標準分評價法在煙?？捎眯粤炕u價中的應用

楚文娟，田海英，李紅濤，王鵬飛，于建春，劉博，程向紅

河南中煙工業(yè)有限責任公司 技術(shù)中心，河南 鄭州 450000

0 引言

煙草原料的可用性是一個綜合概念，指煙草原料對一定時間、地點和特定要求的滿足程度[1].從工業(yè)使用的角度講，可用性就是工業(yè)上常講的使用價值，既包括煙草原料的品質(zhì)因素，也包括成本和安全性因素[2].煙梗的可用性是由其所制成梗絲的光澤、填充值、感官品質(zhì)、煙氣有害成分釋放量等指標共同決定的[3-4].這些指標相互獨立，其量值標準也不同，很難進行不同指標對煙?？捎眯杂绊懗潭鹊谋容^，即使同一個指標，也難以直觀地比較出不同煙梗樣本間的差異程度.目前，煙梗配方在選擇煙梗等級時，往往只能關(guān)注其中一個或兩個指標，不能較為直觀、全面地評定備選煙梗的可用程度.

統(tǒng)計學方法在煙葉品質(zhì)及可用性判定方面的應用已較為成熟[5-8]，但這些方法大多建立在煙葉化學成分的基礎(chǔ)上，而煙梗的主要成分是細胞壁物質(zhì)(含量40%左右)[9]，與煙葉的主要化學成分相差較大[10]，因此統(tǒng)計學方法并不適用于煙?？捎眯缘脑u價.標準分評價法是用指標的標準分值作為指標計分的一種評價方法，能夠消除不同指標量度的差異，準確反映樣本在樣本群中的位置，并可同時對多種指標進行深入準確地評價.目前，標準分評價法已在教學、社會管理等領(lǐng)域得到廣泛推廣及應用[11-12]，但在煙草行業(yè)中的應用還未見報道.鑒于此，本文擬將標準分評價法應用于煙?？捎眯缘牧炕u價，通過檢測所制作梗絲的相關(guān)指標對該評價方法進行驗證，旨在為實現(xiàn)煙梗配方數(shù)字化提供技術(shù)支撐.

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

材料：烤煙的上部煙梗、中部煙梗和下部煙梗，分別產(chǎn)自楚雄、南平、郴州、重慶、畢節(jié)和平頂山.

主要儀器與設(shè)備：PROTOS70型卷接機組，常德煙草機械有限責任公司產(chǎn)；ML204型電子分析天平，瑞士Mettler Toledo公司產(chǎn)；RM200A型轉(zhuǎn)盤吸煙機，德國Borgwaldt公司產(chǎn)；Agilent 7890A型氣相色譜儀，美國Agilent公司產(chǎn)；New Burghart DD60B型梗絲填充測量儀，德國Kurt Burghart公司產(chǎn).

1.2 實驗方法

1.2.1 標準分評價法原理標準分是一種由原始分推導出來的相對地位量數(shù)，用來說明原始分在所屬的那批分值中的相對位置，以z=(x-x_bar)/s表示.式中，x為原始分值，x_bar為原始分的平均分值，s為原始分值的標準差.

1.2.2 標準分值函數(shù)的建立和標準分值的計算標準分理論建立在指標期大分的基礎(chǔ)上，原始分值越大，轉(zhuǎn)化后的標準分值也越大.但影響煙?？捎眯缘母髦笜耍械牧慷葹椤胺帧?，有的量度則為“值”，這些指標既有期大分值(期望指標分值越大越好)，又有期小分值(期望指標分值越小越好)和期間分值(期望指標分值越接近某設(shè)定區(qū)間越好)，因此需在標準分值的基礎(chǔ)上作進一步轉(zhuǎn)換，將標準分函數(shù)轉(zhuǎn)換為標準分值函數(shù).轉(zhuǎn)換后的標準分值函數(shù)類型包括期大分值函數(shù)、期小分值函數(shù)和期間分值函數(shù)，通式分別如下.

期大分值函數(shù)：

z1=(x-x_bar)/s

①

期小分值函數(shù)：

z2=-(x-x_bar)/s

②

期間分值函數(shù)：

③

式中,z′_bar為修正前標準分值的平均分值，a、b分別為待評指標期望區(qū)間的下界點和上界點,z′為修正前標準分值,且

根據(jù)每一指標的期望建立標準分值函數(shù)，在原始分值的基礎(chǔ)上計算各指標的標準分值.

1.2.3 指標及其權(quán)重的確定根據(jù)卷煙產(chǎn)品的實際情況，先確定配方煙梗所關(guān)注的指標，再根據(jù)各指標的相對重要性賦于其相應的權(quán)重值，較重要的指標賦予較大的權(quán)重值.

