专利名称：一种基于n-亚硝胺释放量的卷烟设计中各个组分的调整方法
技术领域：
本发明涉及卷烟设计领域，特别是涉及一种基于N-亚硝胺释放量的卷烟设计中各卷烟设计参数的调整方法。
背景技术：
如何通过有效手段降低卷烟烟气中的有害物质，提高卷烟品质，一直是行业内外共同关心的话题，也是行业科技攻关的主要任务和工作重点，这同时也是我过卷烟发展过程中必须面对和解决的焦点问题。各烟草研究机构一直致力于该工作的研究并取得了可喜的成绩，但仍有很大一部分的成果得不到应用，原因多在于烟气体系的复杂性和人们对卷烟特殊的吸食要求。 在现有的研究领域中，技术人员对卷烟中Paschke等人综述了 189篇公开文献，涵盖300多种添加剂对卷烟烟气性质的影响研究。他们发现不同添加剂及添加浓度对烟气成分的影响存在差异。大多数情况下，有些添加剂以其在市售卷烟中的最大添加量或超量(一股添加量都是PPm级)添加后，某些烟气成分有增高或降低。但是卷烟的设计也会存在对烟气的排放存在着很大的影响，因此，科学准确地判别卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度、成型纸透气度、滤棒压降、膨胀梗丝参配比等卷烟设计指标对烟气组分释放量量的影响程度，对判定减害降焦添加剂功效，提高卷烟产品质量安全具有重要的现实意义。关于卷烟纸中添加剂用量、卷烟纸透气度、滤棒压降等卷烟设计指标对烟气组分释放量量的影响，在以往已有许多研究报道，并有研究者尝试建立卷烟设计指标参数调整与烟气组分释放量间的回归方程。但大部分研究主要局限于单指标调整对烟气常规组分(焦油、烟碱、N-亚硝胺)变化的作用，仅有少部分研究分析了卷烟设计参数对烟气7种主要有害物释放量的影响，或研究多指标协同作用的效果。但目前的许多相关研究的显著性推断都是通过与对照卷烟的简单直观比较而获得，不能将卷烟纸中添加剂用量、卷烟纸透气度、滤棒压降，膨胀梗丝参配比等卷烟设计指标变化对卷烟烟气成分的影响与实验误差带来的波动进行区分，影响了添加剂减害降焦功效的准确判定。且迄今为止，关于多指标协同作用效果的研究，其个别指标作用效果的分析却与其它研究的结论存在矛盾之处，因此根据分析结果判别卷烟纸中添加剂用量、卷烟纸透气度、滤棒压降，膨胀梗丝参配比等卷烟设计指标对卷烟烟气组分影响程度的并没有可行的办法，进而严重的影响到卷烟设计，使到卷烟的设计无法很好的达到减害降焦功效。
发明内容
本发明的发明目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种在生产卷烟过程中，能有效控制烟气中的N-亚硝胺排放量、提高卷烟设计效率的基于N-亚硝胺释放量的卷烟设计中各个组分的调整方法。
为了实现上述的发明目的，本发明提供
一种基于N-亚硝胺释放量的卷烟设计中各卷烟设计参数的调整方法，所述方法包括以下步骤
1)确定烟气N-亚硝胺的排放指标的步骤；
2)建立基于卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度、成型纸透气度、滤棒压降、膨胀梗丝参配比的N-亚硝胺排放关系模型；
3)选择相应参数根据N-亚硝胺排放关系模型，获取N-亚硝胺排放样板值的步骤，所述参数包括卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度、成型纸透气度、滤棒压降和膨胀梗丝参配比，获取对应于上述参数的N-亚硝胺排放样板值；
