JP5822985B2 - 膨こう性測定方法 - Google Patents
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Description
本発明は、たばこ刻の膨こう性を測定する方法に関し、詳細には近赤外分光法を利用してたばこ刻の膨こう性を測定する方法に関する。
シガレット（紙巻きたばこ）の製品設計にあたっては、葉たばこの種々の化学特性および物理特性を考慮する必要がある。葉たばこの物理特性の一つとしてたばこ刻の膨こう性がある。膨こう性は、刻状態にした葉たばこを、一定圧力で一定時間、圧縮したときの刻１ｇの体積を求めた数値である。つまり、たばこ刻の膨こう性が高ければ、重量当たりたくさんのシガレットを作ることができる。また、膨こう性を測定することにより、１ｋｇの原料刻から製造できるシガレット本数を推定できる。そのため、製造計画立案において有用であり、さらに、品種開発および葉組設計を行う上で製造コストの低い原材料を選抜でき、使用することができる。したがって、たばこ刻の膨こう性は、原料コストの観点から重要なファクターであるとともに、製品設計上不可欠な要素である。
ところで、試料に近赤外線を照射し、その透過吸収スペクトルや拡散反射スペクトル等を測定する近赤外分光法は、非破壊かつ迅速にその測定が可能であることから、様々な分野において広く利用されている。
五月女英平ら、「イチゴ果実硬度の非破壊推定モデルの開発」、農業環境工学関連学会合同大会講演要旨集（ＣＤ−ＲＯＭ）、２００６年、１４２８頁
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従来の膨こう性の測定方法では、刻状にした葉たばこを、一定温度および一定湿度に厳密に調節された調和室で平衡状態になるまで２〜７日間調和した後に、測定器により測定している。さらに、正確な測定値を得るためには２〜５回繰り返し測定し、その平均で表すのが一般的である。すなわち、これまでの膨こう性の測定では、非常に多くの手間および時間がかかってしまう。
一方、葉たばこの特性の測定に近赤外分光法を利用している従来の技術は、たばこ刻または葉中の化学物質（灰分、全揮発性酸または塩基、ニコチン、全糖、全窒素、カリウム、塩素、還元糖、および有機物等）を測定するものである。葉たばこの物理特性の測定に利用する例は知られておらず、また葉たばこの物理特性の測定に利用できるか否かについて知られていない。
そこで、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、煩雑な作業を行うことなくたばこ刻の膨こう性を測定することができる方法を提供することにある。
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、近赤外分光法を利用してたばこ刻の膨こう性を測定できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明に係る膨こう性測定方法は、上記課題を解決するために、たばこ原料の試料に近赤外線を照射し、透過吸収スペクトルまたは拡散反射スペクトルを測定する工程と、測定された上記透過吸収スペクトルまたは上記拡散反射スペクトルを用いて、予め作成された検量線から膨こう性推定値を算出する工程とを含むことを特徴とする。
さらに、本発明は、膨こう性を重視する原料の試料に近赤外線を照射し、透過吸収スペクトルまたは拡散反射スペクトルを測定する工程と、測定された上記透過吸収スペクトルまたは上記拡散反射スペクトルを用いて、予め作成された検量線から膨こう性推定値を算出する工程とを含む、原料の膨こう性測定方法も包含する。
本発明に係る膨こう性の測定方法によれば、煩雑な作業を行うことなく迅速に、たばこ原料等、膨こう性を重視する原料の膨こう性を測定することができる。
本発明に係る膨こう性の測定方法の実施形態について説明すれば以下の通りである。
本発明に係る膨こう性の測定方法は、膨こう性を重視する原料の試料に近赤外線を照射し、透過吸収スペクトルまたは拡散反射スペクトルを測定する工程と、測定された上記透過吸収スペクトルまたは上記拡散反射スペクトルを用いて、予め作成された検量線から膨こう性推定値を算出する工程とを含むことを特徴とする原料の膨こう性測定方法である。
以下、近赤外線照射による透過吸収スペクトルおよび拡散反射スペクトルのことを「近赤外スペクトル」と称する。
本発明の測定方法を適用する試料として使用できる対象原料は、膨こう性を重視する原料であり、例えば、綿、麻、羊毛、漢方薬およびたばこ等を挙げることができる。
