CN115398551A - 挥发性液体化学化合物物理参数数据库的构建方法及预测模型 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种挥发性液体化学化合物物理参数数据库的构建方法；一种香氛物理组成演变预测方法及相应系统。

Description

挥发性液体化学化合物物理参数数据库的构建方法及预测 模型
技术领域
本发明涉及一种挥发性液体化学化合物物理参数数据库的构建方法、香氛(fragrance，芳香剂)物理组成演变预测方法及相应系统。尤其适用于香氛设计、香料(日化香精)、高品质香氛香料和风味剂(食用香精)设计等领域。
背景技术
香氛设计可以定义为选择至少一种香氛成分以形成旨在提供目标香味的组合物。香氛设计在香料领域最为人所知，并由调香师进行。
香氛的评估基于性能指标和香氛快感。当今使用几种指标，例如人类鼻子对香氛的可检测性。这些指标虽然可以测量，但很少能被准确预测。
一种此类不令人满意的度量预测是随时间推移香氛蒸发的预测。
香氛蒸发决定了香氛的持久性、嗅觉特征的可变性和强度随时间的变化。为了预测随时间推移香氛的蒸发，文献中描述了许多经典方法，主要基于Fick定律或Raoul定律，基于扩散方程、传质、平衡蒸气分压等。
这种方法的一个例子公开于Givaudan公司提交的专利申请号WO2019/238680。该专利申请旨在“一种计算机实现的方法，用于预测包含多种香氛成分的香氛组合物的时间香氛曲线，该方法包括使用处理器来：检索每种香氛成分扩散到顶部空间的速度的扩散量度；形成具有相同或相似扩散量度的多组香氛成分；确定每种香分成分的嗅觉贡献；将一组香氛成分的总嗅觉贡献计算为形成该组的所有香氛成分的嗅觉贡献的总和；并使用图形用户界面(GUI)按照它们各自的扩散量度的顺序来显示每组香氛成分的总嗅觉贡献，从而使香氛组合物的时间香氛曲线视觉化。”
在此类专利申请中，该模型基于芳香化合物的扩散，并且这些扩散指数用于香氛演变预测方法。
然而，此类模型有几个关键的性能缺陷：
-它们主要关注芳香剂从液体主体(香氛瓶)蒸发的预测，这不代表从表面(即皮肤)提取(strip)的芳香剂，
-它们基于复杂的理论定律(Stefan管蒸发理论)，需要大量计算时间才能提供结果，因此无法实时使用，
-它们基于化合物蒸气压的测量，在室温下提供不令人满意的结果，并且
-它们将香氛多组分视为一个整体，没有考虑组分随时间的内部演变——最强的成分被认为是唯一可感知的成分。
在此阶段，关键是要明白，当前模型中测量蒸发的方式并不代表芳香剂转移到空气中的方式。
此外，需要注意的是，在室温下测量化合物的蒸气压非常困难，并且这种方法需要使用位于被测化合物量周围的非常灵敏的压力传感器。这些敏感的压力传感器无法在室温下进行测量，需要将温度提高几个数量级。通过收集较高温度下的蒸气压值，可以推断出室温下的蒸气压。因此，这种方法是不准确的。
蒸发被定义为“通过汽化作用，水从非挥发性物质的水溶液中的蒸发”。在当代系统中测量蒸发的方式如图1所示。此类系统使用Stefan管，其中沉积了一种组合物，气流流过该管，从而可以测量气流下游的组合物蒸发量。在此类系统中，气流远离液体表面，并且液体的表面与深度之比不代表表面(即皮肤)上的扩散。
除了将芳香剂转移到气流中之外，没有可用的预测性能指标使用此信息来估计其他关键性能指标。最后，当前的香氛性能模型基于蒸气压力值的模拟来确定化合物的蒸发量。然而，这些模型在室温下是不准确的，因为它们无法通过经验来确认。
目前还没有令人满意的系统可以实时提供预测性香氛性能指标。这种令人满意的系统的缺乏会导致调香师浪费时间，他们不得不进行试错的方法，并且缺乏洞察力，无法进行更可预测的香料设计。
因此，香料设计师目前依靠经验专业知识来设计香氛。
发明内容
本发明旨在弥补这些缺点的全部或者部分。
为此，根据第一种形态，本发明旨在一种挥发性液体化学化合物物理参数数据库的构建方法，包括：
-化学化合物在惰性容器中受控沉积的步骤，
-气流产生步骤，该气流被导向至所沉积的化学化合物的方向，
-在不同测量时间测量所蒸发的化学化合物的量的步骤，
-根据所测量的蒸发的化学化合物所测量的量进行蒸发速率运算的步骤，
-根据运算出的蒸发速率进行挥发度运算的步骤，以及
-在数据库中存储运算出的蒸发速率和运算出的挥发度的步骤。
由于这些配置，该数据库构建方法可以准确测量化学化合物的蒸发速率和挥发度。优选地，这些化学化合物被选择为单一的，以便提供单一的化学化合物物理参数数据库的构建方法。在香氛设计的情况下，这些蒸发速率和挥发度数据允许进行随时间推移的香氛行为预测。
在这种方法中，蒸发速率和挥发度是相关联的，而不像现有技术那样将蒸气压与挥发度联系起来。蒸发速率提供准确的结果，而不像蒸气压那样难以可靠地测量，尤其是在室温下。
在一种特定的实施方案中，本发明的方法目的还包括：
-对于给定的化学化合物挥发度，计算化学化合物的至少一种气相浓度的步骤，
-对于至少一种所述气相浓度，进行化学化合物的心理物理强度测量的步骤，
-基于所测量的气相浓度值中的至少两个，将心理物理强度的数学公式根据气相浓度进行建模的步骤，以及
-在数据库中记录该心理物理强度公式所建模的参数的步骤。
这些规定允许将化学化合物香味的感知强度与使用者顶部空间中所述化学化合物的浓度相关联。
在香氛设计的情况下，这些规定允许进行随时间推移对香味感知强度的预测。
在一种特定的实施方案中，本发明的方法目标进一步包括在不同温度下使化学化合物受控沉积的多个步骤，针对每个所述温度运算出蒸发速率并在存储步骤期间存储蒸发速率。
