深吸情况下基于一氧化碳排放量的卷烟设计调整方法.pdf

本发明公开一种深吸情况下基于一氧化碳排放量的卷烟设计调整方法，所述方法包括以下步骤：1）确定烟气一氧化碳的排放指标值的步骤；2）建立基于卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度和接装纸透气度的一氧化碳排放关系模型；3）选择相应参数根据一氧化碳排放关系模型，获取一氧化碳排放样板值的步骤，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，获取对应于上述参数的一氧化碳排放样板值；4）根据样本值与排放指标值作比较，若所述样板值不大于排放指标值，则采用对应的参数，否则重复步骤3）。只需根据一氧化碳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，实现减害降焦功效。

1.一种深吸情况下基于一氧化碳排放量的卷烟设计调整方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1）确定烟气一氧化碳的排放指标值；2）建立基于卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度和接装纸透气度的深度抽吸一氧化碳排放关系模型；3）选择相应参数根据深度抽吸一氧化碳排放关系模型，获取一氧化碳排放样板值的步骤，所述参数包括卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度和接装纸透气度；4）根据样板值与排放指标值作比较，若所述样板值不大于排放指标值，采用对应的参数对卷烟设计中卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度和/或接装纸透气度进行调整，否则重复步骤3）及以后的步骤；所述深度抽吸一氧化碳排放关系模型为：A = 21.4745 + 788.29 × b1 - 0.0594 × b2 + 0.0056 × b3，其中A为一氧化碳的排放量，b1为卷烟纸材质中柠檬酸盐的添加量，b2为卷烟纸透气度，b3为接装纸透气度；步骤4）中重复步骤3）时为重新选择不同的参数进行检测，直到出现所述样板值不大于排放指标值。 2.根据权利要求1所述的深吸情况下基于一氧化碳排放量的卷烟设计调整方法，其特征在于，步骤4）中重复步骤3）时，还包括根据所述一氧化碳排放关系模型获取卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度各与一氧化碳排放量的关联性，并根据该关联性调节所述参数的步骤。 3.根据权利要求2所述的深吸情况下基于一氧化碳排放量的卷烟设计调整方法，其特征在于，对于所述参数的调节方法为：根据各个参数与一氧化碳排放量的关联性对当前使用的参数进行调节，增加或减小各个参数的值。 4.根据权利要求3所述的深吸情况下基于一氧化碳排放量的卷烟设计调整方法，其特征在于，所述调节为降低卷烟纸添加剂用量。 5.根据权利要求3所述的深吸情况下基于一氧化碳排放量的卷烟设计调整方法，其特征在于，所述调节为提高卷烟纸透气度。 6.根据权利要求3所述的深吸情况下基于一氧化碳排放量的卷烟设计调整方法，其特征在于，所述调节为降低接装纸透气度。 7.根据权利要求2所述的深吸情况下基于一氧化碳排放量的卷烟设计调整方法，其特征在于，对于所述参数的调节方法为：根据各个参数与一氧化碳排放量的关联性重新选择相应的参数，所述参数的选择为根据该各个参数与一氧化碳排放量的关联性，选择相应的值。 8.根据权利要求2所述的深吸情况下基于一氧化碳排放量的卷烟设计调整方法，其特征在于，所述卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度对一氧化碳排放量影响的大小为卷烟纸添加剂用量>卷烟纸透气度>接装纸透气度。

技术领域

本发明涉及卷烟设计领域，特别是涉及深吸情况下基于一氧化碳排放量的卷烟设计调整方法。

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(一般添加量都是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、膨胀梗丝参配比例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。

为了对不同卷烟产品的烟气组分释放量进行评价，国际ISO组织建立了一套标准规定了吸烟机的抽吸条件。但由于不同人员的个体差异，其肺活量及抽吸卷烟的频率各不相同，因此ISO组织同时指明，“任何抽吸模式均不能代表人类的抽吸行为”。为此，ISO/TC126组织拟定“除了在ISO 4387规定的吸烟机抽吸条件下测定卷烟外，还应在一个不同的深度抽吸条件下对卷烟进行测试”，以评价极端情况下烟气组分释放量的最大释放量，并正制定相关标准。根据这一形势，许多烟草研究工作者对此展开了研究。但目前的研究主要集中于抽吸方式改变对烟气组分释放量的影响分析，仅有少部分研究涉及卷烟材料单指标变动的影响分析。