本発明の測定方法を適用する試料として使用できる原料の形態は、特に限定されないが、例えば、刻形態および粉末形態等を挙げることができる。原料がたばこ原料である場合には、刻形態、粉末形態、ラミナ形態（除骨葉部分）およびシート片形態等を挙げることができ、なかでも、刻形態または粉末形態であることが好ましく、粉末形態であることがより好ましい。
一実施形態において、本発明に係る膨こう性の測定方法は、たばこ原料の試料に近赤外線を照射し、透過吸収スペクトルまたは拡散反射スペクトルを測定する工程と、測定された透過吸収スペクトルまたは拡散反射スペクトルを用いて、予め作成された検量線から膨こう性推定値を算出する工程とを含むことを特徴とするたばこ原料の膨こう性測定方法である。以下では、たばこ原料の膨こう性を測定する場合を例に挙げて説明する。
たばこ原料の膨こう性は、刻体積および刻間空隙により構成されている。刻体積は刻の量により定まる因子であり、見掛密度から推定することができる。刻間空隙は刻の性質により定まる因子であり、弾性率、刻の形状および刻の配向（並び方）の影響を受ける因子である。したがって、膨こう性は、見掛密度のみから推定できるものではない。
膨こう性は、「ｃｃ／ｇ」の単位で表される物理特性量であり、刻状態にした葉たばこをある一定圧力で一定時間圧縮したときの、刻１ｇの体積を求めた数値である。従来の膨こう性測定法によれば、膨こう性は、原料葉をシガレット巻きに充填するために、幅約０．８ｍｍ、長さ１ｍｍ〜１０ｍｍに裁刻された刻状の原料を、一定温度（２２℃）および一定湿度（６０％ＲＨ）に厳密に調節された調和室で、平衡状態（平衡水分含量：１０〜１２％）になるまで２〜７日間調和した後、一定重量（ｇ）の刻に一定圧力を一定時間かけて圧縮したときの刻１ｇの体積の値である。
本発明の測定に用いられるたばこ原料および原料のタイプに制限はなく、黄色種、バーレー種、オリエント種または在来種等のたばこ刻、シートタバコおよび緩和刻（膨化処理した刻）等、従来紙巻きたばこに用いられている任意の原料および原料のタイプについて測定することができる。
測定に用いる試料の水分調整は特に必要ではなく、６〜１３％の水分含量であれば測定できる。そのため、本測定方法の使用にあたっては、後述する従来の測定方法のような厳密な水分調整を必要としない。
また、測定に必要な試料の量は、後述する従来の測定方法に比べてはるかに少なくて済む。たとえば、粉体の場合には、１サンプルあたり１〜２ｇ程度の量で充分であり、刻であっても１０ｇ未満の試料で充分に測定することができる。
本発明に係る測定方法において、たばこ原料の試料は、検量線を作成したときに用いられたたばこ原料の試料と同一形態であればよい。試料の均一性を高める観点からは、たばこ原料を粉砕機で粉状にした粉末形態の試料（粉体）であることが好ましい。試料の均一性を高くすることにより、測定の精度をより向上させることができる。なお、葉たばこの内容成分分析においては、通常、紛体を用いて測定を行っている。そのため、測定試料を粉体とする場合には、内容成分分析用の試料をそのまま膨こう性の測定に利用することができる。あるいは、膨こう性の測定に用いた試料をそのまま他の内容成分分析において利用することができる。
膨こう性未知試料の測定に際してたばこ原料の試料に照射する近赤外線は、８００ｎｍ〜２５００ｎｍの波長領域であり、少なくとも、検量線から膨こう性を算出する際に用いられる特定の波長が含まれていればよい。スペクトルの測定には、近赤外分光法に一般的に用いられている近赤外分光測定装置（ＮＩＲ）を用いることができる。
測定された近赤外スペクトルからどの波長を実際の膨こう性測定に用いるかは、たばこ原料および原料タイプまたは検量線により異なるものである。どの波長を膨こう性測定に用いるかは、後述する検量線の作成手法により決定することができる。例えば、後述する実施例１における推定式Ａ５を利用して、膨こう性を測定する場合には、少なくとも波長１３４２．５ｎｍ、１７３６．５ｎｍ、１８３０．５ｎｍ、２３４５．０ｎｍ、および２４３２．５ｎｍ付近の近赤外線が照射されていればよい。なお、検量線がＰＬＳ（Partial Least Squares）回帰分析により得られたものである場合には、ＰＬＳ回帰分析に利用したすべての波長を近赤外分光法による膨こう性の測定に利用する。
近赤外分光法を利用した他の項目の測定法（例えば、近赤外分光法を利用したニコチンの測定法、近赤外分光法を利用した葉中化学物質の測定法等）が知られている場合に、当該測定に用いられる波長を含めておくことにより、膨こう性の測定と同時に、当該他の項目の測定も行うことができる。
