卷烟动静态包灰性能对比分析

程传玲，赵怡凡，穆 林，刘舒畅，惠建权*，王建民

（1.郑州轻工业大学食品与生物工程学院，河南 郑州 450000；2.贵州中烟工业有限责任公司技术中心，贵州 贵阳 550009）

包灰性能是卷烟的重要品质指标，直接影响消费者的视觉体验，因此日益受到关注。相关研究主要包括包灰值[1-2]、灰度值[3]、白度值[4]、燃烧锥形态[5]等指标测定方法研究、以及影响因素[6-10]研究，包括卷烟纸、烟丝等的影响。这些研究大都围绕包灰性能的指标检测方法及影响包灰性能的因素来进行探究，为卷烟包灰性能的定量评价及优化提供了支持。然而，卷烟燃烧分为动态燃烧（吸燃）和阴燃[11]两种方式，有关燃烧方式对卷烟包灰性能的影响的研究少见报道。

动态燃烧下有不同的抽吸模式，尹本涛等[12]用烟灰开裂或者破碎面积与烟灰整体面积的比值大小来表征卷烟包灰值，研究发现卷烟样品包灰性能的好坏依次为静燃模式、ISO模式、HCI模式，并未对包灰性能的其他指标和动静态燃烧之间的相关性和差异性进行探究。

本文采用静态燃烧和模拟ISO标准抽吸模式测量了50余种不同卷烟样品，对包灰性能进行测定以及对比分析，探究了卷烟动、静态下包灰性能的差异和相关性，旨在为卷烟动静态包灰性能的总体评价提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料、仪器及设备

国产烤烟型、常规规格卷烟样品54种。

自制卷烟包灰性能测试箱；恒温恒湿箱：KBF240型，德国Binder公司；数码相机：佳能EOS70D型，佳能（中国）有限公司。

1.2 方法

1.2.1 样品准备

随机选取成品卷烟三盒，静态燃烧测5组，每组3支，测量包灰性能指标；动态抽吸分别测量5组（每组3支，用来测量包灰值和灰度值）、5组（每组5支，分别将其抽吸2、3、4、5、6口，测量其燃烧锥形态指标）。在温度（22±1）℃，相对湿度 （60±3）%的环境下平衡 48 h，在距离接装纸0.5cm、1cm处划线标记。

1.2.2 燃烧方式

静态燃烧将烟支竖直放置，保证其不受外界环境影响任其自由燃烧；模拟动态抽吸方式按照ISO标准抽吸模式抽吸卷烟。

1.2.3 包灰性能指标检测方法

包灰值、灰度值和燃烧锥形态指标（锥高、锥面积、偏离角、锥顶角）分别参照文献 [2]、[3]、 [5]中测量方法测量。

1.3 数据分析

运用Excel对测定数据进行平均值和变异系数计算，使用SPSS数据分析软件对所测数据进行方差分析和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同牌号卷烟包灰性能的描述统计与方差分析

不同牌号卷烟动、静态包灰性能及燃烧锥形态参数指标测定结果见表1。吸燃条件下的包灰值、灰度值、锥高、锥面积、偏离角、锥顶角分别 介 于 3.331～10.857、 0.363～0.449、 9.372～13.662mm、 44.640 ～75.312mm2、 2.048°～5.104°、32.620°～44.627°，静燃条件下的包灰值、灰度值、锥高、锥面积、偏离角、锥顶角分别介于1.791～10.976、0.295～0.432、6.604～11.094mm、36.373～56.799mm2、2.778°～7.636°、37.348°～55.846°。单因素方差分析结果表明，除静态偏离角差异接近显著（p=0.053）外，其它各项指标的差异均为极显著（p＜0.01），可见不同牌号卷烟的动、静态包灰性能及燃烧锥形态均存在较大差异。

表1 样品卷烟动静态下包灰性能指标统计结果

2.2 动、静态包灰性能对比分析

2.2.1 均值分析

如表2所示为动、静态燃烧时各指标间的配对T检验结果，由平均差值可知包灰值、灰度值、锥高、锥面积为动态大于静态，偏离角、锥顶角则为动态小于静态；t检验结果表明六个指标均呈现极显著差异。可见，卷烟的包灰及燃烧锥形态与其燃烧状态有关，吸燃时燃烧锥加长、锥面积增大、锥顶角减小，包灰性能则变差。

表3所示是54种卷烟动静态下各项指标的差值统计结果，由极大值和极小值可以看出，动静态燃烧条件下包灰及锥形态的差异程度在不同卷烟之间存在较大差异性，即有些卷烟动静态燃烧条件下的包灰及锥形态接近，有些则存在明显差异性。可见，动静态包灰性能间的差异性具有可控性。

表2 动、静态燃烧时卷烟包灰性能指标配对T检验结果

表3 动、静态包灰性能指标差值统计结果

2.2.2 变异系数分析

由表3可知，动态燃烧条件下除锥面积、锥顶角外其它指标的样品间变异系数均低于静态燃烧条件，其中包灰值、灰度值和偏离角表现最明显，变化幅度分别达到了44.8%、48.7%和16.2%。可见，动态燃烧条件下不同卷烟间包灰性能的差异程度较静燃时小，换言之，不同卷烟间包灰性能的优劣在静燃时表现得更明显。

如表4所示为动、静态燃烧条件下各指标样品内平均变异系数计算结果，与样品间变异系数类似，动态燃烧条件下除锥顶角外其它指标的样品内变异系数普遍低于静态燃烧条件，且包灰值、锥面积和偏离角表现最明显。

综上所述，动态燃烧条件下卷烟样品间、样品内包灰性能的差异均小于静态燃烧，这可能是因为“抽吸作用”一定程度抵消了烟丝、卷烟纸等方面的因素对包灰性能的影响。关于这一推断的一个间接例证是卷烟熄火现象通常发生在静燃过程中。

表4 动、静态下卷烟包灰性能指标平均变异系数计算结果

2.2.3 相关性分析

表5所示相关分析结果表明，动、静态燃烧条件下包灰指标间的相关性基本一致，包灰值与灰度值间显著或极显著正相关，锥高与锥面积间极显著正相关、与锥顶角间极显著负相关，锥面积与锥顶角间极显著负相关，偏离角与锥顶角间显著正相关；锥高、锥面积与偏离角间呈负相关关系，静燃时的相关性达到了显著水平。

表5 包灰性能指标间相关性分析结果

表6所示为动、静态燃烧条件下对应包灰指标间的相关性分析结果，动、静态燃烧时的包灰值、灰度值、锥高、锥面积、锥顶角均呈现极显著正相关，表明相同卷烟动、静态燃烧时包灰性能的优劣呈现较强的一致性。

表6 动、静态包灰性能指标相关性分析结果

3 结论

1）卷烟动、静态包灰性能均存在明显的差异性，总体趋势是动态包灰值、灰度值、锥高、锥面积大于静态，动态锥顶角、偏离角小于静态；但动静态包灰性能的差异程度因卷烟而异。

2）不同卷烟间包灰性能的优劣在静燃状态下表现的更突出；动、静态燃烧条件下包灰性能指标间的相关性具有一致性趋势，且相同卷烟动、静态包灰性能之间也呈现一致性趋势。

综上所述，由于抽吸作用的影响相同卷烟的动、静态包灰性能会存在一定差异性，但若设计合理有可能缩小这种差异。从质量评价的角度看，由于相同卷烟动、静态包灰性能之间呈现一致性趋势，评价动、静态包灰性能并无本质区别。相比之下，由于不同卷烟间包灰性能的优劣在静燃状态下表现的更突出，静态包灰性能评价具有一定优势。