关于卷烟纸中添加剂用量、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、一氧化碳）变化的作用，仅通过与对照卷烟的简单直观比较而判断其变化的显著性，不能将卷烟纸中添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度、成型纸透气度、滤棒压降，膨胀梗丝参配比例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，从而影响了添加剂减害降焦功效的准确判定。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。但已有关于多指标协同作用对烟气害组分影响的分析，却与单指标分析的结果存在差异。因此，目前根据分析结果判别卷烟纸中添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度、成型纸透气度、滤棒压降，膨胀梗丝参配比例对卷烟常规烟气指标影响程度的并没有可行的办法，进而影响到卷烟的设计，使到卷烟的设计无法更有效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一氧化碳排放量、提高卷烟生产效率的深吸情况下基于一氧化碳排放量的卷烟设计调整方法。

为了实现上述的发明目的，本发明提供：

一种深吸情况下基于一氧化碳排放量的卷烟设计调整方法，所述方法包括以下步骤：

1）确定烟气一氧化碳的排放指标值的步骤；

2）建立基于卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度的深度抽吸一氧化碳排放关系模型；

3）选择相应参数根据深度抽吸一氧化碳排放关系模型，获取一氧化碳排放样板值的步骤，所述参数包括卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、和接装纸透气度；

4）根据样本值与排放指标值作比较，若所述样板值不大于排放指标值，采用对应的参数对卷烟设计中各个组分的调整，否则重复步骤3及以后的步骤，直到得出的样板值不大于所述排放指标为止。

进一步地，所述深度抽吸一氧化碳排放关系模型为：A = 21.4745 + 788.29 × b1 - 0.0594 × b2 + 0.0056 × b3，其中A为一氧化碳的排放量，b1为卷烟纸材质中柠檬酸盐的添加量，b2为卷烟纸透气度，b3为接装纸透气度。

进一步地，步骤4）中重复步骤3）时为重新选择不同的参数进行检测，直到出现所述样板值不大于排放指标值。

更进一步地，步骤4）中重复步骤3）时，还包括根据所述一氧化碳排放关系模型获取卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度与一氧化碳排放量的关联性，并根据该关联性调节所述参数的步骤，其用于当得到样板值大于指标值时，重新对参数进行选择，具体是选择新的参数然后重复步骤3），其中对于参数的选择为通过所述一氧化碳排放关系模型获取卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度与一氧化碳排放量的关联性，并根据该关联性调节所述参数。

进一步地，对于所述参数的调节方法为：根据各个参数与一氧化碳排放量的关联性对当前使用的参数进行调节，适当地增加或减小对一氧化碳排放量影响大的参数的值，同时增加或减小影响值小的各个参数的值。

或进一步地，对于所述参数的调节方法为：根据各个参数与一氧化碳排放量的关联性重新选择相应的参数，所述参数的选择为根据该各个参数与一氧化碳排放量的关联性，选择相应的值。

进一步地，所述卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度对一氧化碳排放量影响的大小为卷烟纸添加剂用量>卷烟纸透气度>接装纸透气度。

更进一步地，所述调节为降低卷烟纸添加剂用量。

更进一步地，所述调节为提高卷烟纸透气度。

更进一步地，所述调节为降低接装纸透气度。

其中，当卷烟纸添加剂用量增多时，一氧化碳的排放量随之而增多；当卷烟纸透气度增大时，一氧化碳的排放量随之而减少；当接装纸透气度增大时，一氧化碳的排放量随之而增多。各个组分的量不需要保持一定值，而是可以在一定范围内调整。当一氧化碳排放超标的时候，首先调整b1、其次是调整b2、最后是调整b3，或者是按任意顺序、任意的方式调整任意个参数。

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、接装纸透气度的一氧化碳排放关系模型，从根本上控制了卷烟中一氧化碳的排放量，而且无需对现有的加工设备以及材料进行改进，只需根据一氧化碳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。

