技术领域
[0001] 本
发明涉及
烟支滤棒中三乙酸甘油酯含量的速测方法。
背景技术
[0002] 三乙酸甘油酯常作为
醋酸纤维滤棒加工生产过程中的
增塑剂、固 化剂，其含量可以会影响滤棒的硬度、吸阻及过滤效果。此外，近几 年研究发现：滤棒中添加三乙酸甘油酯可以降低烟气中
苯酚释放量。 因此，检测、控制滤棒中三乙酸甘油酯施加量，不仅可以稳定滤棒硬 度，改善
卷烟抽吸
质量，还可以间接监控烟气中苯酚释放量，为减少 卷烟产品有害成分释放量提供准确的科学数据。
[0003] 目前，滤棒生产车间多采用重量法测定滤棒中三乙酸甘油酯的含 量，但重量法检测精确度不够，检测结果误差较大；行业标准YC/T 331-2010采用气相色谱法测定滤棒中三乙酸甘油酯含量，分离效果 好、检测精确度高，但前处理工序繁琐、检测费时费
力、需要使用有 机
试剂，难以用于车间现场测定。
近红外光谱分析技术是一种快速、 简便、易操作的检测方法。滤棒车间可以运用
近红外光谱分析技术检 测滤棒中三乙酸甘油酯含量，无需破坏滤棒样品，操作简单、检测速 度快、结果准确性高。
[0004] 卷烟主流烟气中苯酚含量的标准检测方法前处理步骤繁琐、检测 时间较长、分析结果重复性差。卷烟减害技术重大专项《苯酚降低技 术体系研究报告》中表明：添加甘油可以降低烟气中苯酚释放量，对 苯酚的选择性降低效果好。
发明内容
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种三乙酸甘油酯含量测定 方法。
[0006] 本发明通过以下技术方案得以实现。
[0007] 本发明提供的一种三乙酸甘油酯含量测定方法；包括以下步骤：
[0008] 1建立滤棒样品中三乙酸甘油酯的含量的近红外定量分析模型并 存入
云端
数据库；
[0009] 2采集实际滤棒中三乙酸甘油酯含量的近红外光谱；
[0010] 3根据实际滤棒中三乙酸甘油酯含量的近红外光谱，在云端数据 库内检索出最适用的近红外定量分析模型和分析
算法；
[0011] 4分析预测出实际滤棒中三乙酸甘油酯含量。
[0012] 所述近红外定量分析模型的建立方法为：
[0013] 1.1采集样品光谱，制备三乙酸甘油酯含量为0-14％的样品滤棒；
[0014] 1.2样品三乙酸甘油酯含量测定，采用行业标准YC/T 331-2010《醋 酸纤维滤棒中三乙酸甘油酯的测定气相色谱法》检测，得到样品滤棒 中三乙酸甘油酯的准确含量；
[0015] 1.3采集样品光谱，将多根样品滤棒
捆扎为一定直径的圆柱体后 放入与其直径对应的
采样杯中，用近红外光谱仪进行光谱扫描，获得 样品的近红外谱图；
[0016] 1.4对样品滤棒的近红外光谱图进行提高
信噪比处理；
[0017] 1.5结合滤棒样品近红外光谱和对应滤棒样品中三乙酸甘油酯含 量的准确含量，采用偏最小二乘法建立滤棒样品中三乙酸甘油酯含量 的近红外定量分析模型。
[0018] 所述提高近红外光谱信噪比的方法为平滑处理、导数处理、标准 正态变换、多元散射校正中的一种或多种组合。
[0019] 所述步骤1.3中近红外仪器光谱采集参数为：
波数范围 4000-10000cm-1、扫描次数64次、
分辨率8cm-1。
[0020] 所述步骤1.2中样品三乙酸甘油酯含量测定方法为：
[0021] 1.2.1配制纯度不低于99％、浓度为1.0mg/mL-1.5mg/mL的茴香 脑无
水乙醇溶液，作为萃取剂；
[0022] 1.2.2按质量和体积比1：20将纯度应不低于99％的三乙酸甘油 酯溶解入萃取剂中作为标准储备溶液；
[0023] 1.2.3用萃取剂稀释标准储备溶液，配置n个三乙酸甘油酯浓度 范围为0.5mg/mL-5.0mg/mL的不同浓度的工作溶液，；
[0024] 1.2.4取n支包含成形纸的样品滤棒，称重其重量K；
[0025] 1.2.5将每支样品滤棒沿纵向撕开再剪成10mm-20mm长的短滤 棒后放入分别放入250mL的具塞锥形瓶中，分别加入100mL不同 浓度Q的工作溶液，盖上瓶盖；
[0026] 1.2.6将具塞锥形瓶放在旋转