1.2.4 綜合標準分值的計算根據(jù)各指標的標準分值及權(quán)重值，利用加權(quán)和法求得綜合標準分值，再根據(jù)綜合標準分值的排序先后，評判待評樣本的優(yōu)劣.第j個待評樣本的綜合標準分值zj為

式中，zij為第j個待評樣本的第i個指標的標準分值，m為待評指標數(shù)，n為待評樣本數(shù)，pi為第i個待評指標的權(quán)重值.

1.2.5 待評樣本的選取和檢測選取河南中煙工業(yè)有限責任公司2018年度國內(nèi)6個主要產(chǎn)地烤煙的上部煙梗(B)、中部煙梗(C)和下部煙梗(X)共18個樣本為研究對象，將各樣本制成梗絲后，檢測其光澤、填充值、感官品質(zhì)及每克梗絲的焦油釋放量和煙氣綜合危害性指數(shù)5個指標的原始分值.

待評樣本光澤的原始分值為期大分值，單位記錄為分，參照文獻[13]的方法對成品卷煙光澤的要求進行打分，滿分設(shè)定為10分.

待評樣本填充值的原始分值為實際測量值，參照文獻[14]的方法進行檢測，單位記錄為cm3/g.填充值在理論上應為期大分值，但在實際生產(chǎn)中，出于對卷煙煙支物理指標(如硬度、端部落絲、吸阻)穩(wěn)定性的考慮，企業(yè)希望其為某一期間分值.因此，本研究將待評樣本填充值設(shè)置為期間分值，且設(shè)定期間為7.0～7.5 cm3/g.

待評樣本感官品質(zhì)的原始分值為期大分值，單位記錄為分，參照文獻[15]的方法進行打分.感官品質(zhì)的原始分值采用單項5分制，香氣質(zhì)、香氣量、濃度、雜氣、刺激性和余味6個單項的總分為30分.

待評樣本每克梗絲的焦油釋放量的原始分值為實際測量值和期小分值，單位記錄為mg，可根據(jù)現(xiàn)行相應國標進行檢測[16].

待評樣本每克梗絲的煙氣綜合危害性指數(shù)H為期小分值，其原始分值不具有單位，計算方法[17]如下.

式中，Y為卷煙主流煙氣有害成分的釋放量.

2 結(jié)果與討論

2.1 待評樣本5個指標的原始分值分析

梗絲指標的原始分值代表其品質(zhì)和使用價值.待評樣本5個指標的原始分值檢測結(jié)果見表1.由表1可知，油潤鮮亮的待評樣本(楚雄C、南平C和畢節(jié)C)的光澤分值可達10.00分，暗淡的待評樣本(郴州B、郴州X和重慶X)的光澤分值低至4.00分，而光澤分值的大小體現(xiàn)了梗絲的外觀品質(zhì)，該分值越高，梗絲的外觀品質(zhì)越好，反之，梗絲的外觀品質(zhì)越差.各待評樣本填充值的差異較明顯，其中，待評樣本重慶X的填充值最小(為5.93 cm3/g)，待評樣本平頂山B的填充值最大(為8.88 cm3/g).梗絲填充值與卷煙煙支的耗絲量、燃燒性能等密切相關(guān)，梗絲填充值越高，卷煙煙支的耗絲量越低、燃燒性能越強、單支卷煙煙支燃吸后的煙氣有害成分釋放量也越低.各待評樣本感官品質(zhì)的差異不明顯，其中，待評樣本郴州X的感官品質(zhì)分值最小(為15.69分)，待評樣本畢節(jié)B的感官品質(zhì)分值最大(為17.16分)，而梗絲感官品質(zhì)也是直接影響卷煙感官品質(zhì)的重要因素，梗絲感官品質(zhì)的負面作用越低，其使用價值越高.各待評樣本的焦油釋放量和H均有較明顯差異，其中，待評樣本平頂山B的每克梗絲的焦油釋放量最多(為11.21 mg)，待評樣本南平C的每克梗絲的焦油釋放量最少(為 9.02 mg)，待評樣本楚雄B的每克梗絲的H最大(為15.64)，待評樣本南平X和郴州X的每克梗絲的H最小(為11.02)，而梗絲燃吸后產(chǎn)生的有害成分越少，H越小，其使用價值越高.

