不同規格平準器對卷煙質量的影響

高瑞江,嚴志景,邵名偉,瞿先中,許欣,汪冰云

(1. 安徽中煙工業有限責任公司技術中心,安徽合肥,230088;2. 安徽中煙工業有限責任公司蕪湖煙草公司,安徽蕪湖,241002)

平準器是卷煙機組的關鍵部件之一,主要工作部件是兩把圓形劈刀和一個刷絲輪,其位于吸絲腔前、后劈刀導軌位置,在煙支卷接過程中,卷煙機平準器用兩只旋轉方向相反的劈刀從吸絲帶上削去過多的煙絲,實現煙支重量控制[1],由于劈刀盤上有凹槽,所以經過削去的煙絲條上有凸起部分,正是這些凸起部分在煙支兩端形成了緊口,使煙支煙絲均勻度和煙支重量均勻度得到明顯提高[2],保證了煙支端部飽滿不空松,以及接嘴質量穩定[3],因此帶凹槽的劈刀盤被煙草行業廣泛應用。目前,平準器的槽數、槽深等對過程消耗和卷制質量的影響方面已有不少文獻報道[4–9],但是對于卷煙的卷制質量、煙氣指標和感官質量綜合影響鮮有報道,而卷煙物理指標之間又是相互關聯的,瞿先中[10]進行了細支卷煙煙支物理指標相關性分析,任發軍[11]評價了不同規格卷煙物質指標影響因素。為此,本研究以常規和細支卷煙為研究對象,分析不同規格平準器對不同規格卷煙質量的綜合影響，為不同規格卷煙平準器選型提供了技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

安徽中煙工業有限責任公司“黃山(紅方印細支)”和“黃山(大紅方印)”卷煙成品配方煙絲; 卷煙濾嘴、卷煙紙、接裝紙等均采用該牌號卷煙正常使用的卷煙材料;ZJ17 型號卷接機組;QUANTUM 煙支質量綜合測試臺;YDZ–Ⅱ型卷煙端部落絲測試儀;MW4420 煙支密度測定儀;RM200A 轉盤式吸煙機。

1.2 試驗設計

中細支試驗設計見表1,常規卷煙試驗設計見表2。每種劈刀安裝調試校準后,按黃山(紅方印細支)卷制工藝標準進行生產。待卷煙機達到設定機速且穩定后開始計時,每種劈刀連續運行30 min,現場記錄卷煙機剔除率。同時當設備運行穩定后,在卷煙機煙支輸送過道進行取樣,用于樣品的物理指標、煙氣指標的檢測和感官評價。

表1 中細支試驗設計表

表2 常規卷煙試驗設計表

固定同一臺套卷接包機組,試驗前對擬驗證的劈刀盤及刷絲輪進行安裝、校對與調試,確保試驗過程中卷煙機正常穩定工作。依據生產現場卷煙外觀質量以及生產組織安排等因素,確定每種規格劈刀盤的試驗時間,并現場記錄卷煙機剔除率。同時當設備運行穩定后,在卷煙機煙支輸送過道進行取樣,用于樣品的物理指標、煙氣指標的檢測和感官評價。

1.3 檢測指標及評價方法

(1)常規物理指標和煙氣指標按照國標方法進行檢測;(2)煙支密度按照行業標準《煙支煙絲密度測定微波法》進行檢測評價;(3)卷煙機空頭剔除率由試驗人員現場統計;(4)端部落絲量采用振動法進行檢測;(5)為減少過程波動對評價結果的影響,感官評價和抽吸信號強度檢測的樣品需要進行分選,分選要求如下: 重量按照設計值±10 mg、吸阻按照設計值±100 Pa、通風率按照設計值±3%。卷煙感官評價由技術中心組織專家評吸,在常用評價指標的基礎上,增加重點關注的輕松感指標。

2 結果與分析

2.1 中細支

2.1.1 常規物理指標

表3 為物理指標設計標準及實測均值統計表,表4 為物理指標合格率。由表3 和表4 可知:

表3 物理指標設計標準及實測均值統計表

表4 物理指標合格率

(1)對3 種樣品的5 項物理指標(重量、圓周、總通風率、吸阻、硬度)進行了檢測,實測均值與設計值差異均非常小,各項物理指標的合格率都在93%以上,樣品物理指標符合產品設計要求。