在香氛设计的情况下，这些蒸发速率和挥发度数据允许在给定数量的温度下进行随时间推移的香氛行为预测，这些温度可以代表打算使用香氛的温度。此类数据允许进行更准确的香氛性能行为预测。
根据第二种形态，本发明旨在一种香氛物理组成演变的预测方法，以提供预测性、实时的香氛性能指标，包括：
-在计算机化界面中选择至少一个化学化合物标识符的步骤，
-对于每种所选择的化学化合物，输入所述化学化合物的量的步骤，
-对所述量的每种所选择的化学化合物在虚拟表面上的沉积进行建模的步骤，
-对于至少一种(已建模的)沉积的化学化合物，根据以下量，通过计算系统模拟所述化学化合物在气流中至少两个不同时间的提取量的步骤：
-每种所述化学化合物的量，
-代表所沉积的化学化合物的虚拟表面尺寸的第一值，
-代表指向所沉积的化学化合物的虚拟气流的第二值，该气流被配置为虚拟地从表面提取该化学化合物，
-代表每种所述化学化合物的活性系数的第三值，和
-与存储在根据本发明的数据库构建方法对象构建的数据库中的所述化学化合物相关的蒸发速率或挥发度，以及
-对于每种化学化合物，显示代表所计算的所述化合物随时间蒸发的质量的指示符的步骤。
由于这些配置，系统的用户可以根据建模表面上或气相中剩余的香味准确地建模组合物随时间的行为。此类系统比当前的Stefan管模型准确得多，后者不代表基底上组合物的分散。
此类规定进一步允许：
-加快组合物(如香料)的创作过程，
-优化组合物的性能，
-轻松地重新拟定组合物的性能，
-让调香师对自己的配方有了新的认识，以及
-比较配方性能(例如持久性或嗅觉曲线)。
此外，此类建模代表了香氛搽涂后(wearing)的状况，可以评估真实消费者在搽涂后对香氛的感知，而不是在打开瓶子时的香氛状况。
在一种特定的实施方案中，本发明的方法目标进一步包括根据计算出的提取量来计算虚拟提取的化学化合物的气相浓度的步骤，显示步骤被配置为显示计算出的气相浓度。
这些规定允许准确预测每种组合物成分处于气态的量，这种状态的成分具有被预期组合物目标感测的能力。
在一种特定的实施方案中，本发明的方法目标还包括根据计算出的气相浓度来计算每种所选择的化学化合物的心理物理强度的步骤，显示步骤被配置为随时间显示计算出的心理物理强度。
这些规定允许准确预测组合物整体的感知强度以及每种化合物单独的感知强度。这允许比当前的主体(bulk)模型更精细的预测，在当前的主体模型中，只有最香的化合物被认为是组合物整体的代表。
在一种特定的实施方案中，选择至少两种化学化合物，该方法还包括计算全局心理物理强度的步骤，该步骤包括：
-第一步骤，将每种化合物的浓度值与相应的剂量-反应曲线相匹配，以提供该化合物的感知强度值，
-第二步骤，将每个所述感知强度值与虚设(dummy)剂量-反应曲线相匹配，以提供人工化合物浓度值，
-将每个人工化合物浓度值相加以形成虚拟浓度值的步骤(243)，以及
-第三步骤，将该虚拟浓度值与该虚设剂量-反应曲线相匹配，以提供组合物的总感知强度值，
显示步骤被配置为随时间显示计算出的全局心理物理强度。
这些规定允许准确预测组合物整体的感知强度以及每种化合物单独的感知强度。这允许比当前的主体模型更精细的预测，在当前的主体模型中，只有最香的化合物被认为是组合物整体的代表。
在一种特定的实施方案中，选择至少两种化学化合物，该方法还包括基于计算的每种所选择的化学化合物的心理物理强度，计算所述至少两种化合物的组合物随时间推移的心理物理强度线性度的步骤，显示步骤被配置为显示所述至少两种化合物的组合物的心理物理强度线性度。
这些规定允许准确预测组合物整体的感知强度的演变以及每种化合物单独的感知强度的演变。这允许比当前的主体模型更精细的预测，在当前的主体模型中，只有最香的化合物被认为是组合物整体的代表。
在一种特定的实施方案中，本发明的方法对象还包括选择化学化合物标识符的步骤，如果给定时间的心理物理强度低于确定的值，则选择所述化学化合物标识符，以及显示所述化学化合物标识符的步骤。
这些规定允许识别在基底上分散后的给定时间贡献不足的化合物。这进而允许通过去除所述化合物或增加所述化合物的初始量来校正组合物。
在一种特定的实施方案中，选择至少两种化学化合物以形成组合物，该方法还包括根据随时间运算出的提取量来计算该组合物随时间的演变的步骤。
这些规定允许测量化合物间的相互作用，作为组合物随时间演变的一个因素。
在一种特定的实施方案中，本发明的方法对象还包括液体化学化合物物理参数数据库构建步骤，该步骤包括：
-化学化合物在惰性容器中受控沉积的步骤，
-气流产生步骤，该气流被导向至所沉积的化学化合物的方向，
-在不同测量时间测量所蒸发的化学化合物的量的步骤，
-根据所测量的蒸发的化学化合物所测量的量进行蒸发速率运算的步骤，
-根据运算出的蒸发速率进行挥发度运算的步骤，以及
-在数据库中存储运算出的蒸发速率和运算出的挥发度的步骤。
此类实施方案提供了与本发明的液体化学化合物物理参数数据库构建方法对象类似的优点。
根据第三种形态，本发明旨在一种液态化学化合物物理参数数据库构建系统，包括：
-在惰性容器中进行化学化合物受控沉积的装置，
-气流产生装置，该气流被导向至所沉积的化学化合物的方向，
-在不同测量时间测量所蒸发的化学化合物的量的装置，
-根据所测量的蒸发的化学化合物所测量的量进行蒸发速率运算的装置，
-根据运算出的蒸发速率进行挥发度运算的装置，以及
-在数据库中存储运算出的蒸发速率和运算出的挥发度的装置。
此类规定提供了与本发明的液体化学化合物物理参数数据库构建方法对象类似的优点。
