濾棒成型參數(shù)對卷煙常規(guī)煙氣成分釋放量的影響

肖克毅++孫玉峰++汪長國++馮廣林++鄧永++費(fèi)翔

摘要：為明確不同濾棒成型參數(shù)對卷煙常規(guī)煙氣成分煙堿、焦油、總粒相物、一氧化碳（CO）釋放量的影響規(guī)律，采用正交試驗方法，通過直觀分析、方差分析和貢獻(xiàn)率計算，比較了卷煙濾棒成型材料中絲束規(guī)格、絲束填充量、三乙酸甘油酯添加量對常規(guī)煙氣成分釋放量的影響。結(jié)果表明，絲束規(guī)格是影響總粒相物、煙堿、焦油、一氧化碳釋放量的顯著因素，其中對煙堿和一氧化碳釋放量的影響最大，對總粒相物和焦油釋放量的影響次之；絲束填充量是影響總粒相物和焦油釋放量的顯著因素，對兩者的影響最大，而對煙堿和一氧化碳釋放量無顯著影響，隨著絲束填充量的增多，煙氣成分釋放量有明顯的下降趨勢；三乙酸甘油酯添加量是影響總粒相物、煙堿、焦油、一氧化碳釋放量的非顯著因素，對常規(guī)煙氣成分釋放量的影響較弱。

關(guān)鍵詞：卷煙；濾棒成型；煙堿；焦油；總粒相物；一氧化碳（CO）；正交試驗

中圖分類號：TS452+.4+1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）18-4753-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.18.031

The Effect of Filter Stick Forming Parameters on Cigarette Deliveries of

Routine Smoke Constituents

降焦減害是煙草行業(yè)科技進(jìn)步和發(fā)展的大趨勢，企業(yè)科研人員已圍繞此開展了大量的研究工作。卷煙濾嘴的主要作用是過濾主流煙氣中的粒相成分，尤其對煙氣中有害成分的過濾效率可產(chǎn)生較大的影響[1]。而濾嘴的質(zhì)量及特性主要取決于濾棒成型過程中的某些重要影響因素，例如絲束規(guī)格、絲束填充量、三乙酸甘油酯添加量等，這些因素會直接或間接地影響濾嘴的過濾效率。以往大多采用單因素循環(huán)法或簡單的組合性研究比較濾棒材料[2-4]，這些研究不能使設(shè)計者對卷煙濾棒成型材料直接加以利用，尤其是無法對不同的濾棒成型參數(shù)進(jìn)行針對性的材料選擇。為此，課題組采用正交設(shè)計法[5，6]進(jìn)行試驗，研究絲束規(guī)格、絲束填充量、三乙酸甘油酯添加量3種濾棒成型參數(shù)對卷煙常規(guī)煙氣成分釋放量的影響，以期為濾棒成型參數(shù)的合理組配使用提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料

選擇3種不同類型的乙酸絲束材料，用絲束特性縱向表面積等效描述指數(shù)I代替絲束規(guī)格[7]，規(guī)格分別是16733（2.8Y/28000D）、17320（3.0Y/30000D）、18605（2.6Y/30000D）；3種絲束添加量分別是6.3 g/10支、6.6 g/10支、6.9 g/10支；3種三乙酸甘油酯添加量分別是6%、8%、10%。上述材料由四川三聯(lián)卷煙材料有限公司提供，制備出的試驗用乙酸纖維濾棒樣品接裝成都卷煙廠某牌號的卷煙，做成樣品。儀器主要有RM20H/CS轉(zhuǎn)盤式吸煙機(jī)（德國Borgwaldt公司）、HP7890氣相色譜儀（美國惠普公司）、AX504電子天平（感量：0.000 1 g，瑞士Mettler Toledo儀器公司）、Direct-Q3超純水系統(tǒng)（德國SGwater公司）。

1.2 方法

1.2.1 L9（33）正交試驗設(shè)計 采用L9（33）正交試驗設(shè)計，選擇濾棒成型中絲束規(guī)格、絲束填充量、三乙酸甘油酯添加量為3個因素，各因素都設(shè)3個水平，因素水平組合見表1。9個組合所用的煙絲及香精香料配方不變。

1.2.2 卷制要求 每個不同濾棒接裝成的卷煙處理在進(jìn)行試驗時，除表1中涉及的因素外，煙絲及其余的卷制參數(shù)保持一致，挑選的煙支質(zhì)量在平均質(zhì)量±0.02 g范圍內(nèi)，吸阻在平均吸阻±50 Pa范圍內(nèi)；被測卷煙樣品在22 ℃±2 ℃、空氣相對濕度60%±3%的環(huán)境下平衡48 h。

1.2.3 卷煙煙氣各成分分析 各處理測定指標(biāo)為卷煙常規(guī)煙氣中的煙堿、焦油、總粒相物（T.P.M）和一氧化碳（CO）成分；其中煙堿釋放量測定采用文獻(xiàn)[8]的方法，焦油、總粒相物釋放量測定采用文獻(xiàn)[9]的方法，一氧化碳釋放量測定采用文獻(xiàn)[10]的方法。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗所得數(shù)據(jù)采用Microsoft Office Excel 2003軟件處理，并用其制表和繪圖；運(yùn)用SPSS 10.0統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行直觀分析、方差分析和貢獻(xiàn)率計算[6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 卷煙煙氣分析

試驗測定的卷煙煙氣各成分含量情況見表2。為了簡便、直觀、有效地確認(rèn)濾棒成型參數(shù)對卷煙常規(guī)煙氣成分釋放量的影響規(guī)律，對表2中的試驗結(jié)果進(jìn)行各因素水平均值計算，得到極差數(shù)值；同時為能直觀地看到變化趨勢，根據(jù)計算結(jié)果繪制各因素對指標(biāo)的效應(yīng)曲線圖；并對試驗結(jié)果進(jìn)行方差分析，使各因素水平變化引起的試驗結(jié)果間的差異與誤差區(qū)分開來；通過因素純平方和與總離差平方和的比值計算各因素的貢獻(xiàn)率[6]，從而衡量各因素作用的大小。

2.2 煙氣煙堿釋放量分析

濾棒成型材料與煙氣煙堿釋放量的直觀分析情況分別見表3、圖1，方差分析和貢獻(xiàn)率情況見表4。從表3、圖1可見，濾棒絲束規(guī)格對煙氣煙堿釋放量影響的極差最大（R=0.12），其后是絲束填充量（R=0.08）和三乙酸甘油酯添加量（R=0.03），可見濾棒絲束規(guī)格對煙氣煙堿釋放量的影響最大；從表4可知，方差分析的F值是濾棒絲束規(guī)格最高，F(xiàn)=25.65，>F0.05=19，表明濾棒絲束規(guī)格是影響煙氣煙堿釋放量的顯著因素；通過貢獻(xiàn)率計算可知，濾棒絲束規(guī)格水平變化引起的煙氣煙堿釋放量波動占數(shù)據(jù)總波動的60.40%；而絲束填充量，三乙酸甘油酯添加量對煙氣煙堿釋放量的影響依次減小，貢獻(xiàn)率分別為29.40%和0.40%，其中三乙酸甘油酯添加量對煙氣煙堿釋放量的貢獻(xiàn)率甚至小于誤差的貢獻(xiàn)率（9.80%）。