4)根据样本值与排放指标作比较，若所述样板值不大于排放指标，采用对应的参数进行卷烟设计，否则调整各卷烟设计参数后重复步骤3)。·进一步地，基于N-亚硝胺释放量的卷烟设计中，各组分调整方法，在已确定接装纸透气度的情况下，为提高预测准确性可采用新的N-亚硝胺的排放关系模型。进一步地，当不区分接装纸透气度时，所述N-亚硝胺排放关系模型为C = 6. 574-106. 56 X bl - O. 0059 X b3 + O. 0012 X b5，其中 C 为 N-亚硝胺的排放量，bl 为卷烟纸添加剂用量，b3为接装纸透气度，b5滤棒压降。接装纸透气度对烟气N-亚硝胺释放量的影响最大。进一步地，当接装纸透气度为150⑶时，所述N-亚硝胺的排放关系模型为C =8.1771 - 82. 5 X bl - O. 0293 X b2 - 4.3600 X b6 (公式 2)，其中 C 为 N-亚硝胺的排放量，bl为卷烟纸添加剂用量，b2为卷烟纸透气度，b6为膨胀梗丝参配比。在接装纸透气度为150CU时，卷烟纸透气度对烟气N-亚硝胺释放量的影响最大，卷烟纸添加剂用量和膨胀梗丝参配比的影响相对较小，而成型纸透气度和滤棒压降的影响相对较小。进一步地，当接装纸透气度为300⑶时，所述N-亚硝胺的排放关系模型为C =-2. 7300 + O. 1403 X b2 + O. 0035 X b5 (公式3)，其中C为N-亚硝胺的排放量，b2为卷烟纸透气度，b5为滤棒压降。在接装纸透气度为300⑶时，卷烟纸透气度对烟气N-亚硝胺释放量的影响最大，柠檬酸盐的添加量、成型纸透气度和膨胀梗丝参配比的影响相对较小。进一步地，当接装纸透气度为450⑶时，所述N-亚硝胺的排放关系模型为C =9.3160 - O. 0626 X b2 - (4·98Χ1(Γ5) X b4 - 8.6666 X b6(公式4)，其中 C为N-亚硝胺的排放量，b2为卷烟纸透气度，b4为成型纸透气度，b6为膨胀梗丝参配比。在接装纸透气度为450CU时，卷烟纸透气度对烟气N-亚硝胺释放量的影响最大，柠檬酸盐的添加量、滤棒压降的影响相对较小。进一步地，步骤4)中重复步骤3)时，还包括根据N-亚硝胺排放关系模型获取卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度、成型纸透气度、滤棒压降和膨胀梗丝参配比分别与N-亚硝胺释放量的关联性，并根据该关联性调节所述参数的步骤。进一步地，对于所述参数的调节方法为根据各个参数与N-亚硝胺释放量的关联性对当前使用的参数进行调节，首先确定接装纸透气度，而后根据不同接装纸透气度下各对应的卷烟设计参数与N-亚硝胺释放量的关联性公式增加或减小各个参数的值。进一步地，通过提高柠檬酸盐用量、提高接装纸透气度、提高成型纸透气度、降低滤棒压降、以及提高膨胀梗丝参配比，实现N-亚硝胺释放量的降低。并根据接装纸透气度的情况，调整卷烟纸透气度在接装纸透气度为150CU或450CU时，提高卷烟纸透气度来实现N-亚硝胺排放量的降低；在接装纸透气度为300CU是，降低卷烟纸透气度来实现N-亚硝胺释放量的降低。进一步地，对于所述参数的调节方法为，当接装纸透气度为150⑶时，对于所述参数的调节方法为以下提高卷烟纸透气度、提高卷烟纸添加剂用量、或提高膨胀梗丝参配比中一种或多种的组合调节方法。。进一步地，对于所述参数的调节方法为，当接装纸透气度为300⑶时，降低卷烟纸透气度，和/或降低滤棒压降。进一步地，对于所述参数的调节方法为，当接装纸透气度为450⑶时，对于所述参数的调节方法为以下提高卷烟纸透气度、提高成型纸透气度、提高膨胀梗丝参配比中一种或多种的组合调节方法。 进一步地，卷烟设计中各个组分对N-亚硝胺释放量影响的大小为接装纸透气度>卷烟纸透气度 > 滤棒压降 > 卷烟纸添加剂用量 > 成型纸透气度 > 膨胀膨丝参配比。与现有技术相比，本发明的优点在于
本发明的技术方案通过在卷烟的生产过程中，采用基于卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度、成型纸透气度、滤棒压降、膨胀梗丝参配比的N-亚硝胺排放关系模型，从根本上控制了卷烟中N-亚硝胺的排放量，而且无需对现有的加工设备以及材料进行改进，只需根据N-亚硝胺排放关系模型统计到的各个参数之间的关联性合理调节组分，就能够很好的达到减害降焦功效。
图I为本发明的方法流程图。
