本發明涉及卷煙紙分析技術領域，具體涉及一種卷煙產品質量維護時卷煙紙選型的方法。

背景技術：

卷煙紙約占煙支重量的5％，在卷煙抽吸過程中直接參與燃燒，對卷煙的燃燒性能、香氣和吸味都有較大影響，因此，控制卷煙紙的質量穩定對于保持卷煙抽吸品質具有重要作用和意義。

目前，生產和使用企業對卷煙紙的定量、透氣度、陰燃速率、灰分等物理指標設定了標準，同時結合卷煙紙中助燃劑含量的檢測、卷煙主流煙氣指標判定等措施，達到控制卷煙紙質量的目的。

在卷煙紙生產過程中，會因工藝的波動、原輔材料的更替等原因而對卷煙紙在參與燃燒時所產生的化合物造成影響，但通過常規檢測手段通常無法做出判斷，因此，有必要通過其他方法考察卷煙紙的燃燒行為，并對卷煙紙的質量差異進行評價。

熱裂解氣相色譜質譜儀可以在嚴格控制的條件下對樣品進行加熱，并對裂解產物進行定性定量分析，具有樣品量少、可直接進樣、分析速度快、重現性好等特征，同時該裝置可將全部樣品在瞬間均勻裂解，具有加熱時間短、二次反應少等優點，因而得到了廣泛應用。

卷煙抽吸時，卷煙紙所處的溫度等條件變化較大，研究者采用熱裂解氣相色譜質譜儀對卷煙紙所處的燃燒條件進行模擬，并對裂解產物進行定性和半定量分析。其中，通過將色譜峰離子圖與標準譜庫進行比對，可以實現裂解產物的定性分析；在對裂解產物進行半定量分析時，則主要采用歸一化法，其次為離子峰面積表示法。

歸一化法是將單個色譜峰面積與總色譜圖峰面積的比值作為分析某物質在裂解產物中所占的比例，對于裂解產物中某物質產生量是否穩定則不能進行判斷。離子峰面積表示法可以對裂解產物中某物質產生量的差異進行考察，但由于卷煙紙裂解產物較多，部分物質的色譜峰會出現重疊，且技術無法完全將其分開，對裂解產物的積分結果及其產生量的差異分析會造成干擾。

提取離子法是對色譜圖中某物質離子碎片中的某一特定離子進行積分，同時選擇輔助離子進行定性，可以減少因色譜峰的重疊對峰面積積分時所造成的影響，目前尚未見其應用于卷煙紙裂解分析。

聚類分析是通過某種預先定義的距離，可以量化的表征不同卷煙紙間的差異程度。本研究采用Ward方法，計算卷煙紙裂解產物11類化合物色譜峰面積的距離，其公式定義如下：

其中，||||₂代表歐氏距離，分別代表r類和s類的類中心，n_rn_s分別代表r類和s類的樣本數。

對于未知的樣本，在獲得其裂解數據后，通過PCA分析可以獲得其樣本的得分(score):

其中，a＝[a₁,a₂,...a₁₀₇]b＝[b₁,b₂,...b₁₀₇]等均為PCA中的投影向量，X₁,X₂...X₁₂₁為樣本的107種裂解產物。通過得分值在二維/三維投影圖中的位置，以及利用公式(1)計算新樣本與已知各類的距離，可以判斷其裂解產物與已知卷煙紙裂解產物間的相似程度，從而推測其各項指標性能，為卷煙紙的開發和替代提供數據支持。

技術實現要素：

本發明提供了一種卷煙產品質量維護時卷煙紙選型的方法，與常規檢測手段相比，能夠對由于工藝波動、原輔材料的更替等原因而對卷煙紙在參與燃燒時產生的化合物的影響進行考察分析，控制卷煙紙的質量穩定。

一種卷煙產品質量維護時卷煙紙選型的方法，該方法包括以下步驟：

1)將裂解樣品剪成小紙片，稱取2.00±0.02mg卷煙紙碎片置于石英管，放入裂解儀中進行裂解，裂解條件如下：

氣體氛圍：9％O2+91％N2；初始溫度：300℃，保持5s；升溫速率：20℃/ms；裂解溫度：900℃，保持5s；

2)對裂解產物進行GC-MS分析，分析條件如下：

進樣口溫度：280±20℃；分流比：50：1；載氣：He；恒流模式；流速1mL/min；色譜柱：DB-5MS；溶劑延遲時間：3±1min；電離方式：EI；傳輸線溫度：280±20℃；離子源溫度：230±10℃；四級桿溫度：150±10℃；掃描范圍：35～500amu；掃描方式：全掃描；

