CN108362817A - 一种基于检测压降预测卷烟焦油和烟碱的方法 - Google Patents

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何红梅
庄亚东
朱怀远
张媛
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Abstract

本发明公开了一种基于检测压降预测卷烟焦油和烟碱的方法，利用压降检测装置测定卷烟样品抽吸时的逐口压降；测定卷烟样品抽吸时烟气中焦油和烟碱的释放量；将上述逐口压降与相应抽吸口序下焦油和烟碱的释放量对应，以逐口压降为自变量x，以焦油释放量、烟碱释放量分别为因变量y，得到预测模型的回归方程；再测定卷烟抽吸时的逐口压降，分别代入上述预测模型，即得到该卷烟的焦油和烟碱的释放量。其减少现有使用的大型仪器，简化了实验过程；解决了现有使用的有机试剂的污染问题；补充了焦油和烟碱释放量的检测方法，且该方法步骤简单、速度快、成本低，为进一步指导卷烟材料研究和设计提供技术和数据支撑，具有很强的实用性和广泛的适用性。

Description

一种基于检测压降预测卷烟焦油和烟碱的方法
技术领域
本发明涉及一种预测卷烟焦油和烟碱的方法，具体涉及一种基于检测压降预测卷烟焦油和烟碱的方法。
背景技术
随着“吸烟与健康”问题的倍受关注，各国政府相继对卷烟的安全性指标作出更为严格的规定，烟草行业受到的社会压力越来越大。我国政府已签署的《烟草控制框架公约》中规定我国政府要促使卷烟生产企业降低卷烟焦油释放量。在这种外部环境的推动下，降焦减害技术的研究已经成为烟草科研的一个重要课题。由于卷烟辅助材料(如卷烟纸、成型纸、接装纸和滤棒，即“三纸一棒”)合理组合是企业最易实现的降焦方法之一，所以近年来，国内外对卷烟辅助材料参数的改变影响卷烟主流烟气中的总粒相物、焦油、CO、烟碱以及卷烟的燃烧性、抽吸口数、感官质量等方面开展了大量的研究工作。
现阶段研究表明：卷烟材料对烟气特征的影响有其内在的规律性，且有研究者在实验的基础上进行了一些经验方程的回归，为实际设计中的选材提供依据。
卷烟辅助材料对卷烟主流烟气成分释放量有显著影响，而烟支压降是辅材组合后的重要指标，也是影响卷烟内在质量以及烟气形成与分布的重要参数，与卷烟焦油量、烟气烟碱量、一氧化碳量等安全卫生指标的释放量有着密切关系，同时与卷烟本身的感官质量的影响也密切相关。
卷烟燃烧后产生的气溶胶分为气相部分和粒相部分，气相部分约占整个烟气重量的92％，其中主要包括一氧化碳、氢氰酸、挥发性的醛类物质、挥发性的亚硝胺、氯乙烯、氮氧化物、氨、吡啶和气相自由基等。粒相部分约占整个烟气重量的8％，主要由烟碱、焦油和水分组成。作为卷烟制品主流烟气中的重要质量指标，焦油和烟碱通常是在GB/T 16450-2004规定的环境条件下，按照标准GB/T 19609-2004和YC/T 156-2001规定的方法测定的，其中需要使用气相色谱等大型仪器，分析步骤繁琐，速度慢，此外还需要使用大量的化学试剂，如：异丙醇等，费用昂贵，对环境也容易造成污染。
近些年来，国内外相继出现采用近红外(NIR)漫反射、透射法、傅里叶交换衰减光谱法预测主流烟气焦油、烟碱的报道。
综上所述，一方面，烟支压降与与卷烟焦油量、烟碱量有着密切关系；另一方面，卷烟相关领域研究人员对焦油、烟碱的检测方法一直在持续更新；因此，因此多建立一种卷烟主流烟气焦油量、烟碱量的检测方法是有必要的，可对以上方法进行补充。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于检测压降，快速预测卷烟焦油和烟碱的方法。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种基于检测压降预测卷烟焦油和烟碱的方法，包括以下步骤：
S1、利用压降检测装置测定卷烟样品抽吸时的逐口压降；
