調(diào)控主流煙氣中巴豆醛釋放量的制絲工藝參數(shù)模型

袁月等

摘要：為了確定制絲工藝對(duì)主流煙氣中巴豆醛釋放量的影響，通過均勻設(shè)計(jì)法，建立了切絲寬度、HT工作蒸氣壓力、熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)門開度、筒壁溫度、筒體轉(zhuǎn)速6種制絲工藝參數(shù)與卷煙主流煙氣巴豆醛釋放量的二次多項(xiàng)式逐步回歸模型，并對(duì)模型進(jìn)行了因素主效應(yīng)分析、單因素效應(yīng)分析、邊際效應(yīng)分析和雙因素交互作用分析。結(jié)果表明，6種工藝參數(shù)對(duì)巴豆醛釋放量的貢獻(xiàn)率由大到小依次為筒壁溫度、熱風(fēng)風(fēng)門開度、切絲寬度、熱風(fēng)溫度、筒體轉(zhuǎn)速、HT工作蒸氣壓力。切絲寬度、HT工作蒸氣壓力、熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)門開度的增加會(huì)促進(jìn)巴豆醛的釋放，筒體轉(zhuǎn)速和筒壁溫度的升高會(huì)抑制巴豆醛的釋放；切絲寬度、HT工作蒸氣壓力、熱風(fēng)溫度、筒壁溫度和筒體轉(zhuǎn)速對(duì)巴豆醛釋放量的影響隨其他工藝參數(shù)水平的升高而增大，熱風(fēng)風(fēng)門開度的影響不變。切絲寬度與HT工作蒸氣壓力、切絲寬度與熱風(fēng)溫度、筒壁溫度與筒體轉(zhuǎn)速之間存在交互作用影響巴豆醛釋放量。

關(guān)鍵詞：卷煙；制絲工藝參數(shù)；巴豆醛；均勻設(shè)計(jì)；二次多項(xiàng)式逐步回歸

中圖分類號(hào)：TS452+.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2014）06-1322-05

Models of Processing Parameters for Controlling the Crotonaldehyde in Cigarette Mainstream Smoke

YUAN Yue，TAN Lan-lan，DAI Ya，F(xiàn)ENG Guang-lin，YANG Wen-min，CHEN Kun-yan，XIAO Ke-yi，WANG Chang-guo （Technical Research Center of China Tobacco Chuanyu Industrial Limited Liability Corporation/Sichuan key Laboratory for Harmful Components and Tar Reduction in Cigarette， Chengdu 610066， China）

Abstract： A mathematical model was established by regression techniques from the six processing parameters including tobacco cut width， HT operating steam pressure， hot-air temperature， hot air damper opening， the temperature of cylinder wall， and the revolving speed of casing cylinder to the emission of crotonaldehyde in mainstream smoke. The principal-factor effect， single-factor effect， marginal effect and double-factor effect of the model were analyzed. The results showed that the contribution order for the crotonaldehyde emission was the temperature of cylinder wall>hot air damper opening>tobacco cut width>hot-air temperature>the revolving speed of casing cylinder>HT operating steam pressure. The crotonaldehyde release amount increased with tobacco cut width， HT operating steam pressure， hot-air temperature and hot air damper opening， and decreased with the temperature of cylinder wall. The revolving speed of casing cylinder promoted the crotonaldehyde delivery under low level background， and inhibited it under middle and high level background. The influence of tobacco cut width， HT operating steam pressure， hot-air temperature， temperature of cylinder wall and the revolving speed of casing cylinder on crotonaldehyde emission aggravated with the increasing of other parameters. Hot air damper openings effect didnt change. In addition， interactive influence on crotonaldehyde delivery existed between tobacco cut width and HT operating steam pressure， tobacco cut width and the temperature of cylinder wall， the temperature of cylinder wall and the revolving speed of casing cylinder.

