抽吸模式和烟支密度分布对卷烟包灰性能的影响

尹本涛　万丽娟　徐杨斌　苏鑫　张燕　王荣梅　刘剑　蔡元青

摘要 为研究抽吸模式和烟支密度分布对卷烟包灰性能的影响，采用分段测量的方法采集卷烟燃烧时的图像信息，通过测定烟支燃烧的烟灰长度、累计烟灰面积、烟灰表面累积开裂或者破碎面积及当前燃烧长度下的卷烟包灰性能，分析不同抽吸模式下卷烟燃烧烟灰长度缩减率、卷烟包灰性能、烟支密度分布与卷烟包灰性能的相关性。结果表明，在不同燃烧长度下卷烟的燃烧状态不同，分段测量能有效反映卷烟燃烧包灰的性能;卷烟燃烧烟灰长度缩减率从大到小依次为HCI模式（19.3%）、ISO模式（17.7%）、静燃模式（15.4%）;卷烟样品最后包灰性能的好坏依次为静燃模式（5.27%）、ISO模式（9.99%）、HCI模式（10.47%）;烟支密度分布与卷烟包灰性能有较大的相关性，可以通过改变烟支密度或者烟丝填充值来改善卷烟的包灰效果。

关键词 分段测量;包灰;抽吸模式;卷烟包灰性能;烟支密度分布

中图分类号 TS452文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2019）17-0182-04

Abstract In order to study the effects of smoking pattern and cigarettes density distribution on the ash integration properties of cigarette， the subsection measurement method was adopted to collect the image information of burning cigarette. Based on the determination of the soot length of burned cigarettes， the cumulative soot area， the cumulative cracking or crushing area of the soot surface， and the ash integration properties of cigarettes at the current burning length， the reduction rate of soot length of burned cigarettes， ash integration properties of cigarette， the correlation between the cigarettes density distribution and ash integration properties of cigarette were analyzed. The results showed that the state of cigarettes was different at different combustion length， and the segmented measurement could effectively reflect the ash integration properties of cigarette. The reduction rate order of soot length of burned cigarettes was HCI mode （19.3%） > ISO mode （17.7%） > static combustion mode （15.4%）. The final ash integration properties of cigarette samples was in the order of static combustion mode （5.27%）， ISO mode （9.99%）， and HCI mode （10.47%）. The density distribution of cigarettes had a strong correlation with the ash integration properties of cigarette， which could be improved by changing the density of cigarettes or  filling value of cut tobacco.

Key words Subsection measurement method;Ash integration;Smoking pattern;Ash integration properties of cigarette;Cigarettes density distribution

卷煙包灰是指烟支燃烧后形成烟灰的外观完整程度，又称为卷烟燃烧烟灰完整性。烟灰开裂或者破碎面积与烟灰整体面积的比值大小可以衡量卷烟包灰性能的好坏。该比值越小表示烟灰完整程度越高，也就是说包灰效果越好。随着卷烟技术的发展及消费者对卷烟产品质量要求的提高，卷烟燃烧后的包灰效果已经越来越受到人们的重视。卷烟包灰性能好，烟柱美观;卷烟包灰性能差，抽吸时卷烟纸不能很好包裹在烟丝上，造成烟灰掉落严重，不仅污染环境，并且会影响消费者对品牌的忠诚度[1]。

目前，大量研究表明卷烟纸、卷烟配方和切丝宽度对卷烟包灰性能都有较大的影响[2-8]。但是，针对如何评价卷烟的包灰能力，如何优化卷烟的包灰性能，迄今尚未有一个具体的解决方案与评价体系，国内外对卷烟包灰能力的研究相对较少[9-10]。笔者采用分段测量的方法，分别在烟支燃烧至10、20、30、40和50 mm处采集图像信息，通过分析每张图片，以1 mm长度为单位，统计烟支燃烧的累计烟灰面积、烟灰表面累积开裂或者破碎面积及当前燃烧长度下的烟灰完整性测试数据，研究抽吸模式和烟支密度分布对卷烟包灰性能的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 研究对象。

试验选取贵州中烟生产的卷烟A牌号为样品，每30支为1组，共3组。

1.1.2 主要仪器。

KARDIEN-CAMT卷烟燃烧性能测试仪（韩国KARDIEN公司）;TEWS 4420微波快速烟支水分密度测量仪（德国TEWS公司）。

1.2 方法

将卷烟样品拆包，在温度（22±2）℃、相对湿度（60±3）%的条件下调节48 h，并在温度（22±2）℃、相对湿度（60±5）%的环境条件下进行测试。

1.2.1 测试方法。

采用分段测量的方法，分别在烟支燃烧至10、20、30、40和50 mm处采集图像信息，通过测试软件分析每张图像，以1 mm长度为单位，统计烟支燃烧的累计烟灰面积、烟灰表面累积开裂或者破碎面积及当前燃烧长度下的烟灰完整性测试数据。

卷烟包灰是指烟支燃烧后形成烟灰的外观完整程度，以烟灰开裂或者破碎面积与烟灰整体面积的比值大小衡量卷烟包灰性能的好坏。按以下公式计算卷烟包灰性能：C（%）=A/B。式中，A表示卷烟燃烧后烟灰开裂或者破碎的面积;B表示卷烟燃烧后烟灰的整体面积;C表示卷烟包灰性能。

1.2.2 不同抽吸模式下卷烟包灰性能的测定。

使用韩国KARDIEN-CAMT卷烟燃烧性能测试仪，分别在静燃模式、ISO抽吸模式和HCI抽吸模式下按照“1.2.1”的方法测定卷烟的包灰性能。

1.2.3 烟支密度分布与卷烟包灰性能的相关性分析。

使用德国TEWS 4420微波快速烟支水分密度测量仪对样品进行测试，记录单位长度下的烟支密度;再使用韩国KARDIEN-CAMT卷烟燃烧性能测试仪，在ISO抽吸模式下按照“1.2.1”的方法进行卷烟包灰性能的测定。最后，分析烟支密度分布与卷烟包灰性能的相關性。

