调控主流烟气中巴豆醛释放量的制丝工艺参数模型

袁月等

摘要：为了确定制丝工艺对主流烟气中巴豆醛释放量的影响，通过均匀设计法，建立了切丝宽度、HT工作蒸气压力、热风温度、热风风门开度、筒壁温度、筒体转速6种制丝工艺参数与卷烟主流烟气巴豆醛释放量的二次多项式逐步回归模型，并对模型进行了因素主效应分析、单因素效应分析、边际效应分析和双因素交互作用分析。结果表明，6种工艺参数对巴豆醛释放量的贡献率由大到小依次为筒壁温度、热风风门开度、切丝宽度、热风温度、筒体转速、HT工作蒸气压力。切丝宽度、HT工作蒸气压力、热风温度、热风风门开度的增加会促进巴豆醛的释放，筒体转速和筒壁温度的升高会抑制巴豆醛的释放；切丝宽度、HT工作蒸气压力、热风温度、筒壁温度和筒体转速对巴豆醛释放量的影响随其他工艺参数水平的升高而增大，热风风门开度的影响不变。切丝宽度与HT工作蒸气压力、切丝宽度与热风温度、筒壁温度与筒体转速之间存在交互作用影响巴豆醛释放量。

关键词：卷烟；制丝工艺参数；巴豆醛；均匀设计；二次多项式逐步回归

中图分类号：TS452+.3 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）06-1322-05

Models of Processing Parameters for Controlling the Crotonaldehyde in Cigarette Mainstream Smoke

YUAN Yue，TAN Lan-lan，DAI Ya，FENG Guang-lin，YANG Wen-min，CHEN Kun-yan，XIAO Ke-yi，WANG Chang-guo （Technical Research Center of China Tobacco Chuanyu Industrial Limited Liability Corporation/Sichuan key Laboratory for Harmful Components and Tar Reduction in Cigarette， Chengdu 610066， China）

Abstract： A mathematical model was established by regression techniques from the six processing parameters including tobacco cut width， HT operating steam pressure， hot-air temperature， hot air damper opening， the temperature of cylinder wall， and the revolving speed of casing cylinder to the emission of crotonaldehyde in mainstream smoke. The principal-factor effect， single-factor effect， marginal effect and double-factor effect of the model were analyzed. The results showed that the contribution order for the crotonaldehyde emission was the temperature of cylinder wall>hot air damper opening>tobacco cut width>hot-air temperature>the revolving speed of casing cylinder>HT operating steam pressure. The crotonaldehyde release amount increased with tobacco cut width， HT operating steam pressure， hot-air temperature and hot air damper opening， and decreased with the temperature of cylinder wall. The revolving speed of casing cylinder promoted the crotonaldehyde delivery under low level background， and inhibited it under middle and high level background. The influence of tobacco cut width， HT operating steam pressure， hot-air temperature， temperature of cylinder wall and the revolving speed of casing cylinder on crotonaldehyde emission aggravated with the increasing of other parameters. Hot air damper openings effect didnt change. In addition， interactive influence on crotonaldehyde delivery existed between tobacco cut width and HT operating steam pressure， tobacco cut width and the temperature of cylinder wall， the temperature of cylinder wall and the revolving speed of casing cylinder.

Key words： cigarette； processing parameters； crotonaldehyde； uniform design； quadratic polyriomial stepwise regression

巴豆醛即丁烯醛，属于卷烟主流烟气中主要挥发性羰基化合物中的一种，是呼吸道纤毛毒素，对眼结膜及上呼吸道黏膜有强烈刺激作用，长期接触易引起慢性鼻炎、神经系统机能障碍[1，2]，被收录在Hoffmann等[3]所列的卷烟烟气危害性成分名单中，谢剑平等[4]将其列为7种卷烟主流烟气危害性指标之一。因此，降低卷烟主流烟气中巴豆醛的释放量是当前卷烟减害研究的重要组成部分。国内关于卷烟制丝工艺参数对烟气有害成分释放量的影响有过一些报道[5-7]，但在试验设计上主要采用单因素循环的方法，虽有组合性的研究，所建立的模型却存在一定的局限性，不能有效反映单一因素的影响和两两因素的交互作用。

