卷制工藝參數(shù)對中支卷煙物理質(zhì)量的影響*

高依萍，盧彥華，王 斌，張廣喜，孫帥帥， 王 迅，周利軍，楊立強，朱 波，關(guān) 欣**

(1.山東中煙工業(yè)有限責任公司 青島卷煙廠，山東 青島 266100；2.山東中煙工業(yè)有限責任公司 技術(shù)中心，山東 青島 266100 3.山東中煙工業(yè)有限責任公司 濟南卷煙廠，山東 濟南 250104)

中支卷煙是煙支圓周周長大于 19.0 mm 且小于 23.0 mm 的卷煙產(chǎn)品，煙支形態(tài)屬于中國煙草首創(chuàng)，是獨具中國特色的中式卷煙新品類[1].它較常規(guī)卷煙有節(jié)能降耗、降焦減害等若干亮點，較細支卷煙又有濃度更佳、滿足感更好的優(yōu)點，從而受到市場的更多青睞，也符合行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的總體戰(zhàn)略需求[2].卷制工序作為卷煙加工的后工序，其工藝參數(shù)對卷煙常規(guī)物理指標及穩(wěn)定性的影響密切相關(guān)[3].簡單地復(fù)刻常規(guī)卷煙或細支卷煙的卷制工序工藝參數(shù)進行中支卷煙卷制，會造成中支卷煙質(zhì)量控制難度大等問題[4，5].近年來，科研人員對卷制工藝參數(shù)對卷煙質(zhì)量的影響已有較多研究.陳小林等[6]通過研究，明確了煙支單支質(zhì)量(重量) (650±50)mg、針輥系數(shù)60%和六槽等深平準器 2.4 mm×2.4 mm×22.0 mm 時，中支卷煙燃燒錐落頭傾向指標較好.高瑞江等[7]探索了卷煙機參數(shù)對卷煙過程消耗和物理指標的影響，通過對槳葉輥偏移量，吸絲導軌左、右寬度和煙舌入口、出口高度及鏟絲刀出口高度的優(yōu)化，提高了細支卷煙的物理指標穩(wěn)定性.秦鵬等[8]對比了三槽型平準器和三深三淺型平準器對煙支空頭率的影響，采用三深三淺型平準器不僅降低了煙支空頭率，同時也使煙支質(zhì)量穩(wěn)定得到提升.王建民等[9]研究了卷煙機參數(shù)對逐口錐高穩(wěn)定性的影響，通過平準器凹槽深度、寬度和風室正、負壓力的優(yōu)化，提高了煙絲的填充均勻性.許艷冉等[10]研究了卷煙機參數(shù)對卷煙包灰性能的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)適當?shù)卦黾悠綔势靼疾蹖挾扔欣诟纳瓢倚阅?目前，對于制絲工藝[11，12]、卷煙輔材[13，14]等對中支卷煙物理質(zhì)量的影響已有研究.然而，卷制工序工藝參數(shù)對中支卷煙單支質(zhì)量(重量)、吸阻、硬度、總通風率、端部落絲量、煙支密度和空頭率的影響研究未見報道.因此，參考卷制工序工藝參數(shù)對常規(guī)卷煙和細支卷煙物理質(zhì)量影響的研究思路，本文擬研究卷制工序工藝參數(shù)對中支卷煙物理質(zhì)量的影響，旨在明確適宜中支卷煙卷制的工藝參數(shù)，為適應(yīng)卷煙市場需求，提升中支卷煙產(chǎn)品質(zhì)量提供技術(shù)支撐.

1 材料與方法

1.1 樣品、儀器和設(shè)備

材料：山東中煙工業(yè)有限責任公司青島卷煙廠提供“S”牌號中支卷煙配方煙絲及卷煙輔材等.

儀器：OM-VM型卷煙綜合測試臺(北京歐美利華科技有限公司)；OM-VM型卷煙硬度測定儀(北京歐美利華科技有限公司)；YDZ-II型端部落絲測定儀(合肥眾沃儀器技術(shù)有限公司)；MW4420型密度測定儀(德國TEWS ELEKTRONIK公司)；KBF型恒溫恒濕箱(德國Binder公司).

設(shè)備：5 000 kg/h 制絲生產(chǎn)線(松散回潮機、潤葉加料機、切絲機、增溫增濕機、滾筒干燥機等)、ZJ17中支卷煙卷接設(shè)備.