Key words： cigarette； processing parameters； crotonaldehyde； uniform design； quadratic polyriomial stepwise regression

巴豆醛即丁烯醛，屬于卷煙主流煙氣中主要揮發(fā)性羰基化合物中的一種，是呼吸道纖毛毒素，對(duì)眼結(jié)膜及上呼吸道黏膜有強(qiáng)烈刺激作用，長(zhǎng)期接觸易引起慢性鼻炎、神經(jīng)系統(tǒng)機(jī)能障礙[1，2]，被收錄在Hoffmann等[3]所列的卷煙煙氣危害性成分名單中，謝劍平等[4]將其列為7種卷煙主流煙氣危害性指標(biāo)之一。因此，降低卷煙主流煙氣中巴豆醛的釋放量是當(dāng)前卷煙減害研究的重要組成部分。國(guó)內(nèi)關(guān)于卷煙制絲工藝參數(shù)對(duì)煙氣有害成分釋放量的影響有過一些報(bào)道[5-7]，但在試驗(yàn)設(shè)計(jì)上主要采用單因素循環(huán)的方法，雖有組合性的研究，所建立的模型卻存在一定的局限性，不能有效反映單一因素的影響和兩兩因素的交互作用。

本研究選取卷煙生產(chǎn)中涉及的3個(gè)關(guān)鍵制絲工序的6個(gè)工藝參數(shù)，即切絲寬度、HT工作蒸氣壓力、熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)門開度、筒壁溫度及筒體轉(zhuǎn)速，采用均勻設(shè)計(jì)開展試驗(yàn)，以各工藝參數(shù)為自變量，巴豆醛釋放量為因變量，應(yīng)用二次多項(xiàng)式逐步回歸方法，建立了工藝參數(shù)到巴豆醛釋放量的模型，并對(duì)模型進(jìn)行了深入分析，旨在為卷煙實(shí)際生產(chǎn)中工藝參數(shù)的選擇提供指導(dǎo)，從而有效調(diào)控卷煙主流煙氣中巴豆醛的含量。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料 所用材料為川渝中煙涪陵分廠生產(chǎn)某一品牌配方煙絲。

1.1.2 設(shè)備 工藝設(shè)備：FT112微波松散機(jī)（江蘇智思機(jī)械制造有限責(zé)任公司）、WQ3313滾筒式葉片回潮機(jī)（昆明船舶制造有限責(zé)任公司）、SQ313切葉絲機(jī)（昆明船舶制造有限責(zé)任公司）、隧道式葉絲回潮機(jī)（昆明船舶制造有限責(zé)任公司）、SH315D滾筒管板式烘絲機(jī)（秦皇島煙草機(jī)械有限責(zé)任公司）；檢測(cè)設(shè)備：Agilent 1200高效液相色譜儀和Agilent 1200 FLD檢測(cè)器；20孔道轉(zhuǎn)盤式吸煙機(jī)（德國(guó)BORGWALDT公司）。

1.2 方法

1.2.1 樣品制備 按照隨機(jī)化原則選擇試驗(yàn)順序。在設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)及保持烘后葉絲含水率符合工藝要求的前提下，按文獻(xiàn)[8]中規(guī)定的方法在烘絲機(jī)出口處分別取樣5次，每次10 kg?；旌暇鶆蚝笥盟姆址ūＡ魳悠窡熃z約20 kg。樣品煙絲經(jīng)自然平衡含水率在11.8%～12.5%后，利用同一機(jī)器用相同卷接材料卷制，煙支的圓周、硬度及單支重量均在規(guī)定的允許誤差范圍內(nèi)。卷煙樣品平衡48 h經(jīng)重量和吸阻挑選后，用于巴豆醛釋放量檢測(cè)。

1.2.2 檢測(cè)方法 按照標(biāo)準(zhǔn)YC/T 255-2008[9]對(duì)樣品卷煙主流煙氣中的巴豆醛含量進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 制絲實(shí)際工藝參數(shù)與試驗(yàn)結(jié)果

選取卷煙生產(chǎn)中的切絲寬度（x1）、HT工作蒸氣壓力（x2）、熱風(fēng)溫度（x3）、熱風(fēng)風(fēng)門開度（x4）、筒壁溫度（x5）、筒體轉(zhuǎn)速（x6）作為主要工藝參數(shù)進(jìn)行均勻設(shè)計(jì)[10]試驗(yàn)，共7個(gè)組合，3次重復(fù)，各因素范圍見表1。對(duì)試驗(yàn)中各工藝參數(shù)按0～1的范圍進(jìn)行極差歸一化處理，排除量綱的影響，結(jié)果如表2所示。

