煙支壓實端切割位置偏移與卷煙燃吸質量的關系

楊妙蓉，楊 洋，楊艷陽，李 晟，尹利忠，奚槐芳，張 清

(紅塔煙草(集團)有限責任公司大理卷煙廠，云南 大理 671000)

目前卷煙機煙條卷制成型工藝中常用的劈刀盤規格有六槽劈刀盤、三槽劈刀盤，通常煙支引燃端(也稱“壓實端”)為深槽位置，煙條成型后深槽位置煙絲密度高于其他部分煙絲密度，當煙支壓實端切割位置偏移較大時，必然造成卷煙機里排卷煙、外排卷煙壓實端煙絲密度波動。本文針對煙支壓實端切割位置偏移對卷制后卷煙吸阻指標波動、總通風率指標波動、感官質量評價的相關性進行研究；針對消費者抽吸卷煙時偶爾發生“卷煙燃燒錐掉落”的現象是否與卷煙壓實端切割位置偏移的相關性進行測試與分析。探索在穩定卷煙機卷制過程不合格煙支剔除率同時，促進卷制過程卷煙燃吸質量得到改善的方法。李江[1]等、趙常彥[2]等對煙支壓實端切割位置偏移與卷煙端部落絲量、卷煙含末率、空頭剔除率的關系進行了研究，汪兵云[3]等對煙支重量、劈刀盤規格對煙支吸阻穩定性進行了研究，但對于卷煙壓實端切割位置偏移與卷煙吸阻指標波動、總通風率指標波動、卷煙燃燒錐掉落傾向和卷煙感官質量的影響尚未見報道；同時本文將卷煙壓實端切割位置偏移以AV6518煙支密度測量儀測試后里排、外排卷煙引燃端(深槽)煙絲密度占比差值替代分析的方法，可應用于生產過程中各卷煙機卷煙壓實端切割位置偏移量的量化跟蹤和監控。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

煙絲原料采用A牌號同一批次煙絲，在同一機型同一機臺PROTOS70卷煙機開展試驗，試驗過程卷煙機煙用材料、卷煙機機速狀態保持一致。在探索卷煙壓實端切割位置偏移對卷煙吸阻指標、總通風率指標波動是否有影響的試驗中，保持了卷煙機劈刀盤規格的一致性(劈刀盤凹槽為六槽劈刀盤，三深三淺，槽弧長 22 mm)，但為深入探索卷煙壓實端切割位置偏移狀態對卷煙燃燒錐掉落傾向的影響，在卷煙燃燒錐掉落傾向的試驗中，保持了劈刀盤槽弧長 22 mm 不變的基礎上，更換了6組深槽、淺槽不同尺寸搭配的劈刀盤規格。

W50重量分類天平；AV6518煙支密度與水分分布測量儀(后文簡稱“AV6518煙支密度儀”)；卷煙燃燒錐掉落傾向測試裝置；SODILINE綜合測試臺。

1.2 試驗方法

1.2.1 物理指標測試煙支樣品制備

保持機速一致，并在生產狀態正常穩定情況下，參照孔勝[4]等對煙條成型過程煙支切刀與劈刀盤凹槽切割同步的調整，對卷煙壓實端切割位置調整兩種不同程度切割位置的偏移狀態(偏移較大、偏移較小)，每種偏移狀態正常運行 60 min，分別記錄卷煙機卷制過程不合格卷煙的剔除數據，兩種偏移狀態各取煙支樣品約3000支。

利用W50重量分類天平，依次按A牌號卷煙卷制標準重量“880 mg/支”分選煙支各800支，兩種偏移狀態分選重量后試驗樣品依次標注為S1#、S2#，待重量分選結束后，分別按里排、外排的分類對樣品進行再次分選，里排煙支記為“L”，外排煙支記為“W”，依次分別將S1#、S2#煙支樣品分選為S1#-L、S1#-W、S2#-L、S2#-W作為卷煙物理指標檢測和感官質量評價的待用樣品。

