宏量熱重分析法在辨識(shí)煙草熱解特性差異度中的應(yīng)用

郭 恒，王 樂(lè)，錢建財(cái)，于宏曉，張 齊，陳夢(mèng)瑩，郭中雅*，張 華*，李 斌

1.中國(guó)煙草總公司鄭州煙草研究院，鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)楓楊街2號(hào) 450001 2.江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，南京市興隆大街29號(hào) 210019 3.山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，濟(jì)南市歷下區(qū)經(jīng)十路11888號(hào) 250014

長(zhǎng)期以來(lái)，卷煙配方維護(hù)一直是卷煙工業(yè)企業(yè)面臨的實(shí)際問(wèn)題，而對(duì)此問(wèn)題，能夠找到合適的煙葉替代方法尤為重要。劉曉輝等［1］、李恒等［2］利用模塊化配方技術(shù)進(jìn)行煙葉替換，需要配方人員對(duì)各產(chǎn)地?zé)熑~的風(fēng)格品質(zhì)有深入了解，且需要進(jìn)行反復(fù)評(píng)吸、對(duì)比、調(diào)整，該項(xiàng)任務(wù)工作量大、工作強(qiáng)度高，此外受人體嗅味覺(jué)疲勞、評(píng)吸環(huán)境、心理等諸多因素影響，評(píng)吸員需將每日的樣品評(píng)吸數(shù)量控制在一定范圍之內(nèi)［3］。由于模塊化配方技術(shù)受到人為條件的限制，具有快速、無(wú)損和低成本等特點(diǎn)的近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于煙葉替代工作中。張建平等［4］、李石頭等［5］、劉曉萍等［6］通過(guò)近紅外光譜輔助配方來(lái)進(jìn)行煙葉替代，但該技術(shù)的煙葉替代符合度有待提高，且掃描過(guò)程中出現(xiàn)的差異可能大于煙葉之間的差異。為實(shí)現(xiàn)煙葉替代更高的符合度，研究人員聚焦到煙草熱解特性，如陳耀岐等［7］研究發(fā)現(xiàn)在不同溫度下煙草熱解揮發(fā)性產(chǎn)物的種類和數(shù)量都會(huì)發(fā)生明顯變化；廖津津等［8］通過(guò)控制升溫速率對(duì)卷煙煙絲建立快速熱解動(dòng)力學(xué)模型，深入分析了煙絲在熱分解溫度區(qū)間的疊加程度、熱解速率以及釋放特性指數(shù)。李巧靈等［9］對(duì)不同年份、不同區(qū)域及不同部位的煙葉進(jìn)行熱重分析，繪制了20種具有代表性的微分熱重（DTG）曲線，采用標(biāo)準(zhǔn)均方根誤差對(duì)不同煙草樣品進(jìn)行評(píng)價(jià)，建立了一種基于熱重的煙草熱解差異度分析方法，將煙草之間的熱解差異通過(guò)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化表征，并根據(jù)差異度量化結(jié)果進(jìn)行煙葉原料替代［10］，與近紅外光譜輔助配方技術(shù)相比，這一方法同時(shí)兼?zhèn)淇焖佟⒉皇苋藛T限制和符合度高的優(yōu)點(diǎn)。但對(duì)于熱重分析（TGA）技術(shù)進(jìn)行煙葉原料替代，郭高飛等［11］指出煙粉和煙絲的熱轉(zhuǎn)化失重行為差異明顯，相比煙粉的熱解燃燒，煙絲的熱解燃燒行為能夠更加準(zhǔn)確地反映卷煙中煙草原料的熱轉(zhuǎn)化特性，原因是消費(fèi)者消費(fèi)的是煙絲形態(tài)的卷煙。現(xiàn)有的商業(yè)化熱重分析儀，只能測(cè)試少量樣品，并不適用煙絲形態(tài)的熱解研究。

針對(duì)上述問(wèn)題，利用煙草/材料宏量熱重分析儀對(duì)煙絲進(jìn)行宏量熱失重分析，采用均方根誤差（RMSE）對(duì)煙絲熱解差異度進(jìn)行量化表征，并與程序升溫的TGA進(jìn)行對(duì)比分析，評(píng)估宏量熱重分析方法（MTGA）辨識(shí)煙草熱解特性差異的能力及時(shí)效性，并將MTGA方法提出的煙葉替代方案進(jìn)行產(chǎn)品評(píng)吸，旨在為卷煙配方設(shè)計(jì)與維護(hù)提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