對(duì)SDH-1、SDH-2、SDH-3、SDH-4、SDH-5、SDH-6、SDH-7共7組卷煙樣品主流煙氣中的巴豆醛釋放量檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示，巴豆醛釋放量為16.96～19.24 μg/支，平均為17.96 μg/支，中位數(shù)為17.70 μg/支，峰度為0.40，偏度為0.58。

2.2 模型的建立

選用二次多項(xiàng)式逐步回歸分析方法建立模型，一般公式為：y=b0+bijxixj，以歸一化后的工藝參數(shù)（表2）作為自變量，巴豆醛釋放量作為因變量，得到工藝參數(shù)到巴豆醛釋放量的模型，方程為：y=17.500+1.480x42+0.059x52+0.578x1x2+1.930 x1x3-2.110x5x6。

同時(shí)得到回歸方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)R=0.999 9，P=0.002 5<0.05?？梢钥闯鲈撃Ｐ托Ч^好，能夠正確反映各工藝參數(shù)與巴豆醛釋放量之間的關(guān)系，可靠性較高。

2.3 因素主效應(yīng)分析

采用因素主效應(yīng)分析法[11]計(jì)算模型中各因素的貢獻(xiàn)率，考察各工藝參數(shù)對(duì)巴豆醛釋放量的影響。根據(jù)本試驗(yàn)建立的模型計(jì)算各因素的貢獻(xiàn)率x1為0.992，x2為0.495，x3為0.498，x4為0.998，x5為1.418，x6為0.497，表明6種工藝參數(shù)對(duì)巴豆醛釋放量影響的大小順序?yàn)橥脖跍囟?、熱風(fēng)風(fēng)門開度、切絲寬度、熱風(fēng)溫度、筒體轉(zhuǎn)速、HT工作蒸氣壓力。

2.4 單因素效應(yīng)分析

依據(jù)表2歸一化后的工藝參數(shù)，分別設(shè)置高、中、低3個(gè)水平，具體見表3。在其他因素置于高、中、低水平時(shí)，考察了回歸模型中單一工藝參數(shù)變化對(duì)巴豆醛釋放量的影響，得到的一元函數(shù)方程如表4所示。從表4中可以看出，將其他因素分別置于高水平和中水平時(shí)，切絲寬度（x1）、HT工作蒸氣壓力（x2）、熱風(fēng)溫度（x3）、筒體轉(zhuǎn)速（x6）4個(gè)因素的效應(yīng)方程都是一元一次方程，說明其與巴豆醛釋放量呈線性相關(guān)，其中，切絲寬度（x1）、HT工作蒸氣壓力（x2）、熱風(fēng)溫度（x3）為正相關(guān)，筒體轉(zhuǎn)速（x6）為負(fù)相關(guān)；將其他因素置于低水平時(shí)，這4個(gè)因素的效應(yīng)方程均為常數(shù)方程，說明其對(duì)巴豆醛釋放量無影響。當(dāng)熱風(fēng)風(fēng)門開度（x4）水平為0～1，其他因素分別置于高、中、低水平時(shí)，隨著熱風(fēng)風(fēng)門開度（x4）的增大，巴豆醛釋放量（y）呈拋物線形式逐漸增大，升高趨勢(shì)先慢后快。當(dāng)筒壁溫度（x5）水平為0～1時(shí)，其他因素分別置于高、中、低水平時(shí)，巴豆醛釋放量（y）均隨著筒壁溫度（x5）的增加而下降，且各水平下的下降速率變化不明顯，巴豆醛釋放量（y）的下降速率由大到小依次為高水平、中水平、低水平。