1.2.4 数据统计与分析。

将试验数据去除点燃端和抽吸端各5 mm采集的数据后，使用Excel 2007和SPSS 19.0软件进行数据处理分析。

2 结果与分析

2.1 不同抽吸模式下卷烟燃烧烟灰长度的缩减率测定结果

使用韩国KARDIEN-CAMT卷烟燃烧性能测试仪，在ISO抽吸模式下，样品燃烧至10、20、30、40和50 mm时采集的燃烧状态图如图1所示。从图1可以看出，卷烟由点燃端开始，在不同燃烧长度下卷烟的燃烧状态是不一样的，分段测量能更有效地反映卷烟燃烧的包灰性能。

通过不同抽吸模式下卷烟燃烧至10、20、30、40和50 mm设定值时卷烟燃烧烟灰的实际长度，计算卷烟燃烧烟灰长度缩减率，结果如表1所示。从表1可看出，卷烟燃烧烟灰长度从大到小依次为静燃模式、ISO模式、HCI模式;卷烟燃烧烟灰长度的缩减率从大到小依次为HCI模式（19.3%）、ISO模式（17.7%）、静燃模式（15.4%）。

通过不同抽吸模式下卷烟燃烧至不同分段（0～10、11～20、21～30、31～40、41～50 mm）时的卷烟燃烧烟灰实际长度，来计算不同分段下卷烟燃烧烟灰长度缩减率，结果如表2所示。从表2可以看出，在烟支燃烧的不同分段，形成的烟灰长度不同。在第1段10 mm的燃烧长度中，静燃模式下烟灰长度达到9.987 mm，缩减率仅为0.1%，而HCI模式下烟灰长度最短，长度缩减率为9.4%。

无论是静燃模式、ISO模式还是HCI模式，随着烟支燃烧长度的增加，每阶段烟支燃烧烟灰的长度都在逐步递减，烟灰缩减长度不断增加，分段计算出的长度缩减率逐步增加。尤其是进入燃烧的第5段（41～50 mm）时，长度缩减率达到最大，卷烟燃烧烟灰长度缩减率从大到小依次为HCI模式下（30.8%）、 ISO模式（29.0%）、静燃模式（23.5%）。

2.2 不同抽吸模式下卷烟包灰性能测定结果

在不同抽吸模式下，卷烟燃烧至不同烟支长度时的卷烟燃烧烟灰面积和变碎面积，来计算卷烟包灰性能，结果如表3所示。由表3可知，卷烟燃烧后烟灰面积随着抽吸模式的不同也发生了变化，烟灰面积按静燃模式、ISO模式和HCI模式依次减小，这种趋势与烟灰长度缩减率对应，说明缩灰率与抽吸模式有很大关系。同时，随着烟灰面积的增加，烟灰燃烧后开裂或者变碎的面积也不断增加，静燃模式为16.05 mm 2，ISO模式为29.76 mm 2，HCI模式下达到最大（30.04 mm 2）。整体来看，卷烟样品最后包灰性能的从好到坏依次为静燃模式（5.27%）、ISO模式（9.99%）、HCI模式（10.47%）。

2.3 烟支密度分布与卷烟包灰性能的相关性分析

将烟支密度数据整体缩小10倍，处理后的数据与ISO抽吸模式下的烟灰破碎面积和当前包灰数据为纵坐标，以烟支长度为横坐标，绘制散点图，再进行线性拟合，得到ISO抽吸模式下烟灰变碎面积、当前包灰数据和烟支密度分布的对应曲线，如图2所示。

从图2可以看出，将烟支分为3段，第1段为0～10 mm，第2段为10～40 mm，第3段为40～50 mm。在第1段和第3阶段时烟支的平均密度为270和282 mg/cm 3，此时对应的烟灰变碎面积和当前包灰数据曲线趋势相对平缓，第2阶段烟支的平均密度为249 mg/cm 3，此时对应的烟灰变碎面积和当前包灰性能曲线斜率相对较大。因此，烟支密度分布与卷烟包灰性能有较大的相关性，可以通过改变烟支密度或者烟丝填充值来改善卷烟的包灰效果。

3 结论

（1）使用韩国KARDIEN-CAMT卷烟燃烧性能测试仪，在ISO抽吸模式下，样品燃烧至10、20、30、40和50 mm时采集的燃烧状态，在不同燃烧长度下卷烟的燃烧状态是不一样的，分段测量更能有效地反映卷烟燃烧包灰性能。

（2）采用分段测量的方法，采集卷烟燃烧时的图像信息，得出卷烟燃烧烟灰长度从大到小依次为静燃模式、ISO模式、HCI模式;卷烟燃烧烟灰长度缩减率从大到小依次为HCI模式（19.3%）、ISO模式（17.7%）、静燃模式（15.4%）。在不同分段下卷烟燃烧烟灰长度缩减率有所不同，进入燃烧的第5段（40～50 mm）时，长度缩减率达到最大，卷烟燃烧烟灰长度缩减率从大到小依次为HCI模式（30.8%）、 ISO模式（29.0%）、静燃模式（23.5%）。

（3）在不同抽吸模式下，卷烟样品最后包灰性能的好坏依次为静燃模式（5.27%）、ISO模式（9.99%）、HCI模式（10.47%）。

（4）烟支密度分布与卷烟包灰性能有较大的相关性，可以通过改变烟支的密度或者烟丝填充值来改善卷烟的包灰效果。

参考文献

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