1.2 試樣方法

1.2.1 樣品制備

2022年6月—12月開展相關(guān)試驗，采用相同制絲加工過程，每批次樣品使用同一卷煙機臺進行煙支卷制.通過對卷制工序中，煙支單支質(zhì)量(重量)、平準器規(guī)格、梗簽剔除量、回絲量、大風機風壓等參數(shù)的調(diào)整，制備不同的中支卷煙樣品，待設(shè)備運行穩(wěn)定后于卷煙機出口進行取樣備用.選擇煙支單支質(zhì)量(重量)3個水平進行制備：0.62，0.64，0.66 g，對應(yīng)編號為A1～A3.選擇平準器規(guī)格2個水平進行制備：2.5 mm×22.0 mm、3.0 mm×22.0 mm，對應(yīng)編號為B1～B2.選擇梗簽剔除量4個水平進行制備：40，60，80，100 g/min，對應(yīng)編號為C1～C4.選擇回絲量3個水平進行制備：21.59%、29.33%、39.17%，對應(yīng)編號為D1～D3.選擇大風機風壓5個水平進行制備：-60，-70，-80，-90，-100 mbar，對應(yīng)編號為E1～E5.具體試驗參數(shù)如表1所示.

表1 試驗參數(shù)指標設(shè)計

1.2.2 檢測方法

按照參考文獻[15-20]中的方法測定煙支單支質(zhì)量(重量)、吸阻、總通風率、硬度、端部落絲及空頭率，以及按照參考文獻[21，22]的方法，煙支密度分布均勻性評價采用平均值、標準偏差和η值指標，每個樣品取樣20支，重復(fù)3次，測定煙支密度，評價指標η越小，說明該種類煙支的密度一致性越好.

1.2.3 對照分析方法

試驗數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS軟件進行對比分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 煙支單支質(zhì)量(重量)對中支卷煙物理指標的影響

不同樣品單支質(zhì)量(重量)對中支卷煙物理指標的影響見表2.由表可知，隨著煙支單支質(zhì)量(重量)的增大，吸阻、硬度指標呈逐漸增加趨勢；總通風率、硬度標偏、總通風率標偏、端部落絲量、空頭率指標呈逐漸降低趨勢；而單支質(zhì)量(重量)標偏、吸阻標偏指標的變化無明顯規(guī)律.整體而言，煙支單支質(zhì)量(重量)為 0.66 g 時，中支卷煙物理指標較穩(wěn)定，端部落絲量和空頭率較低.

表2 不同質(zhì)量(重量)的單支煙物理指標

2.2 平準器規(guī)格對中支卷煙物理指標的影響

不同樣品平準器規(guī)格對中支卷煙物理指標的影響見表3.由表可知，對各物理指標均值進行方差分析，吸阻指標P值為0.015<0.05，說明平準盤規(guī)格對卷煙吸阻影響較大；隨著平準器槽深的增大，吸阻指標呈逐漸增加趨勢；單支質(zhì)量(重量)標偏、吸阻標偏、硬度標偏、總通風率標偏、端部落絲量、空頭率指標呈逐漸降低趨勢；而單支質(zhì)量(重量)、硬度指標無明顯變化規(guī)律.整體而言，平準器規(guī)格為 3.0 mm×22.0 mm 時，中支卷煙物理指標較穩(wěn)定，端部落絲量和空頭率較低.

表3 不同平準器規(guī)格條件下中支卷煙的物理指標

不同樣品平準器規(guī)格對中支卷煙煙支密度的影響見表4.由表可知，兩種平準盤規(guī)格的卷煙煙支密度均值無明顯差異；隨著平準器槽深的增大，煙支密度標偏指標呈逐漸減小趨勢；η值指標呈逐漸減小趨勢.整體而言，平準器規(guī)格為 3.0 mm×22.0 mm 時，卷煙煙支密度穩(wěn)定性和煙支密度軸向分布一致性均較好.

表4 不同平準盤規(guī)格條件下中支卷煙的煙支密度相關(guān)參數(shù)

2.3 梗簽剔除量對中支卷煙物理指標的影響

不同樣品梗簽剔除量對中支卷煙物理指標的影響見表5.由表可知，隨著梗簽剔除量的增大，單支質(zhì)量(重量)標偏、吸阻標偏、硬度標偏、總通風率標偏指標呈逐漸降低趨勢；而單支質(zhì)量(重量)、吸阻、硬度指標無明顯變化規(guī)律.整體而言，梗簽剔除量為 80 g/min 和 100 g/min 時，中支卷煙物理指標均較穩(wěn)定，但梗簽剔除量為 100 g/min 時，煙絲消耗較大，因此梗簽剔除量建議設(shè)置為 80 g/min.

表5 不同樣品梗簽剔除量條件下中支卷煙的物理指標

2.4 回絲量對中支卷煙物理指標的影響

不同樣品回絲量對中支卷煙物理指標的影響見表6.由表可知，隨著回絲量的增大，煙支單支質(zhì)量(重量)標偏、吸阻標偏、總通風率標偏及硬度標偏呈先降低后增大的趨勢，說明隨著回絲量的增加，中支卷煙物理指標穩(wěn)定性呈先提升后降低的趨勢.整體而言，回絲量為30%左右時，中支卷煙物理指標較穩(wěn)定，端部落絲量和空頭率較低.