振荡器上振荡萃取3h，取上层清液 进行气相色谱分析；
[0027] 1.2.7测定工作溶液，计算每个工作溶液中三乙酸甘油酯与茴香 脑的峰面积比，做出三乙酸甘油酯浓度与峰面积比的线性回归方程， 相关系数r应不小于0.998；
[0028] 1.2.8测定上层清液，计算三乙酸甘油酯与茴香脑的峰面积比，由 线性回归方程计算得出萃取溶液中三乙酸甘油酯的浓度。
[0029] 所述线性回归方程的表达式为：
[0030]
[0031] P为样品滤棒中三乙酸甘油酯的含量；Q为工作溶液的浓度；
[0032] V工作溶液的体积；
[0033] K/n为每支滤棒的质量。
[0034] 所述步骤4中滤棒中三乙酸甘油酯的含量分析过程为：
[0035] 4.1采集待测滤棒样品的光谱；
[0036] 4.2根据待测滤棒样品的实际近红外光谱，在云端数据库内检索 出最适用的近红外定量分析模型；
[0037] 4.3通过滤棒样品中三乙酸甘油酯含量的近红外定量分析模型， 分析预测出待测滤棒中三乙酸甘油酯含量。
[0038] 本发明的有益效果在于：通过精确检测、控制滤棒中三乙酸甘油 酯施加量，不仅可以稳定滤棒硬度，改善卷烟抽吸质量，还可以间接 监控烟气中苯酚释放量，为减少卷烟产品有害成分释放量。
附图说明
[0040] 图2是近红外光谱分析技术检测流程图
具体实施方式
[0041] 下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限 于所述。
[0042] 一种滤棒中三乙酸甘油酯含量的速测方法；包括以下步骤：
[0043] 1建立滤棒样品中三乙酸甘油酯的含量的近红外定量分析模型并 存入云端数据库；
[0044] 2采集实际滤棒中三乙酸甘油酯含量的近红外光谱；
[0045] 3根据实际滤棒中三乙酸甘油酯含量的近红外光谱，在云端数据 库内检索出最适用的近红外定量分析模型和分析算法；
[0046] 4分析预测出实际滤棒中三乙酸甘油酯含量。
[0047] 所述近红外定量分析模型的建立方法为：
[0048] 1.1采集样品光谱，制备三乙酸甘油酯含量为0-14％的样品滤棒；
[0049] 1.2样品三乙酸甘油酯含量测定，采用行业标准YC/T 331-2010《醋 酸纤维滤棒中三乙酸甘油酯的测定气相色谱法》检测，得到样品滤棒 中三乙酸甘油酯的准确含量；
[0050] 1.3采集样品光谱，将多根样品滤棒捆扎为一定直径的圆柱体后 放入与其直径对应的采样杯中，用近红外光谱仪进行光谱扫描，获得 样品的近红外谱图；
[0051] 1.4对样品滤棒的近红外光谱图进行提高信噪比处理；
[0052] 1.5结合滤棒样品近红外光谱和对应滤棒样品中三乙酸甘油酯含 量的准确含量，采用偏最小二乘法PLS,partial least squares建立滤棒样 品中三乙酸甘油酯含量的近红外定量分析模型。
[0053] 所述提高近红外光谱信噪比的方法为平滑处理Savitzkyt-Golay、 Karl Norris、导数处理一阶导数、二阶导数、标准正态变换SNV, standard normal variate transformation、多元散射校正MSC, multiplicative scatter correction中的一种或多种组合。
[0054] 所述步骤1.3中近红外仪器光谱采集参数为：波数范围 4000-10000cm-1、扫描次数64次、分辨率8cm-1。
[0055] 所述步骤1.2中样品三乙酸甘油酯含量测定方法为：
[0056] 1.2.1配制纯度不低于99％、浓度为1.0mg/mL-1.5mg/mL的茴香 脑无水乙醇溶液，作为萃取剂；
[0057] 1.2.2按质量和体积比1：20将纯度应不低于99％的三乙酸甘油 酯溶解入萃取剂中作为标准储备溶液；
[0058] 1.2.3用萃取剂稀释标准储备溶液，配置n个三乙酸甘油酯浓度 范围为0.5mg/mL～5.0mg/mL的不同浓度的工作溶液，；
[0059] 1.2.4取n支包含成形纸的样品滤棒，称重其重量K；