儀器：i-macroTA103煙草/材料宏量熱重分析儀（中國(guó)煙草總公司鄭州煙草研究院），WKX204電子天平（感量：0.000 1 g）、AB204-S/FACT電子分析天平（感量：0.000 1 g）、TGA/DSC 3+熱重分析儀（瑞士Mettler Toledo公司）；SXL-1208馬弗爐、DHG-9123電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海齊欣科學(xué)儀器有限公司）；高速萬(wàn)能粉碎機(jī)（天津市泰斯特儀器有限公司）。

樣品：年份、產(chǎn)地（省份、市級(jí)、縣級(jí)）、部位與等級(jí)的單等級(jí)煙草樣品如表1所示，總樣品數(shù)為44個(gè)。

表1 煙草樣品信息①Tab.1 Information on tobacco samples

宏量熱重分析儀的結(jié)構(gòu)示意圖和實(shí)物圖如圖1所示，主要由載氣單元、加熱單元和稱重單元組成。載氣單元可通入特定載氣（空氣或氮?dú)猓环Q重單元為設(shè)置在加熱單元頂部的電子天平。石英坩堝由鉑金絲懸掛在天平下端并置于加熱單元的管式電爐中，實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)爐體吹掃不同氣體，數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)記錄坩堝中樣品隨時(shí)間或溫度的質(zhì)量變化。

圖1 宏量熱重分析儀結(jié)構(gòu)示意圖和實(shí)物圖Fig.1 Schematic diagram and physical diagram of the macro thermal analyzer

1.2 MTGA方法

1.2.1 樣品前處理切絲寬度為0.8 mm的煙絲在烘箱（105℃）中干燥2 h，密封備用。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)方法

相關(guān)文獻(xiàn)［12-16］報(bào)道的不同煙草之間熱解差異主要在500℃之前，因此MTGA的溫度設(shè)定為420℃，天平保護(hù)氣（N2）流量為500 mL/min，載氣（N2）流量為1 000 mL/min。稱取（0.300 0±0.000 5）g煙絲放置到坩堝中，通過(guò)控制升降機(jī)使整個(gè)系統(tǒng)閉合，升起過(guò)程為22 s。單個(gè)樣品反應(yīng)時(shí)間約為3.5 min，單個(gè)樣品總測(cè)試時(shí)間約為5 min。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

MTGA法通過(guò)宏量熱重分析儀測(cè)得煙絲在420℃時(shí)質(zhì)量隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)，并繪制成失重曲線。首先對(duì)失重?cái)?shù)據(jù)歸一化，后將失重曲線對(duì)時(shí)間進(jìn)行求導(dǎo)，得到DTG曲線。每個(gè)樣品獲得相應(yīng)的DTG數(shù)據(jù)，通過(guò)引入均方根誤差算法評(píng)價(jià)煙草樣品之間的熱解差異，如公式（1）所示。均方根誤差（RMSE）是預(yù)測(cè)值與真實(shí)值偏差的平方與觀測(cè)次數(shù)N比值的平方根，RMSE越接近0，則表明目標(biāo)樣品與基準(zhǔn)樣品的DTG數(shù)據(jù)偏差越小，其熱解特征就越接近。表達(dá)式為：

式中：N表示在所取時(shí)間區(qū)間內(nèi)宏量熱重分析儀所記錄的點(diǎn)數(shù)；i表示第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)；（dm/dt）是某時(shí)刻的質(zhì)量損失百分比速率；表示所測(cè)樣品的實(shí)驗(yàn)值；是基準(zhǔn)樣品的實(shí)驗(yàn)值。

1.3 TGA方法

將煙葉切絲、粉碎，過(guò)150目（孔徑0.1 mm）篩，密封備用，實(shí)驗(yàn)前在溫度為（22±1）℃、相對(duì)濕度60%±2%的恒溫恒濕箱中平衡48 h。

稱取（10.0±0.5）mg煙粉進(jìn)行熱重實(shí)驗(yàn)，升溫速率為20℃/min，N2流量為20 mL/min，升溫區(qū)間為38～1 000℃。單個(gè)樣品反應(yīng)時(shí)間約為1 h，實(shí)驗(yàn)儀器降至室溫耗時(shí)1 h，因此單個(gè)樣品測(cè)試所需時(shí)間約為2 h。