表6 不同回絲量條件下中支卷煙的物理指標

表7 中支卷煙空頭率方差分析

圖1 不同回絲量對中支卷煙 空頭剔除率的影響

不同回絲量對中支卷煙空頭率的影響及方差分析見表7和圖1.由圖表可知，通過方差分析，可以看出各回絲量處理間樣品的空頭剔除率存在顯著差異(P<0.01)；隨著回絲量增加，卷煙空頭率呈降低的趨勢.整體而言，回絲量為30%左右時，中支卷煙物理指標較穩(wěn)定，空頭率較低.

2.5 大風機風壓對中支卷煙物理指標的影響

不同樣品大風機風壓對中支卷煙物理指標的標準偏差影響見圖2.由圖可知，隨著大風機風壓的逐漸增大煙支單支質(zhì)量(重量)標準偏差、吸阻標準偏差、空頭率呈先降低后增大的趨勢，大風機風壓在-80～-90 mbar 范圍內(nèi)，單支質(zhì)量(重量)、吸阻穩(wěn)定較好，空頭率較低.

(a)對單支質(zhì)量(重量)標偏影響 (b)對吸阻標偏影響 (c)對空頭率的影響圖2 不同大風機風壓對中支卷煙物理指標穩(wěn)定性的影響

不同樣品大風機風壓對中支卷煙煙支密度的影響見圖3.由圖可知，隨著大風機風壓的逐漸增大煙支密度標準偏差、煙支密度一致性η值呈先降低后增大的趨勢，大風機風壓在-80～-90 mbar 范圍內(nèi)，煙支密度穩(wěn)定較好，煙支密度軸向分布一致性較好.整體而言，大風機風壓為-80～-90 mbar 時，單支質(zhì)量(重量)、吸阻穩(wěn)定較好，空頭率較低，煙支密度穩(wěn)定較好，煙支密度軸向分布一致性較好.

(a)對煙支密度標偏影響 (b)對煙支密度一致性η值影響圖3 不同大風機風壓對中支煙支密度穩(wěn)定性的影響

3 討論與結(jié)論

卷制工序的相關(guān)工藝參數(shù)對卷煙常規(guī)物理指標及穩(wěn)定性起至關(guān)重要的作用，在卷制工藝參數(shù)的選擇方面常規(guī)卷煙與中支卷煙也存在著差異.對于常規(guī)卷煙而言，煙支單支質(zhì)量(重量)控制約為0.85～0.95 g 范圍，因中支卷煙是煙支圓周周長小于 23 mm 的卷煙產(chǎn)品，較常規(guī)卷煙圓周周長明顯減小，因此煙支單支質(zhì)量(重量)明顯較?。怀Ｒ?guī)卷煙采用三深三淺平準盤(深槽 3.5 mm，淺槽 2.0 mm，槽寬 22.0 mm)[3]，而中支卷煙宜采用 3.0 mm×22.0 mm 的平準器規(guī)格，由于圓周周長的明顯差異，中支卷煙點燃端槽深明顯減??；隨著吸風室負壓的降低，常規(guī)卷煙單支質(zhì)量(重量)標準偏差先降后升趨勢，當吸風室負壓為 9 000 Pa 時，綜合指標較優(yōu)[18]，中支卷煙適宜的大風機風壓為-80～-90 mbar，與常規(guī)卷煙較為一致.因此，對于不同規(guī)格的卷煙加工過程，卷制工藝參數(shù)存在著相通且可借鑒的可能，同時由于規(guī)格的本質(zhì)差異，卷制工藝參數(shù)也存在著顯著區(qū)別.

通過研究煙支單支質(zhì)量(重量)、平準器規(guī)格、梗簽剔除量、回絲量、大風機風壓等參數(shù)對中支卷煙煙支密度、常規(guī)物理指標及穩(wěn)定性的影響規(guī)律.結(jié)果表明：1)煙支單支質(zhì)量(重量)為 0.66 g 時，中支卷煙物理指標較穩(wěn)定，端部落絲量和空頭率較低.2)平準器規(guī)格為 3.0 mm×22.0 mm 時，中支卷煙物理指標較穩(wěn)定，端部落絲量和空頭率較低.3)梗簽剔除量為 80 g/min 時，中支卷煙物理指標均較穩(wěn)定.4)回絲量為30%左右時，中支卷煙物理指標較穩(wěn)定，空頭率較低.5)大風機風壓為-80～-90 mbar 時，單支質(zhì)量(重量)、吸阻穩(wěn)定較好，空頭率較低，煙支密度穩(wěn)定較好，煙支密度軸向分布一致性較好.在后續(xù)工作中，將從煙絲物理特性及卷煙輔材參數(shù)對中支卷煙卷制質(zhì)量的影響開展進一步研究.