根据第四种形态，本发明旨在一种香氛物理参数演变预测系统，以提供预测性、实时的香氛性能指标，包括：
-在计算机化界面中选择至少一个化学化合物标识符的装置，
-对于每种所选择的化学化合物，输入所述化学化合物的量的装置，
-对所述量的每种所选择的化学化合物在虚拟表面上的沉积进行建模的装置，
-对于至少一种(已建模的)沉积的化学化合物，根据以下量，通过计算系统模拟所述化学化合物在气流中至少两个不同时间的提取量的装置：
-每种所述化学化合物的量，
-代表所沉积的化学化合物的虚拟表面尺寸的第一值，
-代表指向所沉积的化学化合物的虚拟气流的第二值，该气流被配置为虚拟地从表面提取该化学化合物，
-代表每种所述化学化合物的活性系数的第三值，和
-与存储在根据本发明的数据库构建方法构建的数据库中的所述化学化合物相关的蒸发速率或挥发度，以及
-对于每种化学化合物，显示代表所计算的所述化合物随时间蒸发的质量的指示符的装置。
此类规定提供了与本发明的香氛物理参数演变预测方法对象类似的优点。
附图说明
本发明的其他优点、目的和特定特征将从以下关于作为本发明的目标的至少一种特定方法或系统的非穷尽性描述并结合本文所附的附图而变得明显，其中：
[图1]示意性地表示了用于当前蒸发模型的Stefan管，
[图2]以流程图的形式示意性地表示作为本发明目的的数据库构建方法的一系列特定步骤，
[图3]以流程图的形式示意性地表示作为本发明目的的预测方法的一系列特定步骤，
[图4]示意性地表示能够实现作为本发明目的的数据库构建方法的系统的一种特定的实施方案，
[图5]示意性地表示能够实现作为本发明目的的预测方法的系统的一种特定的实施方案，并且
[图6]示意性地表示了将化学化合物的心理物理感知强度与所述化学化合物的气相浓度相关联的数学公式的结果。
具体实施方式
本说明书不是详尽无遗的，因为一个实施方案的每个特征都可以以有利的方式与任何其他实施方案的任何其他特征组合。
在这一点上应该注意，附图不是按比例绘制的。
在本发明的上下文中，“化合物”表示分子、异构体的混合物、聚合物、成分或溶剂。
这里应该注意的是，挥发度(volatility)本身没有定义的一般热力学量或值，但通常使用蒸气压或沸点(对于液体而言)来描述。高的蒸气压表示高挥发度，而高的沸点表示低挥发度。蒸气压和沸点通常以表格和图表的形式呈现，可用于对目标化学品进行对比。
在本发明的上下文中，挥发度优选以浓度单位表示，例如每升空气中化合物的克数，其对应于化合物气体形式在封闭系统中与其液相或固相平衡时可以具有的最大浓度。
挥发度可用于根据气相浓度来测量成分的强度。所述气相浓度可以定义气味检测阈值——可以检测到气味的气相浓度。
在本发明的上下文中，“挥发性化合物”是指在普通室温下呈现高蒸气压的化合物。这种化合物在高于代表用于该化合物的最低温度的最低温度阈值的温度下蒸发。例如，如果一种化合物打算用于日常生活中应该被感知的香氛中，那么最低温度可能是0℃。在本例中，在高于0℃的温度下，化合物会形成称为“气相”的蒸气。这种化学化合物也可以由所述化合物的分子量来定义。根据这种定义方法，挥发性化合物是指分子质量低于350Da的化合物。优选地，挥发性化合物是分子质量低于325Da的化合物。优选地，挥发性化合物是分子质量低于300Da的化合物。
应该注意的是，术语“惰性”是指“不提供与目标化合物的化学相互作用”。例如，在图2的情景中，惰性容器可以由铝制成。
图2显示了作为本发明主题的方法的特定连续步骤。该挥发性液体化学化合物物理参数数据库构建方法100包括：
-化学化合物在惰性容器中受控沉积的步骤105，
-气流产生步骤110，该气流被导向至所沉积的化学化合物的方向，
-在不同测量时间测量所蒸发的化学化合物的量的步骤115，
-根据所测量的蒸发的化学化合物所测量的量进行蒸发速率运算的步骤120，
-根据运算出的蒸发速率进行挥发度运算的步骤125，以及
-在数据库中存储运算出的蒸发速率和运算出的挥发度的步骤130。
受控沉积的步骤105例如通过将预定量的化合物转移到容器中或容器上来执行，该预定量的化合物设置为散布在预定表面上。这种预先确定允许对结果进行比较，这是因为，由于与周围环境接触的化合物的尺寸表面，蒸发是部分进行的。设置和预定的参数越多，蒸发速率测量就越准确。
一定量的化学化合物的转移可以使用任何已知的转移液体的方式进行，优选少量进行，例如通过移液管。这种转移可以手动进行或以自动方式进行。
所考虑的化学化合物可以是液体形式或稀释成液体的固体形式。优选地，这种化学化合物是纯的。在本文中，“纯”意指“以绝对优势含有所述化合物”。
该受控沉积步骤105优选地在整个蒸发量测量期间在受控温度下执行。
蒸发速率优选在伪平衡条件下测量：受控的温度、空气流量和速率，以基本上模拟封闭的热力学系统。这种方法证实了蒸发速率可以很容易地与热力学量例如蒸气压相关联。
气流产生步骤110例如通过使用泵或其他气流产生装置来执行。优选地，气流代表人皮肤上的平均气流。在变体方案中，对一组气流强度进行若干测量115以运算120气流对化合物蒸发速率的影响。
测量步骤115例如通过使用沿着气流在化合物沉积物下游的微量天平化学化合物传感器来执行。这种传感器被配置为确定随时间感测到的化合物的量，这允许确定蒸发的化学化合物的蒸发量。
或者，测量步骤115通过用溶剂使剩余材料升高，或通过将蒸发的材料捕获在盒中然后通过气相色谱定量来执行。
例如，取决于所考虑的一种特定的实施方案的信息架构的性质，蒸发速率运算的步骤120通过诸如计算机或服务器的计算装置来执行。运算出的蒸发速率对应于在给定时间段内测量的化合物量的变化除以所述时间段的长度。
