密端位置偏移量对卷烟加工质量的影响

陆玉浩，王彬彬，牛汝萍，万云飞，张娟，杨磊，杨莹

山东中烟工业有限责任公司滕州卷烟厂，山东 滕州 277599

按照卷烟原理，成型后的烟条由刀盘与喇叭嘴配合切成双倍长度的烟支，刀盘切割烟条的位置即为密端位置。理论上密端位置应该在平准器凹槽宽度1/2处，但是因设备磨损、设备调整等原因，密端位置会发生一定偏移，而偏移过大往往会造成内外排烟支产生一定差异，因此，可以说密端位置是加工精度的重要表征指标。目前，国内卷烟生产企业在研究卷烟主要质量指标、主流烟气、感官质量的同时[1-4]，已开始关注烟支密度的研究。戴永生等[5-7]针对部分牌号烟支单支重量、吸阻等指标波动较大、卷制质量稳定性较差等质量问题，通过对卷烟机主要设备参数和质量控制系统进行全面优化，使烟支内烟丝密度分布得到了明显改善，有效提高了烟支质量及其稳定性。赵同林等[8]选择不同类别的卷烟在不同烟支密度条件下进行了试验研究，找出烟支密度对烟支重量、吸阻及硬度在不同目标值下的稳定性关系。申晓锋等[9]采用灰色关联方法分析了来料烟丝结构与卷制后单支重量和烟支密度及稳定性的相关关系。李江等[10]探讨了压实端位置对空头、端部落丝量的影响。但是总体来说，目前对烟支密度的研究较为分散，关于密端位置对卷烟质量的影响研究更是鲜有报道。因此，本文通过开展单密端和双密端烟支的密端位置偏移量梯度试验，探索密端位置对卷烟质量的影响规律。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

材料：某牌号全配方等。

设备：ZJ17 卷烟机、三槽等深平准器、六槽等深平准器、TEWS MW4420 烟支密度测定仪、QTM综合测试台等。

1.2 试验方法

本文采用密端位置偏移量梯度试验开展相关研究。三槽和六槽等深平准器卷制烟支分别为单密端和双密端烟支，所用三槽和六槽等深平准器凹槽宽度均为22 mm，理论上密端位置应该在平准器凹槽宽度1/2 处，所以密端位置偏移量梯度设置为：1 mm、3 mm、5 mm、7 mm、9 mm，其中密端位置均向后偏移。采用同一机台、同一操作人员、同一批次烟丝卷制5 种不同密端位置偏移量的单密端和双密端卷烟样品，分别检测内外排烟支物理指标、烟支空头、感官质量、主流烟气等，从而得出密端位置对卷烟质量的影响规律。

1.2.1 密端位置测量方法

密端位置测量方法为，分别取内外排烟支50 支，通过密度检测仪检测获得内外排密端位置，求内外排密端位置绝对值的平均，具体计算公式如下：

式中：L—密端位置；L内—内排密端位置；L外—外排密端位置。

1.2.2 物理指标检测

在固定机台，每个密端位置偏移量梯度下，每隔10 min 取样一次，每次取内外排烟支各30 支，取样10 次，随后采用同一综合测试台对样品进行检测，得出数据求取平均值。各物理指标的测试方法按照GB/T 22838-2009《卷烟和滤棒物理性能的测定》[11]执行。

1.2.3 烟支空头检测

在固定机台，每个密端位置偏移量梯度下每隔10分钟取样一次，每次取内外排烟支各400 支检验烟支空头数量，共取样5 次。烟支空头判定标准按GB 5606.3—2005《卷烟 第3 部分：包装、卷制技术要求及贮运》[12]要求执行。

1.2.4 内外排烟支感官质量比对方法

由7 个具有烟草行业感官评吸技术人员资格证的评吸员组成评吸小组，评吸小组对不同密端位置偏移量下内排和外排烟支进行成对对比评吸，并按照表1 中的内外排烟支感官质量差异性得分判定标准对内外排烟支感官质量差异性进行打分。感官评吸参考YC/T 138—1998[13]规定的要求和过程进行。

表1 内外排烟支感官质量差异性得分判定标准Tab. 1 Score criteria of the sensory quality difference between inside and outside cigarette