2.5 邊際效應(yīng)分析

通過分析模型中各因素的邊際效應(yīng)，可以進(jìn)一步確定巴豆醛釋放量隨各工藝參數(shù)改變的變化速率和變化方向。根據(jù)建立的模型，求出各因素的一階偏導(dǎo)數(shù)，按照因素與水平表（表3），將其他因素分別置于低、中、高水平，求出各因素分別在高、中、低水平下巴豆醛的邊際釋放量（y），結(jié)果依次如表5、表6、表7所示。由表5、表6、表7可知，工藝參數(shù)切絲寬度（x1）、HT工作蒸氣壓力（x2）、熱風(fēng)溫度（x3）、筒體轉(zhuǎn)速（x6）分別處于高、中、低水平時(shí)，其對(duì)應(yīng)各水平的巴豆醛邊際釋放量不變，即其對(duì)巴豆醛釋放量影響的變化速率不變。且將其他因素置于低水平（表5）時(shí)，x1、x2、x3、x6的巴豆醛邊際釋放量均為0，說明這4種工藝參數(shù)對(duì)巴豆醛釋放量無影響。將其他因素置于中水平（表6）、高水平（表7）時(shí)，x1、x2、x3的巴豆醛邊際釋放量為正值，說明巴豆醛釋放量會(huì)隨其增加而增加；x6的巴豆醛邊際釋放量為負(fù)值，說明巴豆醛釋放量會(huì)隨其增加而降低。這都與單因素效應(yīng)分析結(jié)果一致。

熱風(fēng)風(fēng)門開度（x4）的巴豆醛邊際釋放量為正值，且不因其他因素水平的改變而變化，僅隨其自身因素水平的降低而減小，說明該工藝參數(shù)的增加會(huì)促進(jìn)巴豆醛的釋放，且影響程度也會(huì)相應(yīng)增大。筒壁溫度（x5）的邊際效應(yīng)比較復(fù)雜，當(dāng)其他因素置于低水平時(shí)，x5的巴豆醛邊際釋放量為正值，并隨其自身水平的提高而變大，說明巴豆醛釋放量會(huì)隨該工藝參數(shù)的增加而增加，影響速率也逐漸增大；但當(dāng)其他因素分別置于中水平和高水平時(shí)，其巴豆醛邊際釋放量為負(fù)值，且絕對(duì)值隨其自身水平的提高而減小，說明此情況下巴豆醛釋放量會(huì)隨該工藝參數(shù)的增加而降低，受影響程度也逐漸減小。

綜合以上結(jié)果來看，除了熱風(fēng)風(fēng)門開度（x4），其余因素的巴豆醛邊際釋放量絕對(duì)值均隨其他因素水平的升高而增大，說明其他因素的水平越高，巴豆醛釋放量受這5種工藝參數(shù)變化的影響也越大。

2.6 雙因素交互作用分析

采用等高線分析法[12]考察建立的回歸模型中任意兩種工藝參數(shù)對(duì)巴豆醛釋放量的交互作用影響結(jié)果。選定模型中的2個(gè)因素，將其他因素按照表4分別置于高、中、低水平，共得到等高線方程42個(gè)，結(jié)果只有切絲寬度（x1）與HT工作蒸氣壓力（x2）、切絲寬度（x1）與熱風(fēng)溫度（x3）、筒壁溫度（x5）與筒體轉(zhuǎn)速（x6）的等高線方程中含有交互項(xiàng)x1x2、x1x3、x5x6，如表8所示。表明對(duì)于本試驗(yàn)建立的模型，只有x1與x2、x1與x3、x5與x6之間存在交互作用。根據(jù)其等高線方程作圖發(fā)現(xiàn)，這3對(duì)因素的等高線圖基本變化趨勢(shì)相同，即隨著2種工藝參數(shù)的減小，巴豆醛釋放量逐漸減小。以工藝參數(shù)切絲寬度（x1）與HT工作蒸汽壓力（x2）的等高線圖為例，當(dāng)其他因素分別置于低、中、高水平時(shí)，其等高線圖如圖1所示。切絲寬度（x1）與熱風(fēng)溫度（x3）、筒壁溫度（x5）與筒體轉(zhuǎn)速（x6）的等高線圖與圖1a一致，等高線疏密分布均勻，說明2種因素對(duì)巴豆醛釋放量的影響程度沒有明顯差別。從圖1b、1c可以看出，當(dāng)其他工藝參數(shù)置于中水平和高水平時(shí)，切絲寬度（x1）與HT工作蒸氣壓力（x2）的交互作用表現(xiàn)為，沿切絲寬度（x1）軸向等高線變化密集，而HT工作蒸氣壓力（x2）軸向等高線變化相對(duì)稀疏，說明切絲寬度（x1）對(duì)巴豆醛釋放量的影響比HT工作蒸氣壓力（x2）大。

