不同规格平准器对卷烟质量的影响

2023-10-17高瑞江严志景邵名伟瞿先中许欣汪冰云

湖南文理学院学报(自然科学版) 2023年4期

高瑞江,严志景,邵名伟,瞿先中,许欣,汪冰云

(1. 安徽中烟工业有限责任公司技术中心,安徽合肥,230088;2. 安徽中烟工业有限责任公司芜湖烟草公司,安徽芜湖,241002)

平准器是卷烟机组的关键部件之一,主要工作部件是两把圆形劈刀和一个刷丝轮,其位于吸丝腔前、后劈刀导轨位置,在烟支卷接过程中,卷烟机平准器用两只旋转方向相反的劈刀从吸丝带上削去过多的烟丝,实现烟支重量控制[1],由于劈刀盘上有凹槽,所以经过削去的烟丝条上有凸起部分,正是这些凸起部分在烟支两端形成了紧口,使烟支烟丝均匀度和烟支重量均匀度得到明显提高[2],保证了烟支端部饱满不空松,以及接嘴质量稳定[3],因此带凹槽的劈刀盘被烟草行业广泛应用。目前,平准器的槽数、槽深等对过程消耗和卷制质量的影响方面已有不少文献报道[4–9],但是对于卷烟的卷制质量、烟气指标和感官质量综合影响鲜有报道,而卷烟物理指标之间又是相互关联的,瞿先中[10]进行了细支卷烟烟支物理指标相关性分析,任发军[11]评价了不同规格卷烟物质指标影响因素。为此,本研究以常规和细支卷烟为研究对象,分析不同规格平准器对不同规格卷烟质量的综合影响，为不同规格卷烟平准器选型提供了技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂和仪器

安徽中烟工业有限责任公司“黄山(红方印细支)”和“黄山(大红方印)”卷烟成品配方烟丝; 卷烟滤嘴、卷烟纸、接装纸等均采用该牌号卷烟正常使用的卷烟材料;ZJ17 型号卷接机组;QUANTUM 烟支质量综合测试台;YDZ–Ⅱ型卷烟端部落丝测试仪;MW4420 烟支密度测定仪;RM200A 转盘式吸烟机。

1.2 试验设计

中细支试验设计见表1,常规卷烟试验设计见表2。每种劈刀安装调试校准后,按黄山(红方印细支)卷制工艺标准进行生产。待卷烟机达到设定机速且稳定后开始计时,每种劈刀连续运行30 min,现场记录卷烟机剔除率。同时当设备运行稳定后,在卷烟机烟支输送过道进行取样,用于样品的物理指标、烟气指标的检测和感官评价。

表1 中细支试验设计表

表2 常规卷烟试验设计表

固定同一台套卷接包机组,试验前对拟验证的劈刀盘及刷丝轮进行安装、校对与调试,确保试验过程中卷烟机正常稳定工作。依据生产现场卷烟外观质量以及生产组织安排等因素,确定每种规格劈刀盘的试验时间,并现场记录卷烟机剔除率。同时当设备运行稳定后,在卷烟机烟支输送过道进行取样,用于样品的物理指标、烟气指标的检测和感官评价。

1.3 检测指标及评价方法

(1)常规物理指标和烟气指标按照国标方法进行检测;(2)烟支密度按照行业标准《烟支烟丝密度测定微波法》进行检测评价;(3)卷烟机空头剔除率由试验人员现场统计;(4)端部落丝量采用振动法进行检测;(5)为减少过程波动对评价结果的影响,感官评价和抽吸信号强度检测的样品需要进行分选,分选要求如下: 重量按照设计值±10 mg、吸阻按照设计值±100 Pa、通风率按照设计值±3%。卷烟感官评价由技术中心组织专家评吸,在常用评价指标的基础上,增加重点关注的轻松感指标。

2 结果与分析

2.1 中细支

2.1.1 常规物理指标

表3 为物理指标设计标准及实测均值统计表,表4 为物理指标合格率。由表3 和表4 可知:

