本发明属于分析检测技术领域，涉及新鲜烟叶成分的检测方法，具体涉及一种基于电容的新鲜烟叶灰分的快速无损检测方法。
背景技术：
烟叶的化学组成大部分是各种有机物质，少部分是无机物即水分和矿物质。烟草叶片中几乎可以检测到所有的无机元素，烤烟烟叶的灰分含量约为10％左右，而灰分主要有矿质元素组成，烟叶中的这些矿质元素对烟叶的外观，香吃味、刺激性、燃烧性等的影响显著，是影响烟叶质量的重要因素。其中影响较大的有钾、钙、镁、硫、氯，其次为铁、锰、锌、钼。
有机物质的含量和相互比例是决定烟叶质量的核心因素，各种矿质元素的含量对烟草的生长发育和烟叶质量起着重要作用。烟草的灰分含量和灰分组成与烟草的内在品质和物理性能都有重要关系。烟草灰分元素一般不直接影响烟叶的吸食质量，灰分含量越高，相应的有机成分含量越低，有利于吸食质量的成分也就越少，因此，灰分含量越高，烟叶品质越差。
烟叶总灰分含量和特性与烟叶燃烧性有直接关系，与其它质量因素也有一定的关系。一般说来，烟叶总灰分含量愈高，燃烧性愈好，而总体质量一般较差。质量好的烟叶燃烧时是均匀的、完全的，灰分呈白色且具有凝聚性。
烟叶总灰分及主要矿质元素的含量，除主要受品种、气候、土壤等环境条件和施肥、浇水等栽培措施影响外，也会因成熟度的提高而发生相应变化。烟草生长中经常遇到矿质元素缺乏或供应不平衡的问题。研究灰分元素与化学成分的关系，对了解烟草生长状况和规律，有的放矢地解决烟草生长过程中出现的营养问题，提高烟草质量和产量具有重大意义。
目前，对于烟叶灰分的检测主要是采用干法灰化重量法，即将烟叶置于坩埚中，在550℃高温，有氧环境下，完全分解氧化后得到的灰分，进行称重计算其灰分含量。该方法的缺点主要是不能直接检测而且检测过程对新鲜烟叶及烟草植株有损伤。因此如何克服现有技术的不足是目前分析检测技术领域亟需解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种基于电容的新鲜烟叶灰分的快速无损检测方法，该方法操作简单、所需时间短，仅需要几分钟就可以得到新鲜烟叶的灰分含量数值，可以用于新鲜烟叶品质及成熟度的判定。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于电容的新鲜烟叶灰分的快速无损检测方法，包括如下步骤：
步骤(1)，新鲜烟叶单位长度电容的检测：
对新鲜烟叶上表面单位长度电容c上、下表面单位长度电容c下以及叶片上下表面间单位长度电容c间进行测量；
步骤(2)，新鲜烟叶灰分含量的计算：
将测得的单位长度电容数值，代入如下模型进行计算，即可得到新鲜烟叶灰分的质量百分含量；
所述模型为：
a灰分含率＝0.19×c上+0.23×c下+1.56×c间，其中，a灰分含率％为新鲜烟叶灰分的质量百分含量。
进一步，优选的是，单位长度电容单位为皮法/厘米。
进一步，优选的是，步骤(1)中，单位长度电容值为两检测点间测量电容与其距离的比值。
进一步，优选的是，步骤(1)中，所述测量具体是分别选取烟叶叶尖、叶中和叶基三部分检测上表面、下表面和上下表面间的单位长度电容，每部分检测次数不少于3次，并对所有测量数据进行平均。
进一步，优选的是，检测点避开叶主脉，且检测点之间的连线不跨过叶主脉。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
(1)本发明操作简单、所需时间短，仅需要几分钟就可以得到新鲜烟叶的灰分含量数值，可以用于新鲜烟叶品质及成熟度的判定。
(2)本发明为无损检测，整个检测过程对烟草植株及烟叶叶片没有损伤，可以直接进行活体检测。
(3)本发明检测结果准确，无需再经过后续复杂分析，即可得到新鲜烟叶的灰分含量准确数值。
(4)本发明测量时间由传统干法重量法的60min缩短至5min，效率增加了12倍。测量结果与传统方法相吻合，误差小于10％。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
实施例1
一种基于电容的新鲜烟叶灰分的快速无损检测方法，包括如下步骤：
步骤(1)，新鲜烟叶单位长度电容的检测：
对新鲜烟叶上表面单位长度电容c上、下表面单位长度电容c下以及叶片上下表面间单位长度电容c间进行测量；
步骤(2)，新鲜烟叶灰分含量的计算：
将测得的单位长度电容数值，代入如下模型进行计算，即可得到新鲜烟叶灰分的质量百分含量；
所述模型为：
a灰分含率＝0.19×c上+0.23×c下+1.56×c间，其中，a灰分含率％为新鲜烟叶灰分的质量百分含量。
