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    電子鼻在煙草中的應用
    瀏覽次數:894發布日期:2020-01-20

    一、什么是電子鼻

    生物嗅覺系統在日常生產和生活中發揮著非常重要的作用,比如人們利用警犬識別犯罪嫌疑人在現場留下的氣味來破案,抓捕罪犯等等,但是生物嗅覺系統在靈敏度、易中毒、易疲勞等方面都存在著缺陷,因此人們試圖發明一種可以模擬生物嗅覺系統的儀器,即人工智能嗅覺系統,利用它模仿生物嗅覺系統對不同氣味進行辨別區分。人工智能嗅覺系統又稱"氣味指紋儀",俗稱"電子鼻"。由于"電子鼻"這個名字通俗易懂、形象生動,現在已經被廣泛使用。

    二、煙草行業對于電子鼻的需求

    電子鼻在煙草中的應用

     

    電子鼻在煙草中的應用

     

    煙草行業主要依靠評吸專家對煙葉的香氣、煙葉的吸味、生理強度、煙葉的刺激性等感官來評估香煙的質量和風格。然而感官評估主要依賴人的生理和心理條件,往往受到專家知識結構、經驗、情緒甚至環境等條件的影響,具有較大的主觀性和隨意性。卷煙感官特征與其化學成分之間存在內在聯系,不同化學組分會對卷煙感官特征產生不同程度的影響。要在短時間內利用色譜技術測定煙草以及煙氣的所有組成,并用于實時評價香煙的內在品質難以實現。因此,采用電子鼻技術,研究準確度高、操作簡便、成本低廉的快速檢測方法具有很強的實用價值,近年來已成為煙草研究機構探究快速檢測方法的熱門手段。

    三、電子鼻在煙草行業中的應用

    3.1卷煙的真偽判斷

    目前,卷煙真偽鑒別主要是通過質檢人員對卷煙包裝形式及原輔材料的辨別進行判定,存在檢驗人員工作量大和結論帶有一定主觀性等問題。另外,國內外的假冒卷煙越來越智能化,有時幾乎達到以假亂真的程度。因此,采用儀器鑒別檢驗法進行卷煙真偽鑒別具有重要的現實意義,且已成為卷煙真偽鑒別方法的發展趨勢。

    電子鼻在煙草中的應用

     

    利用具有電子鼻對卷煙的真偽進行鑒別,采用動態頂空法測定,結果表明真品與假煙存在著明顯的差別。研究者也采用不同品牌、經過優化改良的電子鼻和數據統計處理方法對卷煙的真偽進行研究,結果表明:相比于傳統的色譜分析,電子鼻在快速、準確辨別卷煙真偽方面具有明顯優勢。

    3.2煙草及卷煙的品牌及產地研究

    不同類型煙草在致香成分上具有一定的相似性,但煙葉之間香氣的質和量差異很大。煙葉香氣品質由遺傳因素、環境因素和栽培技術措施共同決定,遺傳因素主要影響香氣質,環境因素則影響香氣量。其中基因型是影響煙草香氣品質的根本內在因素,對煙草香氣的貢獻可達50%左右。因此,煙草的產地、品種成為卷煙質量好壞的關鍵因素之一。卷煙質量不僅和煙草的產地、品種等有關,也與不同品牌的卷煙廠的制作工藝有很大關系。因此,如果需要對卷煙進行區分,需要從煙草的產地、品種及卷煙的品牌等方面對其進行研究。

    結果表明:基于煙絲電子鼻的主成分分析(PCA),單料煙按地域差異進行分類;基于煙氣電子鼻的PCA分析,單料煙按地域和部位差異進行分類,且分析結果與人的感官評定結果接近,因此煙氣電子鼻分析可作為鑒別原料煙葉的客觀手段之一。

    電子鼻在煙草中的應用

     

    主成分分析圖(PCA)

    3.3煙用香精香料的質量評價與監控

    煙絲加香是制絲工藝過程中的重要環節,煙絲加香質量是影響卷煙質量的重要因素之一,加香精度和均勻度是卷煙生產過程中的重要工藝指標,直接影響卷煙的內在質量。

    電子鼻在煙草中的應用

     

    判別函數分析圖(LDA)

    由于煙草的香精香料成分的復雜性,僅從顏色、密度、粘稠性等簡單物性指標定性定量判定,是遠遠不夠的。所以現時的香煙生產企業對香精的檢測除了檢測物理指標外,更重要是利用專業評香人員對香精的質與量進行感官香氣評價。利用電子鼻對幾種人工難以識別且未知的煙用香精香料進行分析,對得到的數據進行主成分分析和統計質量控制分析,快速判別煙用香精香料。結果表明:實驗結果與樣品種類、編號完全吻合。電子鼻能夠對人工難以識別的煙用香精香料進行快速、準確的識別,并以圖形的形式給出直觀、易懂的分析結果,可作為煙用香精香料品質控制的一種客觀、可靠的重要手段。

    電子鼻在煙草中的應用

     

    氣味指紋分析圖譜

    四、電子鼻未來發展的展望

    感官分析專家—瑞玢智能科技技術應用部的專家指出,經過近30年的開發和研究,電子鼻已經廣泛應用于氣味的識別與區分。相比于傳統的基于氣敏傳感器的電子鼻,許多研究將電子鼻的概念應用到相比于氣敏傳感器更加靈敏、便捷、可提供更多樣品信息的儀器上。電子鼻技術的發展使復雜成分氣體樣品的檢測成為可能。靈敏、便攜、實用性好是未來電子鼻的發展方向,其在生產生活中的應用也將得到進一步拓展。

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