本発明に係る測定方法において膨こう性の算出に用いられる検量線は、膨こう性が既知である複数のたばこ原料の試料の近赤外スペクトルを用いて、多変量解析によって作成されたものであることが好ましい。そのため、当該検量線が存在しない場合には、本発明に係る測定方法において、膨こう性が既知である複数のたばこ原料の試料の近赤外スペクトルを測定後、多変量解析によって上記検量線を作成する工程をさらに含むことが好ましい。
多変量解析としては、重回帰分析（ＭＬＲ：Multiple Linear Regression）、ＰＬＳ（Partial Least Squares）回帰分析、主成分回帰分析、およびフーリエ変換解析を利用することができ、中でも、重回帰分析およびＰＬＳ回帰分析が好ましい。
検量線を作成するために用いられる、膨こう性が既知である複数のたばこ原料の試料の数としては、３０サンプル以上であることが好ましく、７０サンプル以上であることがより好ましい。サンプル数が多いほど検量線の精度が高まるため、上限に制限はなく、例えば、２０００サンプル以下であり得るが、それ以上であってもよい。
本明細書において、「膨こう性が既知であるたばこ原料」とは、従来の測定方法により膨こう性を測定したたばこ原料のことを指す。従来の測定方法は、葉たばこを裁刻し、刻状にしたたばこを、２２±１．０℃、６０±３．０％ＲＨに厳密に調節された調和室で平衡状態になるまで２〜７日間調和し、同室内にて膨こう性測定機により測定するものである。一回の測定には、小型機の膨こう性測定機で１０〜１５ｇ、大型機の膨こう性測定機で６０〜１００ｇの刻たばこを必要とする。また、正確な測定値を得るために、２〜５回繰り返し測定して、その平均を取得する方法が一般的である。また、膨こう性測定機による測定には、１サンプルあたり２０分程度要する。
検量線を作成するための近赤外スペクトルの波長領域は、適宜選択すればよく、例えば８００ｎｍ〜２５００ｎｍである。しかしながらこの波長領域に限定されるものではなく、より狭い波長領域であってもよい。また、近赤外スペクトルは、上記波長範囲内で任意の一定波長間隔毎、例えば０．５ｎｍ毎に走査して測定することができる。
次に、検量線の具体的な作成方法について説明する。
まず、膨こう性が既知であるたばこ刻の試料に対して、分光されて単色光となった近赤外線を、ある波長領域内（例えば、８００ｎｍ〜２５００ｎｍ）、一定間隔（例えば、０．５ｎｍ間隔）で照射する。試料において近赤外線の透過吸収および／または拡散反射が起こるため、試料に吸収されなかった単色光強度を検出器によって測定する。事前に測定したレファレンス強度との違いから試料における各波長の吸収強度のスペクトルを表示し、表示したスペクトル情報をデータとして取得する。複数の試料、好ましくは３０サンプル以上について上記の処理を行い、これにより、複数のスペクトル情報のデータを取得する。それぞれのデータについて、透過吸収スペクトルまたは拡散反射スペクトルを測定した後、これらを２次微分スペクトルに変換する。得られた２次微分スペクトルおよび従来の測定法を用いて測定された膨こう性値を用いて主成分分析を行い、目的変数（膨こう性値）に寄与する主成分（主波長）を選択する。次いで、重回帰分析およびＰＬＳ回帰分析等の多変量解析を行うことによって、検量線を作成する。
なお検量線が作成されれば、その次の測定からはこの検量線を用いればよく、検量線を作成する工程は不要となる。
また、黄色種、バーレー種、オリエント種および在来種等、複数種のたばこ原料を用いて透過吸収スペクトルまたは拡散反射スペクトルを測定し、それらを利用して一つの検量線を作成した場合には、相違する種類のたばこ原料の試料について、共通の検量線を用いて膨こう性を測定することができる。
以上のように、本発明に係る膨こう性の測定方法によれば、調和に要する時間および設備が不要となるため、煩雑な準備作業および熟練を要する複雑な測定作業を行う必要がなく、従来の測定方法に比べて簡易な方法で迅速に膨こう性を測定することができる。また、従来の測定方法に比べ、短時間（約１／２０）で測定を完了することができるとともに、測定に必要な試料も少量で済む。また、得られる測定結果は、従来の測定方法により得られる結果と高い相関がある。特に、測定試料として粉体を用いた場合には、１点当り１〜２ｇの試料でもって、高い精度で測定することができる。
以下に実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。さらに、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、それぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。また、本明細書中に記載された文献の全てが参考として援用される。