具体实施例方式以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。如图I所示，本发明提供的一种基于N-亚硝胺释放量的卷烟设计中各个组分的调整方法，所述方法包括以下步骤
1)确定烟气N-亚硝胺的排放指标的步骤；
2)建立基于卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度、成型纸透气度、滤棒压降、膨胀梗丝参配比的N-亚硝胺排放关系模型；
3)选择相应参数根据N-亚硝胺排放关系模型，获取N-亚硝胺排放样板值的步骤，所述参数包括卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度、成型纸透气度、滤棒压降和膨胀梗丝参配比，获取对应于上述参数的N-亚硝胺排放样板值；
4)根据样本值与排放指标作比较，若所述样板值不大于排放指标，采用对应的参数进行卷烟设计，否则调整各卷烟设计参数后重复步骤3)。其中，在步骤4)中重复步骤3)时，还包括根据N-亚硝胺排放关系模型获取卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度、成型纸透气度、滤棒压降和膨胀梗丝参配比分别与N-亚硝胺释放量的关联性，并根据该关联性调节所述每一个参数的份量，直到所述样板值不大于排放指标。
其中，上述中对于所述参数的调节方法为根据各个参数与N-亚硝胺释放量的关联性对当前使用的参数进行调节，首先确定接装纸透气度，而后根据不同接装纸透气度下各对应的卷烟设计参数与N-亚硝胺释放量的关联性公式增加或减小各个参数的值。实施例I
本发明中所有的数据的统计与检测均是采用自ISO 4387国内转化标准，采用根据不同材料设计参数需求制备的、单料烟卷烟产品为实验样品。样品的测量标准为IS0 regime方案依据GB/T 19609 (ISO 4387国内转化标准)的规定进行设定抽吸容量、35mL ;抽吸频率、60s/ 口 ；不人为封闭滤棒透气率。卷烟物理指标的检测，依据GB/T 22838执行。烟气气相中N-亚硝胺的测定，依据GB/T 23228-2008 执行。
所述N-亚硝胺排放关系模型通过对多种卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度、成型纸透气度、滤棒压降、膨胀梗丝参配比情况下进行的烟气检测结果，然采用对多元逐步回归，进而获得上述几个参数对烟气N-亚硝胺释放量的影响大小统计模型。各卷烟样品的参数如下表。表I卷烟实验样品的参数(采用相同的烟丝原料)
样品编号I卷烟纸中添加剂(朽1檬酸盐)用量I卷烟纸透气度(CU) I接装纸透气度(CU) I成形纸透气度(CU) I滤棒压降I膨胀梗丝参配
_1_O. 7%_30_150_ 12000_ 800Pa 10%_
2_O. 7%_60_150_ 12000_ 800Pa 10%_
5_O. 5%_40_150_ 12000_ 800Pa 10%_
6_0. 7%_40_150_ 12000_ 800Pa 10%_
7_0. 9%_40_150_ 12000_ 800Pa 10%_
8_0. 7%_40_ 300_ 12000_ 800Pa 10%_
9_0. 7%_40_ 450_ 12000_ 800Pa 10%_
_10_0. 7%_40_150_ 6000_ 800Pa 10%_
U_0. 7%_40_150_ 20000_ 800Pa 10%_
12_0. 7%_40_150_ 32000_ 800Pa 10%_
_13_0. 7%_40_150_ 12000_ 700Pa 10%_
14_0. 7%_40_150_ 12000_ 900Pa 10%_
17_0. 7%_40_150_ 12000_ 800Pa 5%_
_18_0. 7%_40_150_ 12000_ 800Pa 15%_
_19_0. 7%_60_ 450_ 32000_ 700Pa 5%_
20_0. 7%_60_ 450_ 20000_ 700Pa 5%_
