一种基于助燃剂的卷烟烟气中的氨释放量预测模型构建方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于卷烟添加剂对卷烟危害性影响领域，具体涉及一种采用数据离散变量 筛选的方法考察助燃剂和助燃剂离子对氨的影响，同时本发明还涉及构建筛选助燃剂和/ 或助燃剂离子对卷烟烟气中的氨释放量的预测模型。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着人们对吸烟与健康的关注度逐步提高，卷烟危害性评价成为国内外 烟草行业的热门研宄课题之一。2009年，谢剑平等基于卷烟主流烟气中7种有害成分（包 括0)、!《^4^(、^13、苯并芘、苯酚、巴豆醛）释放量和烟气毒理学试验结果建立了卷烟危害 性评价指标一一卷烟危害性指数H值，首次将卷烟烟气有害成分的释放量与其危害性联系 起来。烟草行业围绕降低卷烟危害性指数开展了大量的研宄，卷烟助燃剂是其中重要的研 宄方向之一。
[0003] 目前，卷烟常用的助燃剂主要是碱金属盐，由于助燃剂在卷烟中的添加可以调节 卷烟抽吸口数、改善包灰效果、降低主流烟气有害成分释放量，因此，碱金属盐类助燃剂在 卷烟工业中的研宄和应用较为广泛。
[0004] 有关卷烟助燃剂对主流烟气的影响研宄主要集中在助燃剂的含量或种类对卷烟 中焦油及7种有害成分的释放量影响。由于卷烟中可能同时存在多种助燃剂，而建立单一 的助燃剂模型可用性较差。基于此，本专利提出将卷烟纸中采用的多元混合助燃剂按离子 进行分析，在考查助燃剂总含量的同时，将助燃剂进行分解，采用数据离散化方法考察助燃 剂和助燃剂离子对卷烟烟气中的氨释放量的影响，并将影响较大的离子用来构建卷烟烟气 氨释放量的预测模型，为卷烟烟气中氨释放量预测模型构建提供一种方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种能有效判断助燃剂和助燃剂离 子对卷烟烟气氨释放量影响大小的方法，并筛选影响较大的助燃剂和/或助燃剂离子构建 的卷烟烟气中的氨释放量预测模型。
[0006] 本发明的目的通过以下技术方案予以实现：除非另有说明，本发明所采用的百分 数均为重量百分数。
[0007] -种基于助燃剂的卷烟烟气中的氨释放量预测模型构建方法，将助燃剂含量分解 为助燃剂离子含量后，采用离散化方法处理数据，进而以分组样本比较方法筛选重要性助 燃剂和助燃剂离子，并根据筛选的重要性助燃剂和/或助燃剂离子构建卷烟烟气中的氨释 放量预测数学模型；具体步骤如下：
[0008] (1)数据离散化处理：
[0009] 将卷烟中所用助燃剂含量数据转化为助燃剂离子含量数据；将所有助燃剂和助燃 剂离子含量数据以中位数法进行离散化处理；
[0010] (2)重要性助燃剂和助燃剂离子筛选：
[0011] 采用分组样本比较方法，考察卷烟烟气中的氨释放量在每个助燃剂和助燃剂离子 分组下的分布情况，确定对卷烟烟气中的氨释放量影响较大助燃剂和/或助燃剂离子；所 述卷烟烟气中的氨释放量是按照《YC/T 377-2010卷烟主流烟气中氨的测定离子色谱法》进 行检测测得的；
[0012] (3)卷烟烟气中的氨释放量预测数学模型建立：
[0013] 从助燃剂和助燃剂离子中选择对卷烟烟气中的氨释放量影响最大的前2个为自 变量，以卷烟烟气中的氨释放量为因变量，模型采用两变量二次模型，参数拟合方法采用 Levenberg-Marquardt结合GlobalSearch方法，上界为两个自变量的最大值，下界为两个 自变量的最小值；
[0014] 步骤（4)，模型验证：