S2、测定卷烟样品抽吸阶段，主流烟气中焦油和烟碱的释放量；
S3、回归分析：将上述逐口压降与相应抽吸口序下焦油和烟碱的释放量对应，以逐口压降为自变量x，以焦油释放量、烟碱释放量分别为因变量y，得到预测模型的回归方程：
y＝b3x3+b2x2+b1x+c，式中b1、b2、b3、c为模型系数；
S4、卷烟焦油和烟碱预测：测定卷烟抽吸时的逐口压降，分别代入上述预测模型，即得到该卷烟的焦油和烟碱的释放量。
上述压降的检测方法，为：在卷烟样品的抽吸口中置入压力传感器，采用处理器将测定的压力信号转换为数字信号实时输出。
上述压降检测装置包括三通阀、压力传感器、信号处理器；
所述三通阀的输入端接卷烟样品的抽吸口，两个输出端分别接抽吸机、通过压力传感器接处理器；
所述处理器接控制器，抽吸机通过同步触发装置接控制器。
上述步骤S2的测定环境为GB/T 16450-2004规定的环境条件，测定方法为GB/T19609-2004和YC/T 156-2001规定的方法。
上述卷烟样品包括压降范围在0-12kPa的混合型、烤烟型卷烟。
上述卷烟样品包括任意的圆周长、长度、滤嘴通风度和卷烟纸段通风度。
上述模型系数b1、b2、b3、c的取值计算，包括使用PASW Statistics软件。
本发明的有益之处在于：
本发明的一种基于检测压降预测卷烟焦油和烟碱的方法，通过在多种规格卷烟抽吸过程中，将测量的逐口抽吸压降与相应口序下卷烟主流烟气焦油量、烟碱量进行回归分析，得到卷烟烟气焦油量、烟碱量的预测模型。对于未知卷烟样品，只需通过测定卷烟抽吸时的逐口压降，利用上述线性模型即可得到其相应口序下的主流烟气中的焦油量、烟碱量。
本发明的一种基于检测压降预测卷烟焦油和烟碱的方法，减少了现有技术中需要使用的大型仪器，如气相色谱等，简化了实验过程；解决现有技术中需要使用量有机试剂的问题，避免环境污染；补充卷烟主流烟气焦油和烟碱释放量的检测方法，且该方法步骤简单、速度快、成本低，能及时掌握卷烟主流烟气中焦油或烟碱含量波动情况。为进一步指导卷烟材料研究和设计提供技术和数据支撑，具有很强的适用性和广泛的适用性。
附图说明
图1为本发明的压降检测装置的结构示意图。
附图中标记的含义如下：1、卷烟，2、卷烟夹持器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
本发明中的卷烟压降是指卷烟每口抽吸持续时间内的烟支压降均值。
选样：采用GB/T 16447-2004《烟草及烟草制品调节和测试的大气环境》规定的条件平衡选定卷烟样品，用于采集不同抽吸口序下的逐口压降、卷烟焦油和烟碱的释放量。
卷烟样品包括任意圆周、任意长度、任意滤嘴通风度和任意卷烟纸段通风度的，压降范围在0-12kPa的混合型卷烟样品或烤烟型卷烟样品。
一种基于检测压降预测卷烟焦油和烟碱的方法，包括以下步骤：
S1、利用压降检测装置测定卷烟样品抽吸时的逐口压降。
压降的检测方法为：在卷烟1样品的抽吸口中置入压力传感器，采用处理器将测定的压力信号转换为数字信号实时输出。
本发明的压降检测装置包括三通阀、压力传感器、信号处理器；三通阀的输入端接卷烟夹持器2的抽吸口，两个输出端分别接抽吸机、通过压力传感器接处理器；且处理器接控制器，抽吸机通过同步触发装置接控制器。
S2、在GB/T 16450-2004规定的环境条件下，按照标准GB/T 19609-2004和YC/T156-2001规定的方法测定卷烟样品抽吸时主流烟气中焦油和烟碱的释放量。
测定过程：在孔道吸烟机上对卷烟主流烟气中焦油和烟碱进行抽吸捕集，抽吸完毕，按照GB/T 19609-2004《卷烟常规分析用吸烟机测定总粒相物和焦油》及YC/T 156-2001《卷烟总粒相物中烟碱的测定气相色谱法》处理抽吸后的剑桥滤片，测定每支卷烟主流烟气粒相物中焦油、烟碱的含量。
S3、回归分析：将上述逐口压降与相应抽吸口序下焦油和烟碱的释放量对应，以逐口压降为自变量x，以焦油释放量、烟碱释放量分别为因变量y，得到预测模型的回归方程：