3 結(jié)論

通過均勻設(shè)計(jì)安排試驗(yàn)，采用二次多項(xiàng)式逐步回歸方法建立了包括切絲寬度、HT工作蒸氣壓力、熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)門開度、筒壁溫度、筒體轉(zhuǎn)速6個(gè)工藝參數(shù)與卷煙主流煙氣中巴豆醛釋放量的模型。模型的因素主效應(yīng)分析結(jié)果表明，各工藝參數(shù)對(duì)巴豆醛釋放量影響的貢獻(xiàn)率由大到小依次為筒壁溫度、熱風(fēng)風(fēng)門開度、切絲寬度、熱風(fēng)溫度、筒體轉(zhuǎn)速、HT工作蒸氣壓力。單因素效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，切絲寬度、HT工作蒸氣壓力、熱風(fēng)溫度與巴豆醛釋放量呈線性正相關(guān)，筒體轉(zhuǎn)速則與巴豆醛釋放量呈線性負(fù)相關(guān)，而熱風(fēng)風(fēng)門開度和筒壁溫度與巴豆醛釋放量呈較復(fù)雜的拋物線相關(guān)。進(jìn)一步的邊際效應(yīng)分析證實(shí)，在0～1水平下，巴豆醛釋放量隨切絲寬度、HT工作蒸氣壓力、熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)門開度的增大而提高，隨筒體轉(zhuǎn)速和筒壁溫度的升高而降低；且切絲寬度、HT工作蒸氣壓力、熱風(fēng)溫度、筒壁溫度和筒體轉(zhuǎn)速對(duì)巴豆醛釋放量影響的變化速率隨其他工藝參數(shù)的增大而變大，熱風(fēng)風(fēng)門開度的影響不變。雙因素交互作用的分析結(jié)果表明，只有切絲寬度與HT工作蒸氣壓力、切絲寬度與熱風(fēng)溫度、筒壁溫度與筒體轉(zhuǎn)速之間存在交互作用。本研究建立的模型對(duì)于從工藝參數(shù)的角度控制卷煙主流煙氣中巴豆醛的釋放量具有一定的指導(dǎo)意義，在卷煙實(shí)際生產(chǎn)中還需要考慮到其他因素如卷煙材料、葉組配方等的影響。

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2.5 邊際效應(yīng)分析

通過分析模型中各因素的邊際效應(yīng)，可以進(jìn)一步確定巴豆醛釋放量隨各工藝參數(shù)改變的變化速率和變化方向。根據(jù)建立的模型，求出各因素的一階偏導(dǎo)數(shù)，按照因素與水平表（表3），將其他因素分別置于低、中、高水平，求出各因素分別在高、中、低水平下巴豆醛的邊際釋放量（y），結(jié)果依次如表5、表6、表7所示。由表5、表6、表7可知，工藝參數(shù)切絲寬度（x1）、HT工作蒸氣壓力（x2）、熱風(fēng)溫度（x3）、筒體轉(zhuǎn)速（x6）分別處于高、中、低水平時(shí)，其對(duì)應(yīng)各水平的巴豆醛邊際釋放量不變，即其對(duì)巴豆醛釋放量影響的變化速率不變。且將其他因素置于低水平（表5）時(shí)，x1、x2、x3、x6的巴豆醛邊際釋放量均為0，說明這4種工藝參數(shù)對(duì)巴豆醛釋放量無影響。將其他因素置于中水平（表6）、高水平（表7）時(shí)，x1、x2、x3的巴豆醛邊際釋放量為正值，說明巴豆醛釋放量會(huì)隨其增加而增加；x6的巴豆醛邊際釋放量為負(fù)值，說明巴豆醛釋放量會(huì)隨其增加而降低。這都與單因素效應(yīng)分析結(jié)果一致。

熱風(fēng)風(fēng)門開度（x4）的巴豆醛邊際釋放量為正值，且不因其他因素水平的改變而變化，僅隨其自身因素水平的降低而減小，說明該工藝參數(shù)的增加會(huì)促進(jìn)巴豆醛的釋放，且影響程度也會(huì)相應(yīng)增大。筒壁溫度（x5）的邊際效應(yīng)比較復(fù)雜，當(dāng)其他因素置于低水平時(shí)，x5的巴豆醛邊際釋放量為正值，并隨其自身水平的提高而變大，說明巴豆醛釋放量會(huì)隨該工藝參數(shù)的增加而增加，影響速率也逐漸增大；但當(dāng)其他因素分別置于中水平和高水平時(shí)，其巴豆醛邊際釋放量為負(fù)值，且絕對(duì)值隨其自身水平的提高而減小，說明此情況下巴豆醛釋放量會(huì)隨該工藝參數(shù)的增加而降低，受影響程度也逐漸減小。

