卷煙動(dòng)靜態(tài)包灰性能對(duì)比分析

程傳玲，趙怡凡，穆 林，劉舒暢，惠建權(quán)*，王建民

（1.鄭州輕工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，河南 鄭州 450000；2.貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，貴州 貴陽(yáng) 550009）

包灰性能是卷煙的重要品質(zhì)指標(biāo)，直接影響消費(fèi)者的視覺(jué)體驗(yàn)，因此日益受到關(guān)注。相關(guān)研究主要包括包灰值[1-2]、灰度值[3]、白度值[4]、燃燒錐形態(tài)[5]等指標(biāo)測(cè)定方法研究、以及影響因素[6-10]研究，包括卷煙紙、煙絲等的影響。這些研究大都圍繞包灰性能的指標(biāo)檢測(cè)方法及影響包灰性能的因素來(lái)進(jìn)行探究，為卷煙包灰性能的定量評(píng)價(jià)及優(yōu)化提供了支持。然而，卷煙燃燒分為動(dòng)態(tài)燃燒（吸燃）和陰燃[11]兩種方式，有關(guān)燃燒方式對(duì)卷煙包灰性能的影響的研究少見(jiàn)報(bào)道。

動(dòng)態(tài)燃燒下有不同的抽吸模式，尹本濤等[12]用煙灰開(kāi)裂或者破碎面積與煙灰整體面積的比值大小來(lái)表征卷煙包灰值，研究發(fā)現(xiàn)卷煙樣品包灰性能的好壞依次為靜燃模式、ISO模式、HCI模式，并未對(duì)包灰性能的其他指標(biāo)和動(dòng)靜態(tài)燃燒之間的相關(guān)性和差異性進(jìn)行探究。

本文采用靜態(tài)燃燒和模擬ISO標(biāo)準(zhǔn)抽吸模式測(cè)量了50余種不同卷煙樣品，對(duì)包灰性能進(jìn)行測(cè)定以及對(duì)比分析，探究了卷煙動(dòng)、靜態(tài)下包灰性能的差異和相關(guān)性，旨在為卷煙動(dòng)靜態(tài)包灰性能的總體評(píng)價(jià)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器及設(shè)備

國(guó)產(chǎn)烤煙型、常規(guī)規(guī)格卷煙樣品54種。

自制卷煙包灰性能測(cè)試箱；恒溫恒濕箱：KBF240型，德國(guó)Binder公司；數(shù)碼相機(jī)：佳能EOS70D型，佳能（中國(guó)）有限公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品準(zhǔn)備

隨機(jī)選取成品卷煙三盒，靜態(tài)燃燒測(cè)5組，每組3支，測(cè)量包灰性能指標(biāo)；動(dòng)態(tài)抽吸分別測(cè)量5組（每組3支，用來(lái)測(cè)量包灰值和灰度值）、5組（每組5支，分別將其抽吸2、3、4、5、6口，測(cè)量其燃燒錐形態(tài)指標(biāo)）。在溫度（22±1）℃，相對(duì)濕度 （60±3）%的環(huán)境下平衡 48 h，在距離接裝紙0.5cm、1cm處劃線(xiàn)標(biāo)記。

1.2.2 燃燒方式

靜態(tài)燃燒將煙支豎直放置，保證其不受外界環(huán)境影響任其自由燃燒；模擬動(dòng)態(tài)抽吸方式按照ISO標(biāo)準(zhǔn)抽吸模式抽吸卷煙。

1.2.3 包灰性能指標(biāo)檢測(cè)方法

包灰值、灰度值和燃燒錐形態(tài)指標(biāo)（錐高、錐面積、偏離角、錐頂角）分別參照文獻(xiàn) [2]、[3]、 [5]中測(cè)量方法測(cè)量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用Excel對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值和變異系數(shù)計(jì)算，使用SPSS數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同牌號(hào)卷煙包灰性能的描述統(tǒng)計(jì)與方差分析

不同牌號(hào)卷煙動(dòng)、靜態(tài)包灰性能及燃燒錐形態(tài)參數(shù)指標(biāo)測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。吸燃條件下的包灰值、灰度值、錐高、錐面積、偏離角、錐頂角分別 介 于 3.331～10.857、 0.363～0.449、 9.372～13.662mm、 44.640 ～75.312mm2、 2.048°～5.104°、32.620°～44.627°，靜燃條件下的包灰值、灰度值、錐高、錐面積、偏離角、錐頂角分別介于1.791～10.976、0.295～0.432、6.604～11.094mm、36.373～56.799mm2、2.778°～7.636°、37.348°～55.846°。單因素方差分析結(jié)果表明，除靜態(tài)偏離角差異接近顯著（p=0.053）外，其它各項(xiàng)指標(biāo)的差異均為極顯著（p＜0.01），可見(jiàn)不同牌號(hào)卷煙的動(dòng)、靜態(tài)包灰性能及燃燒錐形態(tài)均存在較大差異。

表1 樣品卷煙動(dòng)靜態(tài)下包灰性能指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.2 動(dòng)、靜態(tài)包灰性能對(duì)比分析

2.2.1 均值分析

如表2所示為動(dòng)、靜態(tài)燃燒時(shí)各指標(biāo)間的配對(duì)T檢驗(yàn)結(jié)果，由平均差值可知包灰值、灰度值、錐高、錐面積為動(dòng)態(tài)大于靜態(tài)，偏離角、錐頂角則為動(dòng)態(tài)小于靜態(tài)；t檢驗(yàn)結(jié)果表明六個(gè)指標(biāo)均呈現(xiàn)極顯著差異?？梢?jiàn)，卷煙的包灰及燃燒錐形態(tài)與其燃燒狀態(tài)有關(guān)，吸燃時(shí)燃燒錐加長(zhǎng)、錐面積增大、錐頂角減小，包灰性能則變差。