y＝b3x3+b2x2+b1x+c，式中b1、b2、b3、c为模型系数；
运用PASW Statistics软件取值计算，得到下表1：
表1逐口压降与烟气焦油、烟碱释放量的回归方程R2和模型系数
由表1可知，R2分别为0.975、0.957，说明卷烟逐口压降与相应口序下主流烟气的焦油、烟碱释放量具有较明显的相关性，得到：
焦油释放量预测模型的回归方程：y1＝163.6x3-657.1x2+868.7x-376.9；
烟碱释放量预测模型的回归方程：y2＝-84.65x3+313.1x2-386.1x+158.8。
方差分析结果表明，两项回归方程达极显著水平(p<0.001)，即可以预测该回归方程作为比较理想的预测模型来使用。
S4、卷烟焦油和烟碱预测：测定卷烟抽吸时的逐口压降，分别代入上述预测模型，即得到该卷烟的焦油和烟碱的释放量。
为进一步阐述本发明所达成的预定效果，采用未参与建模的4个牌号卷烟样品，一方面检测各样品第2口到第5口的逐口抽吸系统压降，通过预测方程计算出相应抽吸口序下的主流烟气焦油、烟碱释放量；另一方面按照传统检测方法分析卷烟主流烟气中逐口焦油和烟碱释放量。
比较两种方法下得到的卷烟主流烟气中逐口焦油和烟碱释放量的误差。结果见表2。
表2卷烟样品主流烟气中逐口焦油和烟碱释放量预测值与实测值对比
试验结果表明，卷烟主流烟气中焦油和烟碱释放量预测值与实测值差异较小，20组数据中焦油释放量仅1组数据相对误差略大于10％，其他19组数据相对误差均小于10％；20组数据中烟碱释放量仅2组数据相对误差略大于10％，其他18组数据相对误差均小于10％，预测模型的预测结果较准确。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于检测压降预测卷烟焦油和烟碱的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、利用压降检测装置测定卷烟样品抽吸时的逐口压降；
S2、测定卷烟样品抽吸时，烟气中焦油和烟碱的释放量；
S3、回归分析：将上述逐口压降与相应抽吸口序下焦油和烟碱的释放量对应，以逐口压降为自变量x，以焦油释放量、烟碱释放量分别为因变量y，得到预测模型的回归方程：
y＝b3x3+b2x2+b1x+c，式中b1、b2、b3、c为模型系数；
S4、卷烟焦油和烟碱预测：测定卷烟抽吸时的逐口压降，分别代入上述预测模型，即得到该卷烟的焦油和烟碱的释放量。
2.根据权利要求1所述的一种基于检测压降预测卷烟焦油和烟碱的方法，其特征在于，所述压降的检测方法，为：在卷烟样品的抽吸口中置入压力传感器，采用处理器将测定的压力信号转换为数字信号实时输出。
3.根据权利要求1所述的一种基于检测压降预测卷烟焦油和烟碱的方法，其特征在于，所述压降检测装置包括三通阀、压力传感器、信号处理器；
所述三通阀的输入端接卷烟样品的抽吸口，两个输出端分别接抽吸机、通过压力传感器接处理器；
所述处理器接控制器，抽吸机通过同步触发装置接控制器。
4.根据权利要求1所述的一种基于检测压降预测卷烟焦油和烟碱的方法，其特征在于，所述步骤S2的测定环境为GB/T 16450-2004规定的环境条件，测定方法为GB/T 19609-2004和YC/T 156-2001规定的方法。
5.根据权利要求1所述的一种基于检测压降预测卷烟焦油和烟碱的方法，其特征在于，所述卷烟样品包括压降范围在0-12kPa的混合型、烤烟型卷烟。
6.根据权利要求1所述的一种基于检测压降预测卷烟焦油和烟碱的方法，其特征在于，所述卷烟样品包括任意的圆周长、长度、滤嘴通风度和卷烟纸段通风度。
7.根据权利要求1所述的一种基于检测压降预测卷烟焦油和烟碱的方法，其特征在于，所述模型系数b3、b1、b2、c的取值计算，包括使用PASW Statistics软件。
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