1.本发明属于烟草技术领域，具体涉及一种基于物质受热质量变化信息采用主成分-马氏距离分析法评价加热卷烟配方的方法。
背景技术：2.加热卷烟又名加热不燃烧烟草制品，是一种新型烟草制品。加热卷烟是通过特殊的加热源对烟草材料进行加热，加热时烟草材料中的烟碱及香味物质通过挥发产生烟气来满足吸烟者的需求。与传统卷烟不同，加热卷烟只加热不燃烧，完全改变了烟气产生及传递机制，减少了烟草高温燃烧裂解产生的有害成分，从而有效地提高了安全性。
3.在含有两个或两个以上组分的混合体系中，由于存在浓度差，某一或某些组分由高浓度区向低浓度区的传递过程，称为传质过程。传质过程可以在一相中进行，也可以在两相间进行，两相间的传质是分离过程的基础；而混合、输运则涉及到单一相内或者多相间的质量或浓度的变化。传热过程在物理上与传质过程“类似”，涉及到的是相内或者相间的热量或温度的变化。无论是传统烟草制品还是加热卷烟，其使用过程均可描述为烟草基材受热释放出烟气物质，形成气溶胶并通过抽吸进入口腔。因此，烟气物质的传递-输运过程是核心，烟草基质的受热是基础。热重分析法(tg/dta)可以提供程序升温条件下的稳定反应条件，是烟草热解研究中最为理想的实验工具。从热重法派生出了微商热重法，也称导数热重法，它是记录tg曲线对温度或时间的一阶导数的一种技术，实验得到的结果是微商热重曲线，即dtg曲线。dtg曲线的特点是：能精确反映出每个失重阶段的起始反应温度，最大反应速率温度和反应终止温度；dtg曲线上各峰的面积与tg曲线上对应的样品失重量成正比；当tg曲线对某些受热过程出现的台阶不明显时，利用dtg曲线能明显的区分开来。热重法的主要特点是定量性强，能准确地测量物质的质量变化及变化的速率。根据这一特点，只要物质受热时发生质量的变化，都可以用热重法来研究。
4.目前加热卷烟配方开发主要采用人工评吸的方法，针对不同的原料采用大量的人员进行评吸打分，最后得出与参比的标准配方样品最为接近的加热卷烟配方样品。这种配方开发及维护主要依赖配方人员的经验积累和评吸判断，工作强度大、主观性强。为了提升加热卷烟配方开发的通用性及减小配方设计人员的工作量，利用热重实验建立的标准的加热卷烟配方数据库和数学模型，利用客观数据来辅助加热卷烟配方的开发，对减少主观因素影响和差异性表征，提高加热卷烟质量稳定性具有重要意义。
5.为此提出本发明。
技术实现要素：6.本发明提供一种基于物质受热质量变化信息评价加热卷烟配方的方法，具体是以物质受热质量变化信息，采用主成分的马氏距离分析法评价和开发加热卷烟配方。本发明的方法可以很好地避免传统的借助人工感官评吸带来的主观因素影响和差异性表征，提升了加热卷烟配方开发的通用性及减小配方设计人员的工作量。
7.本发明的技术方案如下：
8.一种基于物质受热质量变化信息评价加热卷烟配方的方法，包括如下步骤：
9.(1)多个加热卷烟配方样品和标准配方样品的准备；
10.(2)热重实验；
11.(3)处理热重曲线得到微分失重曲线；
12.(4)对多个所述加热卷烟配方与标准配方的微分失重曲线相似度进行计算；
13.(5)对多个加热卷烟配方的评价。
14.优选地，步骤(1)每个配方样品的质量不低于5g，热重实验前先将其置于温度为(22
±
1)℃、相对湿度为(60
±
2)％的恒温恒湿环境中平衡48小时。
15.优选地，步骤(2)热重实验的步骤为：称取一定质量如(5.00
±
0.05)mg所述配方样品置于坩埚内，升温程序为：初始温度30℃，升温速率10℃/min，终止温度350℃，在50ml/min空气流量下进行测试；天平灵敏度不低于0.1μg，曲线分辨率不低于5000万个分辨点；热重实验前将热重分析仪在900℃条件下保持10min，以使炉体内杂质排净。
16.优选地，步骤(3)处理热重曲线得到微分失重曲线步骤为：利用热重分析仪实时监测热解过程中所述配方样品质量的变化，根据时间与重量关系图，将重量数据对时间求导，即可得到微分失重曲线。
17.优选地，步骤(4)加热卷烟配方与标准配方的微分失重曲线相似度的计算步骤为：对所述微分失重曲线进行降维，根据降维后的每个成分贡献率，选取贡献率最高且累计贡献率不低于90％的几个主成分，计算加热卷烟配方与标准配方的马氏距离。
18.优选地，微分失重曲线进行降维的步骤为：将加热卷烟配方样品数和标准配方样品数的总数m、以及微分失重曲线数据维度n的失重数据矩阵x(m
×
n)分解成下列形式：x＝tp
t
；其中t(m
×
n)为得分矩阵，p(m
×
n)称为载荷矩阵；选取贡献率最高且累计贡献率不低于90％的k个主成分得分向量组成的矩阵t(m
×
k)代替微分失重数据阵x，即为降维后的矩阵。
19.优选地，加热卷烟配方与标准配方的马氏距离计算的步骤为：计算降维后的矩阵t(m
×
k)多向量的协方差s，根据公式计算所述加热卷烟配方与标准配方的马氏距离；其中ti,tj分别为标准配方和所述加热卷烟配方降维后的主成分数据。
