解决方案_美国Brimrose公司中国总代理--济南金宏利实业有限公司

烟草AOTF近红外在线测试方案

应用领域

检测样品

检测项目

长期以来，在烟草行业致力于检测分析和质量控制的有识之士，均在期盼着能有一种仪器和方法，可以不需要处理样品，直接在生产线和现场快速反馈卷烟原料、中间产品和最终产品的质量状况。90年代末出现的声光可调滤光器（AOTF）技术，完成满足了上述要求。（AOTF）技术被专家认为“是90年代近红外光谱仪最突出的进展”，“是检测分析领域的一场革命，具有划时代的意义”（摘自《现代近红外光谱分析技术》一书和国外有关学术论文）。这一新技术的出现和应用，结束了检测分析只能在实验室进行的历史，将过去必须在室内，且对温度、湿度、防震均有严格要求的近红外光谱仪，移到了生产在线和现场（田间地头）。这种来自航天领域的（AOTF）技术的近红外光谱仪具有快速、被检测物质无损（非接触）和检测内容/项目不断扩展等优势。不但可以建立烟草的烟碱、总糖、还原糖、总氯、总钾、总氮、水分、PH、蛋白质、淀粉等化学成分的快速测试，也可以测试多酚、烟叶陈化和焦油等一些质量指标。同时还可以用于卷烟质量判断、真假鉴别等等。实践证明利用（AOTF）近红外技术具有“快速”、“简便”、“准确”、“对检测环境无特殊要求”的优势，可以实现实验室、在线和现场，比如卷烟加工过程、烟叶储存养护过程、入库及在库烟叶内在质量的检测、烟叶打叶复烤配方指导与质量控制、拟采购烟叶的质量预先检测等方面进行有效的监控。

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AOTF近红外光谱仪打叶复烤在线检测

应用领域

检测样品

检测项目

在烟草行业，随着科技的进步，从原料供应、评价、信息体系的建立和逐步完善，使得烟草化学成分的快速分析和质量追踪显的日益重要。如何在打叶复烤生产线上对片烟的化学成分的快速检测分析和确保烟叶原料批次间质量的相对稳定，传统分析技术的分析速度难以达到要求。随着近红外技术的出现，特别是最适合在线分析的AOTF近红外技术的成熟应用，使打叶复烤在线化学成分检测和质量控制得以实现。近红外分析技术具有快速、无损、不消耗试剂、不需要样品预处理的特点，已在国内烟草行业得到了广泛的应用，特别是针对烟草粉末常规化学成分检测的实验室应用已经非常成熟，但对打叶复烤在线检测分析尚未见相关报道。针对于此，济南金宏利实业有限公司与天昌国际烟草有限公司合作，应用美国Brimrose公司Luminar 4030型AOTF近红外光谱仪对打叶复烤过程中化学成分的快速检测进行研究，取得了很好的结果！

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AOTF近红外进行土壤检测

应用领域

检测样品

检测项目

在烟草的种植过程中，为了更好地促进烟草的生长，需要对土壤中的成分进行检测，目前土壤中需要检测的指标主要有：有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、PH值五项。常规的检测方式费时费力，而且不同的检测指标采用的检测方式不一样，不能够同时将所有的指标检测出来。近红外技术具有快速和一次扫描可检测多个指标的优势，采用AOTF近红外光谱仪对土壤成分进行检测，验证检测的结果能够达到实际应用的要求。应用AOTF近红外光谱仪快速定量分析土壤的方法已经应用到土壤的测试中，对烟草种植过程中快速检测土壤成分，根据各成分的含量不同，针对性地施加相应的肥料或采用有效的管理措施具有重大的意义，该方法节省大量的时间，降低成本，增加效益。

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AOTF近红外光谱仪在线检测分析薄荷醇

应用领域

检测样品

检测项目

目前，卷烟生产企业尚没有在线对薄荷醇等香精香料进行在线检测的方法和仪器。烟草行业标准大多也是对香精的外观指标和物理指标进行检测，并没有对香精香料的内在有效化学成分的含量或有害物质的含量作出明确的规定。采用AOTF近红外光谱仪对在线喷洒的香精香料的化学成分进行快速分析，能够实时监控生产线上配方的稳定性以及工艺参数的稳定性。该方法对卷烟企业在线生产的指导、工艺的优化、产品质量的稳定、增加企业的效益具有非常重要的意义。

