煙用香精香料的分析研究

王玉龍

（河北中煙工業(yè)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(zhì)，而且還在卷煙品牌風(fēng)格特征形成中具有重要作用。卷煙加料可以調(diào)節(jié)煙氣的酸堿度，改善吸味。同時(shí)還可調(diào)整煙香并賦予品牌卷煙的產(chǎn)品風(fēng)格特征。因此，卷煙糖料的質(zhì)量穩(wěn)定性直接影響卷煙產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性。現(xiàn)行業(yè)內(nèi)主要通過儀器分析法檢測料液配制是否準(zhǔn)確，但是由于生產(chǎn)現(xiàn)場的局限性不能擺放精密儀器，所以急需一種適用于生產(chǎn)現(xiàn)場的檢測方法，以加強(qiáng)料液配制過程的質(zhì)量管理。

2 香精概述

煙草香料和香精是煙草生產(chǎn)中的重要成分，其配方是煙草業(yè)的重要核心技術(shù)。香料和香精的選擇對煙草品牌的建立和發(fā)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(huì)引起肝細(xì)胞腫瘤。由于它對消化，尿液和血液系統(tǒng)具有強(qiáng)烈的致癌作用，因此在世界范圍內(nèi)被禁止使用[1]。Kumarin主要來自植物科Lutaceae和Amberiferae的致癌內(nèi)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(huì)影響人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)，并具有很強(qiáng)的毒性作用。仲丁醇是一種微毒的化學(xué)物質(zhì)，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(zhǔn)確，有效的鑒定和測量方法對提高香煙質(zhì)量，穩(wěn)定香煙質(zhì)量和提高香煙安全性具有重要作用[2]。

3 香精檢測系統(tǒng)

有兩種測量pH的方法：化學(xué)傳感器方法和人工比色視覺方法。化學(xué)傳感器方法具有檢測速度快，結(jié)果準(zhǔn)確的特點(diǎn)，已廣泛用于科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)中，但成本高昂，不適合批處理企業(yè)。通常，比色視覺檢查方法可以用肉眼比較和識(shí)別顏色，使用特定介質(zhì)（例如pH試紙）比較當(dāng)前顏色，并將溶液的當(dāng)前顏色與標(biāo)準(zhǔn)顏色庫進(jìn)行比較是確定pH值。但是，該方法還存在諸如比較環(huán)境中的光源差異和缺乏客觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等許多因素的缺點(diǎn)，并且判斷結(jié)果產(chǎn)生主觀判斷和誤判。它影響使用和產(chǎn)品的判斷結(jié)果。綜上所述，通過利用數(shù)字圖像處理技術(shù)，可以克服人工視覺識(shí)別的弊端，提高pH值的測量精度，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[3]。數(shù)字圖像處理技術(shù)是一種用于通過計(jì)算機(jī)去除噪聲并恢復(fù)，增強(qiáng)，分割和提取圖像特征的方法和技術(shù)，廣泛用于醫(yī)藥，農(nóng)業(yè)，工業(yè)等領(lǐng)域。農(nóng)業(yè)和林業(yè)部門使用遙感圖像來確定植物的生長，估計(jì)產(chǎn)量以及監(jiān)測害蟲的爆發(fā)和控制。水利部通過遙感圖像分析獲取水文信息，以確定災(zāi)難的可能性。氣象部門用于分析天氣圖并提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。國防，測量和制圖部門使用航拍攝像機(jī)獲取有關(guān)地理特征和地面設(shè)施的信息。機(jī)械部門使用圖像處理技術(shù)自動(dòng)執(zhí)行金相分析和識(shí)別。醫(yī)療部門采用各種數(shù)字成像和智能技術(shù)來自動(dòng)診斷各種疾病。

配性模型(SMV)是一種通過預(yù)設(shè)結(jié)果與檢測結(jié)果進(jìn)行相似度分析的模型，該模型需針對每種牌號(hào)香料的每一單體異常情況建立一個(gè)結(jié)果數(shù)據(jù)庫，當(dāng)檢測結(jié)果放入系統(tǒng)后，系統(tǒng)將數(shù)據(jù)帶入每一個(gè)異常單體模型中進(jìn)行匹配性分析。