20.优选地，步骤(5)对加热卷烟配方的评价步骤为：马氏距离越小，则所选加热卷烟配方与标准配方样品的差异性越小，越可用。
21.本发明具有以下有益效果：
22.1、本发明的方法避免了传统的借助人工感官评吸的方法带来的主观因素影响和差异性表征，提升了加热卷烟配方开发的通用性，减小配方设计人员的工作量，提高了加热卷烟质量的稳定性。
23.2、本发明的方法操作简单，样品使用量极小，在10mg以内；不使用任何溶剂等湿化学手段，无毒无害，对操作人员无任何伤害，且不造成环境污染。
24.3、本发明的方法更加客观、高效，重复性好、灵敏度高，在烟草行业加热卷烟产品开发中具有独特优势。
附图说明
25.图1为实施例1的加热卷烟配方样品(样品)和标准配方样品(标品)的tg\dtg曲线图。
26.图2为实施例1的加热卷烟配方样品(样本)和标准配方样品(标样)的主成分投影图。
具体实施方式
27.下面对本发明通过实施例作进一步说明，但不仅限于本实施例。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件以及手册中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件所用的通用设备、材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。以下实施例和对比例中所需要的原料均为市售。
28.实施例1
29.1、选取1个标准配方样品和7个加热卷烟配方样品各5克，分别过100目筛子，且经过(22
±
1)℃、相对湿度为(60
±
2)％恒温恒湿环境中平衡48小时。
30.2、样品分析前，设置热重分析仪在900℃条件下保持10min，以使炉体内杂质排净，以空坩埚为参比物。称取(5.00
±
0.05)mg样品置于热重铂坩埚内，升温程序为：初始温度30℃，升温速率10℃/min，终止温度350℃，在50ml/min空气流量下进行测试。天平灵敏度不低于0.1μg，曲线分辨率不低于5000万个分辨点。
31.3、获得加热卷烟配方样品(样品)和标准配方样品(标品)的350℃热重曲线，根据得到时间与重量关系热重曲线，将重量数据对时间求导，即可得到微分失重曲线数据。加热卷烟配方样品(样品)和标准配方样品(标品)的热重(tg)和热重微分曲线(dtg)见图1。
32.4、将上述1个标准配方样品和7个加热卷烟配方样品的微分失重曲线数据矩阵x(m
×
n)分解成下列形式：x＝tp
t
，此处m为标准配方样品数和加热卷烟配方样品数的总数量，m＝8；n为微分失重曲线数据维度，n＝1921；t(m
×
n)为得分矩阵，各个得分向量是正交的，根据每个得分向量的贡献率，选取贡献率最高且累计贡献率不低于90％的k个主成分得分向量组成降维后的矩阵t(m
×
n)来代替原始数据矩阵x(m
×
n)。降维后每个主成分贡献率如表1所示；本例选取了累计贡献率为99％的前3个主成分，即k＝3，主成分投影结果如图2所示。
33.表1主成分贡献率
34.主成分pc1pc2pc3pc4pc6pc7贡献率84.7599111.865363.1201690.1396570.0103740.0033739
35.5、计算选取的前3个主成分的得分矩阵t(m
×
k)多向量的协方差s，根据公式计算7个加热卷烟配方样品和1个标准配方样品的马氏距离；其中ti,tj分别为标准配方样品和7个加热卷烟配方样品降维后的主成分数据。结果如表2所示。
36.表2加热卷烟配方样品和标准配方样品的马氏距离
[0037] 标样样品1样品2样品3样品4样品5样品6样品7马氏距离02.5182782.2019483.1662452.0792592.1513410.8570891.765304
[0038]
由表2可以看出，加热卷烟配方样品6与标准配方样品的马氏距离最小，加热卷烟
配方样品7次之；加热卷烟配方样品3与标样的马氏距离最大；说明加热卷烟配方6与标准配方样品差异性最小。
[0039]
为进一步验证上述结果，将上述七个加热卷烟配方样品与标准配方样品组织专家进行感官品吸，品吸结果如表3所示。
[0040]
表3专家感官品吸结果
[0041] 标样样品1样品2样品3样品4样品5样品6样品7总分10090908592919793质量差异评价-有差异有差异较大差异有差异有差异轻微差异较小差异
[0042]
由表3的结果可以看出，加热卷烟配方样品6与标准配方样品感官差异最小，热卷烟配方样品7与标准配方样品有较小的差异，热卷烟配方样品3与标准配方样品有较大的差异。与本发明方法的计算的马氏距离结果一致。加热卷烟配方样品可以直接采用样品6替换标准配方样品进行使用。
[0043]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。