中支卷煙燃燒錐落頭傾向卷接工藝影響因素優(yōu)化研究

陳小林，李飛宇，吳 畏，李 曦，許 璐，張洪波，易釗可

（重慶中煙工業(yè)有限責(zé)任公司涪陵卷煙廠，重慶涪陵 408000）

錐落頭指卷煙在燃燒或彈煙灰過程中燃燒錐脫落或明顯歪斜（導(dǎo)致抽吸中斷）的現(xiàn)象[1]，這種現(xiàn)象會(huì)降低消費(fèi)者對(duì)卷煙品牌的認(rèn)可度。近年，中支卷煙在行業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，中支卷煙燃燒錐的持有能力較差，易導(dǎo)致燃燒錐落頭的現(xiàn)象較為突出。行業(yè)關(guān)于燃燒錐落頭的研究主要是以細(xì)支卷煙和常規(guī)卷煙為研究對(duì)象。近些年來，一些學(xué)者已從以下各方面開展了工藝研究并取得成效：煙支單支質(zhì)量、卷煙紙助燃劑含量、煙絲含水率、煙絲中梗簽含量及平準(zhǔn)器規(guī)格對(duì)細(xì)支卷煙燃燒錐落頭傾向的影響[2-3]；煙絲結(jié)構(gòu)、制絲工藝、煙絲平衡濕度環(huán)境及卷煙紙參數(shù)對(duì)燃燒錐落頭的影響[4-7]；煙絲結(jié)構(gòu)分布、煙支密度及燃燒錐結(jié)構(gòu)與細(xì)支煙燃燒錐落頭的關(guān)系[8]。卷煙燃燒錐落頭影響因素較多，包括葉組配方、制絲工藝參數(shù)以及卷煙紙成分等。由于葉組配方、制絲工藝參數(shù)及卷煙紙成分對(duì)產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量有較大影響，因此，筆者選取卷接工藝制造過程中煙支單支質(zhì)量、平準(zhǔn)器規(guī)格和針輥系數(shù)，研究其對(duì)中支卷煙燃燒錐落頭傾向的影響，旨在優(yōu)化中支卷煙卷接工藝參數(shù)，降低中支卷煙燃燒錐落頭傾向，以為產(chǎn)品改造和設(shè)計(jì)提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料、設(shè)備與儀器

1.1.1 材料

重慶中煙工業(yè)有限責(zé)任公司涪陵卷煙廠中支卷煙A 品牌大生產(chǎn)配方，煙絲、卷接和包裝材料均為A 品牌大生產(chǎn)材料。

1.1.2 設(shè)備與儀器

ZJ118B 型卷煙機(jī)（常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司），YB418 型硬盒雙鋁包包裝機(jī)（上海煙草皮機(jī)械有限責(zé)任公司和上海煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司聯(lián)合研制），YB65A 型硬條包裝機(jī)（上海煙草皮機(jī)械有限責(zé)任公司），RT-V 型卷煙-濾棒綜合測(cè)試臺(tái)（成都瑞拓科技股份有限公司），MV4420 微波煙支密度水分儀（德國TEWS），卷煙燃燒錐落頭傾向測(cè)試儀（合肥眾沃儀器技術(shù)有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)方法

1）對(duì)煙支單支質(zhì)量、卷煙機(jī)針輥系數(shù)和平準(zhǔn)器規(guī)格分別采用單因素三水平試驗(yàn)，其中平準(zhǔn)器規(guī)格分為六槽等深和三深三淺（淺槽深度保持不變）兩個(gè)因素進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)因素及參數(shù)設(shè)置見表1。

表1 試驗(yàn)因素及參數(shù)水平設(shè)置

2）根據(jù)四個(gè)因素設(shè)定的因素水平分別進(jìn)行單因素三水平試驗(yàn)，測(cè)定煙支燃燒錐落頭傾向、煙支單支質(zhì)量、吸阻、硬度等指標(biāo)。

3）對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行直觀分析和卡方分析，優(yōu)化選擇每一試驗(yàn)因素最佳工藝參數(shù)。

4）根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，選擇煙支單支質(zhì)量和針輥系數(shù)對(duì)燃燒錐落頭傾向最低時(shí)的水平，分別與六槽等深平準(zhǔn)器燃燒錐落頭傾向最低時(shí)的水平和三深三淺平準(zhǔn)器（淺槽深度不變）燃燒錐落頭傾向最低時(shí)的水平進(jìn)行組合對(duì)比試驗(yàn)，選擇較優(yōu)試驗(yàn)組合用于大生產(chǎn)。

1.2.2 檢測(cè)方法

1）卷煙物理指標(biāo)（煙支單支質(zhì)量、硬度和吸阻）：將每一因素每個(gè)試驗(yàn)水平設(shè)定好，待卷接機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定后，按文獻(xiàn)[9]的方法等時(shí)間間隔進(jìn)行10次抽樣及檢測(cè)，計(jì)算檢測(cè)結(jié)果的平均值。

