煙絲填充值與煙支重量及穩(wěn)定性的相關(guān)分析

唐 軍，唐 麗，周 冰，何邦華

(云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，云南昆明650202)

煙絲填充值是煙草行業(yè)在卷煙加工過程中監(jiān)控在制品質(zhì)量的一個重要工藝指標(biāo)［1-2］。成品煙絲填充值一定程度上決定了卷煙的耗絲量，其值的大小和波動直接影響到煙支重量及穩(wěn)定性。而煙支重量是卷煙質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，且與吸阻、密度、硬度等其他卷煙質(zhì)量指標(biāo)及焦油量、煙堿量、CO量等煙氣質(zhì)量指標(biāo)存在顯著的相關(guān)關(guān)系［3-7］。煙絲填充值是影響卷煙質(zhì)量和煙氣質(zhì)量及穩(wěn)定性的重要因素之一。近年來，隨著卷煙加工工藝水平的不斷提升，如何保證和提高卷煙質(zhì)量及穩(wěn)定性已成為煙草行業(yè)研究的重要課題［8-9］。筆者系統(tǒng)研究了煙絲填充值與煙支重量及穩(wěn)定性的相關(guān)關(guān)系，為進(jìn)一步改善卷煙質(zhì)量穩(wěn)定性提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料 昆明卷煙廠某牌號切后煙絲;國產(chǎn)豎紋32A70W卷煙紙，寬度53.0 mm，透氣度70 CU;醋纖濾嘴棒，絲束規(guī)格為3.0Y/35000D，圓周24.1 mm，長度100 mm，吸阻3 140 Pa，硬度87%。主要設(shè)備儀器:KLD-2Z型薄板滾筒干燥設(shè)備、HDT-FX型氣流干燥設(shè)備、Protos 70卷煙機，德國Hauni公司;SevenMulti S40型多功能綜合測試儀，瑞士Mettler公司;101-2A型電熱鼓風(fēng)干燥箱，北京市永光明醫(yī)療儀器廠;Tcz-3型填充值測量儀，鄭州煙草研究院。

1.2 方法

1.2.1 不同填充值煙絲的制備。取某牌號同一批切后煙絲分為7份，分別采用不同烘絲方式和烘絲加工參數(shù)進(jìn)行烘絲干燥，得到不同填充值的煙絲，烘絲方式和烘絲溫度見表1。

1.2.2 煙絲卷制成煙支。待上述7份煙絲按不同烘絲方式和加工參數(shù)運行穩(wěn)定后，用小車在烘絲出口分別接取100 kg，送入貯絲房平衡水分48 h，然后送入卷接包車間在同一臺Protos 70卷煙機進(jìn)行卷制。在卷制過程中，關(guān)閉卷煙機的煙支重量控制系統(tǒng)，并保持吸阻(1 100±200)Pa、圓周(24.3±0.2)mm、長度(84±0.5)mm等其他卷煙規(guī)格不變。

表1 烘絲方式和烘絲溫度

1.2.3 測定方法。煙絲含水率采用《卷煙工藝規(guī)范》規(guī)定的方法采用烘箱法測定;煙絲填充值是按照YC/T152-2001《卷煙煙絲填充值的測定》中的方法采用Tcz-3型填充值測量儀測定;煙支重量采用SevenMulti S40型多功能綜合測試儀測定。另外，該試驗采用標(biāo)準(zhǔn)偏差來表征煙絲填充值和煙支重量的穩(wěn)定性，為減少試驗的成本和檢測的數(shù)量，統(tǒng)一選取樣本量為10。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙絲填充值和煙支重量測定結(jié)果 對7種按照不同烘絲方式和烘絲加工參數(shù)烘絲并平衡水分48 h后的煙絲，每種煙絲取樣10次，每次50 g，測定其含水率和填充值，結(jié)果見表2和表3。