〔実施例１：黄色種の膨こう性測定〕
（検量線の作成）
従来の膨こう性測定法を用いて膨こう性を測定した、国内外のたばこ黄色種のたばこ刻を、粉砕機で粉状にした。編み目約１ｍｍの粉砕機のふるいを通過した葉たばこ粉末を、検量線作成試料として用いた。検量線作成試料について、８００〜２５００ｎｍの近赤外波長領域に関し、０．５ｎｍ間隔で透過吸収スペクトルを測定した。具体的には、石英製バイアル瓶（２９ｍｍ径）に検量線作成試料を１〜２ｇ程度詰め、専用具で鎮圧した後、近赤外線分光測定装置（ＦＯＳＳ ＮＩＲＳｙｓｔｅｍｓ社製、型式：ＸＭ−１１００）を用いて、バイアル瓶の底面から近赤外線を照射し、波長毎に反射する近赤外線を検出してレファレンス強度との違いから透過吸収スペクトルを測定した。
（検量線の作成）
従来の膨こう性測定法を用いて膨こう性を測定した、国内外のたばこ黄色種のたばこ刻を、粉砕機で粉状にした。編み目約１ｍｍの粉砕機のふるいを通過した葉たばこ粉末を、検量線作成試料として用いた。検量線作成試料について、８００〜２５００ｎｍの近赤外波長領域に関し、０．５ｎｍ間隔で透過吸収スペクトルを測定した。具体的には、石英製バイアル瓶（２９ｍｍ径）に検量線作成試料を１〜２ｇ程度詰め、専用具で鎮圧した後、近赤外線分光測定装置（ＦＯＳＳ ＮＩＲＳｙｓｔｅｍｓ社製、型式：ＸＭ−１１００）を用いて、バイアル瓶の底面から近赤外線を照射し、波長毎に反射する近赤外線を検出してレファレンス強度との違いから透過吸収スペクトルを測定した。
検量線作成試料１７６サンプルについて透過吸収スペクトルを測定した後、当該スペクトルと、従来の測定方法により得られていた膨こう性との相関を多変量解析手法を用いて解析して、検量線を作成した。詳細には、上記近赤外線分光測定装置に内蔵された汎用ＶＩＳＩＯＮソフト（ＦＯＳＳ ＮＩＲＳｙｓｔｅｍｓ社製）を用いて、各透過吸収スペクトルを２次微分法でスペクトル変換し、目的変数を既知膨こう性値、主成分を主波長として主成分分析を行った後に、重回帰分析によって検量線を作成した。その結果、以下の推定式（Ａ１）〜（Ａ５）を得ることができた。下記推定式によって得られるＹが膨こう性の推定値である。Ｋ（１）〜Ｋ（５）は、それぞれ、スペクトル測定後に微分処理された、波長１３４２．５ｎｍ、１７３６．５ｎｍ、２３４５．０ｎｍ、２４３２．５ｎｍ、および１８３０．５ｎｍにおける吸光度を示している。
これらの推定式は、決定係数（Ｒ２）が０．７２０〜０．８８２であり、標準誤差は０．１４４〜０．２１９であった。
各検量線作成試料について、従来の測定法により得られた膨こう性値と、推定式（Ａ５）を用いて近赤外分光法により得られた膨こう性推定値との関係を図１に示す（図１中、「CAL」）。
（近赤外分光法による膨こう性の測定）
膨こう性値が未知である黄色種たばこ刻について、近赤外分光法によりスペクトル測定を行い、上記検量線を用いて膨こう性を推定した。まず、検量線作成試料の調製と同様にして、膨こう性値が未知である黄色種たばこ刻を粉砕機で粉状にし、ふるいにかけて測定試料とした。透過吸収スペクトルを測定し、スペクトル測定後に微分処理した波長１３４２．５ｎｍ、１７３６．５ｎｍ、１８３０．５ｎｍ、２３４５．０ｎｍ、および２４３２．５ｎｍにおける吸光度および推定式（Ａ５）を用いて、測定試料４３サンプルについて膨こう性推定値を算出した。なお、１サンプルの測定に要する時間は、１分以下である。
膨こう性値が未知である黄色種たばこ刻について、近赤外分光法によりスペクトル測定を行い、上記検量線を用いて膨こう性を推定した。まず、検量線作成試料の調製と同様にして、膨こう性値が未知である黄色種たばこ刻を粉砕機で粉状にし、ふるいにかけて測定試料とした。透過吸収スペクトルを測定し、スペクトル測定後に微分処理した波長１３４２．５ｎｍ、１７３６．５ｎｍ、１８３０．５ｎｍ、２３４５．０ｎｍ、および２４３２．５ｎｍにおける吸光度および推定式（Ａ５）を用いて、測定試料４３サンプルについて膨こう性推定値を算出した。なお、１サンプルの測定に要する時間は、１分以下である。
なお、各測定試料について近赤外分光法により膨こう性を推定した後、従来の測定法により同一試料の膨こう性を測定し、近赤外分光法により得られた膨こう性推定値と、従来の測定法により得られた膨こう性値との相関関係を調べた。結果を図１に示す（図１中、「Vali」）。
図１に示すとおり、従来の測定方法により得られた膨こう性値と、近赤外分光法により得られた膨こう性の推定値との間には高い相関が見られた。すなわち、近赤外分光法を用いた本発明に係る膨こう性の測定方法により、精度よく、簡便に、たばこ刻の膨こう性を測定することができる。