2）卷煙燃燒錐落頭傾向：將每一因素每個(gè)試驗(yàn)水平設(shè)定好，待卷接機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定后，按文獻(xiàn)[9]的方法等時(shí)間間隔進(jìn)行5 次抽樣，每次抽樣1 條煙，測(cè)試方法按文獻(xiàn)[1]進(jìn)行，測(cè)試5 次，共測(cè)試200 支煙，統(tǒng)計(jì)200 支卷煙燃燒錐落頭支數(shù)，并計(jì)算其卷煙燃燒錐落頭傾向。

3）卷煙機(jī)空頭剔除率：將每一因素每個(gè)試驗(yàn)水平設(shè)定好，待卷接機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定后至試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，記錄卷煙機(jī)機(jī)組統(tǒng)計(jì)的空頭剔除率。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙支單支質(zhì)量對(duì)煙支物理指標(biāo)及燃燒錐落頭傾向的影響

從表2 可以看出，隨著煙支單支質(zhì)量的增加，煙支的吸阻和硬度略有增加，總通風(fēng)率無明顯變化趨勢(shì)，卷煙機(jī)空頭剔除率和燃燒錐落頭傾向均呈下降趨勢(shì)。

表2 煙支單支質(zhì)量單因素三水平試驗(yàn)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

表3 為煙支單支質(zhì)量單因素三水平試驗(yàn)燃燒錐落頭傾向卡方檢驗(yàn)結(jié)果匯總，可以看出，P=0.000＜0.05，說明煙支單支質(zhì)量對(duì)燃燒錐落頭傾向有顯著影響，且隨著煙支單支質(zhì)量的增加而下降，這與直觀分析結(jié)果一致。

表3 煙支單支質(zhì)量單因素三水平試驗(yàn)燃燒錐落頭傾向卡方檢驗(yàn)

2.2 卷煙機(jī)針輥系數(shù)對(duì)煙支物理指標(biāo)及燃燒錐落頭傾向的影響

從表4 可以看出，隨著針輥系數(shù)的增加，煙支的吸阻略有增加，但硬度和總通風(fēng)率無明顯變化趨勢(shì)，卷煙機(jī)空頭剔除率略有增加，燃燒錐落頭傾向在針輥系數(shù)60%時(shí)最低，為9.5%。

表4 針輥系數(shù)單因素三水平試驗(yàn)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

表5 為卷煙機(jī)針輥系數(shù)單因素三水平試驗(yàn)燃燒錐落頭傾向卡方檢驗(yàn)結(jié)果匯總，可以看出，P=0.436＞0.05，說明卷煙機(jī)針輥系數(shù)對(duì)燃燒錐落頭傾向沒有顯著影響。

表5 針輥系素單因素三水平試驗(yàn)燃燒錐落頭傾向卡方檢驗(yàn)

2.3 六槽等深平準(zhǔn)器對(duì)煙支物理指標(biāo)及燃燒錐落頭傾向的影響

從表6 可以看出，隨著六槽等深平準(zhǔn)器槽深的下降，煙支單支質(zhì)量、吸阻、硬度和總通風(fēng)率無明顯變化，卷煙機(jī)空頭剔除率略有增加，但燃燒錐落頭傾向呈下降趨勢(shì)。

表6 六槽等深平準(zhǔn)器單因素三水平試驗(yàn)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

表7 為六槽等深平準(zhǔn)器單因素三水平試驗(yàn)燃燒錐落頭傾向卡方檢驗(yàn)結(jié)果匯總，可以看出，P=0.000＜0.05，說明六槽等深平準(zhǔn)器對(duì)燃燒錐落頭傾向有顯著影響，且隨著六槽等深平準(zhǔn)器槽深的下降而下降，這與直觀分析結(jié)果一致。

表7 六槽等深平準(zhǔn)器單因素三水平試驗(yàn)燃燒錐落頭傾向卡方檢驗(yàn)

2.4 三深三淺平準(zhǔn)器（淺槽深度不變）對(duì)煙支物理指標(biāo)及燃燒錐落頭傾向的影響

表8顯示，隨著平準(zhǔn)器深槽槽深的下降，煙支單支質(zhì)量、吸阻、硬度和總通風(fēng)率無明顯變化，卷煙機(jī)空頭剔除率呈增加趨勢(shì)，但燃燒錐落頭傾向呈下降趨勢(shì)。

表8 三深三淺平準(zhǔn)器（淺槽深度不變）單因素三水平試驗(yàn)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

表9 為三深三淺平準(zhǔn)器（淺槽深度不變）單因素三水平試驗(yàn)燃燒錐落頭傾向卡方檢驗(yàn)結(jié)果匯總，可以看出，P=0.004＜0.05，說明三深三淺平準(zhǔn)器（淺槽深度不變）對(duì)燃燒錐落頭傾向有顯著影響，且隨著深槽槽深的下降而下降，這與直觀分析結(jié)果一致。