[0060] 1.2.5将每支样品滤棒沿纵向撕开再剪成10mm-20mm长的短滤 棒后放入分别放入250mL的具塞锥形瓶中，分别加入100mL不同 浓度Q的工作溶液，盖上瓶盖；
[0061] 1.2.6将具塞锥形瓶放在旋转振荡器上振荡萃取3h，取上层清液 进行气相色谱分析；
[0062] 1.2.7测定工作溶液，计算每个工作溶液中三乙酸甘油酯与茴香 脑的峰面积比，做出三乙酸甘油酯浓度与峰面积比的线性回归方程， 相关系数r应不小于0.998；
[0063] 1.2.8测定上层清液，计算三乙酸甘油酯与茴香脑的峰面积比，由 线性回归方程计算得出萃取溶液中三乙酸甘油酯的浓度。
[0064] 所述线性回归方程的表达式为：
[0065]
[0066] P为样品滤棒中三乙酸甘油酯的含量毫克每支，表示为mg/rod；
[0067] Q为工作溶液的浓度mg/mL；
[0068] V工作溶液的体积mL；
[0069] K/n为每支滤棒的质量mg。
[0070] 所述步骤4中滤棒中三乙酸甘油酯的含量分析过程为：
[0071] 4.1采集待测滤棒样品的光谱；
[0072] 4.2根据待测滤棒样品的实际近红外光谱，在云端数据库内检索 出最适用的近红外定量分析模型；
[0073] 4.3通过滤棒样品中三乙酸甘油酯含量的近红外定量分析模型， 分析预测出待测滤棒中三乙酸甘油酯含量。
[0074] 如图1所示，本发明中的使用了WEB交互
服务器、光谱分析服 务器、滤棒
信息检索服务器、分析结果服务器的中心云服务器群，通 过云端和客户端系统，实现中心云服务器与终端用户之间的交互应 用。其中，云端系统包括数据管理系统、近红外云分析系统、查询管 理系统、WEB交互系统和数据传输系统。客户端系统通过驱动光谱 仪器扫描光谱，将仪器信息、光谱信息、滤棒信息上传至云端，经模 型分析后返回三乙酸甘油酯检测结果到终端。
[0075] 运用适当的模型转移算法(如：光谱空间转换法(SST,Spectral Space Transformation)，见表1)，可以将近红外云分析系统加载的主 机模型转换成适用于各近红外检测终端的子机模型，实现对各终端滤 棒样品检测分析，保证检测结果的数据质量。根据检测结果，及时调 整生产线上滤棒中三乙酸甘油酯的施加量，保障滤棒产品质量。
[0077] 样品滤棒分析模型建立，
[0078] 1、采集滤棒样品光谱
[0079] (1)针对于直径5cm的采样杯，将滤棒样品(常规滤棒样品 50支，细支滤棒样品85支)用两根橡皮筋扎住后，插入采样杯，置 于旋转台上；
[0080] (2)设置近红外仪器光谱采集参数为：波数范围4000-10000 cm-1、扫描次数64次、分辨率8cm-1。
[0081] 2、测定滤棒样品中三乙酸甘油酯含量
[0082] 采用行业标准YC/T 331-2010《醋酸纤维滤棒中三乙酸甘油酯的 测定气相色谱法》检测，得到滤棒中三乙酸甘油酯的准确含量。
[0083] 3、建立滤棒三乙酸甘油酯定量分析模型
[0084] (1)建模样品中滤棒三乙酸甘油酯含量分布0-14％(包括但不 限于普通滤棒、高透滤棒、细支滤棒、爆珠滤棒、沟槽滤棒等)；
[0085] (2)采用光谱预处理方式，提高滤棒样品近红外光谱信噪比， 常用的近红外光谱预处理方式有：平滑处理(Savitzkyt-Golay、Karl Norris)、导数处理(一阶导数、二阶导数)、标准正态变换(SNV, standard normal variate transformation)、多元散射校正(MSC, multiplicative scatter correction)等，不限于其中的一种或几种结合使 用；
[0086] (3)结合滤棒样品近红外光谱和对应滤棒样品中三乙酸甘油酯 含量的气相检测数据，采用偏最小二乘法(PLS,partial least squares) 建立滤棒样品中三乙酸甘油酯含量的近红外定量分析模型。
[0087] 4、采用近红外光谱分析技术快速检测滤棒中三乙酸甘油酯含量
[0088] (1)采集未知三乙酸甘油酯含量的滤棒样品的近红外光谱(同1)；
[0089] (2)根据滤棒近红外光谱信息，调用已建立的适用的滤棒三乙 酸甘油酯定量分析模型，预测出滤棒中三乙酸甘油酯含量。