據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報道［10-11］，煙絲含水率和填充值是影響卷煙質(zhì)量的2個重要因素。從表2可見，7種烘后煙絲經(jīng)過平衡水分48 h后，煙絲含水率均達(dá)到卷制要求(12.5±0.5)%，且標(biāo)準(zhǔn)偏差≤0.060，說明煙絲含水率穩(wěn)定性較好。因此，在下面討論分析中，將忽略煙絲含水率對煙支重量及穩(wěn)定性的影響。從表3可見，同一批切后煙絲經(jīng)過不同烘絲方式(薄板和氣流)和烘絲加工參數(shù)(薄板筒壁溫度和工藝氣溫度)烘絲干燥后得到了不同填充值和穩(wěn)定性的煙絲。其中，氣流烘絲方式得到的煙絲填充值(≥5.30 cm3/g)要高于薄板烘絲方式得到的煙絲填充值(≤5.00 cm3/g)，這是由于氣流式烘絲溫度較高所造成的。7種煙絲填充值范圍為4.65～5.69 cm3/g，標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍為0.013 4～0.084 2。

7種煙絲在相同卷制條件，并且在同一臺Protos 70卷煙機上卷制成煙支，分別取煙支樣10次，每次1支，測定其煙支重量，結(jié)果見表4。

表2 煙絲含水率測定結(jié)果

表3 煙絲填充值測定結(jié)果

從表4可以看出，不同填充值的煙絲按照同一規(guī)格(除煙支重量外)卷制后，得到不同重量的煙支。這說明煙絲填充值對煙支重量有顯著的影響。

表4 煙支重量測定結(jié)果

2.2 煙絲填充值與煙支重量間相關(guān)分析 以煙絲填充值為橫坐標(biāo)，煙支重量為縱坐標(biāo)，繪制出煙絲填充值與煙支重量的線性關(guān)系，如圖1所示。

圖1 煙絲填充值與煙支重量的線性關(guān)系

從圖1可以看出，煙支重量隨煙絲填充值增大而下降，兩者呈顯著的線性負(fù)相關(guān)。在試驗煙絲填充值范圍內(nèi)，煙絲填充值與煙支重量之間的線性相關(guān)方程為:y=-0.125x+1.518，相關(guān)系數(shù)為R2為0.987。這表明，在消除煙絲含水率對煙支重量的影響后，煙絲填充值是影響煙支重量的主要因素。從理論上分析，當(dāng)煙支圓周、長度一定時，煙支中可填充的體積一定，即煙支容積率保持不變，隨煙絲填充值的增大，相同容積率的煙支可填充的煙絲量下降，從而煙支重量相應(yīng)下降。因此，試驗結(jié)果與理論分析相吻合。

2.3 煙絲填充值標(biāo)準(zhǔn)偏差與煙支重量標(biāo)準(zhǔn)偏差間相關(guān)分析 以上分析可知，煙絲填充值是影響煙支重量的主要因素。因此，煙絲填充值的波動必然會影響到煙支重量的穩(wěn)定性。用標(biāo)準(zhǔn)偏差來表征穩(wěn)定性，以煙絲填充值標(biāo)準(zhǔn)偏差為橫坐標(biāo)，煙支重量標(biāo)準(zhǔn)偏差為縱坐標(biāo)，繪制煙絲填充值標(biāo)準(zhǔn)偏差與煙支重量標(biāo)準(zhǔn)偏差的線性關(guān)系，如圖2所示。

