一种基于烟叶替代的卷烟叶组配方仿配设计方法组成比例

本发明专利技术公开了一种基于烟叶替代的卷烟叶组配方仿配设计方法，包括：构建烟叶数据信息库；基于烟叶数据信息库进行线性判别分析分类训练，得到烟叶类标预测模型；选定一个拟仿配的目标叶组配方Q，分别对Q中的每一种烟叶的类标进行预测，得到对应的类标；获取Q中的每种烟叶的最优替代烟叶和次优替代烟叶；对Q中的每一种烟叶，选用对应的最优替代烟叶进行替代，当最优替代烟叶也是Q中的一种组分时，则选择次优替代烟叶进行替代，完成生成配方P；对配方P的配比优化。通过对已有的卷烟叶组配方进行仿配，从而生成具有类似风格的叶组配方单，达到基于非人工经验的卷烟叶组配方设计，提高卷烟叶组配方设计效率。烟叶组配方设计效率。烟叶组配方设计效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于烟叶替代的卷烟叶组配方仿配设计方法


[0001]本专利技术涉及卷烟及卷烟在制品质量检测
，尤其涉及一种基于烟叶替代的卷烟叶 组配方仿配设计方法。

技术介绍

[0002]卷烟配方是烟草企业卷烟生产的基础与核心。卷烟配方是由多种不同的单等级烟叶按照 一定比例配伍而成，通常情况下，成品卷烟配方是由15至30种不同的单料烟按照一定比例 配伍而成。在卷烟生产过程中，卷烟配方是维持卷烟品牌质量稳定的重要内容。传统的卷烟 配方维护是一项复杂的工作，需要感官评吸和测量仪器综合评定替换后的卷烟配方的感官和 烟气指标是否满足要求。这通常要求评吸人员有丰富的评吸经验及长时间的培训和实践经验 的积累。评吸员的健康及精神状况也对评吸结果有较大影响。这种依靠专家评吸和分析检测 的方式效率低、耗时长、成本高，因此，开发卷烟配方智能化维护技术和手段显得必要且迫 切。
[0003]多年来，卷烟企业积累了大量的基础数据和研发数据，这些数据非常有价值，但它们存 放分散、整合度低、关联度不够、一致性差等特点。近年来，随着机器学习、数据挖掘及人 工智能在各领域的广泛应用与发展，利用这些方法对数据进行挖掘处理，可以发现其蕴涵的 巨大价值，从而提高对烟草生产内在规律性的认识，为卷烟叶组配方设计提供支持，实现卷 烟产品设计的数字化和科学化。这对卷烟企业科学、高效地进行卷烟产品设计和生产，避免 重复劳动，提高工作效率，增强卷烟生产的稳定性，从而提高市场竞争力，促进企业的可持 续发展具有重要的现实意义。
[0004]本专利技术旨在通过对已有的卷烟叶组配方进行仿配，从而生成具有类似风格的叶组配方单， 达到基于非人工经验的卷烟叶组配方设计，提高卷烟叶组配方设计效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种基于烟叶替代的卷烟叶组配方仿配设计方法，其目的在于通过对已有 的卷烟叶组配方进行仿配，从而生成具有类似风格的叶组配方单，达到基于非人工经验的卷 烟叶组配方设计，提高卷烟叶组配方设计效率。
[0006]一种基于烟叶替代的卷烟叶组配方仿配设计方法，包括：
[0007]构建烟叶数据信息库，其包括各烟叶对应的产区、等级、类标、近红外光谱和常规化学 成分数据；
[0008]基于烟叶数据信息库进行线性判别分析分类训练，得到烟叶类标预测模型；
[0009]选定一个拟仿配的目标叶组配方Q，用烟叶类标预测模型分别对Q中的每一种烟叶的类 标进行预测，得到对应的类标C；
[0010]在烟叶数据信息库中，将类标为C的每一种烟叶的红外光谱矩阵与Q中的该种烟叶的近 红外光谱矩阵进行欧氏距离计算，将欧式距离按从小到大排序，取前两位对应的两种烟叶作 为Q中的该种烟叶的候选替代烟叶，分别记为最优替代烟叶和次优替代烟叶；