因此，蒸发速率可以是以下量的函数：
-温度，
-容器表面积，
-所沉积的化合物的量，以及
-空气流量。
优选地，使用最大蒸发速率。当成分浓度为100％时，考虑所述最大蒸发速率。如果一种成分被稀释，蒸发速率将成比例地降低。
在伪平衡条件(恒定质量、温度、恒定压力)下，蒸发速率在整个测量时间内都是恒定的。通过蒸发损失的质量非常低，不会影响系统，并且测量非常接近平衡条件。
例如，取决于所考虑的一种特定的实施方案的信息架构的性质，挥发度运算的步骤125通过诸如计算机或服务器的计算装置来执行。为了获得这种挥发度，优选获得将蒸发速率与浓度联系起来的线性回归模型。这种模型可以通过在对应于平衡条件的预设实验条件下测量液相或固相中几种初始成分浓度的蒸发速率和相对气相浓度来实现。这允许建立一个将蒸发速率与平衡浓度联系起来的线性模型。
使用上述模型，使用将伪平衡蒸发速率(在标准条件下)转换为挥发度的线性回归函数来测量挥发度。
在该实施方案中，测量了蒸发速率，然后使用所述线性回归函数转换为挥发度。伪平衡条件下的蒸发速率与平衡条件下的挥发度之间的这种关系是本发明人的发现。
优选对于纯化合物测量其挥发度，其对应于所述化合物在平衡时的最大蒸发速率。
存储步骤130例如通过计算机化数据库来执行，该计算机化数据库可由被配置为执行蒸发速率和挥发度运算计算的计算装置访问。例如，此类数据库可以存储在服务器中。
在更先进的实施方案中，方法100还包括在不同温度下使化学化合物受控沉积的多个步骤105，针对每个所述温度运算出蒸发速率并在存储步骤130期间存储。
在一种特定的实施方案中，方法100进一步包括：
-对于给定的化学化合物挥发度，计算化学化合物的至少一种气相浓度的步骤135，
-对于至少一种所述气相浓度，进行化学化合物的心理物理强度测量的步骤140，
-基于所测量的气相浓度值中的至少两个，将心理物理强度的数学公式根据气相浓度进行建模的步骤145，以及
-在数据库中记录该心理物理强度公式所建模的参数的步骤150。
气相浓度可以从零变化到化合物的最大浓度，该浓度等于化合物的挥发度。
例如，取决于所考虑的一种特定的实施方案的信息架构的性质，计算至少一种气相浓度的步骤135通过诸如计算机或服务器的计算装置来执行。在该计算步骤135期间，作为挥发度的函数，挥发度本身就是最大浓度。例如，这些值可以设置为挥发度、挥发度的一半或挥发度的百分之一。
在变体方案中，计算步骤135使用间接计算方法，其中至少一个浓度值从沉积在气味条上的化合物的量来近似。这样，计算步骤135可以使用直接或间接计算方法。
然后可以通过将一定量的蒸发化合物插入到气流中，从而允许计算化学化合物的气相浓度来将这种浓度呈现给用户。这种化学化合物的气相浓度被认为是化学化合物的量与空气体积的比值。
在更先进的实施方案中，化学化合物不是以已经蒸发的形式提供而是以液体形式提供，并且气流被配置为携带液体化学化合物的蒸发内容物。在此类实施方案中，设置气流的体积允许使用运算出的相应蒸发速率来确定在给定时间内蒸发的化学化合物的量。
进行化学化合物的心理物理强度测量的步骤140例如通过注册代表一组用户所感知强度的输入而凭经验执行。此类输入可以通过任何类型的人机界面来注册。将此类输入存储到注册表中。优选地，该测量步骤140在各种给定气体浓度下执行。
例如，取决于所考虑的一种特定的实施方案的信息架构的性质，建模步骤145通过诸如计算机或服务器的计算装置来执行。这种建模旨在在数学公式与代表一组用户的平均感知强度的样本数据之间进行拟合。此类数学公式可以是一种S形曲线，例如其中参数被设置为与所感知强度相匹配。
此类S形曲线可见于图6，其显示：
-代表以对数标度建模的化学化合物的气相浓度增加的轴，
-代表所感知的心理物理强度增加的轴，
-对于给定的气相浓度，一组用户的感知强度样本，以及
-拟合给定气相浓度的样品分布的S形曲线。
这种建模曲线称为“剂量-反应曲线”。
优选地，对于给定化合物的几种气相浓度，重复进行计算气相浓度135、测量140和建模145的步骤循环。例如，可以使用这种方法对从零到化合物挥发度的气相浓度进行测试。
优选地，以这种方式处理给定化合物的至少两种气相浓度。优选地，以这种方式处理给定化合物的至少两种气相浓度。优选地，以这种方式处理给定化合物的至少八种气相浓度。评估的气相浓度越多，建模越准确。
记录步骤150在功能上类似于存储步骤130。
图3显示了作为本发明主题的方法的一系列特定步骤。提供预测性、实时的香氛性能指标的这种香氛物理成分演变预测方法200包括：
-在计算机化界面中选择至少一个化学化合物标识符的步骤205，
-对于每种所选择的化学化合物，输入所述化学化合物的量的步骤210，
-对所述量的每种所选择的化学化合物在虚拟表面上的沉积进行建模的步骤215，
-对于至少一种已建模的沉积的化学化合物，根据以下量，通过计算系统模拟所述化学化合物在气流中至少两个不同时间的提取量的步骤220：
-每种所述化学化合物的量，
-代表所沉积的化学化合物的虚拟表面尺寸的第一值，
-代表指向所沉积的化学化合物的虚拟气流的第二值，该气流被配置为虚拟地从表面提取该化学化合物，
-代表每种所述化学化合物的活性系数的第三值，和
-与存储在根据图2的数据库构建方法构建的数据库中的所述化学化合物相关的蒸发速率或挥发度，以及
-对于每种化学化合物，显示代表所计算的所述化合物随时间蒸发的质量的指示符的步骤225。
