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卷烟生产过程在线近红外品质监测技术及应用研究

作　者: 马雁军
导　师: 宋云华
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学工程
关键词: 卷烟生产过程在线近红外品质监测
分类号: TS43
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

生产过程中物料稳定和化学组分含量均一是规模化现代卷烟企业对产品品质的追求,但迄今一直缺少卷烟生产过程中物料化学组分的实时监测手段。在线近红外光谱(Near Infrared Spectroscopy,缩写为NIRS)分析技术在药物科学、食品科学、石油化工等行业生产过程中品质监控成功应用,为解决这个难题提供方法。本文设计和实施了一个监测白肋烘焙、二氧化碳烟丝膨胀、成品丝三个重点生产工序五个监测点的烟草品质在线漫反射近红外分析系统。研究和建立了还原糖、钾、氯、总氮、总糖、总烟碱、烟丝水分指标在线近红外分析模型,其SEP(近红外分析结果与标准分析结果之间的统计误差)依次是0.392%、0.05%、0.015%、0.348%、0.023%、0.035%、0.108%,均小于或接近烟草行业标准检测方法允许误差。建立了近红外分析卷烟物料中PH值、氨含量、挥发碱含量及各物料掺兑比的新方法及模型,其中,PH值、氨含量、挥发碱含量的SEP依次是0.05%、0.002%、0.006%,均小于或接近烟草行业标准检测方法允许误差。各物料掺兑比模型的测定误差均在2.7%以下。论文建立的在线近红外分析模型已用于监测白肋烘焙、二氧化碳烟丝膨胀、成品丝工艺的烟草关键品质指标实时监测,采用远程视频技术控制在线近红外分析仪的运行,对在线分析结果进行存储、检索和统计分析、生成常规统计图和批次样品综合信息的95%置信椭圆图,用于批次样品化学质量稳定性的判定,为工艺操作条件控制提供了直观图示参考。应用结果表明,在线近红外品质监测技术的应用不仅节省了试剂和材料,减少人员现场数据采集和数据分析统计时间,提高了工作效率,而且为卷烟生产过程品质控制提供了一种新的质量检测手段,对提升卷烟生产工艺技术水平具有重要实际意义。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-13
第一章绪论  13-17
  1.1 卷烟生产过程中物理化学组分实时监测的重要性与现状  13-14
  1.2 近红外光谱分析技术在烟草行业的发展  14-16
  1.3 本论文重点研究内容  16
  1.4 本论文创新之处  16-17
第二章生产物料的化学组分近红外在线监控技术研究  17-27
  2.1 引言  17
  2.2 实验部分  17-19
    2.2.1 实验仪器与器材  17
    2.2.2 实验试剂  17-18
    2.2.3 烟草行业标准检测方法  18
    2.2.4 光谱采集和建模方法  18-19
  2.3 结果与讨论  19-26
    2.3.1 不同形态烟叶的光谱分析  19-22
    2.3.2 叶丝模型建立  22-24
    2.3.3 白肋烘焙入口处叶片模型建立  24-25
    2.3.4 白肋烘焙出口叶片模型建立  25-26
  2.4 小结  26-27
第三章生产物料掺兑比在线近红外分析模型研究  27-33
  3.1 引言  27
  3.2 实验部分  27-28
    3.2.1 实验仪器  27
    3.2.2 光谱采集  27
    3.2.3 实验步骤  27-28
  3.3 结果与讨论  28-31
  3.4 小结  31-33
第四章监测网络应用和数据管理设计  33-39
  4.1 引言  33
  4.2 实验材料  33
  4.3 功能设计  33-34
  4.4 仪器装置  34-35
  4.5 工作界面展示  35-37
  4.6 小结  37-39
第五章在线监测数据的应用  39-43
  5.1 引言  39
  5.2 结果与讨论  39-42
    5.2.1 批次内单一指标稳定性的统计  39-40
    5.2.2 批次间某一指标稳定性的统计  40
    5.2.3 同一牌号化学指标综合评价统计  40-41
    5.2.4 工序加工效果的统计  41-42
  5.3 小结  42-43
第六章结论  43-45
参考文献  45-51
附录  51-63
致谢  63-65
研究成果及发表的学术论文  65-67
作者简介  67-68
附件  68-69

卷烟生产过程在线近红外品质监测技术及应用研究

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