中支卷烟燃烧锥落头倾向卷接工艺影响因素优化研究

陈小林，李飞宇，吴 畏，李 曦，许 璐，张洪波，易钊可

（重庆中烟工业有限责任公司涪陵卷烟厂，重庆涪陵 408000）

锥落头指卷烟在燃烧或弹烟灰过程中燃烧锥脱落或明显歪斜（导致抽吸中断）的现象[1]，这种现象会降低消费者对卷烟品牌的认可度。近年，中支卷烟在行业快速发展的同时，中支卷烟燃烧锥的持有能力较差，易导致燃烧锥落头的现象较为突出。行业关于燃烧锥落头的研究主要是以细支卷烟和常规卷烟为研究对象。近些年来，一些学者已从以下各方面开展了工艺研究并取得成效：烟支单支质量、卷烟纸助燃剂含量、烟丝含水率、烟丝中梗签含量及平准器规格对细支卷烟燃烧锥落头倾向的影响[2-3]；烟丝结构、制丝工艺、烟丝平衡湿度环境及卷烟纸参数对燃烧锥落头的影响[4-7]；烟丝结构分布、烟支密度及燃烧锥结构与细支烟燃烧锥落头的关系[8]。卷烟燃烧锥落头影响因素较多，包括叶组配方、制丝工艺参数以及卷烟纸成分等。由于叶组配方、制丝工艺参数及卷烟纸成分对产品内在质量有较大影响，因此，笔者选取卷接工艺制造过程中烟支单支质量、平准器规格和针辊系数，研究其对中支卷烟燃烧锥落头倾向的影响，旨在优化中支卷烟卷接工艺参数，降低中支卷烟燃烧锥落头倾向，以为产品改造和设计提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 材料、设备与仪器

1.1.1 材料

重庆中烟工业有限责任公司涪陵卷烟厂中支卷烟A 品牌大生产配方，烟丝、卷接和包装材料均为A 品牌大生产材料。

1.1.2 设备与仪器

ZJ118B 型卷烟机（常德烟草机械有限责任公司），YB418 型硬盒双铝包包装机（上海烟草皮机械有限责任公司和上海烟草集团有限责任公司联合研制），YB65A 型硬条包装机（上海烟草皮机械有限责任公司），RT-V 型卷烟-滤棒综合测试台（成都瑞拓科技股份有限公司），MV4420 微波烟支密度水分仪（德国TEWS），卷烟燃烧锥落头倾向测试仪（合肥众沃仪器技术有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 试验方法

1）对烟支单支质量、卷烟机针辊系数和平准器规格分别采用单因素三水平试验，其中平准器规格分为六槽等深和三深三浅（浅槽深度保持不变）两个因素进行试验，试验因素及参数设置见表1。

表1 试验因素及参数水平设置

2）根据四个因素设定的因素水平分别进行单因素三水平试验，测定烟支燃烧锥落头倾向、烟支单支质量、吸阻、硬度等指标。

3）对试验结果进行直观分析和卡方分析，优化选择每一试验因素最佳工艺参数。

4）根据试验结果，选择烟支单支质量和针辊系数对燃烧锥落头倾向最低时的水平，分别与六槽等深平准器燃烧锥落头倾向最低时的水平和三深三浅平准器（浅槽深度不变）燃烧锥落头倾向最低时的水平进行组合对比试验，选择较优试验组合用于大生产。

1.2.2 检测方法

1）卷烟物理指标（烟支单支质量、硬度和吸阻）：将每一因素每个试验水平设定好，待卷接机组运行稳定后，按文献[9]的方法等时间间隔进行10次抽样及检测，计算检测结果的平均值。

2）卷烟燃烧锥落头倾向：将每一因素每个试验水平设定好，待卷接机组运行稳定后，按文献[9]的方法等时间间隔进行5 次抽样，每次抽样1 条烟，测试方法按文献[1]进行，测试5 次，共测试200 支烟，统计200 支卷烟燃烧锥落头支数，并计算其卷烟燃烧锥落头倾向。

3）卷烟机空头剔除率：将每一因素每个试验水平设定好，待卷接机组运行稳定后至试验结束时，记录卷烟机机组统计的空头剔除率。

2 结果与分析

2.1 烟支单支质量对烟支物理指标及燃烧锥落头倾向的影响

从表2 可以看出，随着烟支单支质量的增加，烟支的吸阻和硬度略有增加，总通风率无明显变化趋势，卷烟机空头剔除率和燃烧锥落头倾向均呈下降趋势。

表2 烟支单支质量单因素三水平试验指标测试结果

表3 为烟支单支质量单因素三水平试验燃烧锥落头倾向卡方检验结果汇总，可以看出，P=0.000＜0.05，说明烟支单支质量对燃烧锥落头倾向有显著影响，且随着烟支单支质量的增加而下降，这与直观分析结果一致。

表3 烟支单支质量单因素三水平试验燃烧锥落头倾向卡方检验

2.2 卷烟机针辊系数对烟支物理指标及燃烧锥落头倾向的影响

从表4 可以看出，随着针辊系数的增加，烟支的吸阻略有增加，但硬度和总通风率无明显变化趋势，卷烟机空头剔除率略有增加，燃烧锥落头倾向在针辊系数60%时最低，为9.5%。