所述GC-MS分析的程序升溫過程如下：在40±5℃保持1～2min，然后以5±1℃/min的升溫速率升至280±20℃，保持10～15min；

3)采用NIST08標準質譜庫檢索，以匹配度≥85％進行定性；

4)對裂解產物中各類化學物質所對應標準質譜庫中豐度高的離子進行提取積分，選擇輔助離子定性；

5)對裂解產物中可定性的化學物質所對應的豐度高的離子進行提取積分，選擇輔助離子定性；計算同一規格卷煙紙樣品裂解產物中的各類化學物質提取離子積分面積的平均值，以及平均值的相對標準偏差，按照化學聚類，若聚類系數小于2，則質量差異不大。

作為優選，從卷煙紙庫存中取規格1#-10#，卷煙紙不同規格的卷煙紙各一盤，針對每一個規格，剝去外層受損的紙張后，沿全寬裁取不少于20層，隨機抽取2層，作為裂解樣品。

本發明將卷煙紙在模擬條件下進行裂解，將色譜峰離子圖與標準譜庫進行比對，實現卷煙紙裂解產物的定性，對裂解產物中選擇輔助離子進行定性，對可定性的化學物質進行積分并匯總歸類，比較不同規格卷煙紙聚類分析后的歐式距離，從而實現對卷煙紙的質量差異的評價。

本發明重點衡量的是，不同規格的卷煙紙樣品的質量差異，由于卷煙紙質量穩定有助于卷煙吸味穩定，卷煙紙樣品的質量差異很小，采用常規手段無法獲取這種差異，而本發明在合適的條件下對卷煙紙進行熱裂解，然后對熱裂解產物進行GC-MS分析，利用分析結果能夠獲得較小的質量差異。

附圖說明

圖1規格1#-10#卷煙紙的歐式距離。

具體實施方式

結合以下實施例對本發明做進一步說明：

從卷煙紙庫存中取規格1#-10#，卷煙紙不同規格的卷煙紙各一盤，針對每一個規格，剝去外層受損的紙張后，沿全寬裁取不少于20層，隨機抽取2層，作為裂解樣品。每個規格的每一層作為一個裂解樣品，即規格A1對應裂解樣品1#-1、裂解樣品1#-2，規格2#對應裂解樣品2#-1、裂解樣品2#-2。

針對每一個裂解樣品進行如下操作：

(1)將裂解樣品剪成1mm²左右的小紙片，稱取2.00(±0.02)mg卷煙紙碎片置于石英管，放入裂解儀中進行裂解，裂解條件如下：

氣體氛圍：9％O₂+91％N₂；初始溫度(保持5s)：300℃；升溫速率：20℃/ms；裂解溫度(保持5s)：900℃，氣體氛圍9％氧氣+91％氮氣。

(2)對裂解產物進行GC-MS分析，分析條件如下：

進樣口溫度：280℃；分流比：50：1；載氣：He；恒流模式；流速1mL/min；色譜柱：DB-5MS(規格60m×0.25mm×1μm)；程序升溫：40℃保持1min，然后以5℃/min的升溫速率升至280℃，保持10min；

溶劑延遲時間：3min；電離方式：EI；傳輸線溫度：280℃；離子源溫度：230℃；四級桿溫度：150℃；掃描范圍：35～500amu；掃描方式：全掃描(SCAN)。

(3)采用NIST08標準質譜庫檢索，以匹配度≥85％進行定性。

(4)對裂解產物中各類化學物質所對應標準質譜庫中豐度高的離子進行提取積分，選擇輔助離子定性。

(5)計算規格1#的2個裂解樣品的熱裂解產物中各類化學物質積分面積的平均值；計算比較各種規格裂解樣品熱裂解產物中各類化學物質積分面積平均值。按照化學聚類，若不同規格樣品的聚類系數≤2，則質量差異不大。

規格1#、2#的卷煙紙裂解產物中化學物質的分析比較結果如表1所示。

表1

表2規格1#-3#的按化學類別聚類分析結果

表3規格4#-6#的按化學類別聚類分析結果

表3規格7#-10#的按化學類別聚類分析結果

圖1中各數據可以看出，規格7#(WAT70FLAX30GSM2％MCE)與10#(WAT60FLAX27GSM2％MCE)卷煙紙差異不大，4#(WAT70FLAX29GSM2％MCE)和5#(WAT70WOOD28GSM2％MCE)卷煙紙差異不大，可以作為卷煙紙選型時的備選方案。