〔実施例２：バーレー種の膨こう性測定〕
（検量線の作成）
検量線作成試料を、国内外のたばこバーレー種１７７サンプルとした以外は、実施例１と同様にして、重回帰分析によって検量線を作成した。その結果、以下の推定式（Ｂ１）〜（Ｂ５）を得ることができた。下記推定式によって得られるＹが膨こう性の推定値である。Ｋ（１）〜Ｋ（５）は、それぞれ、スペクトル測定後に微分処理された、波長１１５２．５ｎｍ、２２６３．５ｎｍ、２３６０．０ｎｍ、１７９２．５ｎｍ、および１８９２．５ｎｍにおける吸光度を示している。
（検量線の作成）
検量線作成試料を、国内外のたばこバーレー種１７７サンプルとした以外は、実施例１と同様にして、重回帰分析によって検量線を作成した。その結果、以下の推定式（Ｂ１）〜（Ｂ５）を得ることができた。下記推定式によって得られるＹが膨こう性の推定値である。Ｋ（１）〜Ｋ（５）は、それぞれ、スペクトル測定後に微分処理された、波長１１５２．５ｎｍ、２２６３．５ｎｍ、２３６０．０ｎｍ、１７９２．５ｎｍ、および１８９２．５ｎｍにおける吸光度を示している。
これらの推定式は、決定係数（Ｒ２）が０．５５５８９〜０．７５５６であり、標準誤差が０．１６３６〜０．２１７３であった。
各検量線作成試料について、従来の測定法により得られた膨こう性値と、推定式（Ｂ５）を用いて近赤外分光法により得られた膨こう性推定値との関係を図２に示す（図２中、「CAL」）。
（近赤外分光法による膨こう性の測定）
膨こう性値が未知であるバーレー種たばこ刻について、近赤外分光法によりスペクトル測定を行い、上記検量線を用いて膨こう性を推定した。まず、検量線作成試料の調製と同様にして、膨こう性値が未知であるバーレー種たばこ刻を粉砕機で粉状にし、ふるいにかけて測定試料とした。透過吸収スペクトルを測定し、スペクトル測定後に微分処理した波長１１５２．５ｎｍ、１７９２．５ｎｍ、１８９２．５ｎｍ、２２６３．５ｎｍ、および２３６０．０ｎｍにおける吸光度および推定式（Ｂ５）を用いて、測定試料４７サンプルについて膨こう性推定値を算出した。
膨こう性値が未知であるバーレー種たばこ刻について、近赤外分光法によりスペクトル測定を行い、上記検量線を用いて膨こう性を推定した。まず、検量線作成試料の調製と同様にして、膨こう性値が未知であるバーレー種たばこ刻を粉砕機で粉状にし、ふるいにかけて測定試料とした。透過吸収スペクトルを測定し、スペクトル測定後に微分処理した波長１１５２．５ｎｍ、１７９２．５ｎｍ、１８９２．５ｎｍ、２２６３．５ｎｍ、および２３６０．０ｎｍにおける吸光度および推定式（Ｂ５）を用いて、測定試料４７サンプルについて膨こう性推定値を算出した。
なお、各測定試料について近赤外分光法により膨こう性を推定した後、従来の測定法により同一試料の膨こう性を測定し、近赤外分光法により得られた膨こう性推定値と、従来の測定法により得られた膨こう性値との相関関係を調べた。結果を図２に示す（図２中、「Vali」）。
図２に示すとおり、実施例１とは別のたばこ原料を用いた場合であっても、従来の測定方法により得られた膨こう性値と、近赤外分光法により得られた膨こう性の推定値との間には高い相関が見られた。
〔実施例３：オリエント種の膨こう性測定〕
（検量線の作成）
検量線作成試料を、国内外のたばこオリエント種７１サンプルとした以外は、実施例１と同様にして、重回帰分析によって検量線を作成した。その結果、以下の推定式（Ｃ１）〜（Ｃ５）を得ることができた。下記推定式によって得られるＹが膨こう性の推定値である。Ｋ（１）〜Ｋ（５）は、それぞれ、スペクトル測定後に微分処理された、波長２２６４．０ｎｍ、２３５７．０ｎｍ、１５１５．５ｎｍ、１７０１．０ｎｍ、および１２０７．０ｎｍにおける吸光度を示している。
（検量線の作成）
検量線作成試料を、国内外のたばこオリエント種７１サンプルとした以外は、実施例１と同様にして、重回帰分析によって検量線を作成した。その結果、以下の推定式（Ｃ１）〜（Ｃ５）を得ることができた。下記推定式によって得られるＹが膨こう性の推定値である。Ｋ（１）〜Ｋ（５）は、それぞれ、スペクトル測定後に微分処理された、波長２２６４．０ｎｍ、２３５７．０ｎｍ、１５１５．５ｎｍ、１７０１．０ｎｍ、および１２０７．０ｎｍにおける吸光度を示している。
これらの推定式は、決定係数（Ｒ２）が０．５５３４〜０．７８２８であり、標準誤差が０．１７４９〜０．２４３５であった。
各検量線作成試料について、従来の測定法により得られた膨こう性値と、推定式（Ｃ５）を用いて近赤外分光法により得られた膨こう性推定値との関係を図３に示す（図３中、「CAL」）。
