密端位置偏移量對卷煙加工質(zhì)量的影響

陸玉浩，王彬彬，牛汝萍，萬云飛，張娟，楊磊，楊瑩

山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司滕州卷煙廠，山東 滕州 277599

按照卷煙原理，成型后的煙條由刀盤與喇叭嘴配合切成雙倍長度的煙支，刀盤切割煙條的位置即為密端位置。理論上密端位置應(yīng)該在平準(zhǔn)器凹槽寬度1/2處，但是因設(shè)備磨損、設(shè)備調(diào)整等原因，密端位置會發(fā)生一定偏移，而偏移過大往往會造成內(nèi)外排煙支產(chǎn)生一定差異，因此，可以說密端位置是加工精度的重要表征指標(biāo)。目前，國內(nèi)卷煙生產(chǎn)企業(yè)在研究卷煙主要質(zhì)量指標(biāo)、主流煙氣、感官質(zhì)量的同時[1-4]，已開始關(guān)注煙支密度的研究。戴永生等[5-7]針對部分牌號煙支單支重量、吸阻等指標(biāo)波動較大、卷制質(zhì)量穩(wěn)定性較差等質(zhì)量問題，通過對卷煙機主要設(shè)備參數(shù)和質(zhì)量控制系統(tǒng)進行全面優(yōu)化，使煙支內(nèi)煙絲密度分布得到了明顯改善，有效提高了煙支質(zhì)量及其穩(wěn)定性。趙同林等[8]選擇不同類別的卷煙在不同煙支密度條件下進行了試驗研究，找出煙支密度對煙支重量、吸阻及硬度在不同目標(biāo)值下的穩(wěn)定性關(guān)系。申曉鋒等[9]采用灰色關(guān)聯(lián)方法分析了來料煙絲結(jié)構(gòu)與卷制后單支重量和煙支密度及穩(wěn)定性的相關(guān)關(guān)系。李江等[10]探討了壓實端位置對空頭、端部落絲量的影響。但是總體來說，目前對煙支密度的研究較為分散，關(guān)于密端位置對卷煙質(zhì)量的影響研究更是鮮有報道。因此，本文通過開展單密端和雙密端煙支的密端位置偏移量梯度試驗，探索密端位置對卷煙質(zhì)量的影響規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

材料：某牌號全配方等。

設(shè)備：ZJ17 卷煙機、三槽等深平準(zhǔn)器、六槽等深平準(zhǔn)器、TEWS MW4420 煙支密度測定儀、QTM綜合測試臺等。

1.2 試驗方法

本文采用密端位置偏移量梯度試驗開展相關(guān)研究。三槽和六槽等深平準(zhǔn)器卷制煙支分別為單密端和雙密端煙支，所用三槽和六槽等深平準(zhǔn)器凹槽寬度均為22 mm，理論上密端位置應(yīng)該在平準(zhǔn)器凹槽寬度1/2 處，所以密端位置偏移量梯度設(shè)置為：1 mm、3 mm、5 mm、7 mm、9 mm，其中密端位置均向后偏移。采用同一機臺、同一操作人員、同一批次煙絲卷制5 種不同密端位置偏移量的單密端和雙密端卷煙樣品，分別檢測內(nèi)外排煙支物理指標(biāo)、煙支空頭、感官質(zhì)量、主流煙氣等，從而得出密端位置對卷煙質(zhì)量的影響規(guī)律。

1.2.1 密端位置測量方法

密端位置測量方法為，分別取內(nèi)外排煙支50 支，通過密度檢測儀檢測獲得內(nèi)外排密端位置，求內(nèi)外排密端位置絕對值的平均，具體計算公式如下：

式中：L—密端位置；L內(nèi)—內(nèi)排密端位置；L外—外排密端位置。

1.2.2 物理指標(biāo)檢測

在固定機臺，每個密端位置偏移量梯度下，每隔10 min 取樣一次，每次取內(nèi)外排煙支各30 支，取樣10 次，隨后采用同一綜合測試臺對樣品進行檢測，得出數(shù)據(jù)求取平均值。各物理指標(biāo)的測試方法按照GB/T 22838-2009《卷煙和濾棒物理性能的測定》[11]執(zhí)行。

