卷烟感官质量化学成分控制技术

    内容提要:
    企业的创新能力是企业发展的动力和源泉，新产品的开发是创新能力的体现，老品牌的维护、提升同样是创新能力的体现。从开拓市场、巩固市场、树立企业形象的意义上来说，老产品的维护更具有重要的现实意义和必要性。作为产品的维护，卷烟产品感官质量控制技术是产品维护工作的核心，其工作的科学性、合理性是产品维护工作是否能够有效进行的关键。而作为卷烟产品感官质量控制技术，首先必须解决的问题就是卷烟感官质量的评价方法。
    一直以来，卷烟感官质量评价方法主要采用的方式是人工评吸评价方法。目前在大量的烟叶和烟气分析数据的基础上，已经能够寻找到化学成分与卷烟品质的关系，使得从化学成分来评判卷烟品质成为可能，这些工作的深人开展都为卷烟感官质量化学成分控制技术奠定了基础。
 

                        1,卷烟产品质量评判的研究现状
    l.现代先进、快捷的分析手段为卷烟产品质量评判提供了检测技术的支持
   （1）应用型技术总是伴随着基础科学的发展而发展，早在二十世纪七八十年代，色谱分析技术在卷烟分析中广泛应用，现代分析手段完成了卷烟烟叶、烟气数据的全面采集，出现了从卷烟烟丝化学成分分析的角度来发展卷烟感官质量控制技术。由于烟丝成分在卷烟抽吸中所处的间接地位，该工作并不能完全客观、正确地反映卷烟感官质量。到了二十世纪九十年代中期，日本的烟草研究人员首先进行了卷烟烟气粒相、气相化学成分与卷烟感官质量的相关性研究，通过此项研究来达到用烟气成分分析评价卷烟品质的目的。
   （2）近红外技术在烟草化学成分检测上的快捷方便的特点，使得大规模在线检测成为可能。我们不仅可以了解烟叶（丝）化学成分的总体水平，而且使技术人员也能对烟叶（丝）在不同加工工艺条件下的化学成分的波动情况有所了解，从而对设备工艺改进的方向作出正确的判断。其他如在烟叶配方的调整、工艺参数的优化和生产过程的跟踪上，近红外技术都发挥了极其突出的作用。这些烟丝测定数据结合卷烟烟气指标来共同完成卷烟感官品质评价。
    2.现代计算机技术、数学科学为卷烟产品质量评判提供处理方法
    卷烟质量评判一直被国内外烟草界和医疗卫生界所关注。针对国内外现行卷烟质量评判方法的不足，中国科技大学高同启、张卫旗首先对卷烟质量因素进行层次性分析，接着基于模糊集理论建立了卷烟质量分级指标的模糊评判模型，最后给出卷烟质量多级模糊综合评判模型的基本结构。实践证明，采用该模型比现行卷烟质量评判方法更具有科学性、通用性和灵活性。在该项研究工作中，将卷烟质量因素分为3级，其中卷烟感官质量因素子集包括光泽、香气、协调、杂气、刺激、余味等6个方面。
    中国科技大学的崔文泉对影响卷烟质量的数据进行了探索。在他的文章中提到，不少人熟悉控制论中的“黑箱”理论，在控制论中“黑箱”是这样一个系统，它的输入和输出都可以知道，但内部结构不清楚。在我们的问题中，配方化学成分等的过程变量是输入，试验结果即卷烟质量是输出。我们通过试验设计及其数据处理方法研究不清楚其结构的“黑箱”，寻找到最佳的配方组合。
    中国科技大学亓四华根据数理统计原理、质量控制学和计算机技术等开发了卷烟生产过程的计算机辅助质量管理系统。使用效果表明，该系统具有先进性、适用性和拓展功能。它可以迅速获得统计信息，预先发现问题，实现以防为主的目的。该研究工作开发的计算机辅助质量控制系统，能有效地解决具有时变特性的质量控制问题。全部采用模块化原理设计，根据需要可方便地扩充和修改模块，各模块间相对独立，程序修改调试非常方便。本系统可进一步与先进的传感技术、控制技术等相结合，实现测试、数采、数据处理分析和控制一体化，以保证卷烟产品的质量特性值尽可能地接近目标值。
    殷勇、吴守一等提出了一种基于遗传算法的神经网络评定模型及获取网络权重参数的具体遗传操作方法。卷烟质量的优劣迄今仍是靠卷烟评吸专家的感官进行评定。由于受到多种主观、客观因素的影响，评定结果的准确性往往难以保证。为此，作者提出了一种基于遗传算法的神经网络评定模型及获取网络权重参数的具体遗传操作方法。实例证明，该模型能够根据烟草中的6种化学成分（总糖、还原糖、总氮、烟碱、氧化钾及氯离子）的测量值来确定卷烟的质量。这项研究为今后对卷烟质量进行人工智能评定打下了基础。用该模型的输出结果可以对卷烟质量进行评定，或者作为对卷烟评吸专家评定结果的补充，为对卷烟质量进行较为客观的、具有更高可信度的人工智能评定打下了基础。需要指出的是，随着遗传算法理论的进一步完善，该模型必将能更好地进行卷烟质量的评定。
    所有这些基于大量测定数据基础上的计算机技术、数学处理方法都为卷烟产品质量的评价作了有益的尝试。
 
