一种基于机理模型评估单体香料在卷烟中释放规律的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于机理模型评估单体香料在卷烟中释放规律的方法，包括以下步骤：(1)测定逐口释放量；(2)计算累计释放量；(3)进行动力学拟合，获得动力学速率常数；(4)进行阿伦尼乌斯方程拟合，获得活化能和指前因子；(5)通过热重实验绘制热重分析一阶微分曲线图，获得峰值温度，计算焓变和吉布斯自由能变；(6)根据动力学拟合结果、活化能、焓变和吉布斯自由能变大小评估单体香料在卷烟中的释放规律。本发明专利技术的方法得到了比较客观真实且全面的单体香料释放规律。根据本发明专利技术的评价方法，可以有针对性地选择单体香料，为卷烟产品的烟用单体香料的配方设计提供全面的数据和指导。香料的配方设计提供全面的数据和指导。香料的配方设计提供全面的数据和指导。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机理模型评估单体香料在卷烟中释放规律的方法


[0001]本专利技术属于烟草
，具体涉及一种基于机理模型评估单体香料在卷烟中释放规律的方法。

技术介绍

[0002]传统卷烟由于燃烧时温度较高，烟草发生裂解产生和释放大量有害物质，对人体产生较大危害。加热不燃烧卷烟具有加热温度低、不燃烧、有害物质释放量少、且能同时满足吸烟者抽吸香烟时的口感要求等优点，近年来成为研究热点。为满足吸烟者的不同口感，一般会在加热不燃烧卷烟中添加各种特征香料原料。对于新兴的加热不燃烧卷烟来说，探究其在受热过程中特征香料原料的迁移释放规律显得尤为重要。
[0003]传统的研究加热不燃烧卷烟逐口释放的方法，主要是通过对比每一口的香料原料释放量，或是计算转化率来归纳出各种香料原料的释放规律。但传统方法只能是表述释放的表观现象，并没有深入探究特征香料原料的释放机理。为解决上述问题，本专利技术提出了基于动力学和热力学的机理模型评估单体香料在卷烟中释放规律的方法。该方法目前还未见报道。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于机理模型评估单体香料在卷烟中释放规律的方法。本专利技术的方法不仅叙述了单体香料在卷烟中释放的表观现象，还深入解释了某一单体香料释放的宏观机理。根据本专利技术的方法可指导提高单体香料选择的精准性，并有针对性的优化添加方法和生产工艺，从而达到降本增效的目的。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种基于机理模型评估单体香料在卷烟中释放规律的方法，包括以下步骤：r/>[0007](1)测定不同温度下卷烟主流烟气中的单体香料的逐口释放量；
[0008](2)计算不同温度下所述单体香料的逐口累计释放量；
[0009](3)在不同温度下，对所述单体香料的累积释放量进行零级动力学模型拟合、伪一级动力学模型拟合或伪二级动力学模型拟合，根据拟合优度选择最佳的动力学模型获得动力学速率常数K；
[0010](4)在不同温度下，对所述单体香料按阿伦尼乌斯方程拟合，根据拟合出的线性关系计算斜率，得到活化能E
a
和指前因子A；
[0011](5)通过热重实验绘制所述单体香料的热重分析一阶微分曲线图，获得一阶微分曲线的峰值温度T
m
；根据T
m
计算焓变ΔH和吉布斯自由能变ΔG；
[0012](6)根据步骤(3)的动力学拟合结果评估所述单体香料在卷烟中的释放速率；根据步骤(4)得到的活化能E
a
值的大小、以及步骤(5)得到的焓变ΔH值的大小和吉布斯自由能变ΔG值的大小，评估单体香料在卷烟中的释放规律。
[0013]优选地，步骤(1)中所述的测定使用气相色谱质谱联用法如气相色谱
‑
质谱联用或
气相色谱
‑
串联质谱联用法；逐口释放量的测定方法为内标标准曲线法或外标标准曲线法，逐口释放量的单位为mg/口。
[0014]优选地，步骤(3)中所述零级动力学模型为：Q
n
＝a+K0X，其中：a为常数，K0为零级动力学速率常数，单位为mg/口；X为口数；
[0015]所述伪一级动力学模型为：Q
n
＝Q
e
(1
‑
exp(
‑
K1X))，其中：K1为伪一级动力学速率常数，单位为口
‑1，Q
e
为释放平衡时的释放量；
[0016]所述伪二级动力学模型为：其中：K2为伪二级动力学速率常数，单位为1/mg
·
口；
[0017]选择拟合优度的值越接近1的动力学模型的动力学速率常数K0、K1或K2之一作为最佳的动力学速率常数K；从而得到步骤(4)需要的动力学速率常数K；拟合优度的值越接近1，拟合模型越好。
[0018]优选地，步骤(4)所述阿伦尼乌斯方程为lnK＝lnA
‑
E
a
/(RT)；其中：A为指前因子，单位与动力学速率常数K相同；E
a
为活化能，单位为J/mol；T为绝对温度，单位为K；R为气体常数，单位为J/mol
·
K。
[0019]优选地，步骤(5)中所述热重实验的方法为：将添加了单体香料的烟草薄片粉末置于热重铂坩埚内，在一定的空气流量和一定的升温速率下升高到一定温度，得到热重分析一阶微分曲线的峰值温度T