[0015] 在相同的助燃体系下，随机选择样品通过常规方法测定步骤（3)中从助燃剂和助 燃剂离子中选择对卷烟烟气中的氨释放量影响最大的前2个的含量，并代入步骤（3)所构 建的卷烟烟气中氨释放量数学模型进行计算，得到卷烟烟气中的氨释放量的预测值，再以 按照《YC/T 377-2010卷烟主流烟气中氨的测定离子色谱法》进行卷烟烟气中氨的实际释放 量测定，通过计算预测与实测值之间的相对偏差，比较预测值及实测值的差异。
[0016] 所述步骤（2)中的分组样本比较方法是Mann-Whitney-Wilcoxon非参数检验。
[0017] 所述基于助燃剂的卷烟烟气中的氨释放量预测模型构建方法，包括如下步骤：
[0018] (1)数据离散化处理：
[0019] 以不同配比的柠檬酸钠、柠檬酸钾、苹果酸钠和苹果酸钾为卷烟纸助燃剂，且混合 助燃剂设计添加量范围为1. 0-3. 5%，以该卷烟纸卷制卷烟样品，采用电导率法测定卷烟纸 中助燃剂含量、离子色谱法测定柠檬酸根和苹果酸根含量，火焰光度法测定钾离子和钠离 子含量；然后将卷烟中所有助燃剂和助燃剂离子含量数据以中位数法进行离散化处理，小 于中位数的样本其值转化为〇,大于等于中位数的样本其值转化为1 ;
[0020] (2)重要性助燃剂和助燃剂离子筛选：
[0021] 助燃剂和助燃剂离子经0和1含量分组后，考察卷烟烟气中的氨释放量在每个助 燃剂和助燃剂离子含量在〇组时和1组时的分布情况，并采用Mann-Whitney-WiIcoxon非 参数检验比较卷烟烟气中的氨释放量在0组和1组中的差异，差异越大，则表明该助燃剂 或助燃剂离子对卷烟烟气中的氨释放量影响越大；所述的卷烟烟气中的氨释放量是按照 《YC/T 377-2010卷烟主流烟气中氨的测定离子色谱法》进行检测测得的；
[0022] (3)卷烟烟气中的氨释放量预测数学模型建立
[0023] 根据步骤（2)得到的卷烟烟气中的氨释放量在不同助燃剂和助燃剂离子在0组 和1组中的分布差异P值，从助燃剂和助燃剂离子中选择对卷烟烟气中的氨释放量影响最 大的前2个为自变量，即以柠檬酸根离子含量及钾离子含量为自变量，以卷烟烟气中的氨 释放量为因变量，模型采用两变量二次模型，参数拟合方法采用Levenberg-Marquardt结 合GlobalSearch方法，上界为两个自变量的最大值，下界为两个自变量的最小值；构建模 型如下：
[0024]
【主权项】
1. 一种基于助燃剂的卷烟烟气中的氨释放量预测模型构建方法，其特征在于；将助燃 剂含量分解为助燃剂离子含量后，采用离散化方法处理数据，进而W分组样本比较方法筛 选重要性助燃剂和助燃剂离子，并根据筛选的重要性助燃剂和/或离子构建卷烟烟气中的 氨释放量预测数学模型；具体步骤如下： (1) 数据离散化处理： 将卷烟中所用助燃剂含量数据转化为助燃剂离子含量数据；将所有助燃剂和助燃剂离 子含量数据W中位数法进行离散化处理； (2) 重要性助燃剂和助燃剂离子筛选： 采用分组样本比较方法，考察卷烟烟气中的氨释放量在每个助燃剂和助燃剂离子分组 下的分布情况，确定对卷烟烟气中的氨释放量影响较大助燃剂和/或助燃剂离子；所述卷 烟烟气中的氨释放量是按照《YC/T 377-2010卷烟主流烟气中氨的测定离子色谱法》进 行检测测得的； (3) 卷烟烟气中的氨释放量预测数学模型建立： 从助燃剂和助燃剂离子中选择对卷烟烟气中的氨释放量影响最大的前2个为自变 量，W卷烟烟气中的氨释放量为因变量，模型采用两变量二次模型，参数拟合方法采用 Levenberg-Marquar化结合GlobalSearch方法，上界为两个自变量的最大值，下界为两个 自变量的最小值； 步骤（4)，模型验证： 在相同的助燃体系下，随机选择样品通过常规方法测定步骤（3)中从助燃剂和助燃剂 离子中选择对卷烟烟气中的氨释放量影响最大的前2个的含量，并代入步骤（3)所构建的 卷烟烟气中氨释放量数学模型进行计算，得到卷烟烟气中的氨释放量的预测值，再W按照 《YC/T 377-2010卷烟主流烟气中氨的测定离子色谱法》进行卷烟烟气中氨的实际释放 量测定，通过计算预测与实测值之间的相对偏差，比较预测值及实测值的差异。
