煙用香精香料的分析研究

王玉龍

（河北中煙工業公司，河北 石家莊 050000）

1 前言

卷煙加料不但能夠提高卷煙的吸食品質，而且還在卷煙品牌風格特征形成中具有重要作用。卷煙加料可以調節煙氣的酸堿度，改善吸味。同時還可調整煙香并賦予品牌卷煙的產品風格特征。因此，卷煙糖料的質量穩定性直接影響卷煙產品的質量穩定性。現行業內主要通過儀器分析法檢測料液配制是否準確，但是由于生產現場的局限性不能擺放精密儀器，所以急需一種適用于生產現場的檢測方法，以加強料液配制過程的質量管理。

2 香精概述

煙草香料和香精是煙草生產中的重要成分，其配方是煙草業的重要核心技術。香料和香精的選擇對煙草品牌的建立和發展具有重大影響。薩弗洛爾主要包含在植物油中，并用作飲料和食品中的香料添加劑。如果含量超過0.5%，會引起肝細胞腫瘤。由于它對消化，尿液和血液系統具有強烈的致癌作用，因此在世界范圍內被禁止使用[1]。Kumarin主要來自植物科Lutaceae和Amberiferae的致癌內酯化合物。中國和歐美國家已禁止在食品中用作添加劑，并允許煙草和其外部使用。甲醇會影響人體中樞神經系統，并具有很強的毒性作用。仲丁醇是一種微毒的化學物質，具有刺激性和成癮性。煙草香料可以與甲醇，仲丁醇，香豆素和香氣一起添加。建立準確，有效的鑒定和測量方法對提高香煙質量，穩定香煙質量和提高香煙安全性具有重要作用[2]。

3 香精檢測系統

有兩種測量pH的方法：化學傳感器方法和人工比色視覺方法。化學傳感器方法具有檢測速度快，結果準確的特點，已廣泛用于科學研究實驗中，但成本高昂，不適合批處理企業。通常，比色視覺檢查方法可以用肉眼比較和識別顏色，使用特定介質（例如pH試紙）比較當前顏色，并將溶液的當前顏色與標準顏色庫進行比較是確定pH值。但是，該方法還存在諸如比較環境中的光源差異和缺乏客觀評價標準等許多因素的缺點，并且判斷結果產生主觀判斷和誤判。它影響使用和產品的判斷結果。綜上所述，通過利用數字圖像處理技術，可以克服人工視覺識別的弊端，提高pH值的測量精度，在實際工業生產中具有重要的現實意義[3]。數字圖像處理技術是一種用于通過計算機去除噪聲并恢復，增強，分割和提取圖像特征的方法和技術，廣泛用于醫藥，農業，工業等領域。農業和林業部門使用遙感圖像來確定植物的生長，估計產量以及監測害蟲的爆發和控制。水利部通過遙感圖像分析獲取水文信息，以確定災難的可能性。氣象部門用于分析天氣圖并提高天氣預報的準確性。國防，測量和制圖部門使用航拍攝像機獲取有關地理特征和地面設施的信息。機械部門使用圖像處理技術自動執行金相分析和識別。醫療部門采用各種數字成像和智能技術來自動診斷各種疾病。

配性模型(SMV)是一種通過預設結果與檢測結果進行相似度分析的模型，該模型需針對每種牌號香料的每一單體異常情況建立一個結果數據庫，當檢測結果放入系統后，系統將數據帶入每一個異常單體模型中進行匹配性分析。

4 材料與方法

1）試驗材料和儀器。試驗材料：pH試紙，江蘇泰州奧克濾紙廠，廣泛試紙(測量范圍1-14)儀器：SNOYExmorRSCMOS，B本索尼，1.12卩m像素間距。

2）方法。（1）影像目標區域的提取。在使用前的pH試紙上以底邊為起始在距底邊lcm處用鉛筆輕畫一條橫線，此橫線將pH試紙分為浸入區及顯色區兩個部分，將pH試紙的浸入區沒入待測料液后取出，對pH試紙使用CMOS圖像傳感器記錄試紙影像，在獲取的圖片上裁剪掉浸入區的部分，保留顯色區。在顯色區內取兩個最適合的點，以其連線作為對角線，得到一個長為x寬為y的區域，作為目標區域。（2）圖像平滑處理。中值濾波法是一種非線性平滑技術，它將每一像素點的灰度值設置為該點某鄰域窗口內的所有像素點灰度值的中值。將板內像素按照像素值的大小進行排序，生成單調上升(或下降)的為二維數據序列。二維中值濾波輸出為g(x，y)=med{f(x-k，y-l)，(k，lGW)}，其中，f(x，y)，g(x，y)分別為原始圖像和處理后圖像。W為二維模板，通常為3*3，5*5區域，本文釆用的是3*3中值濾波器。（3）RGB到HSV轉化。將相機采集的圖片(RGB格式)轉化為包含色調、飽和度和明度三個參數的HSV模型RGB是一種通過對紅、綠、藍三個基本顏色變化，以及三色間相互疊加，得到其他顏色，但是此種色彩模式易受到亮度等因素的影響。因取樣環境復雜多變，還需要符合人工視覺的特點，固本文使用HSV色彩模型。HSV色彩模型成倒錐形，由色調(H)、飽和度(S)、明度(V)三個參數構成[4]。（4）匹配性模型數據庫建立。模型采用相關性分析方法建立各單一牌號每種單體異常匹配模型。模型建立的方法是將各牌號標準溶液(20g)中添加單體溶液，每次只添加一種單體的一個添加量，單體添加量分別為lg、5g＞10g，每個單體添加添加下檢測5次，將數據放入系統建立模型數據庫。

5 試驗結果與分析

1）pH值與H分量之間的關系。因HSV色彩模型特點是每一個色彩對應唯一的H值，且每一個pH值對應著一種顏色，這為圖像檢測料液pH值提供了依據。以pH試紙提供的比色卡為基礎，建立pH值與其對應的H值關系曲線。pH值和H值成s型曲線關系，以此曲線關系能夠準確讀取pH值[5]。

2）準確度測試結果。為了驗證試巻結果，本文采取電極法作為檢驗方法，經過長期的跟蹤監測，數字圖像檢測方法的準確率達99.2%，檢測方法有效且穩定，能夠用于實際生產的檢測。

3）建立牌號料液H值數據庫。為了便于生產檢驗的需要，需建立H值數據庫，不同牌號對應的pH試紙顯色的H值及其允差，使用時檢測結果與數據庫數據進行對比，結果在牌號標準范圍內的則判定為料液配制合格，若不在牌號標準范圍內的則判定為料液配制不合格。

4）異常料液判斷。當系統判定料液異常后，將異常結果帶入本牌號異常單體匹配模型，通過結果與數據庫中異常標準數據的相關性分析，得到異常單體的匹配性結果。

6 結果分析

釆用數字圖像處理技術提高了目視檢測pH試紙的精度，將pH試紙的顯色區域的RGB圖片轉換為HSV圖片，因為HSV色彩模型中的H值分量具有唯一性，與pH值檢測結果具有對應關系，通過與牌號料液pH值數據庫對比得到料液配制是否符合工藝要求，利用匹配模型對異常料液的異常單體添加情況給出判斷結果，為現場處置提供依據。

7 結束語

總之，通過香精檢測系統的應用，該方法具有簡便、準確、靈敏度高等特點，有效地提高了檢測的準確性，具有較強的分析與檢測 價值。