綜合以上結(jié)果來看，除了熱風(fēng)風(fēng)門開度（x4），其余因素的巴豆醛邊際釋放量絕對(duì)值均隨其他因素水平的升高而增大，說明其他因素的水平越高，巴豆醛釋放量受這5種工藝參數(shù)變化的影響也越大。

2.6 雙因素交互作用分析

采用等高線分析法[12]考察建立的回歸模型中任意兩種工藝參數(shù)對(duì)巴豆醛釋放量的交互作用影響結(jié)果。選定模型中的2個(gè)因素，將其他因素按照表4分別置于高、中、低水平，共得到等高線方程42個(gè)，結(jié)果只有切絲寬度（x1）與HT工作蒸氣壓力（x2）、切絲寬度（x1）與熱風(fēng)溫度（x3）、筒壁溫度（x5）與筒體轉(zhuǎn)速（x6）的等高線方程中含有交互項(xiàng)x1x2、x1x3、x5x6，如表8所示。表明對(duì)于本試驗(yàn)建立的模型，只有x1與x2、x1與x3、x5與x6之間存在交互作用。根據(jù)其等高線方程作圖發(fā)現(xiàn)，這3對(duì)因素的等高線圖基本變化趨勢(shì)相同，即隨著2種工藝參數(shù)的減小，巴豆醛釋放量逐漸減小。以工藝參數(shù)切絲寬度（x1）與HT工作蒸汽壓力（x2）的等高線圖為例，當(dāng)其他因素分別置于低、中、高水平時(shí)，其等高線圖如圖1所示。切絲寬度（x1）與熱風(fēng)溫度（x3）、筒壁溫度（x5）與筒體轉(zhuǎn)速（x6）的等高線圖與圖1a一致，等高線疏密分布均勻，說明2種因素對(duì)巴豆醛釋放量的影響程度沒有明顯差別。從圖1b、1c可以看出，當(dāng)其他工藝參數(shù)置于中水平和高水平時(shí)，切絲寬度（x1）與HT工作蒸氣壓力（x2）的交互作用表現(xiàn)為，沿切絲寬度（x1）軸向等高線變化密集，而HT工作蒸氣壓力（x2）軸向等高線變化相對(duì)稀疏，說明切絲寬度（x1）對(duì)巴豆醛釋放量的影響比HT工作蒸氣壓力（x2）大。

3 結(jié)論

通過均勻設(shè)計(jì)安排試驗(yàn)，采用二次多項(xiàng)式逐步回歸方法建立了包括切絲寬度、HT工作蒸氣壓力、熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)門開度、筒壁溫度、筒體轉(zhuǎn)速6個(gè)工藝參數(shù)與卷煙主流煙氣中巴豆醛釋放量的模型。模型的因素主效應(yīng)分析結(jié)果表明，各工藝參數(shù)對(duì)巴豆醛釋放量影響的貢獻(xiàn)率由大到小依次為筒壁溫度、熱風(fēng)風(fēng)門開度、切絲寬度、熱風(fēng)溫度、筒體轉(zhuǎn)速、HT工作蒸氣壓力。單因素效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，切絲寬度、HT工作蒸氣壓力、熱風(fēng)溫度與巴豆醛釋放量呈線性正相關(guān)，筒體轉(zhuǎn)速則與巴豆醛釋放量呈線性負(fù)相關(guān)，而熱風(fēng)風(fēng)門開度和筒壁溫度與巴豆醛釋放量呈較復(fù)雜的拋物線相關(guān)。進(jìn)一步的邊際效應(yīng)分析證實(shí)，在0～1水平下，巴豆醛釋放量隨切絲寬度、HT工作蒸氣壓力、熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)門開度的增大而提高，隨筒體轉(zhuǎn)速和筒壁溫度的升高而降低；且切絲寬度、HT工作蒸氣壓力、熱風(fēng)溫度、筒壁溫度和筒體轉(zhuǎn)速對(duì)巴豆醛釋放量影響的變化速率隨其他工藝參數(shù)的增大而變大，熱風(fēng)風(fēng)門開度的影響不變。雙因素交互作用的分析結(jié)果表明，只有切絲寬度與HT工作蒸氣壓力、切絲寬度與熱風(fēng)溫度、筒壁溫度與筒體轉(zhuǎn)速之間存在交互作用。本研究建立的模型對(duì)于從工藝參數(shù)的角度控制卷煙主流煙氣中巴豆醛的釋放量具有一定的指導(dǎo)意義，在卷煙實(shí)際生產(chǎn)中還需要考慮到其他因素如卷煙材料、葉組配方等的影響。