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AOTF近红外进行真假烟的鉴别分析

应用领域

检测样品

检测项目

成品卷烟市场上假烟现象比较严重，特别是一些高档品牌的卷烟，假冒现象更为严重，而且制假水平逐渐提高，很难通过普通的常规检测方法判断真假。目前，尚未有专门的仪器能够快速准确地对卷烟的真假进行有效判别。采用Luminar 5030便携式近红外光谱仪对成品卷烟的烟丝部位直接进行扫描，几十秒钟就可快速鉴别卷烟的真假。利用AOTF近红外光谱仪对于烟草行业成品卷烟的真假进行分析，验证分析的结果完全能够达到实际应用的要求。对于加强打击假冒伪劣的卷烟产品，维护卷烟企业和消费者的利益，具有重大的意义。

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AOTF近红外对卷烟的感官评吸分析

应用领域

检测样品

检测项目

AOTF近红外光谱仪对于烟草行业卷烟样品的感官质量评价进行分析，验证分析的结果完全能够达到实际应用的要求，具有巨大的应用价值：（1）评价结果准确可靠，减少人为因素引起的误差。目前卷烟的感官质量主要是根据专业评吸师的主观感受去进行评价，还没有一个法定的仪器能够做到这一点。虽然这些评吸师都经过专业训练，但是不同的人对同一卷烟产品做出的感官评价还是会有差别的。如果采用AOTF近红外光谱仪来分析卷烟的感官质量，就能完全避免因为人为因素产生误差的可能性。（2）快速高效，节省成本。一种卷烟的感官质量的评价，需要6位以上的评吸师对6项指标一一作出评价，给出分值，综合几位评吸师的评分结果，进行平均，得到各项指标的最终结果，费时费力。应用AOTF近红外光谱仪可以在1分钟内得到所有感官指标的准确结果，高效快速，节省大量的时间、人力和物力。（3）有利于评吸师的身体健康。

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AOTF近红外光谱仪烟草切丝在线分析检测

应用领域

检测样品

检测项目

采用AOTF近红外光谱仪对切丝线烟丝的化学成分进行快速分析，能够实时监控生产线上配方的稳定性以及工艺参数的稳定性。该方法对卷烟企业在线生产的指导、工艺的优化、产品质量的稳定、增加企业的效益具有非常重要的意义

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AOTF近红外光谱仪片烟检测

应用领域

检测样品

检测项目

根据国家局有关文件精神，卷烟企业逐步取消打叶线，原料的使用和储运均采用片烟方式，为了更好的适应今后的发展，在线检测和库存烟叶的养护中方便快捷的检测，建立片烟近红外检测模型具有非常重要的意义。可以将检测移动到陈化现场进行，这大大提高了工作效率，节省了大量人力。近红外检测快速的特点又提高了检测结果的时效性，可以很好的利用检测结果来指导生产。

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AOTF近红外光谱仪烟叶检测

应用领域

检测样品

检测项目

目前，烟草行业尚没有直接无损检测烟叶化学成分的方法。实验室常规检测仪器分析烟叶化学成分需要对烟叶进行烘干、研磨、浸提和检测多个步骤，检测完后，烟叶将不复存在。该方法分析时间长，需要对样品进行复杂的处理，消耗大量的试剂，不同的指标要不同的通道进考虑到烟叶粉末的制备仍需要经过烘干，粉碎和研磨过程，然后制成40目或60目样品，大约需要3小时，不能满足烟叶采购现场检测的需要，也不能充分发挥近红外分析技术优势，因此建立一套或几套与当前烟叶发展形式相适应的，能够适用于现场的近红外检测模型，具有非常重大的意义。采用AOTF近红外光谱仪对烟叶化学成分进行快速无损检测，验证检测的结果完全能够达到实际应用的要求。行测试。

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AOTF近红外烟草粉末实验室检测

应用领域

检测样品

检测项目

目前，烟草行业实验室中对烟草粉末的化学成分的分析大多采用AA3等流动注射分析仪，该方法分析时间长，需要对样品进行复杂的处理，消耗大量的试剂，不同的指标要不同的通道进行测试。采用LUMINAR5030便携式近红外光谱仪对烟草的粉末进行扫描，几分钟就可快速得到烟碱、总糖、还原糖、钾和氯等各检测指标的结果。

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黄芪提取与浓缩在线测试

应用领域

检测样品

检测项目

利用美国Brimrose公司的Luminar 3060多通路AOTF技术近红外光谱仪对黄芪提取及浓缩过程中主成分的含量及浓缩过程中溶液的密度进行在线测试，以考察仪器在线测试的可行性。

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使用AOTF-NIR近红外光谱技术对含有赋形剂的薄膜包装中的有无片剂的胶囊进行分类