2. 根据权利要求1所述的基于助燃剂的卷烟烟气中的氨释放量预测模型构建方法，其 特征在于：所述步骤（2)中的分组样本比较方法是Mann-Whitney-Wilcoxon非参数检验。
3. 根据权利要求1所述的基于助燃剂的卷烟烟气中的氨释放量预测模型构建方法，其 特征在于；包括如下步骤： (1) 数据离散化处理： W不同配比的巧樣酸钢、巧樣酸钟、苹果酸钢和苹果酸钟为卷烟纸助燃剂，且混合助燃 剂设计添加量范围为1. 0-3. 5%，W该卷烟纸卷制卷烟样品，采用电导率法测定卷烟纸中助 燃剂含量、离子色谱法测定巧樣酸根和苹果酸根含量，火焰光度法测定钟离子和钢离子含 量；然后将卷烟中所有助燃剂和助燃剂离子含量数据W中位数法进行离散化处理，小于中 位数的样本其值转化为0,大于等于中位数的样本其值转化为1 ; (2) 重要性助燃剂和助燃剂离子筛选： 助燃剂和助燃剂离子经0和1含量分组后，考察卷烟烟气中的氨释放量在每个助燃剂 和助燃剂离子含量在0组时和1组时的分布情况，并采用Mann-Whitney-Wilcoxon非参数 检验比较卷烟烟气中的氨释放量在0组和1组中的差异，差异越大，则表明该助燃剂或助 燃剂离子对卷烟烟气中的氨释放量影响越大；所述的卷烟烟气中的氨释放量是按照《YC/T 377-2010卷烟主流烟气中氨的测定离子色谱法》进行检测测得的； (3)卷烟烟气中的氨释放量预测数学模型建立 根据步骤（2)得到的卷烟烟气中的氨释放量在不同助燃剂和助燃剂离子在0组和 1组中的分布差异，从助燃剂和助燃剂离子中选择对卷烟烟气中的氨释放量影响最大的 前2个为自变量，即W巧樣酸根离子含量及钟离子含量为自变量，W卷烟烟气中的氨释放 量为因变量，模型采用两变量二次模型，参数拟合方法采用Levenberg-Marquar化结合 GlobalSearch方法，上界为两个自变量的最大值，下界为两个自变量的最小值；构建模型 如下：
其中，X是巧樣酸根离子含量，y是钟离子含量， 步骤（4)，模型验证： 采用不同巧樣酸盐及苹果酸盐配比卷烟纸的未知卷烟烟气中的氨释放量的卷烟样品， 卷烟样品所采用的其他辅材及叶组配方与建模样品相同，通过离子色谱法测定卷烟纸中的 巧樣酸根离子含量，火焰光度法测定钟离子含量，并代入步骤（3)所构建的卷烟烟气中氨释 放量数学模型进行计算，得到卷烟烟气中的氨释放量的预测值，再W按照《YC/T 377-2010 卷烟主流烟气中氨的测定离子色谱法》进行卷烟烟气中氨的实际释放量测定，通过计算 预测与实测值之间的相对偏差，比较预测值及实测值的差异。
4.根据权利要求1?3中任意一项所述的基于助燃剂的卷烟烟气中的氨释放量预测模 型构建方法，其特征在于：卷烟烟气中的氨释放量预测数学模型建立时，初始值设定为上界 和下界之间的任意一个值。
【专利摘要】本发明公开了一种基于助燃剂的卷烟烟气中的氨释放量预测模型构建方法，属于卷烟添加剂对卷烟危害性影响技术领域。本发明将助燃剂含量分解为助燃剂离子含量后，采用离散化方法处理数据，进而以分组样本比较算法筛选重要性助燃剂和助燃剂离子，并根据筛选的重要性的助燃剂和/或助燃剂离子构建卷烟烟气中的氨释放量的二次函数预测数学模型，该方法简单实用，所建立的模型预测精度较高，为柠檬酸盐及苹果酸盐助燃剂体系或其它助燃剂卷烟烟气中的氨释放量预测模型的建立提供一种新方法。
【IPC分类】G01N33-00
【公开号】CN104597214
【申请号】CN201510060669
【发明人】张天栋, 秦云华, 凌军, 杨乾栩, 刘巍, 杨莹, 蔡波, 何雪峰
【申请人】云南中烟工业有限责任公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年2月5日