表3 物理指标设计标准及实测均值统计表

表4 物理指标合格率

(1)对3 种样品的5 项物理指标(重量、圆周、总通风率、吸阻、硬度)进行了检测,实测均值与设计值差异均非常小,各项物理指标的合格率都在93%以上,样品物理指标符合产品设计要求。

(2)不同劈刀盘试验样品间烟支总通风率存在一定差异,正常样0#＞1#样＞2#样;3 个样品的滤嘴通风率均在17.4%–17.8%左右,差异很小; 正常样0#、1#样、2#样烟丝端通风率分别为23.6%、22.0%、20.3%,随着劈刀槽深变浅弧长缩短,烟丝端通风率呈递减趋势。依据通风率检测原理,抽吸端出气量固定,通风率下降反映出通过烟丝燃烧端进气量增加,侧面反映出在燃烧时抽吸轻松感增强。

2.1.2 密度分布、端部落丝及卷烟机空头剔除

表5 为密度分布、端部落丝和空头剔除率统计表,图1 为细支烟密度分布图。由表5 和图1可知:(1)正常样0#的紧头密度(290.99 mg/cm3)明显高于1# 样(281.50 mg/cm3)和2# 样(273.32 mg/cm3),由于烟支重量设计相同,正常段密度差异刚好相反,导致2#样、1#样较正常样0#紧头密度比下降显著,分别为49%、30%;2#样密度均匀性优于1#样,并明显优于正常样0#。随着劈刀盘槽深的降低和弧长的缩短,紧头密度逐渐降低、正常段密度逐渐增大、紧头密度比逐渐缩小、密度均匀性逐渐变好。(2)1#样端部落丝量(0.70 mg/支)是正常样0#的1.21 倍,2#样(1.35 mg/支)是正常样0#的2.33 倍,随着劈刀盘槽深的降低和弧长的缩短,端部落丝量增加,但3 种样品的端部落丝量都满足国标(小于8 mg/支)和《YQ/T54—2015 细支卷烟》(小于4 mg/支)的要求。(3)正常样0#空头剔除率为0.59%,1#样空头率剔除率升高到0.98%,2#样空头剔除率为1.37%,是正常样0#的2.32 倍。随着劈刀盘槽深的降低和弧长的缩短,空头剔除率呈上升趋势。

图1 细支烟密度分布图

表5 密度分布、端部落丝和空头剔除率统计表

2.1.3 烟气指标

表6 为每支烟中烟气指标检测汇总表。由表6 可知:(1)3 种劈刀盘试验样品焦油极差0.1 mg、烟碱极差0.0 mg、CO 极差为0.4 mg,烟气指标差异较小; 在试验范围,劈刀盘不同参数对烟气指标影响程度很小。(2)黄山(红方印细支)焦油、烟碱、CO 按照国标要求允差需控制在±2.0、±0.2、±2.0 mg 范围内,技术中心检测数据显示,焦油最大差异0.5 mg、烟气烟碱最大差异0.1 mg、CO 最大差异为1.1 mg,都符合国标对烟气指标规定允差范围内。但3 个样品CO 实测值均低于盒标值约1 mg/支,差值偏大。

表6 每支烟中烟气指标检测汇总表

2.1.4 感官质量

(1)专家评吸

表7 为感官评价汇总表。由表7 可知,2 种试验样与正常产品总体感官质量差异不明显,基本在同一水平线上,但2#和1#样的轻松感好于正常样0#。再对各指标进行成对T 检验,以确定差异程度是否达到显著性水平(显著性水平统一设定为0.05)。

表7 感官评价汇总表

表8 为感官成对T 检验统计表。由表8 可知:(1)在0.05 显著性水平下,1#样与正常样0#所有指标都没有显著差异。(2)在0.05 显著性水平下,2#样与正常样0#在浓度和轻松感指标上存在显著差异,2#样浓度略高,轻松感较好。(3)在0.05 显著性水平下,2#样与1#样在轻松感指标上存在显著差异,2#样较1#样抽吸轻松感增强。