本研究选取卷烟生产中涉及的3个关键制丝工序的6个工艺参数，即切丝宽度、HT工作蒸气压力、热风温度、热风风门开度、筒壁温度及筒体转速，采用均匀设计开展试验，以各工艺参数为自变量，巴豆醛释放量为因变量，应用二次多项式逐步回归方法，建立了工艺参数到巴豆醛释放量的模型，并对模型进行了深入分析，旨在为卷烟实际生产中工艺参数的选择提供指导，从而有效调控卷烟主流烟气中巴豆醛的含量。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料 所用材料为川渝中烟涪陵分厂生产某一品牌配方烟丝。

1.1.2 设备 工艺设备：FT112微波松散机（江苏智思机械制造有限责任公司）、WQ3313滚筒式叶片回潮机（昆明船舶制造有限责任公司）、SQ313切叶丝机（昆明船舶制造有限责任公司）、隧道式叶丝回潮机（昆明船舶制造有限责任公司）、SH315D滚筒管板式烘丝机（秦皇岛烟草机械有限责任公司）；检测设备：Agilent 1200高效液相色谱仪和Agilent 1200 FLD检测器；20孔道转盘式吸烟机（德国BORGWALDT公司）。

1.2 方法

1.2.1 样品制备 按照随机化原则选择试验顺序。在设备运行平稳及保持烘后叶丝含水率符合工艺要求的前提下，按文献[8]中规定的方法在烘丝机出口处分别取样5次，每次10 kg。混合均匀后用四分法保留样品烟丝约20 kg。样品烟丝经自然平衡含水率在11.8%～12.5%后，利用同一机器用相同卷接材料卷制，烟支的圆周、硬度及单支重量均在规定的允许误差范围内。卷烟样品平衡48 h经重量和吸阻挑选后，用于巴豆醛释放量检测。

1.2.2 检测方法 按照标准YC/T 255-2008[9]对样品卷烟主流烟气中的巴豆醛含量进行测定。

2 结果与分析

2.1 制丝实际工艺参数与试验结果

选取卷烟生产中的切丝宽度（x1）、HT工作蒸气压力（x2）、热风温度（x3）、热风风门开度（x4）、筒壁温度（x5）、筒体转速（x6）作为主要工艺参数进行均匀设计[10]试验，共7个组合，3次重复，各因素范围见表1。对试验中各工艺参数按0～1的范围进行极差归一化处理，排除量纲的影响，结果如表2所示。

对SDH-1、SDH-2、SDH-3、SDH-4、SDH-5、SDH-6、SDH-7共7组卷烟样品主流烟气中的巴豆醛释放量检测结果进行描述性统计分析，结果显示，巴豆醛释放量为16.96～19.24 μg/支，平均为17.96 μg/支，中位数为17.70 μg/支，峰度为0.40，偏度为0.58。

2.2 模型的建立

选用二次多项式逐步回归分析方法建立模型，一般公式为：y=b0+bijxixj，以归一化后的工艺参数（表2）作为自变量，巴豆醛释放量作为因变量，得到工艺参数到巴豆醛释放量的模型，方程为：y=17.500+1.480x42+0.059x52+0.578x1x2+1.930 x1x3-2.110x5x6。

同时得到回归方程的复相关系数R=0.999 9，P=0.002 5<0.05。可以看出该模型效果较好，能够正确反映各工艺参数与巴豆醛释放量之间的关系，可靠性较高。

2.3 因素主效应分析

采用因素主效应分析法[11]计算模型中各因素的贡献率，考察各工艺参数对巴豆醛释放量的影响。根据本试验建立的模型计算各因素的贡献率x1为0.992，x2为0.495，x3为0.498，x4为0.998，x5为1.418，x6为0.497，表明6种工艺参数对巴豆醛释放量影响的大小顺序为筒壁温度、热风风门开度、切丝宽度、热风温度、筒体转速、HT工作蒸气压力。