选择至少一个化学化合物标识符的步骤205由允许选择至少一个此类标识符的任何人机界面来执行。在一种特定的实施方案中，所述人机界面是允许在界面中选择至少一个标识符的鼠标和/或键盘。此类标识符可以是化合物名称、化合物标志或图标、或化合物分类系统中的任何参考。
输入步骤210可以是自动的或手动的。在该步骤由操作者手动执行的情况下，该输入步骤210由允许输入所述量的任何人机界面执行。这种人机界面可以是允许在界面中输入所述量的鼠标和/或键盘。
应该注意的是，术语量要么表示绝对值，以克或摩尔或升为单位，要么表示相对值，以组合物整体的份数为单位。例如，包含15份化合物A和10份化合物B的组合物允许在确定组合物的总体积后确定化合物A和B的量。这些份数可以用例如体积、摩尔量或质量来表示。
例如，取决于所考虑的一种特定的实施方案的信息架构的性质，建模步骤215通过诸如计算机或服务器的计算装置来执行。在一种特定的实施方案中，在该步骤期间，设置参数，这些参数对应于组合物的预期用途。例如，这些参数可以对应于组合物上方的预期气流或所述化合物的预期分散表面积。在变体方案中，可以设置更复杂的参数，例如组合物的分散距离，从中可以推断出沉积表面积。这些参数可以自动或手动设置。在自动的变体方案中，操作员可以选择自动设置至少一个参数值的参数设置配置文件(profile)。
例如，取决于所考虑的一种特定的实施方案的信息架构的性质，模拟步骤220通过诸如计算机或服务器的计算装置来执行。
在此模拟步骤220中，了解传统扩散评估方法与提取评估之间的区别是关键。扩散对应于将蒸发作为将化合物从液体主体传输到气体体量的手段的唯一考虑。此类模型在对散布在表面上的组合物(例如皮肤上的香水)的建模方面极其不完善。
在皮肤上，在真正的香氛应用中，仅存在一层非常薄的香氛(芳香剂)，这取决于香氛的施用方式、施用量、香氛的粘度、乙醇的稀释度和其他此类参数。发生的情况是，这种扩散决定了香氛用于蒸发的表面积，而该表面积是决定香氛释放的主要因素：表面积越大，香氛释放的速度就越快。
这就是为什么评估香氛提取更具有物理意义的原因，正如化学工程教科书中所定义的那样：“提取(stripping)或解吸是将溶解在液体中的气体转移到气流中”。这里模拟的正是这种现象。
理解这种现象的另一种方法是考虑这一薄层挥发性化合物实际上是溶解在液体中的气体，因为在搽涂香氛的条件下，挥发物以气体和液体两种形式存在(显然，因为香氛存在于空气中，成分组成与在皮肤上相当)。
所建模的提取过程对应于香氛从皮肤的释放，其考虑：
-香水涂抹——涂抹香水的表面积，其强烈影响香氛的释放，
-空气对流，它是导致液体/气体传质的主要力量，
-化合物挥发度，通过从经验测量的蒸发速率而不是理论蒸气压或平衡蒸气压的转换函数获得，该平衡蒸气压定义为在封闭系统中在给定温度下蒸气与其冷凝相(固体或液体)处于热力学平衡状态时所施加的压力。相反，该模型使用蒸发速率，即成分蒸发的速度，以质量/时间单位表示，
-优选地，以小的时间步长考虑平衡条件，并且以时间步长预测皮肤上的香氛组成，并且
-气相浓度是通过使用空气对流来建模的，而不是基于确定的气流的扩散。
这种模型是新的，与使用Stefan管进行建模的扩散模型明显不同，因为它描述了一种不同的现象——溶解在液体中的薄层气体的提取，这反映了在搽涂香氛后6～8小时的一段时间内的现实。
例如，此类模型使用以下公式来评估化合物在给定时间间隔内的提取质量：
Figure BDA0003871713320000161
其中：
-Di是化合物在空气中的扩散系数(以m2s-1计)，
-e是滞流层厚度，表示显著代表虚拟气流的第二值，
-A(t)是蒸发表面积(以m2计)，或代表所沉积的化学化合物的虚拟表面尺寸的值，
-xi(t)是化合物的液体摩尔分数，
-γi(t)是化合物的活度系数，其例如可以设置为1的值，并且
-Voli是化合物的挥发度(以微克/m3空气计)。
此类模型的验证还使用表示虚拟表面(化学化合物随时间沉积在该表面上并从该表面提取)的表面特性的值，所述计算参数被配置为提供类似人类皮肤的化学化合物相互作用特性。
为简单起见，这些值可以设置为共同或单独的经验常数。
在这样一个简化的模型中，方程可以设置为：
Figure BDA0003871713320000162
其中：
-K是代表模仿香氛从皮肤蒸发的特定实验条件的蒸发常数，K是通过将标准条件下的香料蒸发实验与模型拟合而获得的经验值，
-mi(t)是化合物i在时间t的质量，
-sum(t)是所有化合物在时间t的总质量，并且
-Voli是化合物的挥发度(以微克/m3空气计)。
模拟步骤220的运算可以在选择化合物并设置了量之后或之前执行，在这种情况下，在选择化合物并设置了量之后对运算结果进行存储和寻址。
显示步骤225例如通过被配置为显示用户界面的屏幕来执行，在该用户界面中操作员可以看到模拟的结果。
图7显示了代表化学化合物在不同时间步长的剩余质量的样本曲线，其中：
-水平轴705代表时间，以时间步长测量，
-纵轴710代表化合物的剩余量，并且
-示出了曲线715或曲线近似或外插曲线或内插曲线。
在一种特定的实施方案中，图3的方法200还包括根据计算出的提取量来计算虚拟提取的化学化合物的气相浓度的步骤230，显示步骤225被配置为显示计算出的气相浓度。
例如，取决于所考虑的一种特定的实施方案的信息架构的性质，计算气相浓度的步骤230通过诸如计算机或服务器的计算装置来执行。
在这种计算步骤230中，优选地设置发生提取的固定空气体积。从表面提取的化合物越多，气相浓度增加得越多。通过将给定时间段内的总提取质量除以该时间段内提取质量的空气体积来计算气相浓度。更复杂的实施方案提供随时间增加的动态空气体积，每个时间间隔的提取质量除以最大空气体积。