4 材料與方法

1）試驗(yàn)材料和儀器。試驗(yàn)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(biāo)區(qū)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?yún)^(qū)及顯色區(qū)兩個(gè)部分，將pH試紙的浸入?yún)^(qū)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?yún)^(qū)的部分，保留顯色區(qū)。在顯色區(qū)內(nèi)取兩個(gè)最適合的點(diǎn)，以其連線作為對角線，得到一個(gè)長為x寬為y的區(qū)域，作為目標(biāo)區(qū)域。（2）圖像平滑處理。中值濾波法是一種非線性平滑技術(shù)，它將每一像素點(diǎn)的灰度值設(shè)置為該點(diǎn)某鄰域窗口內(nèi)的所有像素點(diǎn)灰度值的中值。將板內(nèi)像素按照像素值的大小進(jìn)行排序，生成單調(diào)上升(或下降)的為二維數(shù)據(jù)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(qū)域，本文釆用的是3*3中值濾波器。（3）RGB到HSV轉(zhuǎn)化。將相機(jī)采集的圖片(RGB格式)轉(zhuǎn)化為包含色調(diào)、飽和度和明度三個(gè)參數(shù)的HSV模型RGB是一種通過對紅、綠、藍(lán)三個(gè)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(huán)境復(fù)雜多變，還需要符合人工視覺的特點(diǎn)，固本文使用HSV色彩模型。HSV色彩模型成倒錐形，由色調(diào)(H)、飽和度(S)、明度(V)三個(gè)參數(shù)構(gòu)成[4]。（4）匹配性模型數(shù)據(jù)庫建立。模型采用相關(guān)性分析方法建立各單一牌號(hào)每種單體異常匹配模型。模型建立的方法是將各牌號(hào)標(biāo)準(zhǔn)溶液(20g)中添加單體溶液，每次只添加一種單體的一個(gè)添加量，單體添加量分別為lg、5g＞10g，每個(gè)單體添加添加下檢測5次，將數(shù)據(jù)放入系統(tǒng)建立模型數(shù)據(jù)庫。

5 試驗(yàn)結(jié)果與分析

1）pH值與H分量之間的關(guān)系。因HSV色彩模型特點(diǎn)是每一個(gè)色彩對應(yīng)唯一的H值，且每一個(gè)pH值對應(yīng)著一種顏色，這為圖像檢測料液pH值提供了依據(jù)。以pH試紙?zhí)峁┑谋壬榛A(chǔ)，建立pH值與其對應(yīng)的H值關(guān)系曲線。pH值和H值成s型曲線關(guān)系，以此曲線關(guān)系能夠準(zhǔn)確讀取pH值[5]。

2）準(zhǔn)確度測試結(jié)果。為了驗(yàn)證試巻結(jié)果，本文采取電極法作為檢驗(yàn)方法，經(jīng)過長期的跟蹤監(jiān)測，數(shù)字圖像檢測方法的準(zhǔn)確率達(dá)99.2%，檢測方法有效且穩(wěn)定，能夠用于實(shí)際生產(chǎn)的檢測。

3）建立牌號(hào)料液H值數(shù)據(jù)庫。為了便于生產(chǎn)檢驗(yàn)的需要，需建立H值數(shù)據(jù)庫，不同牌號(hào)對應(yīng)的pH試紙顯色的H值及其允差，使用時(shí)檢測結(jié)果與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，結(jié)果在牌號(hào)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的則判定為料液配制合格，若不在牌號(hào)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的則判定為料液配制不合格。

4）異常料液判斷。當(dāng)系統(tǒng)判定料液異常后，將異常結(jié)果帶入本牌號(hào)異常單體匹配模型，通過結(jié)果與數(shù)據(jù)庫中異常標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析，得到異常單體的匹配性結(jié)果。

6 結(jié)果分析

釆用數(shù)字圖像處理技術(shù)提高了目視檢測pH試紙的精度，將pH試紙的顯色區(qū)域的RGB圖片轉(zhuǎn)換為HSV圖片，因?yàn)镠SV色彩模型中的H值分量具有唯一性，與pH值檢測結(jié)果具有對應(yīng)關(guān)系，通過與牌號(hào)料液pH值數(shù)據(jù)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(jié)果，為現(xiàn)場處置提供依據(jù)。

7 結(jié)束語

總之，通過香精檢測系統(tǒng)的應(yīng)用，該方法具有簡便、準(zhǔn)確、靈敏度高等特點(diǎn)，有效地提高了檢測的準(zhǔn)確性，具有較強(qiáng)的分析與檢測 價(jià)值。