2.4 单因素效应分析

依据表2归一化后的工艺参数，分别设置高、中、低3个水平，具体见表3。在其他因素置于高、中、低水平时，考察了回归模型中单一工艺参数变化对巴豆醛释放量的影响，得到的一元函数方程如表4所示。从表4中可以看出，将其他因素分别置于高水平和中水平时，切丝宽度（x1）、HT工作蒸气压力（x2）、热风温度（x3）、筒体转速（x6）4个因素的效应方程都是一元一次方程，说明其与巴豆醛释放量呈线性相关，其中，切丝宽度（x1）、HT工作蒸气压力（x2）、热风温度（x3）为正相关，筒体转速（x6）为负相关；将其他因素置于低水平时，这4个因素的效应方程均为常数方程，说明其对巴豆醛释放量无影响。当热风风门开度（x4）水平为0～1，其他因素分别置于高、中、低水平时，随着热风风门开度（x4）的增大，巴豆醛释放量（y）呈抛物线形式逐渐增大，升高趋势先慢后快。当筒壁温度（x5）水平为0～1时，其他因素分别置于高、中、低水平时，巴豆醛释放量（y）均随着筒壁温度（x5）的增加而下降，且各水平下的下降速率变化不明显，巴豆醛释放量（y）的下降速率由大到小依次为高水平、中水平、低水平。

2.5 边际效应分析

通过分析模型中各因素的边际效应，可以进一步确定巴豆醛释放量随各工艺参数改变的变化速率和变化方向。根据建立的模型，求出各因素的一阶偏导数，按照因素与水平表（表3），将其他因素分别置于低、中、高水平，求出各因素分别在高、中、低水平下巴豆醛的边际释放量（y），结果依次如表5、表6、表7所示。由表5、表6、表7可知，工艺参数切丝宽度（x1）、HT工作蒸气压力（x2）、热风温度（x3）、筒体转速（x6）分别处于高、中、低水平时，其对应各水平的巴豆醛边际释放量不变，即其对巴豆醛释放量影响的变化速率不变。且将其他因素置于低水平（表5）时，x1、x2、x3、x6的巴豆醛边际释放量均为0，说明这4种工艺参数对巴豆醛释放量无影响。将其他因素置于中水平（表6）、高水平（表7）时，x1、x2、x3的巴豆醛边际释放量为正值，说明巴豆醛释放量会随其增加而增加；x6的巴豆醛边际释放量为负值，说明巴豆醛释放量会随其增加而降低。这都与单因素效应分析结果一致。

热风风门开度（x4）的巴豆醛边际释放量为正值，且不因其他因素水平的改变而变化，仅随其自身因素水平的降低而减小，说明该工艺参数的增加会促进巴豆醛的释放，且影响程度也会相应增大。筒壁温度（x5）的边际效应比较复杂，当其他因素置于低水平时，x5的巴豆醛边际释放量为正值，并随其自身水平的提高而变大，说明巴豆醛释放量会随该工艺参数的增加而增加，影响速率也逐渐增大；但当其他因素分别置于中水平和高水平时，其巴豆醛边际释放量为负值，且绝对值随其自身水平的提高而减小，说明此情况下巴豆醛释放量会随该工艺参数的增加而降低，受影响程度也逐渐减小。

综合以上结果来看，除了热风风门开度（x4），其余因素的巴豆醛边际释放量绝对值均随其他因素水平的升高而增大，说明其他因素的水平越高，巴豆醛释放量受这5种工艺参数变化的影响也越大。