1.4 兩種實(shí)驗(yàn)方法對(duì)比

對(duì)兩種方法不同實(shí)驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比。由表2可知，TGA測(cè)試的對(duì)象是粉末，MTGA測(cè)試的對(duì)象是煙絲。MTGA使用煙絲更貼近卷煙的真實(shí)抽吸狀態(tài)，且裂解過(guò)程屬于快速升溫和恒溫過(guò)程，該過(guò)程與卷煙實(shí)際消費(fèi)過(guò)程更接近。MTGA方法更加高效、簡(jiǎn)便，無(wú)需考慮儀器降溫過(guò)程，單個(gè)樣品測(cè)試時(shí)間僅為TGA方法的1/24。

表2 兩種實(shí)驗(yàn)方法對(duì)比Tab.2 Comparisonbetweentwoexperimentalmethods

2 結(jié)果與討論

2.1 實(shí)驗(yàn)重復(fù)性評(píng)價(jià)

圖2為MTGA的重復(fù)性實(shí)驗(yàn)DTG曲線圖，3次平行實(shí)驗(yàn)的DTG曲線十分接近，由此可證明煙絲的形態(tài)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響較小。用變異系數(shù)和均方根誤差對(duì)兩次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行重復(fù)性評(píng)價(jià)，以實(shí)驗(yàn)1為基準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)2與實(shí)驗(yàn)1的變異系數(shù)為4.6%，RMSE為5.76×10-5，實(shí)驗(yàn)3與實(shí)驗(yàn)1的變異系數(shù)為3.1%，RMSE為4.2×10-5。綜上所述，MTGA的重復(fù)性能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。

圖2 TGA（A）與MTGA（B）的重復(fù)性Fig.2 RepeatabilityofTGA（A）andMTGA（B）

2.2MTGA法與TGA法的對(duì)比

2.2.1 不同部位的煙草樣品熱解差異性分析

使用2017年福建三明寧化B2F、C2F、X2F和2019年河南三門峽B2F、C2F以及2018年四川涼山會(huì)東B2F、C2F分別進(jìn)行TGA和MTGA實(shí)驗(yàn)，DTG曲線如圖3所示，根據(jù)RMSE計(jì)算得到不同部位之間的熱解差異度，如表3所示。

表3 不同部位煙草樣品的熱解差異Tab.3 Pyrolysis differences among tobacco samples from different stalk positions

圖3 不同部位煙草樣品的TGA（A,C）和MTAG（B,D）DTG曲線Fig.3 DTGcurvesofTGA(A,C)andMTGA(B,D)oftobaccosamplesfromdifferentstalkpositions

從圖3A中可以看出，福建三明寧化下部葉的熱解曲線與上部、中部葉的熱解曲線差異很大，而上部葉和中部葉差異相對(duì)較小，圖3B宏量熱重分析所得曲線也有相同趨勢(shì)。從圖3C與圖3D中也能清晰看出上部葉與中部葉的差異相對(duì)較小。根據(jù)表3的RMSE結(jié)果可知，當(dāng)分別以2017年福建三明寧化C2F、2019年河南三門峽B2F、2018年四川涼山會(huì)東B2F 3個(gè)樣品作為基準(zhǔn)時(shí)，3個(gè)年份、3個(gè)省份之間熱解差異規(guī)律基本一致，當(dāng)TGA法測(cè)得的煙草樣本熱解差異增大時(shí)，MTGA法所測(cè)的熱解差異也同樣增大，上述結(jié)果證明MTGA法與TGA法對(duì)部位之間的熱解差異辨識(shí)能力基本相同。

2.2.2 不同區(qū)域的煙草樣品熱解差異性分析

2.2.2.1 不同省份的煙草樣品熱解差異性分析

使用2017年福建南平建陽(yáng)、山西、云南楚雄的C3F樣品和2018年福建三明寧化、江西吉安、云南楚雄的C3F以及2019年福建三明寧化、貴州遵義、云南楚雄的C3F分別進(jìn)行TGA和MTGA實(shí)驗(yàn)，DTG曲線如圖4所示，根據(jù)RMSE計(jì)算得到不同省份之間的熱解差異度見(jiàn)表4。

