一种基于助燃剂的卷烟烟气中的h值预测模型构建方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于卷烟添加剂对卷烟危害性影响技术领域，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烟气卷烟烟气中的H值的影响，同时本发明还 涉及构建助燃剂和助燃剂离子对卷烟烟气中的H值的预测模型。
【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 烟草行业的热门研究课题之一。如何将卷烟主流烟气有害成分与其危害性联系起来，一直 是烟草行业久未解决的世界难题。2009年，谢剑平等基于卷烟主流烟气中7种有害成分(包 括0)、此队剛1(、冊3、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--卷烟危害性指数卷烟烟气中的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究，卷烟助燃剂是 其中重要的研究方向之一。
[0003] 通过在卷烟纸或烟丝中添加助燃剂，改变其燃烧温度、燃烧速度，影响卷烟燃烧过 程，从而影响卷烟烟气中7种有害成分释放量，降低卷烟烟气中的H值。在卷烟助燃剂研究 过程中，大量研究集中在不同卷烟助燃剂含量与7种有害成分释放量及卷烟烟气中的H值 相关关系，而在建立基于助燃剂预测卷烟烟气中的H值模型方面的研究较少，尤其在判断 助燃剂和助燃剂离子对卷烟烟气中的H值影响大小，并基于此建立卷烟烟气中的H值预测 模型方面尚未见报道。
【发明内容】
[0004] 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 子对卷烟烟气中的H值影响大小的方法，并筛选影响较大的助燃剂和/或助燃剂离子构建 卷烟烟气中的H值预测模型。
[0005] 本发明的目的通过以下技术方案予以实现。
[0006] 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H值预测模型构建方法，是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，进而以判别方法筛选重要性助燃剂和/或 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H值预测 模型；具体步骤如下： 步骤（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，采用中位数法进行离散化处理； 步骤（2)，重要性助燃剂和助燃剂离子筛选： 采用Mann-Whitney-Wilcoxon非参数检验方法，考察卷烟烟气中的H值在每个助燃剂 和助燃剂离子分组下的分布情况，确定对卷烟烟气中的H值影响较大助燃剂和/或助燃剂 离子；所述的卷烟烟气中的H值是按照《卷烟烟气危害性指数研究》中所述的方法得到的； 步骤（3 )，卷烟烟气中的H值预测模型建立： 卷烟烟气中的H值预测模型的建立，从助燃剂和助燃剂离子中选择对卷烟烟气中的H 值影响最大的前2个为自变量，以卷烟烟气中的H值为因变量，模型采用两变量三次模型， 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，初始值设定为上界和下界之间的任意一个值； 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H值影响最大的前2个的含量，并代入步骤（3)所构建的卷烟 烟气中H值数学模型进行计算，得到卷烟烟气中的H值的预测值，再以按照《卷烟烟气危害 性指数研究》进行卷烟烟气中H值相关指标的实际释放量检测和计算，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。
[0008] 进一步，优选的是所述的基于助燃剂的卷烟烟气中的H值预测模型构建方法，包 括如下步骤： 步骤（1)，数据离散化处理： 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%，然后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，离子色谱法测定其柠檬酸根和苹果酸根含量，火焰光度法测定其钾离子和 钠离子含量；然后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，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 ; 步骤（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〇和1含量分组后，考察卷烟烟气中的H值在每个助燃剂和助 燃剂离子含量在〇组时和1组时的分布情况，并采用Mann-Whitney-Wilcoxon非参数检验 比较卷烟烟气中的H值在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H值影响越大； 步骤（3 )，卷烟烟气中的H值预测模型建立： 根据步骤（2)得到的卷烟烟气中的H值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H值影响最大的前2个为自变量， 即以助燃剂含量及钾离子含量为自变量，以卷烟烟气中的H值为因变量，模型采用两变量 三次模型，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，初始值设定为[1，1]，构建模型如下：
【主权项】
1. 一种基于助燃剂的卷烟烟气中的H值预测模型构建方法，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判别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的助燃剂和/或助燃剂离子构建卷烟烟气中的H值 预测模型；具体步骤如下： 步骤（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，采用中位数法进行离散化处理； 步骤（2)，重要性助燃剂和助燃剂离子筛选： 采用Mann-Whitney-Wilcoxon非参数检验方法，考察卷烟烟气中的H值在每个助燃剂 和助燃剂离子分组下的分布情况，确定对卷烟烟气中的H值影响较大助燃剂和/或助燃剂 离子；所述的卷烟烟气中的H值是按照《卷烟烟气危害性指数研究》中所述的方法得到的； 步骤（3 )，卷烟烟气中的H值预测模型建立： 卷烟烟气中的H值预测模型的建立，从助燃剂和助燃剂离子中选择对卷烟烟气中的H 值影响最大的前2个为自变量，W卷烟烟气中的H值为因变量，模型采用两变量H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，初始值设定为上界和下界之间的任意一个值； 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H值影响最大的前2个的含量，并代入步骤（3)所构建的卷烟 烟气中H值数学模型进行计算，得到卷烟烟气中的H值的预测值，再W按照《卷烟烟气危害 性指数研究》进行卷烟烟气中H值相关指标的实际释放量检测和计算，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H值预测模型构建方法，其特征 在于，包括如下步骤： 步骤（1)，数据离散化处理： W不同配比的巧樣酸轴、巧樣酸钟、苹果酸轴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%，然后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，离子色谱法测定其巧樣酸根和苹果酸根含量，火焰光度法测定其钟离子和 轴离子含量；然后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，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 ; 步骤（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H值在每个助燃剂和助 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H值在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H值影响越大； 步骤（3 )，卷烟烟气中的H值预测模型建立： 根据步骤（2)得到的卷烟烟气中的H值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H值影响最大的前2个为自变量， 即W助燃剂含量及钟离子含量为自变量，W卷烟烟气中的H值为因变量，模型采用两变量 H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，初始值设定为[1，1]，构建模型如下：
其中，X是助燃剂含量，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卷烟样品，其卷烟烟气中的H值未知，卷 烟样品所采用的其他辅材及叶组配方与建模样品相同，通过电导率法测定卷烟纸中的助燃 剂总含量，火焰光度法测定其钟离子含量，并代入步骤（3)所构建的卷烟烟气中H值数学模 型进行计算，得到卷烟烟气中的H值的预测值，再W按照《卷烟烟气危害性指数研究》进行 卷烟烟气中H值相关指标的实际释放量检测和计算，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。
【专利摘要】本发明公开了一种基于助燃剂的卷烟烟气中的H值预测模型构建方法，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H值的三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体系卷烟烟气中H值的预测模型的建立提供一种新方法。
【IPC分类】G06F19-00
【公开号】CN104598750
【申请号】CN201510060774
【发明人】曾晓鹰, 刘惠明, 凌军, 杨乾栩, 赵英良, 杜宇, 蔡波
【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