2.6 双因素交互作用分析

采用等高线分析法[12]考察建立的回归模型中任意两种工艺参数对巴豆醛释放量的交互作用影响结果。选定模型中的2个因素，将其他因素按照表4分别置于高、中、低水平，共得到等高线方程42个，结果只有切丝宽度（x1）与HT工作蒸气压力（x2）、切丝宽度（x1）与热风温度（x3）、筒壁温度（x5）与筒体转速（x6）的等高线方程中含有交互项x1x2、x1x3、x5x6，如表8所示。表明对于本试验建立的模型，只有x1与x2、x1与x3、x5与x6之间存在交互作用。根据其等高线方程作图发现，这3对因素的等高线图基本变化趋势相同，即随着2种工艺参数的减小，巴豆醛释放量逐渐减小。以工艺参数切丝宽度（x1）与HT工作蒸汽压力（x2）的等高线图为例，当其他因素分别置于低、中、高水平时，其等高线图如图1所示。切丝宽度（x1）与热风温度（x3）、筒壁温度（x5）与筒体转速（x6）的等高线图与图1a一致，等高线疏密分布均匀，说明2种因素对巴豆醛释放量的影响程度没有明显差别。从图1b、1c可以看出，当其他工艺参数置于中水平和高水平时，切丝宽度（x1）与HT工作蒸气压力（x2）的交互作用表现为，沿切丝宽度（x1）轴向等高线变化密集，而HT工作蒸气压力（x2）轴向等高线变化相对稀疏，说明切丝宽度（x1）对巴豆醛释放量的影响比HT工作蒸气压力（x2）大。

3 结论

通过均匀设计安排试验，采用二次多项式逐步回归方法建立了包括切丝宽度、HT工作蒸气压力、热风温度、热风风门开度、筒壁温度、筒体转速6个工艺参数与卷烟主流烟气中巴豆醛释放量的模型。模型的因素主效应分析结果表明，各工艺参数对巴豆醛释放量影响的贡献率由大到小依次为筒壁温度、热风风门开度、切丝宽度、热风温度、筒体转速、HT工作蒸气压力。单因素效应分析发现，切丝宽度、HT工作蒸气压力、热风温度与巴豆醛释放量呈线性正相关，筒体转速则与巴豆醛释放量呈线性负相关，而热风风门开度和筒壁温度与巴豆醛释放量呈较复杂的抛物线相关。进一步的边际效应分析证实，在0～1水平下，巴豆醛释放量随切丝宽度、HT工作蒸气压力、热风温度、热风风门开度的增大而提高，随筒体转速和筒壁温度的升高而降低；且切丝宽度、HT工作蒸气压力、热风温度、筒壁温度和筒体转速对巴豆醛释放量影响的变化速率随其他工艺参数的增大而变大，热风风门开度的影响不变。双因素交互作用的分析结果表明，只有切丝宽度与HT工作蒸气压力、切丝宽度与热风温度、筒壁温度与筒体转速之间存在交互作用。本研究建立的模型对于从工艺参数的角度控制卷烟主流烟气中巴豆醛的释放量具有一定的指导意义，在卷烟实际生产中还需要考虑到其他因素如卷烟材料、叶组配方等的影响。

参考文献：

[1] MANNING D L， ASKERINEC M P， JENKINS R A，et al. High performance liquid chromatographic determinations of selected gas phase carbonyls in tobacco smoke[J]. Journal of Association of Analytical Chemistry，1983，66（1）： 8-12.

[2] WYNDER E L，HOFFMAN D. Tobacco and tobacco smoke[M]. New York： Academic Press，1967.

[3] HOFFMANN I， HOFFMANN D. The Changing Cigarette： Chemical Studies and Bioassays[M]. New York：Oxford University Press，2001.

[4] 谢剑平，刘惠民，朱茂祥，等.卷烟烟气危害性指数研究[J]. 烟草科技，2009（2）：5-15.

[5] 王 鹏，刘 华，曾 建，等.制丝工艺参数对主流烟气中氢氰酸含量影响研究[J].湖北农业科学，2011，50（2）：365-367.

[6] 谭兰兰，施丰成，薛 芳，等.卷烟制丝工艺参数对主流烟气中苯并[a]芘释放量的影响[J].安徽农业科学，2010，38（1）：165-167.

[7] 陈昆燕，薛 芳，曾 建，等.重点工序工艺参数与卷烟主流烟气中巴豆醛释放量的关系研究[J].江西农业学报，2009，21（12）：40-42.

[8] 秦前浩.卷烟工艺测试与分析大纲[M]. 成都：四川大学出版社，2004.

[9] YC/T 254-2008，卷烟主流烟气中主要羰基化合物的测定 高效液相色谱法[S].

