《梗叶在线光学无损检测与分离技术装备开发》

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该项目所属学科为食品加工技术领域。

随着河南省烟草业转型升级以及黄金叶品牌“千亿工程”的实施,豫产卷烟产品结构持续提升,产品对烟片原料质量的要求也越来越高。烟片含梗率是反映烟片原料质量好坏的一项重要指标,烟片含梗率高,意味着烟片的纯净度低,不仅增加卷烟加工过程的除梗签任务量,且严重影响卷烟产品质量的稳定性,在消费者吸食过程中也容易出现炸灰、熄火等问题。因此,准确检测并有效控制烟片含梗率,对提升卷烟加工水平,提高烟片和卷烟质量具有重要意义。在卷烟加工过程中,烟片含梗率的检测和控制主要存在以下问题:(1)现行的烟片含梗率检测方法采用机械力破碎烟片和烟梗,并以风力分选分离游离的烟片和烟梗,该方法存在检测准确度不高、检测时间长、样品损耗大等问题,且只能用于离线检测;(2)生产烟片的打叶复烤加工过程,缺乏有效在线监测和及时调控烟片含梗率质量指标的有效手段;(3)在卷烟生产过程中,为了保障烟片原料纯净度,卷烟企业不得不采用大量人力将烟片中超出指标的烟梗进行手工挑选剔除,导致人工成本高、生产效率低、烟片合格率稳定性差等问题。

基于此,项目利用X射线透射衰减原理,研究开发出了烟片含梗率的快速、无损检测和烟梗在线剔除技术和装备,为烟片加工质量的工业在线监测和质量控制提供了快速、有效的技术手段,在烟叶打叶复烤和卷烟加工环节实现了规模化应用,提升了卷烟原料加工质量,经济社会效益显著。项目取得授权发明专利15件,实用新型5件;发表SCI、EI论文5篇、核心期刊3篇;出版专著1部。项目通过河南省科学技术信息研究院成果评价,专家组一致认为该项目创新了叶中含梗无损检测技术及分离装备,项目技术成果达到国内领先水平。

1、研究建立了基于X射线透射成像的烟梗快速无损识别检测新方法。基于烟梗和烟片面密度差异,实现了烟梗的形态识别与定量检测。该方法对烟梗、粗梗、长梗的准确识别率达到94.5%以上,检测结果平均相对误差为1.89%,重复检测结果变异系数为2.16%。检测单个样品耗时仅3~5min。

2、研制开发了基于机器视觉的烟梗检测仪器和在线叶梗分离设备。该设备高效集成了烟梗图像识别、烟片含梗率定量分析、烟梗形态定量分析和在线剔梗等多种功能模块,实现了烟草加工关键质量指标的无损、高效及高精度检测与在线剔除。

3、再造了叶梗分离和烟片精选工艺流程。在打叶复烤过程中,将传统机械风选与机器视觉剔梗相结合,有效提升了打叶复烤加工质量。与原工艺相比,在保证烟片结构稳定的基础上,烟片含梗率降低至1.02%,降低50%以上;粗梗率降低至0.11%,降低75%以上。在卷烟制丝过程中,机器视觉自动化烟片精选工艺替代人工选叶后,烟片精选合格率由86%提高至97%以上,减少了用工人数90%以上,有效提升了选叶质量和效率。

技术成果于2015年应用于黄金叶品牌打叶复烤生产线、高档卷烟烟片精选加工过程,烟叶原料纯净度和卷烟加工质量明显提升。应用三年来,累计新增销售收入150亿元,增加利润8.7亿万元,节约原料成本1.18亿元,取得了显著的经济和社会效益,为黄金叶品牌做大做强走出了一条结构更优、质量更高、效益更好的发展之路,有力支撑了河南烟草的转型升级发展。

成果说明

1.应用情况(限2页,请依据客观数据和情况准确填写,不做评价性描述) 应用研究成果,宝丰复烤厂引进烟梗识别与检测设备后对该方法进行了验证与评价,该技术应用后检测效率大幅提高,由原方法的1次/h提高到1次/15min;检测过程无物料损失,原料消耗大幅降低,原检测方法烟片消耗3kg/10000kg,节约检测用烟叶原料约12000kg/年。河南中烟工业有限责任公司和湖南中烟工业有限责任公司为解决人力成本高、精选结果符合率低、批次间稳定性差等问题,引进多台烟梗识别与检测设备,并配套在线剔除机构,实现了含梗烟

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