应用领域

检测样品

检测项目

AOTF-NIR自由空间光谱仪可以用于对薄膜包装中的2组胶囊扫描光谱数据。第一组（安慰剂）中胶囊中只含有赋形剂粉末，第二组(活性)中的胶囊包含赋形剂粉末和Aleve粉末。每组扫描50个样本，用来进行分类分析。一阶微分光谱显示这两组之间的区别清晰可辨。

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使用AOTF-NIR近红外光谱技术对多形体的鉴定

应用领域

检测样品

检测项目

被分为A、B 、C 三类的假多形体样品放置在小玻璃瓶内。由于所需样品原料数量很少，所以只通过桌面上分装小玻璃瓶少量药末。然后把小瓶放在光谱仪的旁边，确保药末能够被Luminar小型自由空间近红外光谱仪的NIR光束扫描到。

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使用AOTF-NIR近红外光谱技术测试磺胺甲嘧啶与玉米淀粉混合物的活性百分率

应用领域

检测样品

检测项目

使用Brimrose AOTF-NIR自由空间光谱仪对硅氧烷聚合物药片进行扫描。三组样品供实验用，其硅氧烷聚合物别为0毫克、50毫克、60毫克。这种含量值只是名义上的而不是绝对准确的。每组取25个样品，其中的20个用于建立校正模型，剩余5个用于结果预测。

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即溶咖啡豆湿度的AOTF 测试

应用领域

检测样品

检测项目

光谱的近红外范围从800nm到2500 nm延伸。在这个区域最突出的吸收谱带归因于中红外区域的基频振动的泛频和合频。是基态到第二激发态或第三激发态的能级跃迁。因为较高能级跃迁连续产生的概率较小，每个泛频的强度连续减弱。由于跃迁的第二或第三激发态所需的能量近似于第一级跃迁所需能量的二倍或三倍，吸收谱带产生在基频波长的一半和三分之一处。触简单的泛频以外，也产生合频。这些通常包括延伸加上一个或多个振动方式的伸缩。大量不同合频是可能的，因而近红外区域复杂，有许多谱带彼此部分叠加。

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关于采用 AOTF-NIR 近红外光谱技术对药瓶中药物粉末湿度进行测定的可行性及速度评估

应用领域

检测样品

检测项目

声光可调滤光器（AOTF）的原理基于光在各向异性介质中的声折射。装置由固定在双折射晶体上的压电导层构成。当导层被应用的射频（RF）信号激发时，在晶体内产生声波。传导中的声波产生折射率的周期性调制，在特定条件下折射入射光束的部分。对于一个固定的声频，光频的一个窄带满足相匹配条件，被累加折射。RF频率改变，光的带通中心相应改变以维持相匹配条件。

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关于采用 AOTF-NIR 近红外光谱技术测定磺胺甲嘧啶和玉米淀粉中混合物均匀度的可行性评估

应用领域

检测样品

检测项目

采用Brimrose AOTF-NIR 自由空间（Free Space TM）近红外光谱仪扫描磺胺甲嘧啶和玉米淀粉样品的光谱数据。本次研究由两部分构成。第一部分为扫描不同活性%磺胺甲嘧啶的样品。样品包括以下活性%：0，20，40，60，80，100。活性%增加时，光谱中有可见图案。利用吸收光谱和活性%的值来建立PLS1回归模型。模型显示了吸收光谱和活性%之间的良好的相互关系，表明了从光谱数据中测定活性%磺胺甲嘧啶是可行的。

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采用AOTF-NIR自由空间技术测定包膜片剂

应用领域

制药/生物制药

检测样品

其他

检测项目

含量测定

本次研究结果表明，采用Brimrose AOTF-NIR 近红外自由空间（Free Space TM）光谱仪，不仅可以鉴定片剂和胶囊，而且可对活性数量进行定量，甚至可以直接通过PVC对片剂和胶囊进行鉴定和定量。获取的结果相当精确，表明采用Brimrose光谱仪进行实时在线质量控制是可行的。测定速度极快，保证了临床试验中对定量包装作业线100%的质量控制。试验中无需破坏样品。测定过程非接触、无光纤，无移动部件。

