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烟草生产的质量控制,是烟草行业中一个重要的部分。卷烟的质量控制包
括原料烟叶控制,成品烟丝控制和烟气控制等多个部分,由于烟草本身成分非
常复杂,其质量控制需要对其整体进行评价。本工作主要是从烟叶,成品烟丝
和烟气的气相色谱数据出发,研究卷烟样本的分类和质量控制的方法。
本工作中烟叶和烟丝经过硅烷化后进行气相色谱分析,而烟气则一部分直
接进行气相色谱分析,另一部分在硅烷化处理后进行气相色谱分析。由于这些
样本成分十分复杂,因此需要使用化学计量学来对其进行分析。
在进行各种方法分析前,首先对色谱数据进行一系列数据预处理,包括棒
图化模拟,调整保留时间,以内标为标准对峰面积标准化,多谱的平均化等。
在经过预处理后,使用多种化学计量学方法对色谱数据进行分析。包括差
谱法,多种模式识别方法及指纹图谱异常指数法。
差谱法考察的是不同样本的色谱分析结果中对应峰的差距,用于观察样本
中一些主要成分的变化较有效。提出差谱相对峰面积指标来表示两样本的整体
差距,引入相关系数表示样本间的相似程度。差谱法及相应指标能反映出不同
品牌不同生产时间的卷烟间的差异,并与实际情况相吻合。
模式识别方法用于对不同品牌卷烟样本的色谱数据进行分类,能够直观反
映分类效果。分别研究了无监督方法 PCA 投影,模糊 k 均值聚类,系统聚类法
和有监督方法线性学习机在卷烟分类中的应用。PCA 投影法可成功地对不同部
位、不同产地的烟叶进行分类。
研究了建立烟草样本色谱指纹图谱的步骤。提出了供试品与标准品的共有
色谱峰之间的异常指数、供试品缺失及额外色谱峰的异常指数的概念和计算方
法。初步建立了烟草样本基于指纹图谱总异常指数的品质监控的标准。该异常
指数不仅能反映出样本间含量较高组分的量的变化,更能敏感的反映出是否存
在额外或缺失的微量成分。所建立的品质监控标准可成功的判别包括正常合格
品,工艺异常产品、模拟变质产品、仿冒品等各种成品烟丝样本。
关键词:烟草,气相色谱,品质监控,指纹图谱,差谱法,模式识别,硅烷化