应该注意的是，组合物中的化学化合物正在竞争蒸发能力，因此化合物配方的演变和化合物之间的相对数量比会改变空气中每种化合物的浓度，进而改变对组合物的所感知的香味。
这种计算步骤230的结果如图8所示，该图显示：
-水平轴805代表时间，以时间步长测量，
-纵轴810代表化合物的浓度，并且
-示出了曲线815或曲线近似或外插曲线或内插曲线。
图8显示，在给定的组合物公式中，空气空间中化合物的浓度会随时间演变，其中例如，在组合物分散后的第一刻，所研究的化合物可能会被优先提取。在给定时间之后，该第一化合物可以以与第二化合物相反的第二方式提取。因此，就顶部空间中的相对化合物浓度随时间变化而言，化合物相互作用对组合物的性能非常有影响。
在一种特定的实施方案中，图3的方法200还包括根据计算出的气相浓度来计算每种所选择的化学化合物的心理物理强度的步骤235，显示步骤225被配置为显示随时间计算出的心理物理强度。
例如，取决于所考虑的一种特定的实施方案的信息架构的性质，计算心理物理强度的步骤235通过诸如计算机或服务器的计算装置来执行。
这种计算步骤235可以通过将化合物的气相浓度与对应的剂量-反应曲线值相匹配来执行。
这种计算步骤235的结果如图9所示，该图显示：
-水平轴905代表时间，以时间步长测量，
-纵轴910代表所述时间步长的化学化合物的所感知强度，并且
-示出了曲线915或曲线近似或外插曲线或内插曲线。
在一种特定的实施方案中，选择至少两种化合物，图3中所示的方法200还包括计算每种所选择的化合物浓度的全局心理物理强度的步骤240，显示步骤225被配置为随时间显示计算出的全局心理物理强度。
在此阶段应该理解的是，当心理物理强度以对数方式考虑时，化合物在给定气相浓度下的心理物理强度会更好地表达。
为了评估由几种芳香剂构成的组合物的全局强度，计算全局心理物理强度的步骤240可以进一步包括：
-将每种化合物的浓度值与相应的剂量-反应曲线相匹配，以提供该化合物的感知强度值的第一步骤241，
-将每个所述感知强度值与虚设剂量-反应曲线相匹配，以提供人工化合物浓度值的第二步骤242，
-将每个人工化合物浓度值相加以形成虚拟浓度值的步骤243，
-将虚拟浓度值与虚设剂量-反应曲线相匹配，以提供组合物的总感知强度值的第三步骤244。
这与使用Steven’s幂律的现有技术大不相同，后者过于简单化，其认为混合物的强度对应于最浓郁成分的强度。这种方法产生了经过经验验证的结果。
特定的实施方案还包括计算全局气味强度的步骤240，包括：
-将每种化合物的浓度值与相应的剂量-气味描述符强度曲线相匹配，以提供该化合物的气味值的感知强度的第一步骤，
-将每个所述感知强度值与虚设剂量-气味描述符强度曲线相匹配，以提供人工化合物浓度值的第二步骤，
-将每个人工化合物浓度值相加以形成虚拟浓度值的步骤，以及
-将虚拟浓度值与虚设剂量-气味描述符强度曲线相匹配，以提供组合物的总感知气味描述符强度值的第三步骤。
应当理解，此类实施方案需要预先对与浓度相关的气味描述符强度的数学公式进行建模。这种公式可以从不同化合物浓度水平下给定气味的心理物理强度的经验测量中获得。
在进一步的实施方案中，如果化合物与多种气味相关，则所述化合物的浓度可以在匹配的第一步骤之前除以二或根据特定的权重规则而定。
例如，取决于所考虑的一种特定的实施方案的信息架构的性质，计算全局心理物理强度的步骤240通过诸如计算机或服务器的计算装置来执行。
在一种特定的实施方案中，选择至少两种化合物，图3中所示的方法200还包括基于所计算的每种所选择的化学化合物的心理物理强度，计算所述至少两种化合物的组合物随时间推移的心理物理强度线性度的步骤245，显示步骤225被配置为显示所述至少两种化合物的组合物的心理物理强度线性度。
线性度可以理解为一种组合物中相对心理物理强度随时间变化的均匀性的量度。如果在大多数时间间隔内所感知到的化合物A以强度计是化合物B的两倍，则与在给定时间间隔后化合物B变得比化合物A更易感知的情况相比，该组合物更具线性度。
例如，取决于所考虑的一种特定的实施方案的信息架构的性质，计算心理物理强度线性度的步骤245通过诸如计算机或服务器的计算装置来执行。
在一种特定的实施方案中，图3所示的方法200还包括选择化学化合物标识符的步骤250，如果给定时间的心理物理强度低于确定的值，则选择所述化学化合物标识符，以及显示所述化学化合物标识符的步骤255。
例如，取决于所考虑的一种特定的实施方案的信息架构的性质，选择步骤250通过诸如计算机或服务器的计算装置来执行。该选择步骤250优选自动执行。
在该选择步骤250期间，如果所计算的心理物理强度下降到低于静态或动态设置的指定阈值，则选择对应的化合物。例如，在动态设置的阈值中，阈值随着给定时间间隔内记录的最高的心理物理强度而变化。
这允许预测从初始沉积开始的给定时间在感知强度方面失败的化合物。
显示步骤255类似于显示步骤225，尽管例如在另一个界面或界面元素中。
在一种特定的实施方案中，选择至少两种化学化合物以形成组合物，图3中所示的方法200还包括根据随时间运算出的提取量来计算该组合物随时间的演变的步骤260。
例如，取决于所考虑的一种特定的实施方案的信息架构的性质，计算组合物随时间的演变的步骤260通过诸如计算机或服务器的计算装置来执行。
在这种计算步骤260中，模拟每种化合物的提取量，从而允许确定液态的每种化合物的剩余量，从而确定液态的组成。