21_0. 7%_60_ 450_ 6000_ 900Pa 15%_
22_0. 9%_60_ 450_ 6000_ 700Pa 15%_
23_0. 7%_30_ 300_ 20000_ 900Pa 5%_
24_0. 7%_30_ 300_ 6000_ 700Pa 15%_
25_0. 9%_30_ 300_ 6000_ 900Pa 5%_
其中第6行为基准卷烟样品及其设计参数。对于上述的数据进行多元逐步回归，卷烟材料设计参数对烟气N-亚硝胺释放量的影响大小分析如表2
表2各卷烟材料设计参数对NNN释放量影响大小的分析
因素I标准化回归因素I标准误差|P值I显著性
卷烟纸添加剂用量bl-106. 56_ 149. 32O. 4851一定相关性
￥烟纸透气度 b2~-0.0041—0.0148—0.7861不相关
發装纸透气度 b3~-0.0059—0.001~2. 75E-Q5显著
适形纸透气度 b4~-6. 56E-06' 1.83E-Q5 —0.7243不相关
涵棒压降b5~0.0012—0.0019—0.4412—定相关性
11梗丝参配比b6|-0. 7207丨3. 9374|θ. 8571|不相关
从而可得各卷烟材料设计参数下NNN释放量的回归方程(取P〈0. 5)
C = 6. 574 - 106.56 X bl - O. 0059 X b3 + O. 0012 X b5
分析表和以上回归方程可以知道①卷烟接装纸透气度纸(b3)对烟气NNN释放量的影响最大，其多元逐步回归所得P值小于O. 0001，不到其它各因素P值的千分之一。且b3越大，烟气中NNN的释放量越低；这一变化趋势与一氧化碳和苯酚的情况相同。②卷烟纸添加剂用量(bl)和滤棒压降(b5)对指标C有一定影响，表现为bl越大、b5越小，则C值越低。而应用该回归方程进行烟气NNN释放量的预测，其预测结果与ISO模式下所得检测值比较，相对偏差平均低于10%(为8.0%)，预测结果较为准确。但部分样品(有6个样品)预测结果的偏离超过10% (相对偏差)，其中2个样品的预测结果偏离超过20%，因此有进一步改进的空间。为此，同样需要对烟草特有N-亚硝胺其进行分类分析。而根据上述的检测结果可以直观简单地对卷烟中的各种组分进行简单和合理的调节，从而实现在生产过程中根据生产目标设计卷烟。实施例2
当接装纸透气度(b3) =150⑶时
经多元逐步回归，卷烟材料设计参数对烟气NNN释放量的影响因素分析如表3
表3 NNN释放量的影响因素分析(ISO模式，b3=150⑶)
权利要求
1.一种基于N-亚硝胺释放量的卷烟设计中各卷烟设计参数的调整方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 1)确定烟气N-亚硝胺的排放指标的步骤； 2)建立基于卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度、成型纸透气度、滤棒压降、膨胀梗丝参配比的N-亚硝胺排放关系模型； 3)选择相应参数根据N-亚硝胺排放关系模型，获取N-亚硝胺排放样板值的步骤，所述参数包括卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度、成型纸透气度、滤棒压降和膨胀梗丝参配比； 4)根据样本值与排放指标作比较，若所述样板值不大于排放指标，采用对应的参数进行卷烟设计，否则调整各卷烟设计参数后重复步骤3)； 根据权利要求I所述的基于N-亚硝胺释放量的卷烟设计中各参数的调整方法，其特征在于，当不区分接装纸透气度时，所述N-亚硝胺排放关系模型为C = 6.574 - 106.56 Xbl - O. 0059 X b3 + O. 0012 X b5，其中C为N-亚硝胺的排放量，bl为卷烟纸添加剂用量，b3为接装纸透气度，b5滤棒压降。