[10] 方开泰.均匀设计与均匀设计表[M].北京：科学出版社，1994.

[11] 唐启义，冯明光.实用统计分析及其DPS数据处理系统[M].北京：科学出版社，2002.

[12] 何 为，薛卫东，唐 斌.优化试验设计方法及数据分析[M].北京：化学工业出版社，2012.

2.5 边际效应分析

通过分析模型中各因素的边际效应，可以进一步确定巴豆醛释放量随各工艺参数改变的变化速率和变化方向。根据建立的模型，求出各因素的一阶偏导数，按照因素与水平表（表3），将其他因素分别置于低、中、高水平，求出各因素分别在高、中、低水平下巴豆醛的边际释放量（y），结果依次如表5、表6、表7所示。由表5、表6、表7可知，工艺参数切丝宽度（x1）、HT工作蒸气压力（x2）、热风温度（x3）、筒体转速（x6）分别处于高、中、低水平时，其对应各水平的巴豆醛边际释放量不变，即其对巴豆醛释放量影响的变化速率不变。且将其他因素置于低水平（表5）时，x1、x2、x3、x6的巴豆醛边际释放量均为0，说明这4种工艺参数对巴豆醛释放量无影响。将其他因素置于中水平（表6）、高水平（表7）时，x1、x2、x3的巴豆醛边际释放量为正值，说明巴豆醛释放量会随其增加而增加；x6的巴豆醛边际释放量为负值，说明巴豆醛释放量会随其增加而降低。这都与单因素效应分析结果一致。

热风风门开度（x4）的巴豆醛边际释放量为正值，且不因其他因素水平的改变而变化，仅随其自身因素水平的降低而减小，说明该工艺参数的增加会促进巴豆醛的释放，且影响程度也会相应增大。筒壁温度（x5）的边际效应比较复杂，当其他因素置于低水平时，x5的巴豆醛边际释放量为正值，并随其自身水平的提高而变大，说明巴豆醛释放量会随该工艺参数的增加而增加，影响速率也逐渐增大；但当其他因素分别置于中水平和高水平时，其巴豆醛边际释放量为负值，且绝对值随其自身水平的提高而减小，说明此情况下巴豆醛释放量会随该工艺参数的增加而降低，受影响程度也逐渐减小。

综合以上结果来看，除了热风风门开度（x4），其余因素的巴豆醛边际释放量绝对值均随其他因素水平的升高而增大，说明其他因素的水平越高，巴豆醛释放量受这5种工艺参数变化的影响也越大。

2.6 双因素交互作用分析

采用等高线分析法[12]考察建立的回归模型中任意两种工艺参数对巴豆醛释放量的交互作用影响结果。选定模型中的2个因素，将其他因素按照表4分别置于高、中、低水平，共得到等高线方程42个，结果只有切丝宽度（x1）与HT工作蒸气压力（x2）、切丝宽度（x1）与热风温度（x3）、筒壁温度（x5）与筒体转速（x6）的等高线方程中含有交互项x1x2、x1x3、x5x6，如表8所示。表明对于本试验建立的模型，只有x1与x2、x1与x3、x5与x6之间存在交互作用。根据其等高线方程作图发现，这3对因素的等高线图基本变化趋势相同，即随着2种工艺参数的减小，巴豆醛释放量逐渐减小。以工艺参数切丝宽度（x1）与HT工作蒸汽压力（x2）的等高线图为例，当其他因素分别置于低、中、高水平时，其等高线图如图1所示。切丝宽度（x1）与热风温度（x3）、筒壁温度（x5）与筒体转速（x6）的等高线图与图1a一致，等高线疏密分布均匀，说明2种因素对巴豆醛释放量的影响程度没有明显差别。从图1b、1c可以看出，当其他工艺参数置于中水平和高水平时，切丝宽度（x1）与HT工作蒸气压力（x2）的交互作用表现为，沿切丝宽度（x1）轴向等高线变化密集，而HT工作蒸气压力（x2）轴向等高线变化相对稀疏，说明切丝宽度（x1）对巴豆醛释放量的影响比HT工作蒸气压力（x2）大。