（近赤外分光法による膨こう性の測定）
膨こう性値が未知であるオリエント種たばこ刻について、近赤外分光法によりスペクトル測定を行い、上記検量線を用いて膨こう性を推定した。まず、検量線作成試料の調製と同様にして、膨こう性値が未知であるオリエント種たばこ刻を粉砕機で粉状にし、ふるいにかけて測定試料とした。透過吸収スペクトルを測定し、スペクトル測定後に微分処理した波長１２０７．０ｎｍ、１５１５．５ｎｍ、１７０１．０ｎｍ、２２６４．０ｎｍ、および２３５７．０ｎｍにおける吸光度および推定式（Ｃ５）を用いて、測定試料１９サンプルについて膨こう性推定値を算出した。
膨こう性値が未知であるオリエント種たばこ刻について、近赤外分光法によりスペクトル測定を行い、上記検量線を用いて膨こう性を推定した。まず、検量線作成試料の調製と同様にして、膨こう性値が未知であるオリエント種たばこ刻を粉砕機で粉状にし、ふるいにかけて測定試料とした。透過吸収スペクトルを測定し、スペクトル測定後に微分処理した波長１２０７．０ｎｍ、１５１５．５ｎｍ、１７０１．０ｎｍ、２２６４．０ｎｍ、および２３５７．０ｎｍにおける吸光度および推定式（Ｃ５）を用いて、測定試料１９サンプルについて膨こう性推定値を算出した。
なお、各測定試料について近赤外分光法により膨こう性を推定した後、従来の測定法により同一試料の膨こう性を測定し、近赤外分光法により得られた膨こう性推定値と、従来の測定法により得られた膨こう性値との相関関係を調べた。結果を図３に示す（図３中、「Vali」）。
図３に示すとおり、上述の実施例とは別のたばこ原料を用いた場合であっても、従来の測定方法により得られた膨こう性値と、近赤外分光法により得られた膨こう性の推定値との間には高い相関が見られた。
〔実施例４：黄色種、バーレー種およびオリエント種の膨こう性測定〕
（検量線の作成）
検量線作成試料をたばこ黄色種１７６サンプル、バーレー種１７７サンプルおよびオリエント種７１サンプルの計４２４サンプルとした以外は、実施例１と同様にして、重回帰分析によって検量線を作成した。その結果、以下の推定式（Ｄ１）〜（Ｄ５）を得ることができた。下記推定式によって得られるＹが膨こう性の推定値である。Ｋ（１）〜Ｋ（５）は、それぞれ、スペクトル測定後に微分処理された、波長１３４１．０ｎｍ、２４３９．０ｎｍ、２３５５．０ｎｍ、２０７７．５ｎｍ、および１９７７．０ｎｍにおける吸光度を示している。
（検量線の作成）
検量線作成試料をたばこ黄色種１７６サンプル、バーレー種１７７サンプルおよびオリエント種７１サンプルの計４２４サンプルとした以外は、実施例１と同様にして、重回帰分析によって検量線を作成した。その結果、以下の推定式（Ｄ１）〜（Ｄ５）を得ることができた。下記推定式によって得られるＹが膨こう性の推定値である。Ｋ（１）〜Ｋ（５）は、それぞれ、スペクトル測定後に微分処理された、波長１３４１．０ｎｍ、２４３９．０ｎｍ、２３５５．０ｎｍ、２０７７．５ｎｍ、および１９７７．０ｎｍにおける吸光度を示している。
これらの推定式は、決定係数（Ｒ２）が０．７７３１〜０．８９６１であり、標準誤差が０．２２０４〜０．３２３７であった。
各検量線作成試料について、従来の測定法により得られた膨こう性値と、推定式（Ｄ５）を用いて近赤外分光法により得られた膨こう性推定値との関係を図４に示す（図４中、「CAL」）。
（近赤外分光法による膨こう性の測定）
膨こう性値が未知である黄色種、バーレー種およびオリエント種それぞれのたばこ刻について、近赤外分光法によりスペクトル測定を行い、上記検量線を用いて膨こう性を推定した。まず、検量線作成試料の調製と同様にして、膨こう性値が未知である黄色種、バーレー種またはオリエント種のたばこ刻を粉砕機で粉状にし、ふるいにかけて測定試料とした。透過吸収スペクトルを測定し、スペクトル測定後に微分処理した波長１３４１．０ｎｍ、１９７７．０ｎｍ、２０７７．５ｎｍ、２３５５．０ｎｍ、および２４３９．０ｎｍにおける吸光度および推定式（Ｄ５）を用いて、黄色種４３サンプル、バーレー種４７サンプル、およびオリエント種１９サンプルについて膨こう性推定値を算出した。
膨こう性値が未知である黄色種、バーレー種およびオリエント種それぞれのたばこ刻について、近赤外分光法によりスペクトル測定を行い、上記検量線を用いて膨こう性を推定した。まず、検量線作成試料の調製と同様にして、膨こう性値が未知である黄色種、バーレー種またはオリエント種のたばこ刻を粉砕機で粉状にし、ふるいにかけて測定試料とした。透過吸収スペクトルを測定し、スペクトル測定後に微分処理した波長１３４１．０ｎｍ、１９７７．０ｎｍ、２０７７．５ｎｍ、２３５５．０ｎｍ、および２４３９．０ｎｍにおける吸光度および推定式（Ｄ５）を用いて、黄色種４３サンプル、バーレー種４７サンプル、およびオリエント種１９サンプルについて膨こう性推定値を算出した。