1.2.2 卷煙燃燒錐掉落傾向測試煙支樣品制備

依次更換6組劈刀盤規格，研究并確定卷煙經不同規格劈刀盤加工后，卷煙壓實端切割位置偏移狀態對卷煙燃燒錐掉落傾向是否有影響，故每更換一種劈刀盤規格后，對煙條成型過程煙支切刀與平準盤凹槽切割同步進行微調，形成不同程度切割位置的偏移狀態。每種規格調整并運行正常后在測試卷煙機出口各取煙支約3000支。

利用W50重量分類天平，依次按A牌號卷煙卷制標準重量“880 mg/ 支”分選煙支各800支，按照6組劈刀盤試驗順序標注分選重量后煙支試驗樣品為Y1#、Y2#、Y3#、Y4#、Y5#、Y6#，待重量分選結束后，分別按里排、外排的分類對樣品進行再次分選，即里排煙支記為“L”，外排煙支記為“W”，依次分別將Y1#、Y2#、Y3#、Y4#、Y5#、Y6#煙支樣品分選為Y1#-L、Y1#-W、Y2#-L、Y2#-W、Y3#-L、Y3#-W、Y4#-L、Y4#-W、Y5#-L、Y5#-W、Y6#-L、Y6#-W，并與上次試驗的生產樣S1#-L、S1#-W、S2#-L、S2#-W作為檢測樣品，開展“卷煙燃燒錐掉落傾向測試”，驗證不同規格劈刀盤卷制后卷煙的卷煙壓實端切割位置偏移是否對卷煙燃燒錐掉落傾向有影響。

1.2.3 卷煙物理指標檢測及偏差值的確定

按照GB/T22838.5-2009《卷煙和濾棒物理性能的測定 第5部分：卷煙吸阻和濾棒壓降》[5]、GB/T22838.5-2009《卷煙和濾棒物理性能的測定 第15部分：卷煙通風的測定 定義和測量原理》[6]將制備好的樣品S1#-L、S1#-W、S2#-L、S2#-W在SODILINE綜合測試臺上各測試4組，分別測試試樣卷煙吸阻、卷煙總通風率，并計算每組試樣里排、外排卷煙吸阻偏差、卷煙總通風率偏差，偏差以“里排卷煙(吸阻/總通風率)檢測值-外排卷煙(吸阻/總通風)檢測值”的差值來表示，若“里排卷煙吸阻/總通風率檢測值”大于“外排卷煙吸阻/總通風率檢測值”則差值為正，反之差值為負。

1.2.4 卷煙壓實端切割位置偏移的檢測

按照YC/T476-2013《煙支煙絲密度測定 微波法》[7]將制備好的樣品S1#-L、S1#-W、S2#-L、S2#-W、Y1#-L、Y1#-W、Y2#-L、Y2#-W、Y3#-L、Y3#-W、Y4#-L、Y4#-W、Y5#-L、Y5#-W、Y6#-L、Y6#-W在AV6518煙支密度測量儀各測試4組，由于AV6518煙支密度測量儀從煙支引燃端 0 mm 開始測量，PROTOS70測試卷煙機使用的劈刀盤規格為六槽劈刀盤(三深三淺)，弧長均為 22 mm ，測試后0-10 mm 煙支煙絲密度數據就是卷煙壓實端煙絲密度，也就是劈刀盤深槽“槽弧長 22 mm/2”長度內煙絲密度，即通過對里排、外排卷煙前端0-10 mm 煙絲密度占比差值的計算，就可以直觀且量化得到“卷煙壓實端切割位置偏移”的大、小狀態，即以“里排煙支前端 10 mm 煙絲密度占比-外排煙支前端 10 mm 煙絲密度占比”的差值可定量表示“卷煙壓實端切割位置偏差”，若“里排煙支前端 10 mm 煙絲密度占比”大于“外排煙支前端 10 mm 煙絲密度占比”則差值為正，反之差值為負。