1.2.3 煙支空頭檢測

在固定機臺，每個密端位置偏移量梯度下每隔10分鐘取樣一次，每次取內(nèi)外排煙支各400 支檢驗煙支空頭數(shù)量，共取樣5 次。煙支空頭判定標(biāo)準(zhǔn)按GB 5606.3—2005《卷煙 第3 部分：包裝、卷制技術(shù)要求及貯運》[12]要求執(zhí)行。

1.2.4 內(nèi)外排煙支感官質(zhì)量比對方法

由7 個具有煙草行業(yè)感官評吸技術(shù)人員資格證的評吸員組成評吸小組，評吸小組對不同密端位置偏移量下內(nèi)排和外排煙支進行成對對比評吸，并按照表1 中的內(nèi)外排煙支感官質(zhì)量差異性得分判定標(biāo)準(zhǔn)對內(nèi)外排煙支感官質(zhì)量差異性進行打分。感官評吸參考YC/T 138—1998[13]規(guī)定的要求和過程進行。

表1 內(nèi)外排煙支感官質(zhì)量差異性得分判定標(biāo)準(zhǔn)Tab. 1 Score criteria of the sensory quality difference between inside and outside cigarette

1.2.5 主流煙氣測定

按照GB/T 19609—2004[14]、GB/T 23356—2009[15]、GB/T 23355—2009[16]、GB/T 23203.1—2013[17]中規(guī)定的方法進行不同密端位置偏移量內(nèi)外排煙支中的抽吸口數(shù)、總粒相物、焦油、一氧化碳和煙堿的測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 密端位置偏移量對卷煙物理指標(biāo)的影響

按|內(nèi)排煙支-外排煙支|計算方式，分別計算單密端和雙密端煙支的5 種不同密端位置偏移量內(nèi)外排煙支物理指標(biāo)差值，結(jié)果見表2。從表2 我們可以看出，隨著密端位置偏移量的增加，單密端煙支的長度、圓周的差值沒有明顯變化規(guī)律，而重量、吸阻、硬度的差值出現(xiàn)明顯增大，經(jīng)內(nèi)外排煙支雙樣本t 檢驗，密端位置偏移量達到5 mm 后，重量、吸阻、硬度的P 值均小于0.05，表明差異顯著。雙密端煙支的長度、重量、圓周的差值沒有明顯變化規(guī)律，而吸阻、硬度的差值出現(xiàn)明顯增大，經(jīng)內(nèi)外排煙支雙樣本t 檢驗，密端位置偏移量達到5 mm 后，吸阻、硬度的P 值均小于0.05，表明差異顯著。

表2 不同密端位置偏移量下內(nèi)外排煙支物理指標(biāo)差值統(tǒng)計表（單密端/雙密端）Tab. 2 D-value of inside and outside cigarette under different compaction position bias (Single / Double Compaction)

單密端和雙密端的內(nèi)外排煙支吸阻、硬度差值均明顯增大，為直觀反映差值趨勢，對其做趨勢圖，如圖1 所示。從圖1 可以看出，單密端和雙密端的內(nèi)外排煙支吸阻、硬度的差值趨勢一致，均隨著密端位置偏移量的增加逐漸增加，且在3 mm 后增加更為迅速，這表明密端位置偏移量的增加會導(dǎo)致內(nèi)排煙支和外排煙支之間的吸阻和硬度產(chǎn)生差異，且在3 mm 后差異迅速增大。同時單密端煙支在吸阻上的差異要大于雙密端煙支，在硬度上的差異要小于雙密端煙支。

圖1 不同密端位置偏移量下內(nèi)外排煙支吸阻和硬度差值Fig. 1 The draw resistance and hardness D-value of inside and outside cigarette under different compaction position bias