表3所示是54種卷煙動(dòng)靜態(tài)下各項(xiàng)指標(biāo)的差值統(tǒng)計(jì)結(jié)果，由極大值和極小值可以看出，動(dòng)靜態(tài)燃燒條件下包灰及錐形態(tài)的差異程度在不同卷煙之間存在較大差異性，即有些卷煙動(dòng)靜態(tài)燃燒條件下的包灰及錐形態(tài)接近，有些則存在明顯差異性?？梢?jiàn)，動(dòng)靜態(tài)包灰性能間的差異性具有可控性。

表2 動(dòng)、靜態(tài)燃燒時(shí)卷煙包灰性能指標(biāo)配對(duì)T檢驗(yàn)結(jié)果

表3 動(dòng)、靜態(tài)包灰性能指標(biāo)差值統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.2.2 變異系數(shù)分析

由表3可知，動(dòng)態(tài)燃燒條件下除錐面積、錐頂角外其它指標(biāo)的樣品間變異系數(shù)均低于靜態(tài)燃燒條件，其中包灰值、灰度值和偏離角表現(xiàn)最明顯，變化幅度分別達(dá)到了44.8%、48.7%和16.2%?？梢?jiàn)，動(dòng)態(tài)燃燒條件下不同卷煙間包灰性能的差異程度較靜燃時(shí)小，換言之，不同卷煙間包灰性能的優(yōu)劣在靜燃時(shí)表現(xiàn)得更明顯。

如表4所示為動(dòng)、靜態(tài)燃燒條件下各指標(biāo)樣品內(nèi)平均變異系數(shù)計(jì)算結(jié)果，與樣品間變異系數(shù)類(lèi)似，動(dòng)態(tài)燃燒條件下除錐頂角外其它指標(biāo)的樣品內(nèi)變異系數(shù)普遍低于靜態(tài)燃燒條件，且包灰值、錐面積和偏離角表現(xiàn)最明顯。

綜上所述，動(dòng)態(tài)燃燒條件下卷煙樣品間、樣品內(nèi)包灰性能的差異均小于靜態(tài)燃燒，這可能是因?yàn)椤俺槲饔谩币欢ǔ潭鹊窒藷熃z、卷煙紙等方面的因素對(duì)包灰性能的影響。關(guān)于這一推斷的一個(gè)間接例證是卷煙熄火現(xiàn)象通常發(fā)生在靜燃過(guò)程中。

表4 動(dòng)、靜態(tài)下卷煙包灰性能指標(biāo)平均變異系數(shù)計(jì)算結(jié)果

2.2.3 相關(guān)性分析

表5所示相關(guān)分析結(jié)果表明，動(dòng)、靜態(tài)燃燒條件下包灰指標(biāo)間的相關(guān)性基本一致，包灰值與灰度值間顯著或極顯著正相關(guān)，錐高與錐面積間極顯著正相關(guān)、與錐頂角間極顯著負(fù)相關(guān)，錐面積與錐頂角間極顯著負(fù)相關(guān)，偏離角與錐頂角間顯著正相關(guān)；錐高、錐面積與偏離角間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，靜燃時(shí)的相關(guān)性達(dá)到了顯著水平。

表5 包灰性能指標(biāo)間相關(guān)性分析結(jié)果

表6所示為動(dòng)、靜態(tài)燃燒條件下對(duì)應(yīng)包灰指標(biāo)間的相關(guān)性分析結(jié)果，動(dòng)、靜態(tài)燃燒時(shí)的包灰值、灰度值、錐高、錐面積、錐頂角均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)，表明相同卷煙動(dòng)、靜態(tài)燃燒時(shí)包灰性能的優(yōu)劣呈現(xiàn)較強(qiáng)的一致性。

表6 動(dòng)、靜態(tài)包灰性能指標(biāo)相關(guān)性分析結(jié)果

3 結(jié)論

1）卷煙動(dòng)、靜態(tài)包灰性能均存在明顯的差異性，總體趨勢(shì)是動(dòng)態(tài)包灰值、灰度值、錐高、錐面積大于靜態(tài)，動(dòng)態(tài)錐頂角、偏離角小于靜態(tài)；但動(dòng)靜態(tài)包灰性能的差異程度因卷煙而異。

2）不同卷煙間包灰性能的優(yōu)劣在靜燃狀態(tài)下表現(xiàn)的更突出；動(dòng)、靜態(tài)燃燒條件下包灰性能指標(biāo)間的相關(guān)性具有一致性趨勢(shì)，且相同卷煙動(dòng)、靜態(tài)包灰性能之間也呈現(xiàn)一致性趨勢(shì)。

綜上所述，由于抽吸作用的影響相同卷煙的動(dòng)、靜態(tài)包灰性能會(huì)存在一定差異性，但若設(shè)計(jì)合理有可能縮小這種差異。從質(zhì)量評(píng)價(jià)的角度看，由于相同卷煙動(dòng)、靜態(tài)包灰性能之間呈現(xiàn)一致性趨勢(shì)，評(píng)價(jià)動(dòng)、靜態(tài)包灰性能并無(wú)本質(zhì)區(qū)別。相比之下，由于不同卷煙間包灰性能的優(yōu)劣在靜燃狀態(tài)下表現(xiàn)的更突出，靜態(tài)包灰性能評(píng)價(jià)具有一定優(yōu)勢(shì)。