打孔對卷煙通風(fēng)度穩(wěn)定性的影響＊

萬毅倫，賴東輝 ，孔 花

(貴州省煙草質(zhì)量監(jiān)督檢測站，貴州 貴陽550025)

卷煙濾嘴可對卷煙燃燒過程中所產(chǎn)生主流煙氣中的總粒相物進(jìn)行有效截留，從而控制卷煙焦油量的產(chǎn)生。所以，卷煙濾嘴材料、濾嘴結(jié)構(gòu)以及濾嘴附加劑的選擇會對卷煙降焦減害有顯著的影響［1］，而濾嘴打孔技術(shù)是降低卷煙焦油攝入量的一種有效途徑。打孔濾嘴主要分為激光打孔濾嘴和靜電打孔濾嘴［2］。

激光打孔技術(shù)又分為宏激光打孔和微激光打孔，前者打出的孔徑較大，肉眼可見，較適用于高通風(fēng)度卷煙，后者打出的孔徑小，一般肉眼看不見。濾嘴通風(fēng)稀釋技術(shù)的原理是通過在水松紙上打孔、使用高透氣度濾棒成型紙或在濾棒上制成凹槽等方式，抽吸卷煙時外部空氣進(jìn)入濾嘴內(nèi)并對主流煙氣進(jìn)行稀釋，使吸入人體的焦油量相對減少。對于中式烤煙來說，通風(fēng)度過大(＞20%)，則空氣感強(qiáng)，影響其風(fēng)格和吸食口感。隨著通風(fēng)度的增加，抽吸時煙氣的總粒相物、焦油、煙堿分別有不同程度的降低，因此，通過采取在線激光打孔技術(shù)，可以達(dá)到幾個目的，一是產(chǎn)品配方的選擇余地加大;二是降焦減害;三是提高打孔穩(wěn)定性，從而穩(wěn)定焦油和感官質(zhì)量。因此，本試驗(yàn)設(shè)定合理的通風(fēng)度，保持打孔的穩(wěn)定性，根據(jù)配方的變化及時對通風(fēng)度進(jìn)行調(diào)整，為保持產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性提供理論支撐，同時為新產(chǎn)品設(shè)計(jì)和控制標(biāo)準(zhǔn)的制定提供依據(jù)［3］。

1 設(shè)備

以德國虹霓公司LS300 在線激光打孔機(jī)為研究對象;在線激光打孔設(shè)備參數(shù)設(shè)定主要有排數(shù)和孔數(shù)，通過能量和波長的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)，由高頻發(fā)生器和諧振腔控制，諧振腔頻率設(shè)定為100 kHz。

2 試驗(yàn)部分

根據(jù)LS300 在線激光打孔機(jī)的技術(shù)參數(shù)和使用經(jīng)驗(yàn)［4］，通風(fēng)度設(shè)定主要由三個方面決定:能量(打孔深度)、波長(打孔直徑)以及煙支的機(jī)械位置(打孔質(zhì)量，煙支與光束呈垂直角度、激光的聚焦點(diǎn)是否在煙支的表面)。

2.1 設(shè)備參數(shù)設(shè)定對通風(fēng)度穩(wěn)定性影響試驗(yàn)

使用與生產(chǎn)相同的參數(shù)(孔數(shù)、通風(fēng)度、脈沖時間)，孔數(shù)30，功率80%，脈沖時間:50 微秒，對進(jìn)行燒灼點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整;考慮到孔寬因通風(fēng)度與射束分配頭內(nèi)的透鏡位置有關(guān)，調(diào)整最佳透鏡位置;在以上研究的基礎(chǔ)上，對能量和波長等其它參數(shù)進(jìn)行調(diào)整測試，分析能量及波長設(shè)定對通風(fēng)度穩(wěn)定性的影響。

2.2 打孔方式對通風(fēng)度穩(wěn)定性影響試驗(yàn)

設(shè)定通風(fēng)度為10%、12%的條件下，研究單排打孔(單排12 孔、單排18 孔及單排24 孔)和雙排打孔(2 排6 孔和2 排12 孔)對通風(fēng)度的穩(wěn)定性的影響。

數(shù)據(jù)采集:三次試驗(yàn)，共采集數(shù)據(jù)33 組1650個數(shù)據(jù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 通風(fēng)度穩(wěn)定性與設(shè)備能量參數(shù)設(shè)定的關(guān)系分析

表1 能量設(shè)定與通風(fēng)度及其變異系數(shù)測試結(jié)果

由表1 可以看出，隨著能量增加，通風(fēng)度同步增加，總增幅為70.3%，通風(fēng)度變異系數(shù)呈拋物線狀;能量設(shè)定最大值為100%，波長不變情況下，能量遞增時，通風(fēng)度穩(wěn)定性呈曲線波動，存在最佳值，即能量設(shè)定為92%時，通風(fēng)度為16.4%，變異系數(shù)最小為7.0。