2.2 密端位置偏量對煙支空頭的影響

分別統(tǒng)計單密端和雙密端煙支的5 種不同密端位置偏移量卷煙樣品內(nèi)外排煙支空頭數(shù)量，結(jié)果見表3，其中內(nèi)排煙支點煙端密端減少，外排煙支點煙端密端增加。從表3 可以看出，在密端位置偏移量為1 mm和3 mm 時，煙支空頭數(shù)量較少，基本在0～2 支之間。隨著密端位置偏移量從3 mm 增加至9 mm，單密端和雙密端煙支的內(nèi)外排空頭缺陷支數(shù)均會明顯增多，特別是在5 mm 后增加更為明顯。分別對單密端內(nèi)外排煙支、雙密端內(nèi)外排煙支空頭數(shù)量做配對t 檢驗，其P 值均小于0.05，表明內(nèi)排煙支空頭數(shù)量均大于外排煙支；分別對單密端和雙密端內(nèi)排煙支、單密端和雙密端外排煙支空頭數(shù)量做配對t 檢驗，其P 值均大于0.05，表明單密端和雙密端煙支空頭數(shù)量差異不大。

表3 不同密端位置偏移量下煙支空頭數(shù)量統(tǒng)計表Tab. 3 Number of cigarettes with loose ends under different compaction position bias

2.3 密端位置偏量對卷煙感官質(zhì)量的影響

分別統(tǒng)計單密端和雙密端煙支的5 種不同密端位置偏移量內(nèi)外排煙支感官質(zhì)量差異性得分，結(jié)果見表4。從表4 可以看出，隨著密端位置偏移量的增加，單密端和雙密端煙支的內(nèi)外排煙支感官質(zhì)量差異性得分均逐漸增加，且在3 mm 后增加較迅速，同時單密端煙支的差異性得分要高于雙密端煙支，這表明當(dāng)密端位置偏移量增加到3 mm 后，單密端和雙密端煙支的內(nèi)外排煙支感官質(zhì)量的差異均越來越顯著，且單密端煙支的差異要大于雙密端煙支。同時隨著密端位置偏移量的增加，評價內(nèi)外排煙支感官質(zhì)量存在差異的評委也逐漸增加，當(dāng)密端位置偏移量達到9 mm 時，7 位評委均認(rèn)為內(nèi)外排煙支感官質(zhì)量存在差異。

表4 不同密端位置偏移量的內(nèi)外排煙支感官質(zhì)量差異性（單密端/雙密端）Tab. 4 Sensory quality difference of inside and outside cigarette with different compaction position bias (Single / Double Compaction)

2.4 密端位置偏移量對卷煙主流煙氣的影響

按|內(nèi)排煙支-外排煙支|計算方式，分別計算單密端和雙密端煙支的5 種不同密端位置偏移量內(nèi)外排煙支主流煙氣差值，結(jié)果見表5。從表5 可以看出，隨著密端位置偏移量的增加，單密端和雙密端煙支的總粒相物、煙堿量、CO量的差值均沒有明顯變化規(guī)律，而抽吸口數(shù)、焦油量的差值均呈現(xiàn)增大趨勢，經(jīng)內(nèi)外排煙支雙樣本t 檢驗，密端位置偏移量達到5 mm 后，單密端和雙密端煙支的抽吸口數(shù)、焦油量的P 值均小于0.05，表明差異顯著。

表5 不同密端位置偏移量下煙支主流煙氣差值統(tǒng)計表（單密端/雙密端）Tab. 5 D-value of mainstream smoke under different compaction position bias (Single / Double Compaction)

為直觀反映內(nèi)外排煙支的抽吸口數(shù)、焦油量差值趨勢，對其做趨勢圖，如圖2 所示。從圖2 可以看出，隨著密端位置偏移量的增加，單密端和雙密端煙支的內(nèi)外排煙支抽吸口數(shù)、焦油量差值均逐漸增加，且在3 mm 后差值增加明顯，且在密端位置偏移量達到5 mm 后，單密端煙支在抽吸口數(shù)、焦油量上的差值均大于雙密端煙支。

圖2 不同密端位置偏移量下內(nèi)外排煙支抽吸口數(shù)和焦油量差值Fig. 2 Puff number and tar amount D-value of inside and outside cigarette under different compaction position bias