例如，可以以在空气体积中尚未悬浮的化合物的相对量来测量组合物的演变。
在一种特定的实施方案中，图3的方法200进一步包括液体化学化合物物理参数数据库构建步骤100，该步骤包括：
-化学化合物在惰性容器中受控沉积的步骤105，
-气流产生步骤110，该气流被导向至所沉积的化学化合物的方向，
-在不同测量时间测量所蒸发的化学化合物的量的步骤115，
-根据所测量的蒸发的化学化合物所测量的量进行蒸发速率运算的步骤120，
-根据运算出的蒸发速率进行挥发度运算的步骤125，以及
-在数据库中存储运算出的蒸发速率和运算出的挥发度的步骤130。
这些步骤在图2中公开。
应当理解，这种方法200可以以这样的方式使用：
-香料设计界面的用户通过计算机化界面登录平台，
-用户通过创建含有至少一种化合物的组合物来创建新香料，
-用户指定预期的化合物量，不管是相对值还是绝对值，
-然后计算架构以确定量的时间步长来计算每种化合物的蒸发量，
-界面显示一个或多个图表，该图表以化合物组成的方式显示组合物的演变，或化合物或组合物整体的气相浓度或所感知强度的演变。
例如，本发明允许通过预测香氛创建结果、香氛持久性以及配方、气味和强度随时间的演变来增强香氛的创建。
图4示意性地且未按比例示出了本发明的系统300对象的一种特定的实施方案。该液态化学化合物物理参数数据库构建系统300包括：
-在惰性容器306中进行化学化合物受控沉积的装置305，
-气流产生装置310，该气流被导向至所沉积的化学化合物的方向，
-在不同测量时间测量所蒸发的化学化合物的量的装置315，
-根据所测量的蒸发的化学化合物所测量的量进行蒸发速率运算的装置320，
-根据运算出的蒸发速率进行挥发度运算的装置325，以及
-在数据库中存储运算出的蒸发速率和运算出的挥发度的装置330。
受控沉积的装置305对应于相对于图2所示的受控沉积的步骤105所公开的变体方案。这种装置305例如是手动或自动移液管。
气流产生装置310对应于相对于图2所示的气流产生步骤110所公开的变体方案。这种装置310例如是泵。
测量装置315对应于相对于图2所示的测量步骤115所公开的变体方案。这种装置315例如是化合物存在和数量传感器。
蒸发速率运算装置320对应于相对于图2所示的蒸发速率运算步骤120所公开的变体方案。这种装置320例如是计算机或服务器。
挥发度运算装置325对应于相对于图2所示的挥发度运算步骤125所公开的变体方案。这种装置325例如是计算机或服务器。
存储装置330对应于相对于图2所示的存储步骤330所公开的变体方案。这种装置330例如是可在信息网络上访问的数据库。
图4示意性地且未按比例示出了本发明的系统400对象的一种特定的实施方案。该香氛物理参数演变预测系统400提供预测性、实时的香氛性能指标，包括：
-在计算机化界面中选择至少一个化学化合物标识符的装置405，
-对于每种所选择的化学化合物，输入所述化学化合物的量的装置410，
-对所述量的每种所选择的化学化合物在虚拟表面上的沉积进行建模的装置415，
-对于至少一种已建模的沉积的化学化合物，根据以下量，通过计算系统模拟所述化学化合物在气流中至少两个不同时间的提取量的装置420：
-每种所述化学化合物的量，
-代表所沉积的化学化合物的虚拟表面尺寸的第一值，
-代表指向所沉积的化学化合物的虚拟气流的第二值，该气流被配置为虚拟地从表面提取该化学化合物，
-代表每种所述化学化合物的活性系数的第三值，
-与存储在根据图2的数据库构建方法构建的数据库中的所述化学化合物相关的蒸发速率，以及
-代表虚拟表面(化学化合物随时间沉积在该表面上并从该表面提取)的表面特性的第四值，所述计算参数被配置为提供类似人类皮肤的化学化合物相互作用特性，以及
-对于每种化学化合物，显示代表所计算的所述化合物随时间蒸发的质量的指示符的装置425。
选择装置405对应于相对于图3所示的选择步骤205所公开的变体方案。种种装置405例如是允许控制计算机化界面的键盘和/或鼠标。
输入装置410对应于相对于图3所示的输入步骤210所公开的变体方案。这种装置410例如是允许控制计算机化界面的键盘和/或鼠标。
建模装置415对应于相对于图3所示的建模步骤215所公开的变体方案。这种装置410例如是计算机或服务器。
建模装置420对应于相对于图3所示的建模步骤220所公开的变体方案。这种装置420例如是计算机或服务器。
显示装置425对应于相对于图3所示的显示步骤225所公开的变体方案。这种装置425例如是计算机屏幕。

Claims (13)

1.一种挥发性液体化学化合物物理参数数据库的构建方法(100)，其特征在于，包括：
-化学化合物在惰性容器中受控沉积的步骤(105)，
-气流产生步骤(110)，该气流被导向至所沉积的化学化合物的方向，
-在不同测量时间测量所蒸发的化学化合物的量的步骤(115)，
-根据所测量的蒸发的化学化合物所测量的量进行蒸发速率运算的步骤(120)，
-根据运算出的蒸发速率进行挥发度运算的步骤(125)，以及
-在数据库中存储运算出的蒸发速率和运算出的挥发度的步骤(130)。
2.根据权利要求1所述的构建方法(100)，还包括：
-对于给定的化学化合物挥发度，计算化学化合物的至少一种气相浓度的步骤(135)，
-对于至少一种所述气相浓度，进行化学化合物的心理物理强度测量的步骤(140)，
-基于所测量的气相浓度值中的至少两个，将心理物理强度的数学公式根据气相浓度进行建模的步骤(145)，以及
