一种粉末状烟用香精质量一致性全自动检测装置及方法

本发明属于烟用香精相似度检测，具体涉及一种粉末状烟用香精质量一致性全自动检测装置及方法。

背景技术：

1、烟用香精香料是卷烟产品的核心技术要素，是维持卷烟特征风味稳定、实现低焦油卷烟风味保真的关键原料，在烟草行业“降焦减害”技术体系中发挥着不可替代的作用。烟用香精香料多为多种天然香料、合成香料复配得到的复杂液态混合物，体系内包括大量挥发性、半挥发性组分。受香料原料产地差异、原料批次波动、生产调配工艺、储存条件等多重因素影响，不同批次粉末状烟用香精的理化指标、各组分含量、溶剂配比均容易发生偏移，直接造成卷烟成品感官品质波动。因此，对进厂或不同生产批次的粉末状烟用香精开展快速、可靠的质量一致性检测，是卷烟生产质量管控过程中必不可少的环节。

2、目前烟草行业针对粉末状烟用香精质量一致性、组分相似度的评价手段主要包括色谱类检测与光谱类快速检测两大类，现有检测方案均存在明显技术缺陷，难以满足工业大批量自动化检测的实际需求。

3、gcms（gas chromatographymass spectrometry，气相色谱—质谱联用）是烟草行业香精香料组分分析的经典检测手段，该方法检测灵敏度高，能够获得样品详尽的组分定性、定量信息。现有公开号cn116756581a的专利文献，公开了一种用于评价烟用香精香料相似度的方法、装置、设备和存储介质，使用gcms对香精香料实现一致性检测，但该方法存在显著短板：其一，样品检测前需要完成复杂的前处理操作，检测周期长，单份样品检测耗时可达1小时以上；其二，整套检测流程从样品前处理到进样分析高度依赖人工操作，不适合大批量样品筛查；其三，前处理环节需要消耗大量有毒有害有机溶剂，试剂成本高，还会带来废液处理、实验安全等问题，难以适配工业现场大批量、快速、绿色化的检测管控需求。

4、近红外光谱检测是近年来发展起来的香精香料快速检测技术，该方法无需复杂前处理，具备快速检测的潜力。现有公开号cn103091282a的专利文献，公开了一种烟用香精香料质量的检测方法，即利用近红外光谱检测实现香精香料的快速检测，但在粉末状烟用香精实际应用场景下仍然存在诸多局限：第一，现有近红外检测装置自动化水平不足，样品滴加、光谱采集、检测窗口清理均需要实验人员手动完成，无法实现样品的连续不间断高通量检测；第二，近红外光谱属于倍频和合频吸收，分子吸收信号弱，谱图重叠严重，谱图解析难度大；第三，粉末状烟用香精大多为深浅不一的深色黏稠液体，样品色度的波动会在近红外短波区域产生严重光谱畸变，该畸变信号会掩盖香精组分本身的光谱特征差异，直接干扰相似度判定结果，检测抗干扰能力差。

5、衰减全反射傅里叶变换红外光谱（atrftir）属于中红外检测技术，依靠分子基频振动信号获取样品光谱信息，样品用量少，无需复杂前处理，可以规避样品色度带来的光谱干扰，适合黏稠液体样品检测。但目前行业内尚未形成适配粉末状烟用香精的全自动高通量atrftir检测方案。

6、综上，现有烟用香精质量一致性检测装置，前处理繁琐、检测周期长、自动化程度低，无法兼顾高通量、自动化、绿色环保与检测结果稳定可靠的多重工业实际需求。因此，亟需开发一种能够实现粉末状烟用香精全自动连续检测的装置，解决上述现有技术存在的缺陷。

技术实现思路

1、本发明所要解决的问题在于，当前常用的粉末状烟用香精检测装置，难以满足工业上自动化、高通量的技术需求。

2、本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

3、一种粉末状烟用香精质量一致性全自动检测装置，包括机架，安装于所述机架上的检测单元、升降与旋转夹持单元、粉末释放与压紧单元以及负压吸废与复位单元；

4、所述检测单元包括配置有检测晶体的光谱仪，所述检测晶体上表面中心为检测工位；

5、所述升降与旋转夹持单元包括z轴滑台以及安装于z轴滑台输出端的上旋转夹爪；

6、所述粉末释放与压紧单元包括压紧模块、收纳瓶固定板以及滑台组件，所述滑台组件驱动收纳瓶固定板做水平面移动，使固体香精收纳瓶的瓶口与检测工位竖直对位，所述上旋转夹爪夹持固体香精收纳瓶的旋钮旋转以释放瓶内粉末香精，所述压紧模块用于对落在检测晶体表面的粉末香精施加下压压紧力；

7、所述负压吸废与复位单元用来吸除检测晶体表面残留粉末。

8、本装置集成多单元协同作业，依靠上旋转夹爪实现多种工装的夹持转运，完整实现粉末香精自动上样、压紧、光谱采集、晶体负压清洁全流程自动化，减少人工介入，有效规避人为操作带来的误差，满足粉末烟用香精批量自动化检测需求。