3 討論

對密端位置偏移量對卷煙質(zhì)量的影響原理進行如下討論：

（1）密端位置偏移對煙支重量的影響：當(dāng)密端位置偏移后，對于單密端煙支來說僅有點煙端密端發(fā)生變化，濾嘴端煙絲密度不會發(fā)生變化，因此內(nèi)外排煙支重量會產(chǎn)生差異；而對雙密端煙支來說，點煙端密端位置發(fā)生偏移后，濾嘴端密端位置會發(fā)生反方向偏移，從而使每支卷煙內(nèi)的煙絲量不發(fā)生改變，所以內(nèi)外排煙支重量不會產(chǎn)生明顯差異。

（2）密端位置偏移導(dǎo)致內(nèi)外排煙支的吸阻、硬度存在差異的主要原因：當(dāng)密端位置發(fā)生偏移時，單密端和雙密端的內(nèi)外排煙支內(nèi)煙絲分布均不再對稱，所以吸阻會發(fā)生一定的差異，而單密端內(nèi)外排煙支重量還會差生差異，因此單密端煙支在吸阻上的差異要大于雙密端煙支。同時，因硬度檢測受檢測位置影響，當(dāng)密端位置發(fā)生偏移時可能造成檢測位置的煙絲密度發(fā)生變化，從而導(dǎo)致硬度檢測出現(xiàn)差異。

（3）密端位置偏移導(dǎo)致煙支空頭缺陷支數(shù)增加的主要原因：因平準(zhǔn)器凹槽是弧形，所以密端位置偏移后，內(nèi)外排煙支點煙端端面煙絲密度均會下降，端面煙絲在輸送環(huán)節(jié)更易脫落從而形成空頭。但總體來說，點煙端密端減少后煙絲更易脫落，因此點煙端密端減少煙支空頭增加數(shù)量要高于點煙端密端增加煙支。

（4）密端位置偏移導(dǎo)致內(nèi)外排煙支感官質(zhì)量存在差異的主要原因：密端位置偏移后，內(nèi)外排煙支感官質(zhì)量存在差異主要體現(xiàn)在頭三口的香氣和刺激性上，這主要可能是因密端位置偏移導(dǎo)致內(nèi)外排煙支點燃端煙支密度產(chǎn)生差異造成的。當(dāng)密端位置偏移后，單密端內(nèi)外排煙支頭三口吸阻的差異要大于雙密端煙支，所以單密端內(nèi)外排煙支感官質(zhì)量的差異要大于雙密端煙支。

（5）密端位置偏移導(dǎo)致內(nèi)外排煙支抽吸口數(shù)、焦油量產(chǎn)生差異的主要原因：可能是因密端位置偏移導(dǎo)致內(nèi)外排煙支煙絲分布不一致，導(dǎo)致抽吸吸阻不一致引起的，同時因單密端內(nèi)外排煙支重量、吸阻的差異要大于雙密端煙支，所以單密端內(nèi)外排煙支抽吸口數(shù)、焦油量的差異要大于雙密端煙支。

4 結(jié)論

通過上述研究可以得出，密端位置偏移會導(dǎo)致內(nèi)外排煙支的吸阻、硬度、感官質(zhì)量、抽吸口數(shù)、焦油量產(chǎn)生差異，且隨著密端位置偏移量的增加，內(nèi)外排煙支的差異越明顯，特別是密端位置偏移達到3 mm以后，差異更為顯著，密端位置偏移也會導(dǎo)致煙支空頭缺陷支數(shù)增加，且點煙端密端減少煙支空頭增加數(shù)量要高于點煙端密端增加煙支。同時，隨著密端位置的偏移，單密端內(nèi)外排煙支重量還會差生差異，從而導(dǎo)致單密端內(nèi)外排煙支質(zhì)量的差異要大于雙密端。因此，為進一步提高內(nèi)外排煙支質(zhì)量的一致性，宜采用雙密端的六槽平準(zhǔn)器，密端位置偏移量不宜大于3 mm。