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色差仪在烟叶颜色检测中的实际应用

发布时间:2015-10-16      点击次数:748

     烟叶分级是工商交接的重要环节。我国现行烤烟国标规定,烤烟分级是先分组、再分级。烟叶颜色是指同一型烟叶经调制后烟叶的相关色彩、色泽饱和度和色值的状态,既是重要的分组因素,又是分级因素“色度"的重要组成部分,对颜色的鉴定直接关系到分级的合理性。长期以来,国内外对烟叶颜色的鉴定多依靠感官目视进行定性评价,由于每个人对颜色的辨识度不尽相同,加之受到环境、光线的影响,这些评价方式在客观性和科学性上存在一定缺陷。我国实行42级国家烤烟分级标准中,对烟叶的颜色和特征描述都没有定量标准,这也大大影响了烟叶品质分级的效率。

     目前,烟叶颜色的仪器测定有新的突破,运用色差仪对烟叶颜色进行测量。色差仪是利用具有特定光谱灵敏度的光电积分元件,运用通用的CIELAB色度空间,直接测量物体表面色度学指标的仪器,对于需要物体颜色品质管控的行业来说,具有测量速度快、精度高的优点。目前,色差仪已经广泛应用于肉类、面粉、水果及茶叶等领域颜色的检测。将色差仪应用于烟叶颜色检测是一种新的尝试。为此,通过对标准分级烟叶的测量,运用通用的CIELAB颜色空间,探讨色差仪在烟叶分级中颜色检测的具体应用。从而促使烟叶分级由传统的依靠人工向借助仪器、由定性向定量由经验化向理论化发展。

     依据GB2635-1992烤烟分级制定的标准样品,选取上部柠檬黄(BL)、上部橘黄(BF)、上部红棕(BR)的烟叶作为研究对象,即上部柠檬黄4个等级B1LB2L、B3L、B4L,上部橘黄4个等级B1LB2L、B3L、B4L,上部红棕3个等级B1LB2L、B3L,共11个等级(1)。注意:测定时往往受到烟叶表面状态和所取位置等因素的影响。因此,在检测前先要对烟叶样品进行筛选,要求每片烟叶完整,同时,选取的测量点要有代表性。

 

表一 上不烟叶不同等级划分

    颜色检测仪器采用CS-220色差仪,由杭州彩谱科技有限公司生产。CS-220色差仪大容量数据存储; 多模式色值显示;PC 软件,电脑数据管理;USB、蓝牙数据连接和输出;提供准确测试时间设置;能通过手动设置建立标样的 L*a*b*值。

CS-220色差仪

     在每个等级样品中,选取具有代表性的烟叶20张,放于恒温恒湿箱中,设定环境相对湿度65%、温度(22±2)℃,平衡时间不少于24h;利用 CS-220色差仪,选择测色大口径8mm,在8/d(8°照明/漫射受光)和SCE(排除镜面反射光)条件下,先对仪器进行黑白版校正,然后在每张烟叶的叶尖、叶中和叶基处分别取点进行测定;测量时,将烟叶平放在实验台上,正面朝上使其自然展平,取点时,在平分主脉3等分处两侧对应的位置(主脉与叶缘的中间点,尽量避开病斑)均匀各选择3个点,每张烟叶6个点进行测定。 测定的色度学指标主要包括L*值(明度值)、a*值(红绿色度值,正值代表红色度,负值代表绿色度)、b*值(黄蓝色度值,正值代表黄色度,负值代表蓝色度)、C*值(饱和度)、h*值(色调角)和ΔE值(总色差值)。以下为测量结果(如表2)

 
表2 上部烟叶不同颜色的测量值
 
表3 各项颜色的色差以及总色差

     由表3可见,颜色主组之间的 ΔL*、Δa*、Δb*和总色差ΔE均大于1。1976LAB采用NBS色差单位,根据NBS单位与颜色差别感觉程度对照表(表4)可见,颜色主组之间的色差都在人眼可识别的范围内。这说明色差仪在辨别分级因素颜色时,符合分级标准。

 

NBS单位与颜色差别感觉程度对照表

    在烟叶国标中对品质因数色度规定了3个方面的含义,即烟叶颜色的均匀度、饱和程度和光泽强度。均匀度是指烟叶表面颜色均匀一致的状态;饱和程度是指颜色的浓淡状态;光泽强度是指视觉对颜色鲜艳的反映强弱状态。色差仪在区别分组因素颜色和分级品质因素色度上的作用进行测量后,结果表明,烟叶颜色色度学指标和烟叶中的显色物质具有一定的相关性,可以用来定量表征烟叶的颜色。 

 

表5 上部柠檬黄不同等级的烟叶颜色特征值

    对应于颜色空间的指标中,用c*来表示同一色调内烟叶颜色的饱满状态,用a*b*值的变异系数来表示烟叶颜色的均匀程度L*可以很好表征不同颜色主组之间的色泽变化。运用饱和度c*和色值指标的变异系数来表示烟叶颜色的饱和度,结果表明,高等级烟叶的c和色值指标的变异系数均小于低等级烟叶。 由表5可见,c*值逐渐减小,且每个等级的范围都是不重合的,色差在可见的范围内,这和烟叶分级中规定,高等级烟叶比低等级烟叶的饱和度更高的分级标准(表1)是一致的;a*b*能够表征不同颜色主组之间色值的变化,同时h*值的变化也可以验证色值的变化。随着等级的降低,a*b*值的变异系数逐渐增大,这说明高等级烟叶表面颜色均匀度高于低等级烟叶。通过色差仪定量表征烟叶的颜色和人工感官评价烟叶颜色的结果基本是一致的,而且克服了环境、主观因素的影响,更具客观性。综合以上研究表明,运用色差仪表征烟叶的颜色和色度是可行的。

     烟叶分级是对烟叶质量的综合评价,色度分级指标进行量化,可以综合运用感官评价和色差仪相结合的方法,弥补人工感法的缺陷,使烟叶分级更加准确及便捷使烟叶外观质量的评定逐步实现量化和规范化

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