                      2,卷烟感官质量控制技术研究现状
    l.卷烟感官质量研究背景
    在国内外卷烟企业的发展过程中，所生产的卷烟品牌的销售情况都经历了大小不同的波动过程，其中卷烟的品质是影响卷烟销售的一个最为重要的因素。对于一个成熟的企业和销售市场来说，怎样做到稳定卷烟品质是稳定市场、培育市场、发展市场的关键，因此研究“卷烟感官质量控制技术”有着非常重要的价值。
    2.现阶段卷烟感官质量控制技术的特点
    什么是目前卷烟企业迫切需要获得的卷烟感官质量控制技术呢？这需要从卷烟的配方设计历程谈起。从卷烟工业产生至今，概括起来卷烟配方发展分为两个时期：第一个时期，是分析手段应用于卷烟工业之前的时期，称为经验配方时期。第二个时期，即目前配方设计所处的时期是经验化学配方时期，以化学分析应用于烟草成分和烟气成分分析为标志，其特点是着眼于烟草中的糖、氮、碱等成分及烟气中致香成分分析数据，并结合抽吸感受为依据，进行卷烟配方。作为卷烟感官质量控制技术，也同样是经历了从完全经验型到目前的经验化学型质量控制技术的转变过程。
    3.现阶段卷烟质量控制技术
    目前通常的经验化学型质量控制技术主要是通过测定卷烟烟丝的糖、氮、碱、水分以及卷烟烟气的焦油、一氧化碳、烟气烟碱等常规的化学指标，并针对这些指标的分析数据进行统计处理，确定这些常规化学指标的变化趋势，并结合产品维护人员抽吸感受来共同描述卷烟感官质量的变化情况，从而指导生产中的调控工作，达到控制产品质量的目的。
    4.现阶段质量控制技术的优缺点
    现阶段卷烟感官质量控制技术以评吸为主，卷烟烟丝、烟气检测常规指标为辅的评价、控制手段，它也有优点和缺点：
    (1）优点：该质量控制技术的抽吸感受和常规的烟丝烟气化学指标都易于测定，这为在线生产的调整提供快速的反馈信息，有利于卷烟生产质量控制的顺利进行。
   （2）缺点：在目前的质量控制技术中，存在较大的不稳定因素———抽吸感受，并且所收集的卷烟感官质量常规化学指标（多是一些粗放的烟丝指标）不能全面、直接地反映卷烟感官质量的优劣。
    5.质量控制技术发展趋势
    卷烟感官化学成分质量控制技术的主要内容，首先将从影响卷烟感官品质的卷烟烟气、烟丝化学成分分析入手，搜集相应卷烟的抽吸评分，通过两者的相关性分析，最终从卷烟烟气化学成分的定性定量数据出发，来构建预测卷烟感官质量的数学模型及计算机处理软件。用卷烟烟气化学分析数据来评判卷烟品质，从而采用相应的配方、工艺调整措施实现产品质量的化学控制模式。
   （1）卷烟感官化学成分质量控制技术的工作基础
    由于计算机技术、统计方法的不断完善和发展，在今天我们可以在大量分析数据和评吸数据的基础上，能够通过计算机软件建立预测模型，达到依靠化学成分判断卷烟感官质量的目的。
   （2）卷烟感官化学成分质量控制技术最终的发展走向
    卷烟感官化学成分质量控制技术与工艺质量有着密切的联系。日本JT公司的质量管理模式为全面质量管理，其思路可以理解为“以设备质量保证工艺质量，以工艺质量保证产品质量”。他们注重设计质量，保证过程质量受控，最终达到提高并稳定产品质量的目的。从中不难发现，在整个烟叶加工过程中，工艺质量的稳定决定了卷烟质量的稳定。
    卷烟工艺质量稳定是个动态的概念，即通过卷烟叶组各功能子配方的烟叶选用、加入比例、加工参数等手段，实现工艺质量稳定，达到卷烟感官质量稳定的最终目标。
 