表4 不同省份C3F煙草樣品之間的熱解差異Tab.4 Pyrolysis differences among C3F tobacco samples from different provinces

圖4 不同省份C3F煙草樣品的TGA（A,C,E）和MTGA（B,D,F）DTG曲線Fig.4 DTG curves of TGA（A,C,E）and MTGA（B,D,F）of C3F tobacco samples from different provinces

從圖4A的DTG曲線可以看出三者的差異主要在180～250℃與280～350℃兩個(gè)區(qū)間范圍內(nèi)，福建南平建陽(yáng)的樣品熱解速率快于云南楚雄，而云南楚雄快于山西。該規(guī)律同樣反映在MTGA圖4B的25～50 s和65～100 s兩個(gè)區(qū)間范圍內(nèi)，且TGA 180～250℃差異與MTGA 25～50 s差異規(guī)律一致，TGA 280～350℃差異與MTGA 65～100 s差異規(guī)律一致。另外兩組DTG的曲線圖同樣表明MTGA與TGA所測(cè)得的趨勢(shì)一致。根據(jù)RMSE結(jié)果可知，當(dāng)省份之間的差異變化時(shí)，TGA與MTGA的差異基本同步變化，且符合一定的正相關(guān)關(guān)系。上述結(jié)論均可證明宏量熱重分析法可分辨省份之間的樣品差異。

2.2.2.2 不同市級(jí)的煙草樣品熱解差異性分析

對(duì)2018年云南楚雄、大理和麗江的C3F和2019年湖南永州藍(lán)山、湘西、郴州桂陽(yáng)的C3F以及2018年云南楚雄、大理、昆明的C2F煙草樣品分別進(jìn)行TGA和MTGA實(shí)驗(yàn)，DTG曲線如圖5所示，分別以2018年云南楚雄C3F、2019年湖南永州藍(lán)山C3F和2018年云南楚雄C2F為基準(zhǔn)，根據(jù)RMSE計(jì)算得到不同市級(jí)之間的熱解差異度見(jiàn)表5。

表5 不同市級(jí)煙草樣品之間的熱解差異度Tab.5 Pyrolysis differences among tobacco samples from different cities

圖5 不同市級(jí)煙草樣品的TGA（A、C、E）和MTGA（B、D、F）DTG曲線Fig.5 DTG curves of TGA(A,C,E)and MTGA(B,D,F)of tobacco samples from different cities

如圖5A所示，上述樣品差異主要存在于180～250℃溫度區(qū)間內(nèi)，其余溫度范圍差異較小，圖5B中宏量熱重分析的失重規(guī)律與此完全相似。從圖5E和5F對(duì)比中得知，當(dāng)市級(jí)之間的差異減小時(shí)，MTGA法所測(cè)得的差異隨之減小。通過(guò)對(duì)比市級(jí)的RMSE結(jié)果發(fā)現(xiàn)，市級(jí)之間的熱解差異大部分小于省份之間的差異。從3組市級(jí)對(duì)比數(shù)據(jù)中可知，當(dāng)TGA法的熱解差異變大時(shí)，MTGA法的差異度同樣按比例增大，表明MTGA法可以對(duì)市級(jí)之間的煙葉差異進(jìn)行有效辨識(shí)。

2.2.2.3 不同縣級(jí)的煙草樣品熱解差異性分析

對(duì)2017年河南三門峽盧氏、三門峽澠池和三門峽的C3F和2018年畢節(jié)大方、畢節(jié)的B2F以及2018年湖南郴州桂陽(yáng)、郴州的C2F煙葉樣品分別進(jìn)行TGA和MTGA實(shí)驗(yàn)（三門峽、畢節(jié)、郴州3種樣品分別為該市不同縣煙絲的混合，其他指標(biāo)均一致），DTG曲線如圖6所示，根據(jù)RMSE計(jì)算得到不同縣級(jí)之間的熱解差異度見(jiàn)表6。

表6 不同縣級(jí)煙草樣品之間的熱解差異度Tab.6 Pyrolysisdifferencesamong tobacco samplesfrom different counties

圖6 不同縣級(jí)煙草樣品TGA（A,C,E）和MTGA（B,D,F）DTG曲線Fig.6 DTG curves of TGA(A,C,E)and MTGA(B,D,F)of tobacco samples from different counties