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使用AOTF-NIR光谱仪检测微晶纤维素的湿度

应用领域

检测样品

检测项目

把一台Brimrose Luminar3030自由空间光谱仪安装在喷雾干燥器的一个窗口上。光谱是从4种不同成品类型的水分含量变化的微晶纤维素搜集的。为了找到湿度的参考值，每个样品都搜集一个光谱。波长从1200到2200纳米，分辨率2纳米。光谱以吸收模式被搜集起来，在处理成一阶微分。使用软件程序The Unscrambler 进行化学计量学分析。通过分离4种不同成品的微晶纤维素得到的光谱数据而建一个主成分分析模型，来进行质量分析。

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使用AOTF-NIR光谱仪测量药物提取物的固体含量

应用领域

制药/生物制药

检测样品

化药制剂

检测项目

含量测定

使用Brimrose Luminar 3030自由空间光谱仪收集药物提取物（丹桂香浸膏）的光谱数据。样品的固体%含量已知，然后加水降低固体含量。利用固体%含量的参考数据和光谱数据创建校正模型。校正模型的结果极好，显示使用Brimrose自由空间光谱仪测量这类药物提取物的固体%含量是的确可行的。使用一些样品创建验证集。利用校正模型和验证集进行预测，预测的结果证实校正模型能获取极好的结果。自由空间光谱仪被改进为透射方式操作。

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使用AOTF-NIR光谱对药物片剂和胶囊进行动态分类

应用领域

制药/生物制药

检测样品

化药制剂

检测项目

含量测定

把Brimrose Luminar3030光谱仪用来搜集玉米和大豆种子光谱的透射模式改进为在反射模式下操作。药片在检测种子的传送带上被传送，光学模块被装配在传送带上方68mm处。这个距离能使镜头在61-66mm处搜集光谱，实际距离取决于药片的厚度。药片和光学模块之间的距离稍稍变化是可以忽略不计的。通过在光谱仪里安装挡光器件使光束大小由8x5mm 减到 3x3mm。减小光束大小来防止药片周围的光线反射是很重要的。这种做法虽然不是很理想，但是对研究结果的影响是很小的，在一个生产单元中，光束型号将被很小心的调整为最优化状态。

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使用AOTF-NIR 近红外光谱技术对在流水线上的皮肤贴的剂量水平的测定

应用领域

检测样品

检测项目

使用Brimrose公司AOTF—NIR Luminar3030 自由空间光谱仪测定一种应用在皮肤贴的药物的计量水平。贴片脱离了压力在生产线上移动时，它们通过光谱仪的光学模块，检测贴片的时间理论上是没有限制的因为这个过程是不间断的。可是检测时间被限制在大约4秒钟（100个检测结果），这是因为在生产中要求扫描8个通道，每个通道大约一分钟。校准结果非常好，也说明当它们在生产线上移动时，测量贴片的药物剂量水平是可行的。使用在线监测贴片的药物剂量水平的主要增益是可以快速调整过程参数，不需要花上几个小时等待实验室的结果。调整在几分钟内就可以完成，一旦合格产品摆脱压力，样品就能被带到实验室正式让渡其他产品。一个额外的增益是能够以非常小的成本不间断地监视生产过程，校验使用的喷嘴是否工作正常。

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采用AOTF—NIR光谱技术测定药物片剂

应用领域

制药/生物制药

检测样品

化药制剂

检测项目

含量测定

Brimrose Luminar3030片剂分析仪是被配置在传输模式下操作的仪器。这种分析仪是使用自由空间技术，此技术照射时不用光纤。光束被最优化以使它检测药片时与之一致，把有效的挡光器件放置在样品的周围，用来防止药片边缘任何光线的泄露，并把铟镓砷化物探测器置于药片的背面搜集透射过去的光线。数据在以波长900纳米到1450纳米范围内被收集起来。用近红外光谱的较低的范围来搜集数据有两个原因：第一个原因是波长较低范围对药片有较好的穿透力，这之所以重要是因为数据是在透射方式下被收集的。第二个原因是主要功能组的第二泛频在这个波长范围产生，当数据被模拟时，事实将证明这是很重要的

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利用AOTF-NIR技术对小麦粒蛋白质%的测定

应用领域

食品/农产品

检测样品

小麦粉

检测项目

营养成分

小麦粒被放置在一个有盖培养皿内，利用Brimrose AOTF-NIR Luminar 2030“自由空间”光谱仪扫描。扫描开始后旋转样品以获取更好的平均效果。在贯穿采集全部数量光谱所必须的时间内样品097被随机重复扫描6次。100次扫描（~10秒）被平均得到一张光谱。快速光谱仪能够在10秒左右对每张光谱扫描~300次。