(2)不同劈刀盤試驗樣品間煙支總通風率存在一定差異,正常樣0#＞1#樣＞2#樣;3 個樣品的濾嘴通風率均在17.4%–17.8%左右,差異很小; 正常樣0#、1#樣、2#樣煙絲端通風率分別為23.6%、22.0%、20.3%,隨著劈刀槽深變淺弧長縮短,煙絲端通風率呈遞減趨勢。依據通風率檢測原理,抽吸端出氣量固定,通風率下降反映出通過煙絲燃燒端進氣量增加,側面反映出在燃燒時抽吸輕松感增強。

2.1.2 密度分布、端部落絲及卷煙機空頭剔除

表5 為密度分布、端部落絲和空頭剔除率統計表,圖1 為細支煙密度分布圖。由表5 和圖1可知:(1)正常樣0#的緊頭密度(290.99 mg/cm3)明顯高于1# 樣(281.50 mg/cm3)和2# 樣(273.32 mg/cm3),由于煙支重量設計相同,正常段密度差異剛好相反,導致2#樣、1#樣較正常樣0#緊頭密度比下降顯著,分別為49%、30%;2#樣密度均勻性優于1#樣,并明顯優于正常樣0#。隨著劈刀盤槽深的降低和弧長的縮短,緊頭密度逐漸降低、正常段密度逐漸增大、緊頭密度比逐漸縮小、密度均勻性逐漸變好。(2)1#樣端部落絲量(0.70 mg/支)是正常樣0#的1.21 倍,2#樣(1.35 mg/支)是正常樣0#的2.33 倍,隨著劈刀盤槽深的降低和弧長的縮短,端部落絲量增加,但3 種樣品的端部落絲量都滿足國標(小于8 mg/支)和《YQ/T54—2015 細支卷煙》(小于4 mg/支)的要求。(3)正常樣0#空頭剔除率為0.59%,1#樣空頭率剔除率升高到0.98%,2#樣空頭剔除率為1.37%,是正常樣0#的2.32 倍。隨著劈刀盤槽深的降低和弧長的縮短,空頭剔除率呈上升趨勢。

圖1 細支煙密度分布圖

表5 密度分布、端部落絲和空頭剔除率統計表

2.1.3 煙氣指標

表6 為每支煙中煙氣指標檢測匯總表。由表6 可知:(1)3 種劈刀盤試驗樣品焦油極差0.1 mg、煙堿極差0.0 mg、CO 極差為0.4 mg,煙氣指標差異較小; 在試驗范圍,劈刀盤不同參數對煙氣指標影響程度很小。(2)黃山(紅方印細支)焦油、煙堿、CO 按照國標要求允差需控制在±2.0、±0.2、±2.0 mg 范圍內,技術中心檢測數據顯示,焦油最大差異0.5 mg、煙氣煙堿最大差異0.1 mg、CO 最大差異為1.1 mg,都符合國標對煙氣指標規定允差范圍內。但3 個樣品CO 實測值均低于盒標值約1 mg/支,差值偏大。

表6 每支煙中煙氣指標檢測匯總表

2.1.4 感官質量

(1)專家評吸

表7 為感官評價匯總表。由表7 可知,2 種試驗樣與正常產品總體感官質量差異不明顯,基本在同一水平線上,但2#和1#樣的輕松感好于正常樣0#。再對各指標進行成對T 檢驗,以確定差異程度是否達到顯著性水平(顯著性水平統一設定為0.05)。

表7 感官評價匯總表

表8 為感官成對T 檢驗統計表。由表8 可知:(1)在0.05 顯著性水平下,1#樣與正常樣0#所有指標都沒有顯著差異。(2)在0.05 顯著性水平下,2#樣與正常樣0#在濃度和輕松感指標上存在顯著差異,2#樣濃度略高,輕松感較好。(3)在0.05 顯著性水平下,2#樣與1#樣在輕松感指標上存在顯著差異,2#樣較1#樣抽吸輕松感增強。

表8 感官成對T 檢驗統計表

(2)輕松感抽吸信號強度檢測

按照卷煙輕松感儀器檢測方法對樣品的信號強度進行檢測,結果見表9。由表9 可知,抽吸輕松感從高到低排序依次為:2#樣、1#樣、正常樣0#,與專家評吸結論一致。2 種評價方法都驗證了試驗樣品在輕松感指標上都好于正常樣0#,且2#樣輕松感最好。

表9 卷煙輕松感檢測統計表

2.2 常規卷煙

2.2.1 常規物理指標

表10 為物理指標設計標準及實測值均值統計表,表11 為物理指標單支合格率統計表。對表10 和表11 中數據進行分析可知:

表10 物理指標設計標準及實測值均值統計表

表11 物理指標單支合格率統計表

(1)上述5 項物理指標不同劈刀盤試驗品的檢測值規律不明顯,其中重量、圓周、總通風率、吸阻、硬度的極差分別為0.023 g、0.1 mm、1.1%、44 Pa、3.1%。檢測數據表明不同劈刀盤對物理指標影響程度有限。