なお、各測定試料について近赤外分光法により膨こう性を推定した後、従来の測定法により同一試料の膨こう性を測定し、近赤外分光法により得られた膨こう性推定値と、従来の測定法により得られた膨こう性値との相関関係を調べた。結果を図４に示す（図４中、「Vali」）。
図４に示すとおり、検量線が複数の異なるたばこ原料を用いて作成されてものであっても、従来の測定方法により得られた膨こう性値と、近赤外分光法により得られた膨こう性の推定値との間には高い相関が見られた。すなわち、測定試料におけるたばこ原料が相違しても、共通の検量線を用いて、精度よくたばこ刻の膨こう性を測定することができる。
〔実施例５：ＰＬＳ回帰分析を利用した、黄色種、バーレー種、オリエント種および在来種の膨こう性測定〕
（検量線の作成）
検量線作成試料を、国内外のたばこ黄色種６４０サンプル、バーレー種５６８サンプル、オリエント種１４２サンプルおよび在来種７１サンプルの計１４２１サンプルとして、それぞれについて、実施例１の同様の手法により透過吸収スペクトルを測定した。測定した透過吸収スペクトルと従来の手法により測定した膨こう性との相関をＰＬＳ回帰分析を用いて解析した。詳細には、上記近赤外線分光測定装置に内蔵された汎用ＶＩＳＩＯＮソフト（ＦＯＳＳ ＮＩＲＳｙｓｔｅｍｓ社製）を用いて、各透過吸収スペクトルを２次微分法でスペクトル変換し、主成分分析を行った後に、ＰＬＳ回帰分析によって検量線を作成した。その結果、決定係数（Ｒ２）が０．８９７７である実用上十分な相関が認められる検量線が得られた。
（検量線の作成）
検量線作成試料を、国内外のたばこ黄色種６４０サンプル、バーレー種５６８サンプル、オリエント種１４２サンプルおよび在来種７１サンプルの計１４２１サンプルとして、それぞれについて、実施例１の同様の手法により透過吸収スペクトルを測定した。測定した透過吸収スペクトルと従来の手法により測定した膨こう性との相関をＰＬＳ回帰分析を用いて解析した。詳細には、上記近赤外線分光測定装置に内蔵された汎用ＶＩＳＩＯＮソフト（ＦＯＳＳ ＮＩＲＳｙｓｔｅｍｓ社製）を用いて、各透過吸収スペクトルを２次微分法でスペクトル変換し、主成分分析を行った後に、ＰＬＳ回帰分析によって検量線を作成した。その結果、決定係数（Ｒ２）が０．８９７７である実用上十分な相関が認められる検量線が得られた。
各検量線作成試料について、従来の測定法により得られた膨こう性値と、推定式を用いて近赤外分光法により得られた膨こう性の推定値との関係を図５に示す（図５中、「CAL」）。
（近赤外分光法による膨こう性の測定）
膨こう性値が未知である黄色種、バーレー種、オリエント種および在来種のたばこ刻について、近赤外分光法によりスペクトル測定を行い、上記検量線を用いて膨こう性を推定した。まず、検量線作成試料の調製と同様にして、膨こう性値が未知である黄色種、バーレー種、オリエント種または在来種のたばこ刻を粉砕機で粉状にし、ふるいにかけて測定試料とした。波長８００ｎｍ〜２５００ｎｍの領域内で、０．５ｎｍ毎に吸収スペクトルを測定し、上記で得た推定式を用いて、黄色種２１３サンプル、バーレー種１８９サンプル、オリエント種４７サンプルおよび在来種２４サンプルの計４７３サンプルについて膨こう性推定値を算出した。
膨こう性値が未知である黄色種、バーレー種、オリエント種および在来種のたばこ刻について、近赤外分光法によりスペクトル測定を行い、上記検量線を用いて膨こう性を推定した。まず、検量線作成試料の調製と同様にして、膨こう性値が未知である黄色種、バーレー種、オリエント種または在来種のたばこ刻を粉砕機で粉状にし、ふるいにかけて測定試料とした。波長８００ｎｍ〜２５００ｎｍの領域内で、０．５ｎｍ毎に吸収スペクトルを測定し、上記で得た推定式を用いて、黄色種２１３サンプル、バーレー種１８９サンプル、オリエント種４７サンプルおよび在来種２４サンプルの計４７３サンプルについて膨こう性推定値を算出した。
なお、各測定試料について近赤外分光法により膨こう性を推定した後、従来の測定法により同一試料の膨こう性を測定し、近赤外分光法により得られた膨こう性推定値と、従来の測定法により得られた膨こう性値との相関関係を調べた。結果を図５に示す（図５中、「Vali」）。