附图说明       

图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

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。

样品的采集条件为：

Intense方案：抽吸容量、55mL；抽吸频率、30s/口；采用胶带纸100%封闭卷烟滤嘴通风孔。

烟气组分检测:

烟气气相中一氧化碳的测定，依据GB/T 23356执行。

各卷烟样品的物理参数见表1

表1  卷烟实验样品的参数

样品编号 卷烟纸中添加剂用量 卷烟纸透气度设计值（CU） 接装纸透气度设计值（CU) 成形纸透气度设计值（CU） 滤棒压降 膨胀梗丝参配 1 0.7% 30 150 12000 800Pa 10% 2 0.7% 60 150 12000 800Pa 10% 3 0.5% 40 150 12000 800Pa 10% 4 0.7% 40 150 12000 800Pa 10% 5 0.9% 40 150 12000 800Pa 10% 6 0.7% 40 300 12000 800Pa 10% 7 0.7% 40 450 12000 800Pa 10% 8 0.7% 40 150 6000 800Pa 10% 9 0.7% 40 150 20000 800Pa 10% 10 0.7% 40 150 32000 800Pa 10% 11 0.7% 40 150 12000 700Pa 10% 12 0.7% 40 150 12000 900Pa 10% 13 0.7% 40 150 12000 800Pa 5% 14 0.7% 40 150 12000 800Pa 15% 15 0.7% 60 450 32000 700Pa 5% 16 0.7% 60 450 20000 700Pa 5% 17 0.7% 60 450 6000 900Pa 15% 18 0.9% 60 450 6000 700Pa 15% 19 0.7% 30 300 20000 900Pa 5% 20 0.7% 30 300 6000 700Pa 15% 21 0.9% 30 300 6000 900Pa 5%

本发明提供一种深吸情况下基于一氧化碳排放量的卷烟设计调整方法，所述方法包括以下步骤：

1）确定烟气一氧化碳的排放指标值的步骤；

2）建立基于卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度的深度抽吸一氧化碳排放关系模型；

3）选择相应参数根据深度抽吸一氧化碳排放关系模型，获取一氧化碳排放样板值的步骤，所述参数包括卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、和接装纸透气度；

4）根据样本值与排放指标值作比较，若所述样板值不大于排放指标值，采用对应的参数对卷烟设计中各个组分的调整，否则重复步骤3）。

其中, 步骤4）中重复步骤3）时为重新选择不同的参数进行检测，直到出现所述样板值不大于排放指标值。

其中，所述深度抽吸一氧化碳排放关系模型为：A = 21.4745 + 788.29 × b1 - 0.0594 × b2 + 0.0056 × b3，其中A为一氧化碳的排放量，b1为卷烟纸材质中柠檬酸盐的添加量，b2为卷烟纸透气度，b3为接装纸透气度。

其中所述的一氧化碳排放关系模型为采用多元逐步回归的方法，检验各卷烟设计参数变化对烟气组分释放量的影响（结果见表2，并建立卷烟设计参数与烟气组分的关联性公式。

表2  深度模式下各卷烟材料设计参数对一氧化碳释放量影响大小的分析

影响因素 标准化回归因素 标准误差 P值 显著性 卷烟纸材质（柠檬酸盐添加量）b1 788.29 314.94 0.0228 显著 卷烟纸透气度设计值b2 -0.0594 0.0293 0.1582 一定相关性 接装纸透气度设计值b3 0.0056 0.0025 0.3355 一定相关性 成形纸透气度设计值b4 1.79E-05 3.82E-05 0.6456 弱相关性 滤棒压降b5 0.0026 0.0044 0.8502 不相关 膨胀梗丝参配量b6 6.6925 8.1328 0.6227 弱相关性

由表2可得出以下回归方程（取P<0.4）（公式1）

A = 21.4745 + 788.29 × b1 - 0.0594 × b2 + 0.0056 × b3         

通过表2和上面的公式1可以知道，通过减少卷烟纸材质中柠檬酸盐的添加量，增大卷烟纸透气度设计值，降低接装纸透气度设计值，可实现卷烟烟气一氧化碳释放量的减少。而卷烟成型纸透气度、滤棒压降、膨胀梗丝参配量这三项指标的调整，对烟气一氧化碳释放量的影响不大。