1.2.5 主流烟气测定

按照GB/T 19609—2004[14]、GB/T 23356—2009[15]、GB/T 23355—2009[16]、GB/T 23203.1—2013[17]中规定的方法进行不同密端位置偏移量内外排烟支中的抽吸口数、总粒相物、焦油、一氧化碳和烟碱的测定。

2 结果与分析

2.1 密端位置偏移量对卷烟物理指标的影响

按|内排烟支-外排烟支|计算方式，分别计算单密端和双密端烟支的5 种不同密端位置偏移量内外排烟支物理指标差值，结果见表2。从表2 我们可以看出，随着密端位置偏移量的增加，单密端烟支的长度、圆周的差值没有明显变化规律，而重量、吸阻、硬度的差值出现明显增大，经内外排烟支双样本t 检验，密端位置偏移量达到5 mm 后，重量、吸阻、硬度的P 值均小于0.05，表明差异显著。双密端烟支的长度、重量、圆周的差值没有明显变化规律，而吸阻、硬度的差值出现明显增大，经内外排烟支双样本t 检验，密端位置偏移量达到5 mm 后，吸阻、硬度的P 值均小于0.05，表明差异显著。

表2 不同密端位置偏移量下内外排烟支物理指标差值统计表（单密端/双密端）Tab. 2 D-value of inside and outside cigarette under different compaction position bias (Single / Double Compaction)

单密端和双密端的内外排烟支吸阻、硬度差值均明显增大，为直观反映差值趋势，对其做趋势图，如图1 所示。从图1 可以看出，单密端和双密端的内外排烟支吸阻、硬度的差值趋势一致，均随着密端位置偏移量的增加逐渐增加，且在3 mm 后增加更为迅速，这表明密端位置偏移量的增加会导致内排烟支和外排烟支之间的吸阻和硬度产生差异，且在3 mm 后差异迅速增大。同时单密端烟支在吸阻上的差异要大于双密端烟支，在硬度上的差异要小于双密端烟支。

图1 不同密端位置偏移量下内外排烟支吸阻和硬度差值Fig. 1 The draw resistance and hardness D-value of inside and outside cigarette under different compaction position bias

2.2 密端位置偏量对烟支空头的影响

分别统计单密端和双密端烟支的5 种不同密端位置偏移量卷烟样品内外排烟支空头数量，结果见表3，其中内排烟支点烟端密端减少，外排烟支点烟端密端增加。从表3 可以看出，在密端位置偏移量为1 mm和3 mm 时，烟支空头数量较少，基本在0～2 支之间。随着密端位置偏移量从3 mm 增加至9 mm，单密端和双密端烟支的内外排空头缺陷支数均会明显增多，特别是在5 mm 后增加更为明显。分别对单密端内外排烟支、双密端内外排烟支空头数量做配对t 检验，其P 值均小于0.05，表明内排烟支空头数量均大于外排烟支；分别对单密端和双密端内排烟支、单密端和双密端外排烟支空头数量做配对t 检验，其P 值均大于0.05，表明单密端和双密端烟支空头数量差异不大。

表3 不同密端位置偏移量下烟支空头数量统计表Tab. 3 Number of cigarettes with loose ends under different compaction position bias

2.3 密端位置偏量对卷烟感官质量的影响

分别统计单密端和双密端烟支的5 种不同密端位置偏移量内外排烟支感官质量差异性得分，结果见表4。从表4 可以看出，随着密端位置偏移量的增加，单密端和双密端烟支的内外排烟支感官质量差异性得分均逐渐增加，且在3 mm 后增加较迅速，同时单密端烟支的差异性得分要高于双密端烟支，这表明当密端位置偏移量增加到3 mm 后，单密端和双密端烟支的内外排烟支感官质量的差异均越来越显著，且单密端烟支的差异要大于双密端烟支。同时随着密端位置偏移量的增加，评价内外排烟支感官质量存在差异的评委也逐渐增加，当密端位置偏移量达到9 mm 时，7 位评委均认为内外排烟支感官质量存在差异。

表4 不同密端位置偏移量的内外排烟支感官质量差异性（单密端/双密端）Tab. 4 Sensory quality difference of inside and outside cigarette with different compaction position bias (Single / Double Compaction)