表8 感官成对T 检验统计表

(2)轻松感抽吸信号强度检测

按照卷烟轻松感仪器检测方法对样品的信号强度进行检测,结果见表9。由表9 可知,抽吸轻松感从高到低排序依次为:2#样、1#样、正常样0#,与专家评吸结论一致。2 种评价方法都验证了试验样品在轻松感指标上都好于正常样0#,且2#样轻松感最好。

表9 卷烟轻松感检测统计表

2.2 常规卷烟

2.2.1 常规物理指标

表10 为物理指标设计标准及实测值均值统计表,表11 为物理指标单支合格率统计表。对表10 和表11 中数据进行分析可知:

表10 物理指标设计标准及实测值均值统计表

表11 物理指标单支合格率统计表

(1)上述5 项物理指标不同劈刀盘试验品的检测值规律不明显,其中重量、圆周、总通风率、吸阻、硬度的极差分别为0.023 g、0.1 mm、1.1%、44 Pa、3.1%。检测数据表明不同劈刀盘对物理指标影响程度有限。

(2)5 项物理指标的单支合格率都在93%以上,样品物理指标符合产品设计要求。但是5 个试验样品通风率的绝对偏差均值为1.7%,略显偏高。此外从施胶效果实物图看,无胶区存在相对较小程度的左右跑偏现象,导致整体通风率略低于设计值。

2.2.2 密度分布、端部落丝及卷烟机空头剔除

表12 为密度分布、端部落丝和空头剔除率统计表,图2 为常规卷烟密度分布图。对表12 和图2中数据进行分析可知:

图2 常规卷烟密度分布图

表12 密度分布、端部落丝和空头剔除率统计表

(1)经过分选后,所有试验品的平均密度为230.50 mg/cm3,其中1#样品(正常样)的紧头密度为240.80 mg/cm3,略高于其他试验样品的紧头密度。其余4 个样品的紧头密度依次为239.06、238.12、236.71、235.98 mg/cm3。由于烟支重量设计相同,正常段密度差异刚好相反,导致正常段密度逐渐上升。因此,紧头密度比逐渐下降,密度均匀性也逐渐变好。随着劈刀盘槽深的降低和弧长的缩短,紧头密度逐渐降低、正常段密度逐渐增大、紧头密度比逐渐缩小、密度均匀性逐渐变好。

(2)1#至5#试验样品的端部落丝依次为7.05、7.45、7.71、8.04、8.08 mg/支。从变化趋势上看,随着劈刀盘槽深的降低和弧长的缩短,端部落丝量增加。从变换程度上看,槽深下降0.5 mm 端部落丝量平均增加约0.5 mg/支; 弧长缩短4 mm,端部落丝量平均增加0.15 mg/支。此外5 种样品端部落丝量都接近,甚至4#和5#样品已经超出国标(小于8 mg/支)要求的临界值。

(3)1#样品(正常样)空头剔除率为0.17%,其他4 个试验样品的空头剔除率依次为0.13%、0.11%、0.15%、0.14%。从本次试验数据看,随劈刀盘规格变更,空头剔除率变化趋势不明显。另外再调取了试验前后几天该机台空头剔除率数据,统计平均值为0.16%,与本次试验1#样品(正常样)空头剔除率(0.17%)基本一致。

2.2.3 烟气指标

表13 为每支烟中烟气指标设计值及实际检测值汇总表。由表13 可知:5 种劈刀盘试验样品烟气烟碱极差为0.0 mg、焦油极差0.5 mg、CO 极差为0.4 mg;5 种劈刀盘样品的烟气指标差异较小; 在试验范围,劈刀盘不同参数对烟气指标影响程度有限。

表13 每支烟中烟气指标设计值及实际检测值汇总表

2.2.4 感官质量

(1)专家评吸所有样品经过分析后再进行感官评价,评价分2 轮进行,每轮评价3 个样品,其中轻松感按照10 分制进行打分,并以2#样品作为对照样,经评委统一口径后设定基准分为7 分。轻松感指标评价完之后,再对该轮次3 个样品的综合质量进行排序。表14 为感官评价汇总表。由表14 可知,5 个样品的轻松感从高到低依次为5#、4#、2#、3#、1#。产品感官综合质量方面2#样品最优。