[0011]对拟仿配的目标叶组配方Q中的每一种烟叶，选用对应的最优替代烟叶进行替代，当最 优替代烟叶也是Q中的一种组分时，则选择次优替代烟叶进行替代，完成生成配方P；
[0012]根据线性加权计算出配方P和拟仿配的目标叶组配方Q的常规化学成分向量并调整配比， 使得配方P和拟仿配的目标叶组配方Q的常规化学成分差异最小化，实现配方P的配比优化。
[0013]进一步地，所述实现配方P的配比优化的过程包括：
[0014]针对分配P中的每一个烟叶组分，计算其常规化学成分向量与拟仿配的目标叶组配方Q 的常规化学成分向量的欧式距离d，将欧式距离d乘以该烟叶组分的配比初值得到影响因子r；
[0015]根据影响因子r的大小进行排序，对影响因子r最大的烟叶组分，调整其配比，使得调整 后的配方P与拟仿配的目标叶组配方Q的常规化学成分差异最小；
[0016]重新计算调整后的配方P中各烟叶组分的影响因子r，并重新排序；
[0017]如果重新排序后的顺序与前一次的排序一致，则结束配比优化，否则重复上述操作。
[0018]进一步地，在实现配方P的配比优化之后，还包括：
[0019]当配方P的配比优化后导致各烟叶组分的配比总和不等于100时，通过调整填充料比例 进行控制。
[0020]进一步地，所述填充料包括梗丝、薄片、膨化烟丝或适用于作为填充料的单料烟。
[0021]进一步地，在生成配方P的过程中，如果最优替代烟叶和次优替代烟叶均为拟仿配的目 标叶组配方Q中的组分时，则根据拟仿配的目标叶组配方Q中待替代烟叶的烟叶类型和等级， 在烟叶数据信息库中选择与该待替代烟叶的烟叶类型和等级一致，且不在拟仿配的目标叶组 配方Q中的烟叶作为替代烟叶；
[0022]如果烟叶数据信息库中无满足条件的烟叶，则放弃替代该待替代烟叶。
[0023]进一步地，所述烟叶类型包括清香型烟叶、中间香型烟叶、浓香型烟叶、进口烟叶；
[0024]在生成配方P之前，还包括：
[0025]对烟叶数据信息库中的所有烟叶进行感官评价，评价内容清甜香、蜜甜香、醇甜香和焦 甜香四种香韵得分；
[0026]根据四种香韵得分对烟叶类型进行分类：评价结果中，清甜香评分最高的烟叶，定义为 清香型烟叶；评价结果中，焦甜香评分最高的烟叶，定义为浓香型烟叶；评价结果中，蜜甜 香或醇甜香评分最高的烟叶，定义为中间香型烟叶；产地为外国的烟叶，定义为进口烟叶。
[0027]进一步地，所述基于烟叶数据信息库进行线性判别分析分类训练，得到烟叶类标预测模 型，具体包括：
[0028]从烟叶数据信息库中随机筛选出n个包含各个品类的烟叶的近红外光谱及对应类标作为 训练集；
[0029]基于训练集中的近红外光谱构建维度为n
×
p的近红外光谱矩阵，其中p为近红外光谱维 度；
[0030]将近红外光谱矩阵进行标准化处理，得到标准化近红外光谱矩阵X；
[0031]计算标准化近红外光谱矩阵的协方差矩阵：
[0032]计算协方差矩阵的特征值及对应的特征向量；
[0033]将特征值及对应的特征向量进行递减排序，取前k个特征值对应的特征向量组成维度为p
ꢀ×
k的降维矩阵W；
[0034]将trainX＝X*W做为训练数据，并将对应的类标一起作为参数调用Matlab的 ClassificationDiscriminant.fit函数，进行线性判别分析分类训练，得到烟叶类标预测模型；
[0035]利用烟叶类标预测模型对拟仿配的目标叶组配方Q的中各烟叶进行类标预测时，分别获 取拟仿配的目标叶组配方Q中各烟叶的近红外光谱并进行标注化处理得到testX，调用Matlab 的predict函数，得到各烟叶对应的预测类标。
[0036]进一步地，所述将近红外光谱矩阵进行标准化处理，得到标准化近红外光谱矩阵X，过程 包括：