圖2 煙絲填充值標(biāo)準(zhǔn)偏差與煙支重量標(biāo)準(zhǔn)偏差的線性關(guān)系

從圖2可以看出，隨煙絲填充值標(biāo)準(zhǔn)偏差增大，煙支重量標(biāo)準(zhǔn)偏差增大，兩者呈顯著的線性正相關(guān)。在試驗煙絲填充值標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍內(nèi)，煙絲填充值標(biāo)準(zhǔn)偏差與煙支重量標(biāo)準(zhǔn)偏差之間的線性相關(guān)方程為:y=0.357x+0.011，相關(guān)系數(shù)R2為0.947。這說明，煙絲填充值波動對煙支重量的穩(wěn)定性具有顯著影響。眾所周知［12-13］，煙絲填充值的波動是由于來料波動、加工工藝參數(shù)控制精度、三絲摻配均勻性等因素所造成的，煙絲填充值對煙支重量的影響可歸納為制絲加工過程對煙支重量的影響。該試驗中各煙絲均用同一臺卷煙機按照同一規(guī)格卷制成煙支，卷制加工過程對煙支重量穩(wěn)定性的影響是一定的。因此，該線性相關(guān)方程有著顯著的物理意義，方程中的斜率項表征了制絲加工過程對煙支重量穩(wěn)定性的影響，而常數(shù)項是卷制加工過程對煙支重量穩(wěn)定性的影響。該試驗中卷煙機對煙支重量標(biāo)準(zhǔn)偏差的影響為0.011 g或11 mg。

3 結(jié)論

在消除煙絲含水率對煙支重量的影響后，煙絲填充值是影響煙支重量及穩(wěn)定性的重要因素。在試驗范圍內(nèi)，煙絲填充值與煙支重量之間呈顯著的線性負(fù)相關(guān)性，其線性相關(guān)方程為:y=-0.125x+1.518，相關(guān)系數(shù)為R2為0.987。煙絲填充值標(biāo)準(zhǔn)偏差與煙支重量標(biāo)準(zhǔn)偏差呈顯著的線性正相關(guān)性，其線性相關(guān)方程為:y=0.357x+0.011，相關(guān)系數(shù)R2為0.947。而且，該方程中斜率項和常數(shù)項可分別表征制絲加工過程和卷制加工過程對煙支重量穩(wěn)定性的影響。

［1］姚光明，王文輝，尹獻(xiàn)忠，等.煙絲結(jié)構(gòu)對煙絲填充值和卷制質(zhì)量的影響［J］.鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報:自然科學(xué)版，2003，18(4):62-64.

［2］劉新民，杜詠梅，程森，等.烤煙煙絲填充值與其理化指標(biāo)和感官品質(zhì)的關(guān)系［J］.中國煙草科學(xué)，2012，33(5):74-78.

［3］魏步健.煙支重量的重要性及其相關(guān)性［J］.煙草科技，2000(3):6-8.

［4］李娟，王建民，張?zhí)鞐?，?煙支質(zhì)量及其相關(guān)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值的系統(tǒng)化設(shè)計［J］.鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報:自然科學(xué)版，2011，26(5):84-87.

［5］張圖偉.關(guān)于卷煙焦油量穩(wěn)定性的研究［J］.輕工科技，2012(2):106.

［6］郭景會，陳迎春.提高卷煙單支重量控制精度的研究［J］.科技與生活，2011(16):165-166.

［7］周曉梅.同品種煙絲在不同卷煙機卷制重量差異分析［J］.科學(xué)之友，2012(4):146，148.

［8］呂祥敏，趙朋賢，李秋彤，等.控制圖在卷煙質(zhì)量穩(wěn)定性中的應(yīng)用［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40(10):6171-6172，6215.

［9］張慧筠，王玉勝，陳玉筠.主成分分析法在卷煙質(zhì)量評價中的應(yīng)用［J］.廣東化工，2011，38(5):216-217，223.

［10］孫雯，李雪梅，曾曉鷹，等.煙絲含水率對卷煙燃吸品質(zhì)、煙氣水分及粒相物揮發(fā)性成分的影響［J］.煙草科技，2009(11):33-39.

［11］劉志華，楊松，王昆森，等.煙絲含水率對主流煙氣CO等7種有害成分釋放量的影響［J］.煙草科技，2012(1):29-33.

［12］田秋生，侯平賢，姜均停，等.出料速度對煙絲結(jié)構(gòu)和卷煙質(zhì)量的影響［J］.科技信息，2011(27):384，408.

［13］潘玥，郭雋.貯絲條件設(shè)計對煙絲質(zhì)量的影響研究［J］.河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，15(6):72-73，103.