实施例2
一种基于电容的新鲜烟叶灰分的快速无损检测方法，包括如下步骤：
步骤(1)，新鲜烟叶单位长度电容的检测：
对新鲜烟叶上表面单位长度电容c上、下表面单位长度电容c下以及叶片上下表面间单位长度电容c间进行测量；
步骤(2)，新鲜烟叶灰分含量的计算：
将测得的单位长度电容数值，代入如下模型进行计算，即可得到新鲜烟叶灰分的质量百分含量；
所述模型为：
a灰分含率＝0.19×c上+0.23×c下+1.56×c间，其中，a灰分含率％为新鲜烟叶灰分的质量百分含量。
步骤(1)中，单位长度电容值为两检测点间测量电容与其距离的比值，单位为皮法/厘米。
实施例3
一种基于电容的新鲜烟叶灰分的快速无损检测方法，包括如下步骤：
步骤(1)，新鲜烟叶单位长度电容的检测：
对新鲜烟叶上表面单位长度电容c上、下表面单位长度电容c下以及叶片上下表面间单位长度电容c间进行测量；
步骤(2)，新鲜烟叶灰分含量的计算：
将测得的单位长度电容数值，代入如下模型进行计算，即可得到新鲜烟叶灰分的质量百分含量；
所述模型为：
a灰分含率＝0.19×c上+0.23×c下+1.56×c间，其中，a灰分含率％为新鲜烟叶灰分的质量百分含量。
步骤(1)中，单位长度电容值为两检测点间测量电容与其距离的比值，单位为皮法/厘米。所述测量具体是分别选取烟叶叶尖、叶中和叶基三部分检测上表面、下表面和上下表面间的单位长度电容，每部分检测次数不少于3次，并对所有测量数据进行平均。
检测时，检测点避开叶主脉，且检测点之间的连线不跨过叶主脉。
本发明模型的构建方法如下：
1.数据采集
选取不同品种、种植条件及生长期的活体烟草植株，清除表面的泥沙、水分等杂质。采用数字电桥高精度电容表，测定频率500hz，对烟叶部位进行测量，稳定10s后进行读数，每个部位测量次数不少于3次，取其平均值。检测时环境湿度不大于40％，温度范围18-30℃。
2.标准方法测定
对于上述烟叶，按照参考文献(闫克玉.烟草化学(m).郑州：郑州大学出版社，2002:242-245,263-264)所述的干法灰化重量法，即将烟叶置于坩埚中，在550℃高温，有氧环境下，灼烧60min，完全分解氧化后得到的灰分，进行称重计算其灰分含量。
3.模型建立
对1、2所得数据中的异常数据和离群值进行识别和剔除，最终选择268个样本数据，导入spss软件，采用最小二乘法多元线性回归，建立电特性快速检测线性回归模型：a灰分含率＝0.19×c上+0.23×c下+1.56×c间，r2＝0.979，其中，a灰分含率％为新鲜烟叶灰分的质量百分含量。
应用实例
一种基于电容的新鲜烟叶灰分的快速无损检测方法，包括如下步骤：
步骤(1)，新鲜烟叶单位长度电容的检测：
对新鲜烟叶上表面单位长度电容c上、下表面单位长度电容c下以及叶片上下表面间单位长度电容c间进行测量；
步骤(2)，新鲜烟叶灰分含量的计算：
将测得的单位长度电容数值，代入如下模型进行计算，即可得到新鲜烟叶灰分的质量百分含量；
所述模型为：
a灰分含率＝0.19×c上+0.23×c下+1.56×c间，其中，a灰分含率％为新鲜烟叶灰分的质量百分含量。
单位长度电容单位为皮法/厘米。
步骤(1)中，单位长度电容值为两检测点间测量电容与其距离的比值。
步骤(1)中，所述测量具体是分别选取烟叶叶尖、叶中和叶基三部分检测上表面、下表面和上下表面间的单位长度电容，每部分检测次数不少于3次，并对所有测量数据进行平均。
检测点避开叶主脉，且检测点之间的连线不跨过叶主脉。
更进一步阐述本发明所达成的预期效果，发明人随机选取了20株烟草植株上不同部位烟叶叶片，其品种及具体部位见表1，检测其新鲜烟叶上表面单位长度电容(c上)、下表面单位长度电容(c下)以及叶片上下表面间单位长度电容(c间)，单位长度电容单位采用皮法/厘米，采用模型a灰分含率＝0.19×c上+0.23×c下+1.56×c间，其决定系数r2＝0.979，计算其新鲜烟叶灰分含量的值，同时采用干法灰化重量法，即将新鲜烟叶称重后，置于坩埚中，在550℃高温，有氧环境下，完全分解氧化后得到的灰分，进行称重计算其灰分含量，作为新鲜烟叶灰分的实测值，结果见表2。
表1
试验结果表明，新鲜烟叶灰分预测值与实测值差异较小，预测模型的预测结果准确。测量时间由传统干法重量法的60min缩短至5min，效率明显增加。
表220份新鲜烟叶样品灰分预测值与实测值比较
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。