表9 三深三淺平準(zhǔn)器（淺槽深度不變）因素三水平試驗(yàn)燃燒錐落頭傾向卡方檢驗(yàn)

2.5 優(yōu)化組合試驗(yàn)結(jié)果

選擇煙支單支質(zhì)量和針輥系數(shù)對(duì)燃燒錐落頭傾向最低時(shí)的水平，分別與六槽等深平準(zhǔn)器燃燒錐落頭傾向最低時(shí)的水平和三深三淺平準(zhǔn)器（淺槽深度不變）燃燒錐落頭傾向最低時(shí)的水平進(jìn)行組合對(duì)比試驗(yàn)，以選擇較優(yōu)試驗(yàn)組合用于大生產(chǎn)。雖然煙支單支質(zhì)量在(650±50)mg和(660±50)mg時(shí)，燃燒錐落頭傾向差異不大，分別為4.5%和3.5%，但是煙支單支質(zhì)量在(650±50)mg 吸阻均值為1 199.2 Pa，更接近中支卷煙A 品牌的吸阻設(shè)計(jì)值(1 200±200)Pa，因此選擇煙支單支質(zhì)量(650±50)mg進(jìn)行試驗(yàn)。具體試驗(yàn)組合見表10。

表10 優(yōu)化組合對(duì)比試驗(yàn)設(shè)置

表11 為優(yōu)化組合試驗(yàn)指標(biāo)測(cè)試對(duì)比，可以看出，試驗(yàn)號(hào)YH1的煙支燃燒錐落頭傾向更低，且煙支吸阻更接近重慶中煙中支卷煙A 品牌的吸阻設(shè)計(jì)值(1 200±200)Pa，雖卷煙機(jī)空頭剔除率比試驗(yàn)號(hào)YH2 略高，但綜合煙支燃燒錐落頭傾向和吸阻指標(biāo)，試驗(yàn)號(hào)YH1的參數(shù)組合優(yōu)于試驗(yàn)號(hào)YH2。因此，選擇試驗(yàn)號(hào)YH1 參數(shù)組合為重慶中煙工業(yè)有限責(zé)任公司涪陵卷煙廠中支卷煙A品牌大生產(chǎn)卷接工藝參數(shù)，即煙支單支質(zhì)量(0.65±0.05) g、針輥系數(shù)60%和六槽等深平準(zhǔn)器2.4 mm×2.4 mm×22 mm為中支煙A品牌的大生產(chǎn)工藝參數(shù)。

表11 優(yōu)化組合試驗(yàn)指標(biāo)測(cè)試對(duì)比

3 結(jié)論

對(duì)中支卷煙煙支單支質(zhì)量、燃燒錐落頭傾向、六槽等深平準(zhǔn)器和三深三淺平準(zhǔn)器（淺槽深度不變）分別進(jìn)行單因素試驗(yàn)，采用直觀分析和卡方分析，結(jié)合煙支物理指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果，通過優(yōu)化組合對(duì)比試驗(yàn)，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，得出以下結(jié)論。

1）中支卷煙煙支單支質(zhì)量對(duì)卷煙燃燒錐落頭傾向有顯著影響，且隨著煙支單支質(zhì)量的增加而下降，卷煙機(jī)空頭剔除率也呈下降趨勢(shì)，吸阻和硬度略有增加，總通風(fēng)率無明顯變化趨勢(shì)。

2）隨著針輥系數(shù)的增加，中支卷煙的吸阻略有增加，但硬度和總通風(fēng)率無明顯變化趨勢(shì)，卷煙機(jī)空頭剔除率略有增加，燃燒錐落頭傾向在針輥系數(shù)60%時(shí)最低，為9.5%。

3）六槽等深平準(zhǔn)器對(duì)中支卷煙燃燒錐落頭傾向有顯著影響，且隨著六槽等深平準(zhǔn)器槽深的下降而下降，煙支單支質(zhì)量、吸阻、硬度和總通風(fēng)率無明顯變化，卷煙機(jī)空頭剔除率略有增加。

4）三深三淺平準(zhǔn)器（淺槽深度不變）對(duì)中支卷煙燃燒錐落頭傾向有顯著影響，且隨著深槽槽深的下降而下降，煙支單支質(zhì)量、吸阻、硬度和總通風(fēng)率無明顯變化，卷煙機(jī)空頭剔除率呈增加趨勢(shì)。

5）最終優(yōu)化組合試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，煙支單支質(zhì)量(650±50) mg、針輥系數(shù)60%和六槽等深平準(zhǔn)器2.4 mm×2.4 mm×22 mm時(shí)，重慶中煙工業(yè)有限責(zé)任公司涪陵卷煙廠中支卷煙A品牌卷煙燃燒錐落頭傾向較優(yōu)。