由圖6可以看出不同縣級(jí)之間的DTG曲線十分接近，以2017年河南三門峽盧氏C3F為基準(zhǔn)，三門峽澠池、三門峽與三門峽盧氏之間的RMSE遠(yuǎn)小于不同省份和不同市級(jí)之間的差異。主要原因?yàn)椴煌h級(jí)之間的氣候、土壤、光照時(shí)間等各方面因素較接近。從宏量熱重分析的RMSE結(jié)果分析可知，三門峽澠池與三門峽、三門峽盧氏的RMSE分別為12.1×10-5、16.1×10-5，與TGA數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，二者趨勢(shì)相似，即使是差異度較小，宏量熱重分析儀依然能夠準(zhǔn)確地辨識(shí)。

通過(guò)對(duì)不同區(qū)域的煙草進(jìn)行熱解差異性分析，無(wú)論是TGA還是MTGA，發(fā)現(xiàn)不同區(qū)域中大部分煙葉熱解差異大小關(guān)系為：不同省＞不同市＞不同縣，與文獻(xiàn)［9］中TGA方法所測(cè)得結(jié)果一致，該結(jié)果進(jìn)一步證明宏量熱重分析法能夠辨識(shí)不同區(qū)域煙絲之間的差異，且與TGA方法具有基本等同的辨識(shí)能力。

2.2.3 不同年份的煙草樣品熱解差異性分析

對(duì)2017、2018、2019年河南三門峽澠池的C3F和2017、2018年云南麗江玉龍的C3F以及2017、2018年四川涼山會(huì)東的C4F煙葉樣品分別進(jìn)行TGA和MTGA實(shí)驗(yàn)，DTG曲線如圖7所示，根據(jù)RMSE計(jì)算得到不同年份之間的熱解差異度見(jiàn)表7。

表7 不同年份煙草樣品之間的熱解差異度Tab.7 Pyrolysis differences among tobacco samples harvested in different years

不同年份之間降雨或者光照時(shí)長(zhǎng)會(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)造成一定影響，煙葉放置時(shí)間長(zhǎng)短也會(huì)造成煙草之間的一些細(xì)微差異。通過(guò)對(duì)河南三門峽澠池不同年份C3F煙葉TGA和MTGA的RMSE結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)2017年該單等級(jí)煙葉與2018年、2019年相差相對(duì)較大，從DTG曲線可以得到2018年和2019年河南三門峽澠池C3F煙葉之間差異相對(duì)較小，通過(guò)觀察2018年和2019年的RMSE結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩者的差異較小。對(duì)比2017年、2018年云南麗江玉龍C3F煙葉以及2017年、2018年四川涼山會(huì)東C4F煙葉的RMSE結(jié)果，當(dāng)TGA的RMSE減小時(shí)，MTGA的結(jié)果也有一定程度的減小，且根據(jù)圖7C、7D可以看出，TGA在180～230℃之間峰值的大小順序與MTGA相應(yīng)時(shí)間段的峰值的大小順序一致。綜上MTGA方法可辨識(shí)不同年份之間煙葉的熱解差異。

圖7 不同年份煙草樣品的TGA（A,C）和MTGA（B,D）DTG曲線Fig.7 DTG curves of TGA(A,C)and MTGA(B,D)of tobacco samples harvested in different years

2.2.4 不同等級(jí)的煙草樣品熱解差異性分析

對(duì)2017年云南麗江玉龍C1F、C2F、C3F、C4F和2017年四川涼山會(huì)東C2F、C3F、C4F以及福建三明寧化C2F、C3F、C4F煙草樣品分別進(jìn)行TGA和MTGA實(shí)驗(yàn)，DTG曲線如圖8所示，根據(jù)RMSE計(jì)算得到不同等級(jí)之間的熱解差異度見(jiàn)表8。

表8 不同等級(jí)煙草樣品之間的熱解差異度Tab.8 Pyrolysisdifferencesamong tobacco samples of different grades

由圖8A、8C可知，2017年云南麗江玉龍C1F和C2F煙葉的DTG曲線基本重合。以C1F樣品作為基準(zhǔn)，C2F基于TGA方法的RMSE值為0.67×10-5，二者差異極小，而宏量熱重分析依然能夠辨識(shí)。同時(shí)，根據(jù)TGA和MTGA前兩組數(shù)據(jù)的RMSE的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著等級(jí)級(jí)差的增大，樣品之間的熱解差異也在擴(kuò)大，即使不同等級(jí)煙葉的差異度較小，宏量熱重分析依然能夠準(zhǔn)確辨識(shí)。從第3組2018年福建三明寧化的3個(gè)等級(jí)煙葉的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，3個(gè)等級(jí)的煙葉熱解差異較大，而宏量熱重分析也同樣能夠識(shí)別。