參考文獻(xiàn)：

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2.5 邊際效應(yīng)分析

通過分析模型中各因素的邊際效應(yīng)，可以進(jìn)一步確定巴豆醛釋放量隨各工藝參數(shù)改變的變化速率和變化方向。根據(jù)建立的模型，求出各因素的一階偏導(dǎo)數(shù)，按照因素與水平表（表3），將其他因素分別置于低、中、高水平，求出各因素分別在高、中、低水平下巴豆醛的邊際釋放量（y），結(jié)果依次如表5、表6、表7所示。由表5、表6、表7可知，工藝參數(shù)切絲寬度（x1）、HT工作蒸氣壓力（x2）、熱風(fēng)溫度（x3）、筒體轉(zhuǎn)速（x6）分別處于高、中、低水平時(shí)，其對(duì)應(yīng)各水平的巴豆醛邊際釋放量不變，即其對(duì)巴豆醛釋放量影響的變化速率不變。且將其他因素置于低水平（表5）時(shí)，x1、x2、x3、x6的巴豆醛邊際釋放量均為0，說明這4種工藝參數(shù)對(duì)巴豆醛釋放量無影響。將其他因素置于中水平（表6）、高水平（表7）時(shí)，x1、x2、x3的巴豆醛邊際釋放量為正值，說明巴豆醛釋放量會(huì)隨其增加而增加；x6的巴豆醛邊際釋放量為負(fù)值，說明巴豆醛釋放量會(huì)隨其增加而降低。這都與單因素效應(yīng)分析結(jié)果一致。

熱風(fēng)風(fēng)門開度（x4）的巴豆醛邊際釋放量為正值，且不因其他因素水平的改變而變化，僅隨其自身因素水平的降低而減小，說明該工藝參數(shù)的增加會(huì)促進(jìn)巴豆醛的釋放，且影響程度也會(huì)相應(yīng)增大。筒壁溫度（x5）的邊際效應(yīng)比較復(fù)雜，當(dāng)其他因素置于低水平時(shí)，x5的巴豆醛邊際釋放量為正值，并隨其自身水平的提高而變大，說明巴豆醛釋放量會(huì)隨該工藝參數(shù)的增加而增加，影響速率也逐漸增大；但當(dāng)其他因素分別置于中水平和高水平時(shí)，其巴豆醛邊際釋放量為負(fù)值，且絕對(duì)值隨其自身水平的提高而減小，說明此情況下巴豆醛釋放量會(huì)隨該工藝參數(shù)的增加而降低，受影響程度也逐漸減小。

綜合以上結(jié)果來看，除了熱風(fēng)風(fēng)門開度（x4），其余因素的巴豆醛邊際釋放量絕對(duì)值均隨其他因素水平的升高而增大，說明其他因素的水平越高，巴豆醛釋放量受這5種工藝參數(shù)變化的影響也越大。