9、优选的，所述收纳瓶固定板设有凹陷，所述凹陷形状与收纳瓶底部保持一致。

10、优选的，所述滑台组件为二维平移滑台，滑台组件带动收纳瓶固定板在xy平面移动，实现固体香精收纳瓶在收纳工位与检测工位上方之间的位置切换。

11、优选的，所述压紧模块为独立可被夹取的工装件，压紧模块的下压压紧力由z轴滑台配合上旋转夹爪提供。

12、优选的，所述负压吸废与复位单元包括吸粉管、吸粉管固定座、外部负压吸料组件以及吸粉管放置架，所述吸粉管固定装配在吸粉管固定座上，吸粉管后端连通外部负压吸料组件，吸粉管固定座设置可供上旋转夹爪夹持的上圆柱端，所述吸粉管放置架固定于机架上，用于安放吸粉管固定座。

13、优选的，所述外部负压吸料组件工作时，吸粉管管口贴近检测晶体表面，依靠负压吸力将晶体表面残留的粉末香精全部吸除，实现检测晶体的清洁。

14、优选的，所述固体香精供给单元包括设于机架上的固体香精收纳架以及固体香精收纳瓶，所述固体香精收纳瓶包括上腔体、下腔体、搅拌棒以及旋钮，所述旋钮装配于固体香精收纳瓶顶端，旋钮通过弹簧联动连接搅拌棒，所述搅拌棒下部包括豁口；

15、所述搅拌棒底部与下腔体可活动密封，按压旋钮带动弹簧，搅拌棒伸出下腔体，转动旋钮，带动搅拌棒旋转，豁口带动粉末，实现瓶内粉末香精下料释放。

16、固体香精收纳瓶采用旋钮联动搅拌棒的结构，通过旋转旋钮即可带动搅拌棒搅动瓶内粉末，能够有效防止粉末香精发生架桥、结块堵料，保障粉末香精下料释放稳定、出料均匀。

17、优选的，所述固体香精收纳瓶还包括导向环，所述导向环设置于收纳瓶的瓶口处，用于限制搅拌棒的移动方向。

18、瓶口处设置导向环，能够对搅拌棒起到运动限位导向作用，约束搅拌棒的运动轨迹，避免搅拌棒发生偏摆磕碰瓶体内壁，提升粉末下料机构运行稳定性。

19、优选的，所述固体香精收纳瓶还包括堵头，所述堵头设置在收纳瓶出料口侧面位置，所述堵头可拆卸，堵头与收纳瓶内部连通。

20、出料口设置可拆卸堵头，堵头可实现出料口通断控制，在样品转运、存放阶段封堵出料口防止粉末撒漏，同时堵头可拆卸，便于收纳瓶内部清洗与维护。

21、本发明还公开了一种粉末状烟用香精质量一致性全自动检测装置的使用方法，包括如下步骤：

22、s1、上旋转夹爪抓取固体香精收纳架上的固体香精收纳瓶，转移放置至收纳瓶固定板；

23、s2、滑台组件驱动收纳瓶固定板移动，使固体香精收纳瓶瓶口与检测工位竖直对准；

24、s3、上旋转夹爪夹持收纳瓶的旋钮旋转和按压，将粉末香精释放下落至检测晶体表面；

25、s4、上旋转夹爪夹取压紧模块移动至检测工位，对粉末香精进行压紧；

26、s5、光谱仪采集压紧后粉末香精的红外光谱信号，完成质量一致性检测；

27、s6、上旋转夹爪将压紧模块放回原位，再夹取吸粉管移动至检测工位；

28、s7、启动外部负压吸料组件，通过吸粉管吸除检测晶体表面残留粉末；

29、s8、吸粉管归位，判断是否存在下一个待测样品，若有则返回s1，若无则结束检测。

30、本发明的优点在于：

31、（1）全流程自动化高通量检测：本装置将atrftir光谱检测与自动化机构相结合，自动完成粉末香精样品转运、粉末下料释放、样品压紧、光谱采集、晶体残粉清理整套工序，无需人工参与加样、清理操作，摆脱复杂化学前处理，单样检测耗时短，可实现多批次样品不间断连续检测，适配工业大批量香精快速筛查场景；

32、（2）粉末下料稳定可靠，避免堵料撒漏问题：本技术配置专用固体香精收纳瓶，利用旋钮联动搅拌棒搅动粉末，有效改善粉末架桥、结块堵料现象；搭配导向环约束搅拌棒运动轨迹，旋转挤压旋钮和搅拌棒实现粉末均匀落至检测晶体工位，又可在存放转运阶段防止粉末洒落，提升样品上样的稳定性；

33、（3）负压清洁彻底，抑制样品交叉污染：采用负压抽吸方式对atr检测晶体表面残留粉末进行清除，依靠吸粉管直接吸除晶体表面残余香精粉末，无需清洗液、擦拭耗材，可高效清理检测工位，消除上一样品粉末残留对后续检测带来的干扰，保证多组样品连续检测条件一致，提升光谱检测结果的重复性与准确度；

34、（4）设备操作维护便捷：复用同一套升降与旋转夹持单元完成收纳瓶转运、旋钮旋拧挤压、压紧模块、吸粉管的取放作业，无需为各执行部件单独配置驱动模组，降低设备硬件成本；固体香精收纳架整体可拆卸，可外部完成批量样品装填，工装部件拆装维护简单，设备实操门槛低，便于工业现场推广使用。