表4 针辊系数单因素三水平试验指标测试结果

表5 为卷烟机针辊系数单因素三水平试验燃烧锥落头倾向卡方检验结果汇总，可以看出，P=0.436＞0.05，说明卷烟机针辊系数对燃烧锥落头倾向没有显著影响。

表5 针辊系素单因素三水平试验燃烧锥落头倾向卡方检验

2.3 六槽等深平准器对烟支物理指标及燃烧锥落头倾向的影响

从表6 可以看出，随着六槽等深平准器槽深的下降，烟支单支质量、吸阻、硬度和总通风率无明显变化，卷烟机空头剔除率略有增加，但燃烧锥落头倾向呈下降趋势。

表6 六槽等深平准器单因素三水平试验指标测试结果

表7 为六槽等深平准器单因素三水平试验燃烧锥落头倾向卡方检验结果汇总，可以看出，P=0.000＜0.05，说明六槽等深平准器对燃烧锥落头倾向有显著影响，且随着六槽等深平准器槽深的下降而下降，这与直观分析结果一致。

表7 六槽等深平准器单因素三水平试验燃烧锥落头倾向卡方检验

2.4 三深三浅平准器（浅槽深度不变）对烟支物理指标及燃烧锥落头倾向的影响

表8显示，随着平准器深槽槽深的下降，烟支单支质量、吸阻、硬度和总通风率无明显变化，卷烟机空头剔除率呈增加趋势，但燃烧锥落头倾向呈下降趋势。

表8 三深三浅平准器（浅槽深度不变）单因素三水平试验指标测试结果

表9 为三深三浅平准器（浅槽深度不变）单因素三水平试验燃烧锥落头倾向卡方检验结果汇总，可以看出，P=0.004＜0.05，说明三深三浅平准器（浅槽深度不变）对燃烧锥落头倾向有显著影响，且随着深槽槽深的下降而下降，这与直观分析结果一致。

表9 三深三浅平准器（浅槽深度不变）因素三水平试验燃烧锥落头倾向卡方检验

2.5 优化组合试验结果

选择烟支单支质量和针辊系数对燃烧锥落头倾向最低时的水平，分别与六槽等深平准器燃烧锥落头倾向最低时的水平和三深三浅平准器（浅槽深度不变）燃烧锥落头倾向最低时的水平进行组合对比试验，以选择较优试验组合用于大生产。虽然烟支单支质量在(650±50)mg和(660±50)mg时，燃烧锥落头倾向差异不大，分别为4.5%和3.5%，但是烟支单支质量在(650±50)mg 吸阻均值为1 199.2 Pa，更接近中支卷烟A 品牌的吸阻设计值(1 200±200)Pa，因此选择烟支单支质量(650±50)mg进行试验。具体试验组合见表10。

表10 优化组合对比试验设置

表11 为优化组合试验指标测试对比，可以看出，试验号YH1的烟支燃烧锥落头倾向更低，且烟支吸阻更接近重庆中烟中支卷烟A 品牌的吸阻设计值(1 200±200)Pa，虽卷烟机空头剔除率比试验号YH2 略高，但综合烟支燃烧锥落头倾向和吸阻指标，试验号YH1的参数组合优于试验号YH2。因此，选择试验号YH1 参数组合为重庆中烟工业有限责任公司涪陵卷烟厂中支卷烟A品牌大生产卷接工艺参数，即烟支单支质量(0.65±0.05) g、针辊系数60%和六槽等深平准器2.4 mm×2.4 mm×22 mm为中支烟A品牌的大生产工艺参数。

表11 优化组合试验指标测试对比

3 结论

对中支卷烟烟支单支质量、燃烧锥落头倾向、六槽等深平准器和三深三浅平准器（浅槽深度不变）分别进行单因素试验，采用直观分析和卡方分析，结合烟支物理指标检测结果，通过优化组合对比试验，在试验范围内，得出以下结论。

1）中支卷烟烟支单支质量对卷烟燃烧锥落头倾向有显著影响，且随着烟支单支质量的增加而下降，卷烟机空头剔除率也呈下降趋势，吸阻和硬度略有增加，总通风率无明显变化趋势。

2）随着针辊系数的增加，中支卷烟的吸阻略有增加，但硬度和总通风率无明显变化趋势，卷烟机空头剔除率略有增加，燃烧锥落头倾向在针辊系数60%时最低，为9.5%。

3）六槽等深平准器对中支卷烟燃烧锥落头倾向有显著影响，且随着六槽等深平准器槽深的下降而下降，烟支单支质量、吸阻、硬度和总通风率无明显变化，卷烟机空头剔除率略有增加。

4）三深三浅平准器（浅槽深度不变）对中支卷烟燃烧锥落头倾向有显著影响，且随着深槽槽深的下降而下降，烟支单支质量、吸阻、硬度和总通风率无明显变化，卷烟机空头剔除率呈增加趋势。

5）最终优化组合试验发现，烟支单支质量(650±50) mg、针辊系数60%和六槽等深平准器2.4 mm×2.4 mm×22 mm时，重庆中烟工业有限责任公司涪陵卷烟厂中支卷烟A品牌卷烟燃烧锥落头倾向较优。