2.4 密端位置偏移量对卷烟主流烟气的影响

按|内排烟支-外排烟支|计算方式，分别计算单密端和双密端烟支的5 种不同密端位置偏移量内外排烟支主流烟气差值，结果见表5。从表5 可以看出，随着密端位置偏移量的增加，单密端和双密端烟支的总粒相物、烟碱量、CO量的差值均没有明显变化规律，而抽吸口数、焦油量的差值均呈现增大趋势，经内外排烟支双样本t 检验，密端位置偏移量达到5 mm 后，单密端和双密端烟支的抽吸口数、焦油量的P 值均小于0.05，表明差异显著。

表5 不同密端位置偏移量下烟支主流烟气差值统计表（单密端/双密端）Tab. 5 D-value of mainstream smoke under different compaction position bias (Single / Double Compaction)

为直观反映内外排烟支的抽吸口数、焦油量差值趋势，对其做趋势图，如图2 所示。从图2 可以看出，随着密端位置偏移量的增加，单密端和双密端烟支的内外排烟支抽吸口数、焦油量差值均逐渐增加，且在3 mm 后差值增加明显，且在密端位置偏移量达到5 mm 后，单密端烟支在抽吸口数、焦油量上的差值均大于双密端烟支。

图2 不同密端位置偏移量下内外排烟支抽吸口数和焦油量差值Fig. 2 Puff number and tar amount D-value of inside and outside cigarette under different compaction position bias

3 讨论

对密端位置偏移量对卷烟质量的影响原理进行如下讨论：

（1）密端位置偏移对烟支重量的影响：当密端位置偏移后，对于单密端烟支来说仅有点烟端密端发生变化，滤嘴端烟丝密度不会发生变化，因此内外排烟支重量会产生差异；而对双密端烟支来说，点烟端密端位置发生偏移后，滤嘴端密端位置会发生反方向偏移，从而使每支卷烟内的烟丝量不发生改变，所以内外排烟支重量不会产生明显差异。

（2）密端位置偏移导致内外排烟支的吸阻、硬度存在差异的主要原因：当密端位置发生偏移时，单密端和双密端的内外排烟支内烟丝分布均不再对称，所以吸阻会发生一定的差异，而单密端内外排烟支重量还会差生差异，因此单密端烟支在吸阻上的差异要大于双密端烟支。同时，因硬度检测受检测位置影响，当密端位置发生偏移时可能造成检测位置的烟丝密度发生变化，从而导致硬度检测出现差异。

（3）密端位置偏移导致烟支空头缺陷支数增加的主要原因：因平准器凹槽是弧形，所以密端位置偏移后，内外排烟支点烟端端面烟丝密度均会下降，端面烟丝在输送环节更易脱落从而形成空头。但总体来说，点烟端密端减少后烟丝更易脱落，因此点烟端密端减少烟支空头增加数量要高于点烟端密端增加烟支。

（4）密端位置偏移导致内外排烟支感官质量存在差异的主要原因：密端位置偏移后，内外排烟支感官质量存在差异主要体现在头三口的香气和刺激性上，这主要可能是因密端位置偏移导致内外排烟支点燃端烟支密度产生差异造成的。当密端位置偏移后，单密端内外排烟支头三口吸阻的差异要大于双密端烟支，所以单密端内外排烟支感官质量的差异要大于双密端烟支。

（5）密端位置偏移导致内外排烟支抽吸口数、焦油量产生差异的主要原因：可能是因密端位置偏移导致内外排烟支烟丝分布不一致，导致抽吸吸阻不一致引起的，同时因单密端内外排烟支重量、吸阻的差异要大于双密端烟支，所以单密端内外排烟支抽吸口数、焦油量的差异要大于双密端烟支。

4 结论

通过上述研究可以得出，密端位置偏移会导致内外排烟支的吸阻、硬度、感官质量、抽吸口数、焦油量产生差异，且随着密端位置偏移量的增加，内外排烟支的差异越明显，特别是密端位置偏移达到3 mm以后，差异更为显著，密端位置偏移也会导致烟支空头缺陷支数增加，且点烟端密端减少烟支空头增加数量要高于点烟端密端增加烟支。同时，随着密端位置的偏移，单密端内外排烟支重量还会差生差异，从而导致单密端内外排烟支质量的差异要大于双密端。因此，为进一步提高内外排烟支质量的一致性，宜采用双密端的六槽平准器，密端位置偏移量不宜大于3 mm。