2.6 雙因素交互作用分析

采用等高線分析法[12]考察建立的回歸模型中任意兩種工藝參數(shù)對(duì)巴豆醛釋放量的交互作用影響結(jié)果。選定模型中的2個(gè)因素，將其他因素按照表4分別置于高、中、低水平，共得到等高線方程42個(gè)，結(jié)果只有切絲寬度（x1）與HT工作蒸氣壓力（x2）、切絲寬度（x1）與熱風(fēng)溫度（x3）、筒壁溫度（x5）與筒體轉(zhuǎn)速（x6）的等高線方程中含有交互項(xiàng)x1x2、x1x3、x5x6，如表8所示。表明對(duì)于本試驗(yàn)建立的模型，只有x1與x2、x1與x3、x5與x6之間存在交互作用。根據(jù)其等高線方程作圖發(fā)現(xiàn)，這3對(duì)因素的等高線圖基本變化趨勢(shì)相同，即隨著2種工藝參數(shù)的減小，巴豆醛釋放量逐漸減小。以工藝參數(shù)切絲寬度（x1）與HT工作蒸汽壓力（x2）的等高線圖為例，當(dāng)其他因素分別置于低、中、高水平時(shí)，其等高線圖如圖1所示。切絲寬度（x1）與熱風(fēng)溫度（x3）、筒壁溫度（x5）與筒體轉(zhuǎn)速（x6）的等高線圖與圖1a一致，等高線疏密分布均勻，說明2種因素對(duì)巴豆醛釋放量的影響程度沒有明顯差別。從圖1b、1c可以看出，當(dāng)其他工藝參數(shù)置于中水平和高水平時(shí)，切絲寬度（x1）與HT工作蒸氣壓力（x2）的交互作用表現(xiàn)為，沿切絲寬度（x1）軸向等高線變化密集，而HT工作蒸氣壓力（x2）軸向等高線變化相對(duì)稀疏，說明切絲寬度（x1）對(duì)巴豆醛釋放量的影響比HT工作蒸氣壓力（x2）大。

3 結(jié)論

通過均勻設(shè)計(jì)安排試驗(yàn)，采用二次多項(xiàng)式逐步回歸方法建立了包括切絲寬度、HT工作蒸氣壓力、熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)門開度、筒壁溫度、筒體轉(zhuǎn)速6個(gè)工藝參數(shù)與卷煙主流煙氣中巴豆醛釋放量的模型。模型的因素主效應(yīng)分析結(jié)果表明，各工藝參數(shù)對(duì)巴豆醛釋放量影響的貢獻(xiàn)率由大到小依次為筒壁溫度、熱風(fēng)風(fēng)門開度、切絲寬度、熱風(fēng)溫度、筒體轉(zhuǎn)速、HT工作蒸氣壓力。單因素效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，切絲寬度、HT工作蒸氣壓力、熱風(fēng)溫度與巴豆醛釋放量呈線性正相關(guān)，筒體轉(zhuǎn)速則與巴豆醛釋放量呈線性負(fù)相關(guān)，而熱風(fēng)風(fēng)門開度和筒壁溫度與巴豆醛釋放量呈較復(fù)雜的拋物線相關(guān)。進(jìn)一步的邊際效應(yīng)分析證實(shí)，在0～1水平下，巴豆醛釋放量隨切絲寬度、HT工作蒸氣壓力、熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)門開度的增大而提高，隨筒體轉(zhuǎn)速和筒壁溫度的升高而降低；且切絲寬度、HT工作蒸氣壓力、熱風(fēng)溫度、筒壁溫度和筒體轉(zhuǎn)速對(duì)巴豆醛釋放量影響的變化速率隨其他工藝參數(shù)的增大而變大，熱風(fēng)風(fēng)門開度的影響不變。雙因素交互作用的分析結(jié)果表明，只有切絲寬度與HT工作蒸氣壓力、切絲寬度與熱風(fēng)溫度、筒壁溫度與筒體轉(zhuǎn)速之間存在交互作用。本研究建立的模型對(duì)于從工藝參數(shù)的角度控制卷煙主流煙氣中巴豆醛的釋放量具有一定的指導(dǎo)意義，在卷煙實(shí)際生產(chǎn)中還需要考慮到其他因素如卷煙材料、葉組配方等的影響。

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[6] 譚蘭蘭，施豐成，薛 芳，等.卷煙制絲工藝參數(shù)對(duì)主流煙氣中苯并[a]芘釋放量的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（1）：165-167.

[7] 陳昆燕，薛 芳，曾 建，等.重點(diǎn)工序工藝參數(shù)與卷煙主流煙氣中巴豆醛釋放量的關(guān)系研究[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2009，21（12）：40-42.

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[12] 何 為，薛衛(wèi)東，唐 斌.優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法及數(shù)據(jù)分析[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.