[0037]将近红外光谱矩阵进行Z
‑
Score标准化，其每一元素标准化为：
[0038][0039]其中，为第j个变量的标准差，表示第j个变量的平均值，其中变量 为吸光度，x
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于烟叶替代的卷烟叶组配方仿配设计方法，其特征在于，包括：构建烟叶数据信息库，其包括各烟叶对应的产区、等级、类标、近红外光谱和常规化学成分数据；基于烟叶数据信息库进行线性判别分析分类训练，得到烟叶类标预测模型；选定一个拟仿配的目标叶组配方Q，用烟叶类标预测模型分别对Q中的每一种烟叶的类标进行预测，得到对应的类标C；在烟叶数据信息库中，将类标为C的每一种烟叶的红外光谱矩阵与Q中的该种烟叶的近红外光谱矩阵进行欧氏距离计算，将欧式距离按从小到大排序，取前两位对应的两种烟叶作为Q中的该种烟叶的候选替代烟叶，分别记为最优替代烟叶和次优替代烟叶；对拟仿配的目标叶组配方Q中的每一种烟叶，选用对应的最优替代烟叶进行替代，当最优替代烟叶也是Q中的一种组分时，则选择次优替代烟叶进行替代，完成生成配方P；根据线性加权计算出配方P和拟仿配的目标叶组配方Q的常规化学成分向量并调整配比，使得配方P和拟仿配的目标叶组配方Q的常规化学成分差异最小化，实现配方P的配比优化。2.根据权利要求1所述的基于烟叶替代的卷烟叶组配方仿配设计方法，其特征在于，所述实现配方P的配比优化的过程包括：针对分配P中的每一个烟叶组分，计算其常规化学成分向量与拟仿配的目标叶组配方Q的常规化学成分向量的欧式距离d，将欧式距离d乘以该烟叶组分的配比初值得到影响因子r；根据影响因子r的大小进行排序，对影响因子r最大的烟叶组分，调整其配比，使得调整后的配方P与拟仿配的目标叶组配方Q的常规化学成分差异最小；重新计算调整后的配方P中各烟叶组分的影响因子r，并重新排序；如果重新排序后的顺序与前一次的排序一致，则结束配比优化，否则重复上述操作。3.根据权利要求1所述的基于烟叶替代的卷烟叶组配方仿配设计方法，其特征在于，在实现配方P的配比优化之后，还包括：当配方P的配比优化后导致各烟叶组分的配比总和不等于100时，通过调整填充料比例进行控制。4.根据权利要求3所述的基于烟叶替代的卷烟叶组配方仿配设计方法，其特征在于，所述填充料包括梗丝、薄片、膨化烟丝或适用于作为填充料的单料烟。5.根据权利要求1所述的基于烟叶替代的卷烟叶组配方仿配设计方法，其特征在于，在生成配方P的过程中，如果最优替代烟叶和次优替代烟叶均为拟仿配的目标叶组配方Q中的组分时，则根据拟仿配的目标叶组配方Q中待替代烟叶的烟叶类型和等级，在烟叶数据信息库中选择与该待替代烟叶的烟叶类型和等级一致，且不在拟仿配的目标叶组配方Q中的烟叶作为替代烟叶；如果烟叶数据信息库中无满足条件的烟叶，则放弃替代该待替代烟叶。6.根据权利要求5所述的基于烟叶替代的卷烟叶组配方仿配设计方法，其特征在于，所述烟叶类型包括清香型烟叶、中间香型烟叶、浓香型烟叶、进口烟叶；在生成配方P之前，还包括：对烟叶数据信息库中的所有烟叶进行感官评价，评价内容清甜香、蜜甜香、醇甜香和焦
甜香四种香韵得分；根据四种香韵得分对烟叶类型进行分类：评价结果中，清甜香评分最高的烟叶，定义为清香型烟叶；评价结果中...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡佳校，孔波，庹苏行，伍毅子，马畛，李燕春，卢红兵，杨华武，刘金云，钟科军，
申请(专利权)人：湖南中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：