m
；焓变ΔH和吉布斯自由能变ΔG计算公式为：ΔH＝E
a
‑
RT，ΔG＝E
a
+RT
m ln(K
B
T
m
/hA)；其中，K
B
＝1.381
×
10
‑
23
×
J/K，h＝6.626
×
10
‑
34
×
J
×
S。
[0020]优选地，空气流量为20mL/min，升温速率为10℃/min，从室温升至900℃。
[0021]优选地，步骤(6)中评估单体香料在卷烟中的释放速率的方法为：若符合零级动力学，则单体香料的释放速率基本保持不变，释放过程是浓度差起主要作用，也就是从高浓度扩散到低浓度的过程；若符合伪一级动力学或伪二级动力学，则在单体香料浓度充足的情况下，其释放速率先增加后减少。
[0022]优选地，步骤(6)中所述评估单体香料在卷烟中的释放规律的方法为：E
a
越大，表明单体香料释放需要克服更大的阻力，则单体香料越难从卷烟中释放出来；若ΔH>0，说明单体香料的释放都需要吸热，则升高温度有利于单体香料的释放；若ΔG>0，则单体香料的释放是一个非自发的过程。
[0023]本专利技术的有益效果:
[0024]1、本专利技术提供的基于机理模型评估单体香料在卷烟中释放规律的方法，不仅叙述了单体香料迁移释放的表观现象，还深入解释了单体香料释放的宏观机理和释放反应的内在精细过程，明晰了单体香料释放与卷烟加热温度和单体香料添加浓度之间的关系，了解了不同单体香料在同一卷烟中的释放难易程度以及其释放需要的条件；得到了比较客观真实且全面的单体香料释放规律。
[0025]2、根据本专利技术的评价方法，可以根据卷烟产品的设计特点有针对性地选择单体香料，辅助单体香料选择较适宜的加香方式和优化生产工艺，为卷烟产品的烟用单体香料的配方设计提供全面的数据和指导。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的基于机理模型评估单体香料在卷烟中释放规律的方法的流程图。
[0027]图2为实施例1中的3
‑
甲基戊酸在中心加热模式下卷烟的不同加热温度的累计释放量动力学拟合曲线图。
[0028]图3为实施例1中的3
‑
甲基戊酸在中心加热模式下的lnK与1/T的线性关系图。
[0029]图4为实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机理模型评估单体香料在卷烟中释放规律的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)测定不同温度下卷烟主流烟气中的单体香料的逐口释放量；(2)计算不同温度下所述单体香料的逐口累计释放量；(3)在不同温度下，对所述单体香料的累积释放量进行零级动力学模型拟合、伪一级动力学模型拟合或伪二级动力学模型拟合，根据拟合优度选择最佳的动力学模型获得动力学速率常数K；(4)在不同温度下，对所述单体香料按阿伦尼乌斯方程拟合，根据拟合出的线性关系计算斜率，得到活化能E
a
和指前因子A；(5)通过热重实验绘制所述单体香料的热重分析一阶微分曲线图，获得一阶微分曲线的峰值温度T
m
；根据T
m
计算焓变ΔH和吉布斯自由能变ΔG；(6)根据步骤(3)的动力学拟合结果评估所述单体香料在卷烟中的释放速率；根据步骤(4)得到的活化能E
a
值的大小、以及步骤(5)得到的焓变ΔH值的大小和吉布斯自由能变ΔG值的大小，评估单体香料在卷烟中的释放规律。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中测定使用气相色谱质谱联用；逐口释放量的测定方法为内标标准曲线法或外标标准曲线法，逐口释放量的单位为mg/口。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)根据下式计算所述单体香料的逐口累计释放量：Q
n
＝Q
n
‑1+q
n
；其中：Q
n
为第n口的累积释放量，单位为mg；Q
n
‑1为第(n
‑
1)口的累积释放量，单位为mg；q
n
为第n口的释放量，单位为mg/口。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述零级动力学模型为：Q
n
＝a+K0X，其中：a为常数，K0为零级动力学速率常数，单位为mg/口；X为口数；所述伪一级动力学模型为：Q
n
＝Q
e
(1
‑
exp(
‑
K1X))，其中：K1为伪一级动力学速率常数，单位为口
‑1，Q
e
为释放平衡时的释放量；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋薇，朱瑞芝，张凤梅，陈全，刘春波，司晓喜，刘志华，徐艳群，赵英良，蔡昊城，李振杰，唐石云，刘凯，杨继，何沛，苏钟璧，向能军，夏建军，韩莹，夭建华，朱洲海，管莹，陆舍铭，彭琪媛，李萌，
申请(专利权)人：云南中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：