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利用AOTF-NIR光谱对烟草混合物类型的判断

应用领域

烟草

检测样品

检测项目

声光可调滤波器（AOTF）的原理基于光在各向异性介质中的声折射。装置由粘在双折射晶体上的压电导层构成。当导层被应用的射频（RF）信号激发时，在晶体内产生声波。传导中的声波产生折射率的周期性调制。这提供了一个移动的相栅，在特定条件下折射入射光束的部分。对于一个固定的声频，光频的一个窄带满足相匹配条件，被累加折射。RF频率改变，光的带通中心相应改变以维持相匹配条件。 Brimrose 得到24包烟草混合物样品，分为两组，标注着 1-12 和 21-32。两组间的唯一区别是分属8个烟草类型的前两个，它们的唯一区别是种植年限和等级组成。1 - 12 包被用于随后的研究。

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光谱采集方式对AOTF_近红外光谱技术分析烟草主要化学成分的影响

应用领域

烟草

检测样品

检测项目

初步探讨了不同光谱采集方式对AOTF近红外光谱技术检测烟草主要化学成分及建模的影响。结果表明，以旋转方式采集光谱可以得到更多的样品信息，所建立的模型精度较高。

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使用AOTF-NIR测量沙漠和森林迷彩服的反射比

应用领域

纺织/印染

检测样品

检测项目

BRIMROSE的AOTF近红外5030微型光谱仪被用来扫描关于沙漠和森林迷彩服样品的光谱数据。扫描迷彩服的目的是为了测量不同颜色在每一类型的服上的反射比。Spectralon（100%的白色反射布料）用于背景修正，且被Spectralon 光谱划分为样品光谱在已给出的波长中提供反射比。对于森林服，从600纳米至860纳米中，每20纳米收集测量结果；对于沙漠服，从700纳米至860纳米中，每20纳米收集测量结果。每个样品进行三次运转。平均结果和使用目前测试方法所获得的数值相比较。使用BRIMROSE微型光谱仪测试后的数值非常接近于参考数值。此次研究结果清楚的证明BRIMROSE AOTF近红外5030微型光谱仪能够被用于精确的测量在沙漠和森林迷彩服的反射比

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使用AOTF技术测定糖果硬度

应用领域

食品/农产品

检测样品

糖果

检测项目

理化分析

使用Brimrose公司的Luminar 5030-731型便携手持式光谱仪（样机）采集糖果的光谱数据。然后利用硬度的参考数据和光谱数据创建校正模型。所得校正模型的结果很好，显示使用Brimrose光谱仪测量糖果的硬度是可行的。从所得到的样品中选取一些样品组成验证集。然后利用校正模型和验证集进行预测，预测的结果证实校正模型能获取很好的结果。

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使用近红外光谱技术对药物片剂涂层数目的测定

应用领域

制药/生物制药

检测样品

化药制剂

检测项目

含量测定

使用一台扫描速度4000波长点每秒的AOTF-NIR Luminar3030自由空间光谱仪，在光线路径上通过放置一个铝片来挡住部分光线，光谱仪的光束区就从原来的20x12mm减少到8x8mm。投射到药片上的光线强度就减弱了。在实际组织中，系统将被设计成小型光束的系统，同时提供给每个药片区更多的能量。由于能量的减少，每个光谱70个扫描结果可以有很好的信噪比率。一个最优设计中，6到8个扫描结果可以达到近似的信噪比率。把药片放置在光学模块下的高度可调节的实验室底架上，调整好高度以便药片在光线通过的路径上。精确的定位不用特殊的安排。从带有5、7、11个涂层的每组中取8片PAA型的药片，进行每个面的扫描，每个药片取得两个光谱。此外，对 8涂层中最后一个涂层（橘黄色）的8PAA药片和绿色涂层的8NPC药片也进行扫描。

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桔汁中总糖和白痢糖的AOTF近红外测试

应用领域

食品/农产品

检测样品

果蔬汁类及其饮料

检测项目

营养成分

桔汁中总糖含量和白痢糖度能够利用Brimrose AOTF-NIR光谱仪以非常快而准的方式测量。能够设计一个自动化过程加工水果，榨取果汁装入小瓶，在传送带上对移动的小瓶直接测量性质。瓶子能够贴条形码，光谱仪能够结合条形码阅读器自动记录数据。种植商能够快速地、有效地、以非常低的测试成本得到他们产物性质的反馈。而且这种方法经过改编能够被用来在线控制桔汁和其它水果汁的变化的加工操作。白痢糖，总糖，和更多类似的性质能够被实时测试。强力推荐引进一个定点实验室操作系统项目，那样最终系统能够向种植商和/或加工商水平在线应用改进。

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