2.根据权利要求I所述的基于N-亚硝胺释放量的卷烟设计中各参数的调整方法，其特征在于，当接装纸透气度为150⑶时，所述N-亚硝胺的排放关系模型为C = 8. 1771 -82.5X bl - O. 0293 X b2 - 4.3600 X b6，其中C为N-亚硝胺的排放量，bl为卷烟纸添加剂用量，b2为卷烟纸透气度，b6为膨胀梗丝参配比。
3.根据权利要求I所述基于N-亚硝胺的排放关系模型，各参数调整方法，其特征在于，当接装纸透气度为300⑶时，所述N-亚硝胺的排放关系模型为C = -2.7300 + O. 1403X b2 + O. 0035 X b5，其中C为N-亚硝胺的排放量，b2为卷烟纸透气度，b5为滤棒压降。
4.根据权利要求I所述基于N-亚硝胺的排放关系模型，各参数调整方法，其特征在于，当接装纸透气度为450⑶时，所述N-亚硝胺的排放关系模型为C = 9.3160 - O. 0626X b2 - (4.98X 1(Γ5) X b4 - 8.6666 X b6，其中C为N-亚硝胺的排放量，b2为卷烟纸透气度，b4为成型纸透气度，b6为膨胀梗丝参配比。
5.根据权利要求I 5任一所述的基于N-亚硝胺释放量的卷烟设计中各参数的调整方法，其特征在于，步骤4)中重复步骤3)时，还包括根据N-亚硝胺排放关系模型获取卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度、成型纸透气度、滤棒压降和膨胀梗丝参配比分别与N-亚硝胺释放量的关联性，并根据该关联性调节所述参数的步骤。
6.对于所述参数的调节方法为根据各个参数与N-亚硝胺释放量的关联性对当前使用的参数进行调节，首先确定接装纸透气度，而后根据不同接装纸透气度下各对应的卷烟设计参数与N-亚硝胺释放量的关联性公式增加或减小各个参数的值。
7.根据权利要求6所述的基于N-亚硝胺释放量的卷烟设计中各个参数的调整方法，其特征在于，当接装纸透气度为150CU时，对于所述参数的调节方法为以下提高卷烟纸透气度、提高卷烟纸添加剂用量、或提高膨胀梗丝参配比中一种或多种的组合调节方法。
8.根据权利要求6所述的基于N-亚硝胺释放量的卷烟设计中各个参数的调整方法，其特征在于，对于所述参数的调节方法为，当接装纸透气度为300CU时，降低卷烟纸透气度和/或降低滤棒压降。
9.根据权利要求6所述的基于N-亚硝胺释放量的卷烟设计中各个参数的调整方法，其特征在于，当接装纸透气度为450CU时，对于所述参数的调节方法为以下提高卷烟纸透气度、提高成型纸透气度、提高膨胀梗丝参配比中一种或多种的组合调节方法。
10.根据权利要求6所述的基于N-亚硝胺释放量的卷烟设计中各个参数的调整方法，其特征在于，各个参数对N-亚硝胺释放量影响的大小为接装纸透气度 > 卷烟纸透气度>滤棒压降 > 卷烟纸添加剂用量 > 成型纸透气度 > 膨胀膨丝参配比。
全文摘要
本发明提供一种基于N-亚硝胺释放量的卷烟设计中各卷烟设计参数的调整方法，所述方法包括以下步骤1)确定烟气N-亚硝胺的排放指标的步骤；2)建立基于卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度、成型纸透气度、滤棒压降、膨胀梗丝参配比的N-亚硝胺排放关系模型；3)选择相应参数根据N-亚硝胺排放关系模型，获取N-亚硝胺排放样板值的步骤，所述参数包括卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度、成型纸透气度、滤棒压降和膨胀梗丝参配比，获取对应于上述参数的N-亚硝胺排放样板值；4)根据样本值与排放指标作比较，若所述样板值不大于排放指标，采用对应的参数进行卷烟设计，否则重复步骤3)。只需根据N-亚硝胺排放关系模型统计到的各个参数之间的关联性合理调节组分，就能够很好的达到减害降焦功效。
文档编号A24C5/00GK102940310SQ20121053458
公开日2013年2月27日 申请日期2012年12月12日 优先权日2012年12月12日
发明者孔浩辉, 吴君章 申请人:广东中烟工业有限责任公司