(2)5 項物理指標的單支合格率都在93%以上,樣品物理指標符合產品設計要求。但是5 個試驗樣品通風率的絕對偏差均值為1.7%,略顯偏高。此外從施膠效果實物圖看,無膠區存在相對較小程度的左右跑偏現象,導致整體通風率略低于設計值。

2.2.2 密度分布、端部落絲及卷煙機空頭剔除

表12 為密度分布、端部落絲和空頭剔除率統計表,圖2 為常規卷煙密度分布圖。對表12 和圖2中數據進行分析可知:

圖2 常規卷煙密度分布圖

表12 密度分布、端部落絲和空頭剔除率統計表

(1)經過分選后,所有試驗品的平均密度為230.50 mg/cm3,其中1#樣品(正常樣)的緊頭密度為240.80 mg/cm3,略高于其他試驗樣品的緊頭密度。其余4 個樣品的緊頭密度依次為239.06、238.12、236.71、235.98 mg/cm3。由于煙支重量設計相同,正常段密度差異剛好相反,導致正常段密度逐漸上升。因此,緊頭密度比逐漸下降,密度均勻性也逐漸變好。隨著劈刀盤槽深的降低和弧長的縮短,緊頭密度逐漸降低、正常段密度逐漸增大、緊頭密度比逐漸縮小、密度均勻性逐漸變好。

(2)1#至5#試驗樣品的端部落絲依次為7.05、7.45、7.71、8.04、8.08 mg/支。從變化趨勢上看,隨著劈刀盤槽深的降低和弧長的縮短,端部落絲量增加。從變換程度上看,槽深下降0.5 mm 端部落絲量平均增加約0.5 mg/支; 弧長縮短4 mm,端部落絲量平均增加0.15 mg/支。此外5 種樣品端部落絲量都接近,甚至4#和5#樣品已經超出國標(小于8 mg/支)要求的臨界值。

(3)1#樣品(正常樣)空頭剔除率為0.17%,其他4 個試驗樣品的空頭剔除率依次為0.13%、0.11%、0.15%、0.14%。從本次試驗數據看,隨劈刀盤規格變更,空頭剔除率變化趨勢不明顯。另外再調取了試驗前后幾天該機臺空頭剔除率數據,統計平均值為0.16%,與本次試驗1#樣品(正常樣)空頭剔除率(0.17%)基本一致。

2.2.3 煙氣指標

表13 為每支煙中煙氣指標設計值及實際檢測值匯總表。由表13 可知:5 種劈刀盤試驗樣品煙氣煙堿極差為0.0 mg、焦油極差0.5 mg、CO 極差為0.4 mg;5 種劈刀盤樣品的煙氣指標差異較小; 在試驗范圍,劈刀盤不同參數對煙氣指標影響程度有限。

表13 每支煙中煙氣指標設計值及實際檢測值匯總表

2.2.4 感官質量

(1)專家評吸所有樣品經過分析后再進行感官評價,評價分2 輪進行,每輪評價3 個樣品,其中輕松感按照10 分制進行打分,并以2#樣品作為對照樣,經評委統一口徑后設定基準分為7 分。輕松感指標評價完之后,再對該輪次3 個樣品的綜合質量進行排序。表14 為感官評價匯總表。由表14 可知,5 個樣品的輕松感從高到低依次為5#、4#、2#、3#、1#。產品感官綜合質量方面2#樣品最優。

表14 感官評價匯總

(2)輕松感抽吸信號強度檢測

按照卷煙輕松感儀器檢測方法對樣品的信號強度進行檢測,結果見表15。由表15 可知,抽吸輕松感從高到低排序依次為:5#、4#、3#、2#、1#,與專家評吸結論總體一致。2 種評價方法都驗證了通過縮短槽深和降低劈刀盤的弧長,有助于改善產品的抽吸輕松感。

表15 卷煙輕松感檢測統計表

3 結論

(1)細支和常規卷煙不同劈刀盤試驗樣品的物理指標、煙氣指標符合產品設計要求。

(2)隨著劈刀盤槽深的降低和弧長的縮短,煙支總通風率(主要是煙絲段通風率)略有降低、緊頭密度比明顯縮小、密度均勻性逐漸變好,但端部落絲量增多、卷煙空頭剔除率增大。

(3)不同劈刀盤樣品間總體感官質量差異不明顯。

(4)隨著劈刀盤槽深的降低和弧長的縮短,抽吸輕松感變好。