[0090] 滤棒三乙酸甘油酯含量的近红外定量分析模型性能 常规滤棒(普通滤棒和高透滤棒)三乙酸甘油酯含量的近红外定量分 析模型性能：
[0091]表1
[0092] 近红外模型预测常规滤棒
[0093]
[0094] 近红外模型预测常规爆珠滤棒
[0095]
[0096]
[0097] 注：常规爆珠滤棒是指高透成型纸、普通圆周、加珠滤棒。
[0098] 滤棒成型机机台上滤棒中三乙酸甘油酯重量计算方法为：
[0099] (1)成型机组运转时，截取一定数量的添加了三乙酸甘油酯的 滤棒，测定重量为W；
[0100] (2)按下操作控制板上“停止喷洒三乙酸甘油酯”按钮，按同 样条件(
丝束相同、生产速度相同、各辊速比相同)生产未添加三乙 酸甘油酯的相同数量的滤棒，测定重量为W1；
[0101] (3)测算出相同数量滤棒所用成形纸、热熔胶和内黏结线胶的 重量T；
[0102] (4)计算三乙酸甘油酯含量：
[0103]
[0104] 滤棒三乙酸甘油酯近红外定量分析模型中三乙酸甘油酯含量的表达 方式：
[0105]
[0106]
[0107] 计算方法：
[0108] (1)根据行业标准YC/T 331-2010《醋酸纤维滤棒中三乙酸甘油 酯的测定气相色谱法》的测定方法，得到滤棒中三乙酸甘油酯的含量 (方式一)，滤棒中三乙酸甘油酯的含量与滤棒质量之比得到滤棒中 三乙酸甘油酯的百分含量(方式二)；
[0109] (2)取5支包含成形纸、热熔胶和内黏结线胶的滤棒，分别称 取取样滤棒重量、取样滤棒纸和胶重量，精确至0.0001g；
[0110] (3)根据(2)的称量重量，分别计算萃取滤棒平均每支的质量， 单支滤棒纸和胶的重量；
[0111] (4)根据(1)、(2)、(3)，可以计算得到滤棒中三乙酸甘油酯 含量的干丝百分比(％)和丝束百分比(％)。
[0112] 上述五种方式均可以表达滤棒中三乙酸甘油酯的含量，其中，方 式一是以绝对值形式表示，其他四种均是以相对值(百分比)形式表 示。以绝对值形式表示，需要考虑滤棒类型、滤棒质量对结果的影响， 不同品种的滤棒要求三乙酸甘油酯质量不同，不便于数据间的对比与 实际控制操作。
[0113] 相对值形式表示中：以方式二计算时，分母是滤棒的重量，没有 扣除纸和胶的重量，计算结果偏低；以方式四计算时，分母是不仅扣 除了纸和胶的重量，还减去了滤棒中三乙酸甘油酯的含量，计算结果 偏高(见下表)；方式三和方式五的计算方法，分母均是扣除除纸和 胶的重量，计算结果较为一致。但方式三是较为简单粗糙的重量计算 方法，受影响因素较多(如滤棒称量的准确性、机台三乙酸甘油酯残 留量、纸和胶测算结果的准确性等)，计算结果与真实值间的偏差较 大。
[0114] 滤棒中三乙酸甘油酯含量的不同表示方式
[0115]序号 文件名 方式一(mg/rod) 方式二(％) 方式四(％) 方式五(％)
1 lb 001 48.337 7.80 9.83 9.12
2 lb 002 49.153 8.03 10.18 9.41
3 lb 003 50.177 8.16 10.35 9.56
4 lb 004 50.253 8.19 10.39 9.59
5 lb 005 52.426 8.45 10.74 9.88
6 lb 006 53.272 8.61 10.97 10.08
7 lb 007 54.779 8.80 11.24 10.29
8 lb 008 55.309 8.86 11.31 10.35
9 lb 009 55.726 8.93 11.41 10.43
10 lb 010 55.849 9.05 11.60 10.59
11 lb 011 56.196 9.17 11.79 10.75
12 lb 012 58.310 9.32 11.97 10.89
[0116] 因此，在滤棒三乙酸甘油酯近红外定量分析模型中，三乙酸甘油酯计 算结果采用方式五表示，在既保证数据准确性的同时，又方便滤棒成 型机机台上监控、调整滤棒中三乙酸甘油酯的施加量，便于实际生产 操作。