通過(guò)對(duì)部位、省份、市級(jí)、縣級(jí)、等級(jí)、年份等指標(biāo)進(jìn)行MTGA和TGA對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，宏量熱重分析法在具有快速辨識(shí)的基礎(chǔ)上同時(shí)擁有與TGA相當(dāng)?shù)谋孀R(shí)能力，且MTGA能夠準(zhǔn)確量化煙絲樣本的熱解差異度，因此可以嘗試?yán)肕TGA方法在卷煙配方維護(hù)中提供煙葉替代方案并考察其應(yīng)用效果。

2.3 利用MTGA方法進(jìn)行煙葉替代

通過(guò)對(duì)已收集到的284種單料煙進(jìn)行MTGA實(shí)驗(yàn)，分別計(jì)算每種樣品與另外283種樣品的RMSE值，以最小值與次小值作為煙葉配方替代的首選和備選方案。分別對(duì)3個(gè)牌號(hào)卷煙配方進(jìn)行替代，命名為牌號(hào)1、牌號(hào)2、牌號(hào)3。以原有配方為基準(zhǔn)，3個(gè)牌號(hào)的DTG曲線如圖9所示，最小值和次小值的RMSE結(jié)果見(jiàn)表9。

通過(guò)上述牌號(hào)配方替換后的RMSE結(jié)果可知，經(jīng)混合后最小值替代與次小值替代的RMSE值與單種類煙絲差異度規(guī)律一致，且僅大于樣品間的差異，再次證明宏量熱重分析具有較高的分辨能力。

為驗(yàn)證葉組配方中更換煙葉后的應(yīng)用效果，分別對(duì)3個(gè)不同品類、不同規(guī)格的配方在替代前后進(jìn)行評(píng)吸。感官評(píng)吸樣品的制作（包括每個(gè)規(guī)格原有配方、最小值替代煙葉配方、次小值替代煙葉配方等）和感官評(píng)吸實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)均由具有省級(jí)感官評(píng)吸資格的9名人員參與，使用對(duì)比法進(jìn)行評(píng)吸，感官質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表10。

表10 感官質(zhì)量評(píng)價(jià)表Tab.10 Resultsof sensory evaluation

通過(guò)評(píng)吸結(jié)果發(fā)現(xiàn)，3個(gè)牌號(hào)的最小值替代和次小值替代的卷煙風(fēng)格基本一致，質(zhì)量水平也十分接近，各項(xiàng)指標(biāo)差異較小，且符合各指標(biāo)允差±0.5分要求，牌號(hào)1和3最小值替代的最終得分甚至優(yōu)于原配方。證明MTGA方法在煙葉替代方面具有可行性。

3 結(jié)論

通過(guò)建立MTGA方法獲得煙絲的DTG曲線，并利用RMSE對(duì)煙絲熱解差異進(jìn)行量化表征，且與TGA的差異度辨識(shí)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，最終進(jìn)一步驗(yàn)證了用于卷煙配方維護(hù)的應(yīng)用效果。結(jié)果表明：①宏量熱重分析法（MTGA）具有高效便捷、可連續(xù)操作等優(yōu)點(diǎn)，并且煙絲的熱解行為更加貼近卷煙中煙草原料的熱解特性。②MTGA對(duì)差異相對(duì)較大的不同部位或不同省份煙絲，以及對(duì)差異相對(duì)較小的不同市級(jí)、不同縣級(jí)、不同年份或不同等級(jí)的煙絲，均可達(dá)到與TGA相當(dāng)?shù)谋孀R(shí)能力。③采用MTGA方法對(duì)3個(gè)不同牌號(hào)的卷煙配方制定了煙葉替代方案，評(píng)吸結(jié)果表明該方法應(yīng)用于卷煙配方維護(hù)具有可行性。MTGA方法能為卷煙配方維護(hù)提供切實(shí)有效的替代方案，且能夠快速鎖定替代煙葉范圍，降低配方維護(hù)工作量。