3.2 通風(fēng)度穩(wěn)定性與設(shè)備波長參數(shù)設(shè)定的關(guān)系分析

表2 波長設(shè)定與通風(fēng)度及其變異系數(shù)相關(guān)性測試結(jié)果

由表2 可以看出:波長增加，通風(fēng)度同步增加，總增幅為55%，較能量增幅小，對于給定的通風(fēng)度，可以設(shè)定相對較大的波長增幅才能達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo);隨著波長、通風(fēng)度同步增加，通風(fēng)度變異系數(shù)呈下降趨勢，即通風(fēng)度穩(wěn)定性逐漸提高;能量不變時，波長設(shè)定沒有最大值，但過大可能會導(dǎo)致水松紙被破壞。

3.3 調(diào)節(jié)設(shè)備能量與波長對通風(fēng)度穩(wěn)定性的影響

表3 能量和波長變化對通風(fēng)度穩(wěn)定性的影響

由表3 可知，通風(fēng)度設(shè)計(jì)值固定時，可以設(shè)定多組能量和波長組合達(dá)到同一通風(fēng)度目標(biāo)，試驗(yàn)中，圍繞同一通風(fēng)度，調(diào)整兩組能量和波長分配，目標(biāo)值與實(shí)測值基本接近。從測試結(jié)果分析可知:能量設(shè)定大，波長設(shè)定小的通風(fēng)度變異系數(shù)小，穩(wěn)定性好;通風(fēng)度設(shè)計(jì)值越高，通風(fēng)度變異系數(shù)越小，穩(wěn)定性越好。

3.4 通風(fēng)度穩(wěn)定性與打孔方式關(guān)系分析

表4 雙排孔通風(fēng)度穩(wěn)定性分析

從表4 中變異系數(shù)指標(biāo)分析:雙排少孔較雙排多孔變異系數(shù)小，穩(wěn)定性好，從實(shí)際單個數(shù)據(jù)分析雙排少孔單個數(shù)據(jù)很接近，只是有一兩個突變數(shù)據(jù)，導(dǎo)致變異系數(shù)增大，加之通風(fēng)度設(shè)定值小，因而產(chǎn)生了通風(fēng)度穩(wěn)定性較差的情況。

表5 單排孔通風(fēng)度穩(wěn)定性分析

從表5 中數(shù)據(jù)可知，單排孔情況下:孔數(shù)越多，變異系數(shù)越小，穩(wěn)定性越好;通風(fēng)度越大，變異系數(shù)越小，穩(wěn)定性越好。值得注意的是，單排孔情況下，孔數(shù)越多，穩(wěn)定性越好，但要結(jié)合通風(fēng)度設(shè)定值大小來設(shè)定孔數(shù)。

4 結(jié)論

設(shè)備的調(diào)整到位，確定合理的參數(shù):單排孔的通風(fēng)度穩(wěn)定性優(yōu)于雙排孔;單排多孔的通風(fēng)度穩(wěn)定性優(yōu)于單排少孔;雙排多孔的通風(fēng)度穩(wěn)定性優(yōu)于雙排少孔;通風(fēng)度設(shè)定值越大，穩(wěn)定性越好;合理的打孔方式，須兼顧打孔排數(shù)和數(shù)量;設(shè)備參數(shù)的能量和波長均不能過低，否則會出現(xiàn)不能打透現(xiàn)象，容易導(dǎo)致通風(fēng)度穩(wěn)定性產(chǎn)生突變;設(shè)備能量設(shè)定過大，也會導(dǎo)致通風(fēng)度的不穩(wěn)定。

本研究只針對設(shè)備、打孔方式、部分主要材料，研究的深度有待加強(qiáng)，如克重、配方、機(jī)速、煙絲結(jié)構(gòu)等對通風(fēng)度穩(wěn)定性的影響未作探討，這些將作為下一步研究目標(biāo)。

［1］呂成軍. 煙草生產(chǎn)中卷煙降焦減害技術(shù)的應(yīng)用［J］. 應(yīng)用技術(shù)，2012(8):168.

［2］岳雪梅. 卷煙降焦技術(shù)利弊綜述［J］. 黑龍江煙草，2003(4):39 -40.

［3］劉立全，李維娜，王月俠，等. 特殊濾嘴研究進(jìn)展［J］. 煙草科技，2004(3):17 -19.

［4］黃嘉礽. 煙草工業(yè)手冊［M］. 北京:中國輕工業(yè)出版社，1999.