3 结论

通过均匀设计安排试验，采用二次多项式逐步回归方法建立了包括切丝宽度、HT工作蒸气压力、热风温度、热风风门开度、筒壁温度、筒体转速6个工艺参数与卷烟主流烟气中巴豆醛释放量的模型。模型的因素主效应分析结果表明，各工艺参数对巴豆醛释放量影响的贡献率由大到小依次为筒壁温度、热风风门开度、切丝宽度、热风温度、筒体转速、HT工作蒸气压力。单因素效应分析发现，切丝宽度、HT工作蒸气压力、热风温度与巴豆醛释放量呈线性正相关，筒体转速则与巴豆醛释放量呈线性负相关，而热风风门开度和筒壁温度与巴豆醛释放量呈较复杂的抛物线相关。进一步的边际效应分析证实，在0～1水平下，巴豆醛释放量随切丝宽度、HT工作蒸气压力、热风温度、热风风门开度的增大而提高，随筒体转速和筒壁温度的升高而降低；且切丝宽度、HT工作蒸气压力、热风温度、筒壁温度和筒体转速对巴豆醛释放量影响的变化速率随其他工艺参数的增大而变大，热风风门开度的影响不变。双因素交互作用的分析结果表明，只有切丝宽度与HT工作蒸气压力、切丝宽度与热风温度、筒壁温度与筒体转速之间存在交互作用。本研究建立的模型对于从工艺参数的角度控制卷烟主流烟气中巴豆醛的释放量具有一定的指导意义，在卷烟实际生产中还需要考虑到其他因素如卷烟材料、叶组配方等的影响。

参考文献：

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[3] HOFFMANN I， HOFFMANN D. The Changing Cigarette： Chemical Studies and Bioassays[M]. New York：Oxford University Press，2001.

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[5] 王 鹏，刘 华，曾 建，等.制丝工艺参数对主流烟气中氢氰酸含量影响研究[J].湖北农业科学，2011，50（2）：365-367.

[6] 谭兰兰，施丰成，薛 芳，等.卷烟制丝工艺参数对主流烟气中苯并[a]芘释放量的影响[J].安徽农业科学，2010，38（1）：165-167.

[7] 陈昆燕，薛 芳，曾 建，等.重点工序工艺参数与卷烟主流烟气中巴豆醛释放量的关系研究[J].江西农业学报，2009，21（12）：40-42.

[8] 秦前浩.卷烟工艺测试与分析大纲[M]. 成都：四川大学出版社，2004.

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[10] 方开泰.均匀设计与均匀设计表[M].北京：科学出版社，1994.

[11] 唐启义，冯明光.实用统计分析及其DPS数据处理系统[M].北京：科学出版社，2002.

[12] 何 为，薛卫东，唐 斌.优化试验设计方法及数据分析[M].北京：化学工业出版社，2012.

2.5 边际效应分析

通过分析模型中各因素的边际效应，可以进一步确定巴豆醛释放量随各工艺参数改变的变化速率和变化方向。根据建立的模型，求出各因素的一阶偏导数，按照因素与水平表（表3），将其他因素分别置于低、中、高水平，求出各因素分别在高、中、低水平下巴豆醛的边际释放量（y），结果依次如表5、表6、表7所示。由表5、表6、表7可知，工艺参数切丝宽度（x1）、HT工作蒸气压力（x2）、热风温度（x3）、筒体转速（x6）分别处于高、中、低水平时，其对应各水平的巴豆醛边际释放量不变，即其对巴豆醛释放量影响的变化速率不变。且将其他因素置于低水平（表5）时，x1、x2、x3、x6的巴豆醛边际释放量均为0，说明这4种工艺参数对巴豆醛释放量无影响。将其他因素置于中水平（表6）、高水平（表7）时，x1、x2、x3的巴豆醛边际释放量为正值，说明巴豆醛释放量会随其增加而增加；x6的巴豆醛边际释放量为负值，说明巴豆醛释放量会随其增加而降低。这都与单因素效应分析结果一致。