为了比较不同卷烟设计项对烟气一氧化碳释放量的影响大小，可根据各卷烟设计参数可调整范围计算其各自的影响幅度，即，

Y（影响幅度）bi=ai（该设计参数回归方程系数）×△bi（该指标可调整范围）

因此，各卷烟设计指标对烟气一氧化碳释放量的影响幅度如下（见表3）：

表3  卷烟材料设计参数对深度抽吸模式下烟气组分释放量的影响幅度 

由表3可知，卷烟纸材质柠檬酸盐添加量对烟气一氧化碳释放量的影响幅度最大，卷烟纸透气度次之，接装纸透气度较小，而成型纸透气度、滤棒压降、膨胀梗丝参配量三项指标基本没有影响。

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。

为检查回归方程的准确性，验证此卷烟设计方法所获得结果的准确性，对一批不同卷烟设计参数的将样品进行了检验，将设计预测值与之比较，通过两者数据差异性大小判断设计预测的准确性。相关结果见表4。

表4 深度抽吸模式下烟气有害物释放量的检测结果与预测值

其中上表中为对应于表1中各个参数得出的结果.

由表4可以看到，应用回归方程，对不同卷烟设计参数下深度抽吸模式各烟气组分（一氧化碳）的释放量的预测值，与实际检测结果的偏差较小：一氧化碳指标预测值与检测结果的相对偏差平均值低于4%（为3.47%），各组数据中最大相对偏差值仅为10.03%。以上结果表明，所推导出来的这个回归方程其预测结果理想，因此可推断此卷烟设计调整方法其对卷烟烟气一氧化碳释放量的预测与实际情况接近，应用此卷烟设计调整方法可以简单而有效地设计出所需目标值（烟气一氧化碳释放量目标值）的卷烟产品。

实施例2

在上述实施例1的基础上,在步骤4）中重复步骤3）时，还包括根据所述一氧化碳排放关系模型获取卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度与一氧化碳排放量的关联性，并根据该关联性调节所述参数的步骤，其用于当得到样板值大于指标值时，重新对参数进行选择，具体是选择新的参数然后重复步骤3），其中对于参数的选择为通过所述一氧化碳排放关系模型获取卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度与一氧化碳排放量的关联性，并根据该关联性调节所述参数。

其中，对于所述参数的调节方法为：根据各个参数与一氧化碳排放量的关联性对当前使用的参数进行调节，适当地增加或减小对一氧化碳排放量影响大的参数的值，同时增加或减小影响值小的各个参数的值。

或者，对于所述参数的调节方法为：根据各个参数与一氧化碳排放量的关联性重新选择相应的参数，所述参数的选择为根据该各个参数与一氧化碳排放量的关联性，选择相应的值。

其中，所述卷烟纸添加剂用量、卷烟纸透气度、接装纸透气度对一氧化碳排放量影响的大小为卷烟纸添加剂用量>卷烟纸透气度>接装纸透气度。

进一步地，所述调节为降低卷烟纸添加剂用量。

进一步地，所述调节为提高卷烟纸透气度。

进一步地，所述调节为降低接装纸透气度。

其中，当卷烟纸添加剂用量增多时，一氧化碳的排放量随之而增多；当卷烟纸透气度增大时，一氧化碳的排放量随之而减少；当接装纸透气度增大时，一氧化碳的排放量随之而增多。

进一步地，通过减少卷烟纸材质中柠檬酸盐的添加量，增大卷烟纸透气度设计值，降低接装纸透气度设计值，可实现卷烟烟气一氧化碳释放量的减少。

在实施例1和2的情况下综合考虑各卷烟设计参数对不同烟气组分释放量影响效果的差异性，对于深度抽吸模式下的低害卷烟设计可采用以下方式：①降低卷烟纸中柠檬酸盐的用量；②降低接装纸透气度；③提高卷烟纸透气度。