                3,分组加工是目前实施卷烟质量控制的重要工艺手段
    对卷烟感官品质作出评判之后，采用配方、工艺参数等相关方面的调整来获得最佳卷烟品质。其中工艺参数调整采用分组（功能性相同烟叶为一组）加工的工艺处理模式，有它的三个优势，首先分组加工工艺模式能最大限度地发挥烟叶自身的优势，获得扬长避短的结果。其次，在保证卷烟品质的前提下，能够避免单一工艺处理方式产生烟叶加工同质化的问题（不利于不同档次烟叶优势的发挥），充分发挥烟叶自身的特点，达到稳定卷烟感官质量的目的。第三点，分组加工能作为卷烟产品维护的重要调整手段，在获得卷烟感官评价结果之后，可以通过各功能子配方的加工参数调整，及时准确地达到稳定卷烟感官质量的目的。
    1.分组加工的目的
    卷烟分组加工是根据烟叶小叶组不同的功能，采用不同的工艺处理办法，发挥各自小叶组不同的优势，达到稳定卷烟质量的目的。如果产品质量出现波动，根据分析数据处理结果和人工评吸数据，寻找出产生负面影响的环节，通过分组加工工艺调整卷烟子配方功能，获得稳定的卷烟品质。
    2.分组加工的原理
    烟叶原料在卷烟配方中具有不同的功能，卷烟烟叶主要分为主料烟、半主料、填充料。其中分组加工手段的实施对象主要是主料烟、半主料烟叶。根据其在叶组配方中的不同功能，遵循具体问题具体分析的原则，采取不同的工艺处理手段，分别加工，然后混配获得卷烟叶组配方。
    3.分组加工的发展趋势
    卷烟感官化学成分质量控制技术随着计算机技术和数学科学的发展，卷烟感官化学成分质量控制技术将从目前的经验化学型产品向化学型产品维护转变，使分组加工工艺的实施具有更重要的现实意义。

                 4,结束语

    计算机技术、数学科学的发展，使在卷烟感官化学成分与卷烟品质之间建立转化关系成为可能，从而实现通过卷烟感官化学成分评价卷烟感官质量的目的。同时，当卷烟感官质量出现较大波动的情况时，由于分组加工工艺的实施，可以通过人工和计算机共同评价卷烟品质，寻找出卷烟质量问题的原因。通过分组加工的功能化叶组调整卷烟质量，获得令人满意的结果。可以预见，将来卷烟感官质量控制技术的发展将为稳定卷烟产品的感官质量作出重要的贡献，推动卷烟工业从经验型向化学型的转变。

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