卷制工藝參數對中支卷煙物理質量的影響*

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 欣**

(1.山東中煙工業有限責任公司 青島卷煙廠，山東 青島 266100；2.山東中煙工業有限責任公司 技術中心，山東 青島 266100 3.山東中煙工業有限責任公司 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 的卷煙產品，煙支形態屬于中國煙草首創，是獨具中國特色的中式卷煙新品類[1].它較常規卷煙有節能降耗、降焦減害等若干亮點，較細支卷煙又有濃度更佳、滿足感更好的優點，從而受到市場的更多青睞，也符合行業高質量發展的總體戰略需求[2].卷制工序作為卷煙加工的后工序，其工藝參數對卷煙常規物理指標及穩定性的影響密切相關[3].簡單地復刻常規卷煙或細支卷煙的卷制工序工藝參數進行中支卷煙卷制，會造成中支卷煙質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對卷煙質量的影響已有較多研究.陳小林等[6]通過研究，明確了煙支單支質量(重量) (650±50)mg、針輥系數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化，提高了細支卷煙的物理指標穩定性.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，同時也使煙支質量穩定得到提升.王建民等[9]研究了卷煙機參數對逐口錐高穩定性的影響，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]研究了卷煙機參數對卷煙包灰性能的影響規律，發現適當地增加平準器凹槽寬度有利于改善包灰性能.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量的影響已有研究.然而，卷制工序工藝參數對中支卷煙單支質量(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對常規卷煙和細支卷煙物理質量影響的研究思路，本文擬研究卷制工序工藝參數對中支卷煙物理質量的影響，旨在明確適宜中支卷煙卷制的工藝參數，為適應卷煙市場需求，提升中支卷煙產品質量提供技術支撐.

1 材料與方法

1.1 樣品、儀器和設備

材料：山東中煙工業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).

設備：5 000 kg/h 制絲生產線(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中支卷煙卷接設備.

1.2 試樣方法

1.2.1 樣品制備

2022年6月—12月開展相關試驗，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，煙支單支質量(重量)、平準器規格、梗簽剔除量、回絲量、大風機風壓等參數的調整，制備不同的中支卷煙樣品，待設備運行穩定后于卷煙機出口進行取樣備用.選擇煙支單支質量(重量)3個水平進行制備：0.62，0.64，0.66 g，對應編號為A1～A3.選擇平準器規格2個水平進行制備：2.5 mm×22.0 mm、3.0 mm×22.0 mm，對應編號為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，對應編號為E1～E5.具體試驗參數如表1所示.

表1 試驗參數指標設計

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

試驗數據采用Excel和SPSS軟件進行對比分析.

2 結果與分析

2.1 煙支單支質量(重量)對中支卷煙物理指標的影響

不同樣品單支質量(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；而單支質量(重量)標偏、吸阻標偏指標的變化無明顯規律.整體而言，煙支單支質量(重量)為 0.66 g 時，中支卷煙物理指標較穩定，端部落絲量和空頭率較低.

表2 不同質量(重量)的單支煙物理指標

2.2 平準器規格對中支卷煙物理指標的影響

不同樣品平準器規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；而單支質量(重量)、硬度指標無明顯變化規律.整體而言，平準器規格為 3.0 mm×22.0 mm 時，中支卷煙物理指標較穩定，端部落絲量和空頭率較低.

表3 不同平準器規格條件下中支卷煙的物理指標

不同樣品平準器規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，平準器規格為 3.0 mm×22.0 mm 時，卷煙煙支密度穩定性和煙支密度軸向分布一致性均較好.

表4 不同平準盤規格條件下中支卷煙的煙支密度相關參數

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；而單支質量(重量)、吸阻、硬度指標無明顯變化規律.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，單支質量(重量)、吸阻穩定較好，空頭率較低.

(a)對單支質量(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，煙支密度穩定較好，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，單支質量(重量)、吸阻穩定較好，空頭率較低，煙支密度穩定較好，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定性的影響

3 討論與結論

卷制工序的相關工藝參數對卷煙常規物理指標及穩定性起至關重要的作用，在卷制工藝參數的選擇方面常規卷煙與中支卷煙也存在著差異.對于常規卷煙而言，煙支單支質量(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 的卷煙產品，較常規卷煙圓周周長明顯減小，因此煙支單支質量(重量)明顯較??；常規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，常規卷煙單支質量(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[18]，中支卷煙適宜的大風機風壓為-80～-90 mbar，與常規卷煙較為一致.因此，對于不同規格的卷煙加工過程，卷制工藝參數存在著相通且可借鑒的可能，同時由于規格的本質差異，卷制工藝參數也存在著顯著區別.

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