図５に示すとおり、多変量解析としてＰＬＳ回帰分析を行った場合であっても、従来の測定方法により得られた膨こう性値と、近赤外分光法により得られた膨こう性の推定値との間には高い相関が見られた。また、ＰＬＳ回帰分析により検量線を作成した場合であっても、相違する種類のたばこ原料の膨こう性について、共通の検量線を用いて精度よく測定できることが示された。
〔実施例６：ＰＬＳ回帰分析を利用した、黄色種、バーレー種、オリエント種および在来種の刻試料を用いた膨こう性測定〕
（検量線の作成）
検量線作成試料を、国内外のたばこ黄色種２８４サンプル、バーレー種２２１サンプル、オリエント種６３サンプおよび在来種６３サンプルの計６３１サンプルとして、それぞれについて、実施例１と同様の手法により透過吸収スペクトルを測定した。ただし、測定には、粉状にした試料ではなく、たばこ刻自体を用いた。測定した透過吸収スペクトルと従来の手法により測定した膨こう性との相関を、実施例５と同様の手法によりＰＬＳ回帰分析を用いて解析した。その結果、決定係数（Ｒ２）が０．８８１１である実用上十分な相関が認められる検量線が得られた。
（検量線の作成）
検量線作成試料を、国内外のたばこ黄色種２８４サンプル、バーレー種２２１サンプル、オリエント種６３サンプおよび在来種６３サンプルの計６３１サンプルとして、それぞれについて、実施例１と同様の手法により透過吸収スペクトルを測定した。ただし、測定には、粉状にした試料ではなく、たばこ刻自体を用いた。測定した透過吸収スペクトルと従来の手法により測定した膨こう性との相関を、実施例５と同様の手法によりＰＬＳ回帰分析を用いて解析した。その結果、決定係数（Ｒ２）が０．８８１１である実用上十分な相関が認められる検量線が得られた。
各検量線作成試料について、従来の測定法により得られた膨こう性値と、推定式を用いて近赤外分光法により得られた膨こう性の推定値との関係を図６に示す（図６中、「CAL」）。
（近赤外分光法による膨こう性の測定）
膨こう性値が未知である黄色種、バーレー種、オリエント種および在来種のたばこ刻について、近赤外分光法によりスペクトル測定を行い、上記検量線を用いて膨こう性を推定した。まず、検量線作成試料の調整と同様にして、膨こう性値が未知である黄色種、バーレー種、オリエント種および在来種のたばこ刻をそのまま測定試料とした。波長８００〜２５００ｎｍの領域内で、０．５ｎｍ毎に吸収スペクトルを測定し、上記で得た推定式を用いて、黄色種９３サンプル、バーレー種７２サンプル、オリエント種２１サンプル、および在来種２１サンプルの計２０７サンプルについて膨こう性推定値を算出した。
（近赤外分光法による膨こう性の測定）
膨こう性値が未知である黄色種、バーレー種、オリエント種および在来種のたばこ刻について、近赤外分光法によりスペクトル測定を行い、上記検量線を用いて膨こう性を推定した。まず、検量線作成試料の調整と同様にして、膨こう性値が未知である黄色種、バーレー種、オリエント種および在来種のたばこ刻をそのまま測定試料とした。波長８００〜２５００ｎｍの領域内で、０．５ｎｍ毎に吸収スペクトルを測定し、上記で得た推定式を用いて、黄色種９３サンプル、バーレー種７２サンプル、オリエント種２１サンプル、および在来種２１サンプルの計２０７サンプルについて膨こう性推定値を算出した。
なお、各測定試料について近赤外分光法により膨こう性を推定した後、従来の測定法により同一試料の膨こう性を測定し、近赤外分光法により得られた膨こう性値との相関関係を調べた。結果を図６に示す（図６中、「Vali」）。
図６に示すとおり、検量線作成試料が刻形態のものであっても高い決定係数の検量線が得られ、粉状の試料と同様、近赤外分光法により膨こう性を推定できる。また、刻形態の場合であっても、相違する種類のたばこ原料の膨こう性について、共通の検量線を用いて精度よく測定できることが示された。
本発明は、紙巻きたばこの設計および製造に利用することができる。
Claims (3)
- 刻形態であるたばこ原料の試料に近赤外線を照射し、透過吸収スペクトルまたは拡散反射スペクトルを測定する工程と、
測定された上記透過吸収スペクトルまたは上記拡散反射スペクトルを用いて、予め作成された検量線から膨こう性推定値を算出する工程とを含むことを特徴とするたばこ原料の膨こう性測定方法。 - 膨こう性が既知である複数の上記原料の試料の透過吸収スペクトルまたは拡散反射スペクトルを用いて、多変量解析によって上記検量線を作成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の膨こう性測定方法。
- 上記多変量解析は、重回帰分析またはＰＬＳ回帰分析であることを特徴とする請求項２に記載の膨こう性測定方法。
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