1.2.5 卷煙燃燒錐掉落傾向測試與偏差值確定

按照YC/T 558-2018《卷煙燃燒錐落頭傾向的測試》[8]推薦的敲擊測試方法在備好的S1#-L、S1#-W、S2#-L、S2#-W、Y1#-L、Y1#-W、Y2#-L、Y2#-W、Y3#-L、Y3#-W、Y4#-L、Y4#-W、Y5#-L、Y5#-W、Y6#-L、Y6#-W樣品中各隨機抽取40支開展卷煙燃燒錐掉落傾向的測試工作，其中以“里排卷煙燃燒錐掉落傾向-外排卷煙燃燒錐掉落傾向”所得的差值表示為“里、外排卷煙燃燒錐掉落傾向偏差”，偏差值若為“正值”則表示“里排卷煙燃燒錐掉落傾向”高于“外排卷煙燃燒錐掉落傾向”，反之為“負值”。

1.2.6 感官質量評價

為評價“卷煙壓實端切割位置偏移”的大、小對卷煙感官質量的波動影響，依據YC/T415-2011《煙草在制品 感官評價方法》[9]，組織7名具有相應資質的感官質量評委采用對比評吸法對“卷煙壓實端切割位置偏移”的大、小兩種狀態樣品進行感官質量評價。因“卷煙壓實端切割位置偏移”感官質量評價樣品需排除不同劈刀盤規格對感官質量的評價影響，故僅將S1#-L、S1#-W、S2#-L、S2#-W作為“卷煙壓實端切割位置偏移”的感官質量評價樣品。

1.2.7 過程不合格卷煙剔除

試驗過程卷煙機在“卷煙壓實端切割位置偏移”的大、小兩種狀態下正常運行時間各控制在 60 min，各在線檢測裝置剔除靈敏度均保持一致，記錄“卷煙壓實端切割位置偏移”的大、小兩種狀態下卷煙機空頭率、卷煙機廢煙支剔除率、卷煙機漏氣率、包裝機空頭率。

2 結果與討論

2.1 卷煙壓實端切割位置偏移對卷煙吸阻、總通風率指標的影響

煙支物理指標檢測結果見表1。

表1 煙支物理指標檢測結果

從“表1”看：

1)“S1”試樣的“卷煙壓實端切割位置偏移”均值為-2.25，表明“S1”試樣“里排煙支前端 10 mm 煙絲密度占比”明顯小于“外排煙支前端 10 mm 煙絲密度占比”，即“S1”試樣的“卷煙壓實端切割位置偏移”較大；

2)“S2”試樣的“卷煙壓實端切割位置偏移”均值為-0.63，表明“S2”試樣“里排煙支前端 10 mm 煙絲密度占比”略少于“外排煙支前端 10 mm 煙絲密度占比”，即“S2”試樣的“卷煙壓實端切割位置偏移”較小。

那么“S1試樣卷煙壓實端切割位置偏移-2.25”與“S2試樣卷煙壓實端切割位置偏移-0.63”兩狀態對卷煙吸阻指標波動、總通風率指標波動、卷煙燃燒錐掉落傾向和感官質量等是否有影響呢？應用“MINITAB-基本統計-雙樣本T”統計分析方法對“S1” 試樣、“S2” 試樣的吸阻偏差值、總通風率偏差值分別開展吸阻因子、總通風率因子的“均值雙樣本T檢驗”，探索不同卷煙壓實端切割位置偏移狀態對卷煙吸阻偏差、總通風率偏差是否有明顯影響。

2.1.1 吸阻因子“均值雙樣本T檢驗”分析

分析結果：“S1”試樣、“S2”試樣兩組吸阻偏差數據服從正態分布且方差相等。結果中P=0.011<0.05，所以拒絕原假設，接受備擇假設，說明卷煙壓實端切割位置兩種偏移狀態下卷煙吸阻偏差有顯著差異。也就是說，“S1試樣卷煙壓實端切割位置偏移-2.25”與“S2試樣卷煙壓實端切割位置偏移-0.63”兩種偏移狀態下卷煙吸阻指標波動有顯著差異，試驗結果顯示“S1試樣”的卷煙吸阻波動明顯大于“S2試樣”，實驗結果見圖1。