-在数据库中记录该心理物理强度公式所建模的参数的步骤(150)。
3.根据权利要求1或2所述的构建方法(100)，其包括在不同温度下使化学化合物受控沉积的多个步骤(105)，针对每个所述温度运算出蒸发速率并在存储步骤期间存储蒸发速率。
4.一种提供预测性、实时的香氛性能指标的香氛物理组成演变的预测方法(200)，其特征在于，包括：
-在计算机化界面中选择至少一个化学化合物标识符的步骤(205)，
-对于每种所选择的化学化合物，输入所述化学化合物的量的步骤(210)，
-对所述量的每种所选择的化学化合物在虚拟表面上的沉积进行建模的步骤(215)，
-对于至少一种(已建模的)沉积的化学化合物，根据以下量，通过计算系统模拟所述化学化合物在气流中至少两个不同时间的提取量的步骤(220)：
-每种所述化学化合物的量，
-代表所沉积的化学化合物的虚拟表面尺寸的第一值，
-代表指向所沉积的化学化合物的虚拟气流的第二值，该气流被配置为虚拟地从表面提取该化学化合物，
-代表每种所述化学化合物的活性系数的第三值，和
-与存储在根据权利要求1至3中任一项所述的数据库构建方法构建的数据库中的所述化学化合物相关的蒸发速率或挥发度，以及
-对于每种化学化合物，显示代表所计算的所述化合物随时间蒸发的质量的指示符的步骤(225)。
5.根据权利要求4所述的预测方法(200)，还包括根据计算出的提取量来计算虚拟提取的化学化合物的气相浓度的步骤(230)，显示步骤(225)被配置为显示计算出的气相浓度。
6.根据权利要求5所述的预测方法(200)，当权利要求4从属于权利要求2时，还包括根据计算出的气相浓度来计算每种所选择的化学化合物的心理物理强度的步骤(235)，显示步骤(225)被配置为随时间显示计算出的心理物理强度。
7.根据权利要求6所述的预测方法(200)，其中选择至少两种化学化合物，该方法还包括计算全局心理物理强度的步骤(240)，该步骤包括：
-将每种化合物的浓度值与相应的剂量-反应曲线相匹配，以提供该化合物的感知强度值的第一步骤(241)，
-将每个所述感知强度值与虚设剂量-反应曲线相匹配，以提供人工化合物浓度值的第二步骤(242)，
-将每个人工化合物浓度值相加以形成虚拟浓度值的步骤(243)，以及
-将该虚拟浓度值与该虚设剂量-反应曲线相匹配，以提供组合物的总感知强度值的第三步骤(244)，
显示步骤被配置为随时间显示计算出的全局心理物理强度。
8.根据权利要求6或7所述的预测方法(200)，其中选择至少两种化学化合物，该方法还包括基于所计算的每种所选择的化学化合物的心理物理强度，计算所述至少两种化合物的组合物随时间推移的心理物理强度线性度的步骤(245)，显示步骤(225)被配置为显示所述至少两种化合物的组合物的心理物理强度线性度。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的预测方法(200)，还包括选择化学化合物标识符的步骤(250)，如果给定时间的心理物理强度低于确定的值，则选择所述化学化合物标识符，以及显示所述化学化合物标识符的步骤(255)。
10.根据权利要求4至9中任一项所述的预测方法(200)，其中选择至少两种化学化合物以形成组合物，该方法还包括根据随时间运算出的提取量来计算该组合物随时间的演变的步骤(260)。
11.根据权利要求4至9中任一项所述的预测方法(200)，还包括液体化学化合物物理参数数据库构建步骤(100)，该步骤包括：
-化学化合物在惰性容器中受控沉积的步骤(105)，
-气流产生步骤(110)，该气流被导向至所沉积的化学化合物的方向，
-在不同测量时间测量所蒸发的化学化合物的量的步骤(115)，
-根据所测量的蒸发的化学化合物所测量的量进行蒸发速率运算的步骤(120)，
-根据运算出的蒸发速率进行挥发度运算的步骤(125)，以及
-在数据库中存储运算出的蒸发速率和运算出的挥发度的步骤(130)。
12.一种液态化学化合物物理参数数据库构建系统(300)，其特征在于，包括：
-在惰性容器(306)中进行化学化合物受控沉积的装置(305)，
-气流产生装置(310)，该气流被导向至所沉积的化学化合物的方向，
-在不同测量时间测量所蒸发的化学化合物的量的装置(315)，
-根据所测量的蒸发的化学化合物所测量的量进行蒸发速率运算的装置(320)，
-根据运算出的蒸发速率进行挥发度运算的装置(325)，以及
-在数据库中存储运算出的蒸发速率和运算出的挥发度的装置(330)。
13.一种香氛物理参数演变预测系统(400)，用于提供预测性、实时的香氛性能指标，其特征在于，包括：
-在计算机化界面中选择至少一个化学化合物标识符的装置(405)，
-对于每种所选择的化学化合物，输入所述化学化合物的量的装置(410)，
-对所述量的每种所选择的化学化合物在虚拟表面上的沉积进行建模的装置(415)，
-对于至少一种(已建模的)沉积的化学化合物，根据以下量，通过计算系统模拟所述化学化合物在气流中至少两个不同时间的提取量的装置(420)：
-每种所述化学化合物的量，
-代表所沉积的化学化合物的虚拟表面尺寸的第一值，
-代表指向所沉积的化学化合物的虚拟气流的第二值，该气流被配置为虚拟地从表面提取该化学化合物，
-代表每种所述化学化合物的活性系数的第三值，和
-与存储在根据权利要求1至3中任一项所述的数据库构建方法构建的数据库中的所述化学化合物相关的蒸发速率或挥发度，以及
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