性具有重要作用[2]。

3 香精检测系统

有两种测量pH的方法：化学传感器方法和人工比色视觉方法。化学传感器方法具有检测速度快，结果准确的特点，已广泛用于科学研究实验中，但成本高昂，不适合批处理企业。通常，比色视觉检查方法可以用肉眼比较和识别颜色，使用特定介质（例如pH试纸）比较当前颜色，并将溶液的当前颜色与标准颜色库进行比较是确定pH值。但是，该方法还存在诸如比较环境中的光源差异和缺乏客观评价标准等许多因素的缺点，并且判断结果产生主观判断和误判。它影响使用和产品的判断结果。综上所述，通过利用数字图像处理技术，可以克服人工视觉识别的弊端，提高pH值的测量精度，在实际工业生产中具有重要的现实意义[3]。数字图像处理技术是一种用于通过计算机去除噪声并恢复，增强，分割和提取图像特征的方法和技术，广泛用于医药，农业，工业等领域。农业和林业部门使用遥感图像来确定植物的生长，估计产量以及监测害虫的爆发和控制。水利部通过遥感图像分析获取水文信息，以确定灾难的可能性。气象部门用于分析天气图并提高天气预报的准确性。国防，测量和制图部门使用航拍摄像机获取有关地理特征和地面设施的信息。机械部门使用图像处理技术自动执行金相分析和识别。医疗部门采用各种数字成像和智能技术来自动诊断各种疾病。

配性模型(SMV)是一种通过预设结果与检测结果进行相似度分析的模型，该模型需针对每种牌号香料的每一单体异常情况建立一个结果数据库，当检测结果放入系统后，系统将数据带入每一个异常单体模型中进行匹配性分析。

4 材料与方法

1）试验材料和仪器。试验材料：pH试纸，江苏泰州奥克滤纸厂，广泛试纸(测量范围1-14)仪器：SNOYExmorRSCMOS，B本索尼，1.12卩m像素间距。

2）方法。（1）影像目标区域的提取。在使用前的pH试纸上以底边为起始在距底边lcm处用铅笔轻画一条横线，此横线将pH试纸分为浸入区及显色区两个部分，将pH试纸的浸入区没入待测料液后取出，对pH试纸使用CMOS图像传感器记录试纸影像，在获取的图片上裁剪掉浸入区的部分，保留显色区。在显色区内取两个最适合的点，以其连线作为对角线，得到一个长为x宽为y的区域，作为目标区域。（2）图像平滑处理。中值滤波法是一种非线性平滑技术，它将每一像素点的灰度值设置为该点某邻域窗口内的所有像素点灰度值的中值。将板内像素按照像素值的大小进行排序，生成单调上升(或下降)的为二维数据序列。二维中值滤波输出为g(x，y)=med{f(x-k，y-l)，(k，lGW)}，其中，f(x，y)，g(x，y)分别为原始图像和处理后图像。W为二维模板，通常为3*3，5*5区域，本文釆用的是3*3中值滤波器。（3）RGB到HSV转化。将相机采集的图片(RGB格式)转化为包含色调、饱和度和明度三个参数的HSV模型RGB是一种通过对红、绿、蓝三个基本颜色变化，以及三色间相互叠加，得到其他颜色，但是此种色彩模式易受到亮度等因素的影响。因取样环境复杂多变，还需要符合人工视觉的特点，固本文使用HSV色彩模型。HSV色彩模型成倒锥形，由色调(H)、饱和度(S)、明度(V)三个参数构成[4]。（4）匹配性模型数据库建立。模型采用相关性分析方法建立各单一牌号每种单体异常匹配模型。模型建立的方法是将各牌号标准溶液(20g)中添加单体溶液，每次只添加一种单体的一个添加量，单体添加量分别为lg、5g＞10g，每个单体添加添加下检测5次，将数据放入系统建立模型数据库。

5 试验结果与分析

1）pH值与H分量之间的关系。因HSV色彩模型特点是每一个色彩对应唯一的H值，且每一个pH值对应着一种颜色，这为图像检测料液pH值提供了依据。以pH试纸提供的比色卡为基础，建立pH值与其对应的H值关系曲线。pH值和H值成s型曲线关系，以此曲线关系能够准确读取pH值[5]。

2）准确度测试结果。为了验证试巻结果，本文采取电极法作为检验方法，经过长期的跟踪监测，数字图像检测方法的准确率达99.2%，检测方法有效且稳定，能够用于实际生产的检测。

3）建立牌号料液H值数据库。为了便于生产检验的需要，需建立H值数据库，不同牌号对应的pH试纸显色的H值及其允差，使用时检测结果与数据库数据进行对比，结果在牌号标准范围内的则判定为料液配制合格，若不在牌号标准范围内的则判定为料液配制不合格。

4）异常料液判断。当系统判定料液异常后，将异常结果带入本牌号异常单体匹配模型，通过结果与数据库中异常标准数据的相关性分析，得到异常单体的匹配性结果。

6 结果分析

釆用数字图像处理技术提高了目视检测pH试纸的精度，将pH试纸的显色区域的RGB图片转换为HSV图片，因为HSV色彩模型中的H值分量具有唯一性，与pH值检测结果具有对应关系，通过与牌号料液pH值数据库对比得到料液配制是否符合工艺要求，利用匹配模型对异常料液的异常单体添加情况给出判断结果，为现场处置提供依据。