圖1 卷煙壓實端切割位置不同偏移狀態對卷煙吸阻和總通風率的波動影響

2.1.2 總通風率因子“均值雙樣本T檢驗”分析

分析結果：“S1”試樣、“S2”試樣兩組總通風率偏差數據服從正態分布且方差相等。結果中P=0.000<0.05，所以拒絕原假設，接受備擇假設，說明在卷煙壓實端切割位置兩種偏移狀態下總通風率偏差有顯著差異。也就是說，“S1試樣卷煙壓實端切割位置偏移-2.25”與“S2試樣卷煙壓實端切割位置偏移-0.63”兩種偏移狀態下煙支總通風率指標波動有顯著差異，試驗結果顯示“S1試樣”的卷煙總通風率波動明顯大于“S2試樣”。

2.2 卷煙壓實端切割位置偏移對感官質量的影響

卷煙感官質量評價見表2。

表2 卷煙壓實端切割位置偏移與卷煙感官質量評價

綜合7名感官質量評委意見：“S2試樣卷煙壓實端切割位置偏移-0.63”的樣品S2#-L-1、S2#-W-1卷煙的整體抽吸輕松順暢、均衡性較佳、香氣透發性較好、煙氣諧調性、一致性較好，即“S2試樣卷煙壓實端切割位置偏移-0.63”卷煙樣品感官質量評價優于“S1試樣卷煙壓實端切割位置偏移-2.25”卷煙樣品S1#-L-1、S1#-W-1。

2.3 卷煙壓實端切割位置偏移對不合格卷煙剔除影響

卷煙壓實端切割位置偏移與不合格卷煙剔除記錄見表3。

表3 卷煙壓實端切割位置偏移與不合格卷煙剔除記錄

PROTOS70測試卷煙機在“卷煙壓實端切割位置偏移”的大、小兩種狀態下各運行 60 min 內，分別記錄兩種狀態下卷煙機空頭煙支剔除率、卷煙機廢煙支剔除率、漏氣率和包裝機空頭煙支剔除率數據，“S2試樣卷煙壓實端切割位置偏移-0.63”較“S1試樣卷煙壓實端切割位置偏移-2.25”的剔除率數據均有下降趨勢。

2.4 卷煙壓實端切割位置偏移對卷煙燃燒錐掉落傾向的影響

卷煙壓實端切割位置偏移與卷煙燃燒錐掉落傾向見表4。

表4 卷煙壓實端切割位置偏移與卷煙燃燒錐掉落傾向

對“卷煙燃燒錐掉落傾向偏差”和“卷煙壓實端切割位置偏移”應用“擬合線圖”進行相關性分析(見圖2)：

圖2 “卷煙燃燒錐掉落傾向偏差”和“卷煙壓實端切割位置偏移”擬合線圖

1)方差分析，回歸P=0.001<0.05，說明模型是顯著的；

2)擬合線圖R-Sq與R-Sq(調整)二者相近，S值較小，說明模型可行。且R-Sq(調整)為81.7%，說明卷煙燃燒錐掉落傾向偏差與煙支壓實端切割位置移有較強正相關性。

即生產過程中控制好卷煙壓實端切割位置偏移將有利于減少和穩定“卷煙燃燒錐掉落傾向”，有利于減少消費者抽吸過程中由于煙支發生“卷煙燃燒錐掉落”而引起的不滿，提高消費者卷煙燃吸性體驗性質量。

3 結論

可通過卷煙煙絲密度的檢測對常規卷煙機里排、外排煙支深槽(引燃端)煙絲密度占比差值的量化來分析判斷卷煙壓實端切割位置偏移程度，對生產過程中各機臺成品卷煙壓實端切割位置偏移狀態進行量化跟蹤，監控并減小卷煙卷制過程中煙支壓實端切割位置的偏移量，達到降低卷煙吸阻指標、總通風率指標的波動，減少卷制生產過程不合格煙支剔除量，促進卷煙產品感官質量的穩定；同時卷煙壓實端切割位置偏移量的減小可進一步穩定和降低“卷煙燃燒錐掉落傾向”，減少消費者由于抽吸卷煙時發生“卷煙燃燒錐掉落”而引起的不滿現象，促進卷煙燃吸質量的穩定和提升。