热风风门开度（x4）的巴豆醛边际释放量为正值，且不因其他因素水平的改变而变化，仅随其自身因素水平的降低而减小，说明该工艺参数的增加会促进巴豆醛的释放，且影响程度也会相应增大。筒壁温度（x5）的边际效应比较复杂，当其他因素置于低水平时，x5的巴豆醛边际释放量为正值，并随其自身水平的提高而变大，说明巴豆醛释放量会随该工艺参数的增加而增加，影响速率也逐渐增大；但当其他因素分别置于中水平和高水平时，其巴豆醛边际释放量为负值，且绝对值随其自身水平的提高而减小，说明此情况下巴豆醛释放量会随该工艺参数的增加而降低，受影响程度也逐渐减小。

综合以上结果来看，除了热风风门开度（x4），其余因素的巴豆醛边际释放量绝对值均随其他因素水平的升高而增大，说明其他因素的水平越高，巴豆醛释放量受这5种工艺参数变化的影响也越大。

2.6 双因素交互作用分析

采用等高线分析法[12]考察建立的回归模型中任意两种工艺参数对巴豆醛释放量的交互作用影响结果。选定模型中的2个因素，将其他因素按照表4分别置于高、中、低水平，共得到等高线方程42个，结果只有切丝宽度（x1）与HT工作蒸气压力（x2）、切丝宽度（x1）与热风温度（x3）、筒壁温度（x5）与筒体转速（x6）的等高线方程中含有交互项x1x2、x1x3、x5x6，如表8所示。表明对于本试验建立的模型，只有x1与x2、x1与x3、x5与x6之间存在交互作用。根据其等高线方程作图发现，这3对因素的等高线图基本变化趋势相同，即随着2种工艺参数的减小，巴豆醛释放量逐渐减小。以工艺参数切丝宽度（x1）与HT工作蒸汽压力（x2）的等高线图为例，当其他因素分别置于低、中、高水平时，其等高线图如图1所示。切丝宽度（x1）与热风温度（x3）、筒壁温度（x5）与筒体转速（x6）的等高线图与图1a一致，等高线疏密分布均匀，说明2种因素对巴豆醛释放量的影响程度没有明显差别。从图1b、1c可以看出，当其他工艺参数置于中水平和高水平时，切丝宽度（x1）与HT工作蒸气压力（x2）的交互作用表现为，沿切丝宽度（x1）轴向等高线变化密集，而HT工作蒸气压力（x2）轴向等高线变化相对稀疏，说明切丝宽度（x1）对巴豆醛释放量的影响比HT工作蒸气压力（x2）大。

3 结论

通过均匀设计安排试验，采用二次多项式逐步回归方法建立了包括切丝宽度、HT工作蒸气压力、热风温度、热风风门开度、筒壁温度、筒体转速6个工艺参数与卷烟主流烟气中巴豆醛释放量的模型。模型的因素主效应分析结果表明，各工艺参数对巴豆醛释放量影响的贡献率由大到小依次为筒壁温度、热风风门开度、切丝宽度、热风温度、筒体转速、HT工作蒸气压力。单因素效应分析发现，切丝宽度、HT工作蒸气压力、热风温度与巴豆醛释放量呈线性正相关，筒体转速则与巴豆醛释放量呈线性负相关，而热风风门开度和筒壁温度与巴豆醛释放量呈较复杂的抛物线相关。进一步的边际效应分析证实，在0～1水平下，巴豆醛释放量随切丝宽度、HT工作蒸气压力、热风温度、热风风门开度的增大而提高，随筒体转速和筒壁温度的升高而降低；且切丝宽度、HT工作蒸气压力、热风温度、筒壁温度和筒体转速对巴豆醛释放量影响的变化速率随其他工艺参数的增大而变大，热风风门开度的影响不变。双因素交互作用的分析结果表明，只有切丝宽度与HT工作蒸气压力、切丝宽度与热风温度、筒壁温度与筒体转速之间存在交互作用。本研究建立的模型对于从工艺参数的角度控制卷烟主流烟气中巴豆醛的释放量具有一定的指导意义，在卷烟实际生产中还需要考虑到其他因素如卷烟材料、叶组配方等的影响。

参考文献：

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