表1 待評樣本5個指標的原始分值檢測結(jié)果

2.2 待評樣本5個指標的標準分值計算結(jié)果分析

按照公式①—③，將待評樣本5個指標的原始分值轉(zhuǎn)化為標準分值，計算結(jié)果見表2.由表2可知，將待評樣本的原始分值轉(zhuǎn)化為標準分值后，不僅可了解單個梗絲樣本某一指標在全體樣本中的位置，而且可消除因梗絲不同指標評價量度不同的問題，使不同指標具有可比性，同時也能使不同指標具有可加權(quán)性.例如，楚雄C梗絲樣本在光澤、填充值、感官品質(zhì)和每克梗絲的焦油釋放量方面均表現(xiàn)出較高的可用性；楚雄X樣本每克梗絲的H相對較低，表現(xiàn)出較好的可用性，但其光澤、填充值、感官品質(zhì)和每克梗絲的焦油釋放量方面表現(xiàn)出的可用性均相對較差.因此，若要綜合評價某煙梗樣本的可用性程度，可根據(jù)煙梗樣本進入的卷煙價類或?qū)＝z品質(zhì)的不同需求，賦予光澤、填充值、感官品質(zhì)、煙氣有害成分釋放量等指標相應的權(quán)重值，進而得出煙梗綜合可用性排序，以提升煙梗配方的數(shù)字化設(shè)計水平.

表2 待評樣本5個指標的標準分值計算結(jié)果

2.3 待評樣本5個指標的權(quán)重確定

當同一批煙梗待評樣本進入不同價類卷煙煙梗配方時，由于對煙梗各指標的要求不同，所以賦于各指標的權(quán)重值不同，進而導致其綜合可用性的排名不同.因此，梗絲評價指標及其權(quán)重的確定是標準分評價法恰當表述煙梗綜合可用性的關(guān)鍵.河南中煙工業(yè)有限責任公司針對二類以上卷煙梗絲的要求，賦于其可用性關(guān)注的5個指標的權(quán)重值如下：光澤為0.20，填充值為0.10，感官品質(zhì)為0.35，每克梗絲的焦油釋放量為0.25，每克梗絲的H為0.10；針對三類卷煙梗絲的要求，賦于其可用性關(guān)注的5個指標的權(quán)重值如下：光澤為0.35，填充值為0.35，感官品質(zhì)為0.15，每克梗絲的焦油釋放量為0.10，每克梗絲的H為0.05.

2.4 待評樣本綜合標準分值計算結(jié)果分析

待評樣本綜合標準分值計算結(jié)果及可用性排序見表3.由表3可知，河南中煙工業(yè)有限責任公司二類以上卷煙煙梗配方中煙梗原料的綜合可用性排序前5名分別為南平C、畢節(jié)C、畢節(jié)B、楚雄C和南平B;三類卷煙煙梗配方中煙梗原料的綜合可用性排序前5名分別為楚雄C、畢節(jié)C、南平C、平頂山C和畢節(jié)X.在實際生產(chǎn)使用時，應優(yōu)先選用綜合可用性排序較靠前的煙梗原料.

表3 待評樣本綜合標準分值計算結(jié)果及可用性排序

2.5 驗證試驗結(jié)果

根據(jù)標準分評價法的評價結(jié)果，再分別根據(jù)不同價類卷煙的需求，選擇綜合可用性排序較前的煙梗原料組成煙梗配方(見表4)，并制作梗絲.

表4 煙梗配方組成

將制作的兩種梗絲進行相關(guān)指標檢測，結(jié)果見表5.由表5可知，二類以上梗絲的光澤劣于三類梗絲，但每克梗絲的焦油釋放量和H均低于三類梗絲，感官品質(zhì)優(yōu)于三類梗絲，與煙梗配方的設(shè)計目標一致.驗證試驗結(jié)果進一步表明，標準分評價法是一種客觀、簡便、可作為煙梗綜合評價的定量方法，在煙?？捎眯跃C合評價中的應用效果良好.

表5 梗絲相關(guān)指標檢測結(jié)果

3 結(jié)論

本文以國內(nèi)6個主要產(chǎn)地烤煙的上部煙梗、中部煙梗和下部煙梗樣本為研究對象，針對煙梗光澤、填充值、感官品質(zhì)及單克梗絲的焦油釋放量和煙氣綜合危害性指數(shù)5個指標，結(jié)合不同檔次卷煙對煙梗原料的需求，采用標準分評價法構(gòu)建了煙梗原料的可用性量化評價方法.結(jié)果表明，標準分評價法是一種客觀、簡便、可作為煙?？捎眯跃C合評價的定量方法，在煙?？捎眯跃C合評價中的應用具有良好的效果.標準分評價法不僅能夠準確反映單個梗絲樣本某一指標在全體樣本中的位置，還能消除因梗絲不同指標評價量度不同的問題，使不同指標具有可比性，同時也能使不同指標具有可加權(quán)性.標準分評價法對煙梗可用性的評價結(jié)果具有較強的針對性，可為實現(xiàn)煙梗配方的數(shù)字化設(shè)計提供技術(shù)支撐.