不同規格卷煙煙絲結構與物理質量的差異性研究

楚晗 范磊 王愛霞 王天怡 李勁鋒 李曉 姚二民

摘要：【目的】研究不同規格卷煙煙絲結構分布及其對物理質量的影響差異，為短支卷煙煙絲結構優化和物理質量提升提供參考依據。【方法】對比同檔次短支卷煙（74 mm×24 mm）和常規卷煙（84 mm×24 mm）的煙絲結構分布，并對煙絲結構與物理指標進行回歸分析，確定影響卷煙物理質量的煙絲尺寸分布。【結果】短支卷煙的短絲率和碎絲率與常規卷煙基本相同，但長絲率和中絲率差異明顯，具體表現為長絲率降低、中絲率增加。對卷煙物理指標與煙絲結構的相關性進行排序，短支卷煙為吸阻>含末率>端部落絲量>吸阻標準偏差>硬度標準偏差>硬度，常規卷煙為硬度>含末率>端部落絲量>硬度標準偏差>吸阻標準偏差>重量標準偏差。對短支卷煙物理質量產生主要影響的煙絲結構分布包括X2（7.00～10.00 mm）、X5（3.35～4.00 mm）、X7（1.00～2.50 mm）和X8（≤1.00 mm），對常規卷煙物理質量產生主要影響的煙絲結構分布包括A1（>10.00 mm）、A2（7.00～10.00 mm）、A6（2.50～3.35 mm）、A7（1.00～2.50 mm）和A8（≤1.00 mm）。【結論】相對于常規卷煙，影響短支卷煙物理質量的煙絲結構分布更具體，同檔次短支卷煙生產時可針對波動較大的物理指標，通過控制長絲率和碎絲率，適當增加3.35～4.00 mm的中長絲和1.00～2.50 mm的短絲比例，以提升短支卷煙的物理質量。

關鍵詞： 短支卷煙;常規卷煙;煙絲結構;物理質量;回歸分析

0 引言

【研究意義】短支卷煙作為中式卷煙創新產品，具有降本降耗、低焦高檔的明顯優勢，自上市以來銷量穩步增長，成為新型卷煙消費熱點（張力等，2017）。短支卷煙是指比常規卷煙短10 mm及以上的卷煙，隨著煙支長度縮短，卷煙內部煙絲結構發生變化，出現端部落絲量增加，煙支硬度不穩定等問題，對短支卷煙煙絲的均勻性和卷煙質量控制提出了更高要求。由于上市時間較短，目前未見針對短支卷煙的相關研究，對其煙絲分布、質量特點及影響規律等認識尚不清晰，且其生產過程參考常規卷煙，并未完全適應，制約了短支卷煙的持續發展，因此，研究短支卷煙與常規卷煙煙絲結構及其對卷煙物理質量的影響差異，對指導短支卷煙的生產具有重要意義。【前人研究進展】國內外學者通過研究卷煙煙絲結構與物理質量的相關性，發現兩者之間存在顯著關聯性，可通過適當調整煙絲結構達到改善煙支物理質量的目的（Giannelos et al.，2002;湯旭東等，2009;劉德強等，2010;楊洋等，2017;姚二民等，2017）。姚光明等（2003）研究煙絲結構對卷煙填充值和卷接質量的影響，結果表明，在實驗范圍內，整絲率與煙絲的填充值和卷煙單支重量有顯著相關性;堵勁松等（2008）采用灰色關聯法分析不同煙絲結構分布與卷煙物理指標的相關性，結果發現，煙絲結構分布在2.00～4.75 mm時可獲得較理想的卷煙物理指標及其穩定性，應盡量減少1.40 mm以下的煙絲比例;邵寧等（2017）研究不同檔次卷煙的煙絲結構分布及其對卷煙物理質量的影響，結果表明，對低檔次卷煙物理質量影響較大的是2.80～4.75 mm和≤2.00 mm煙絲，對中、高檔卷煙物理質量影響較大的是2.00～3.35 mm和≤1.00 mm煙絲;李洪濤和楊成（2018）通過混料均勻設計實驗，得出使細支卷煙主要物理質量標準偏差最小的最優煙絲尺寸分布比例。【本研究切入點】上述前人研究有效改善了常規和細支卷煙的煙絲結構及其物理質量，但未見針對短支卷煙的相關報道。因短支卷煙與常規卷煙工藝要求相近，本研究對比同檔次短支卷煙與常規卷煙的煙絲結構分布特點，分析兩類卷煙煙絲結構對物理質量的影響差異。【擬解決的關鍵問題】通過對不同規格卷煙煙絲結構與物理指標建立回歸方程，得出影響卷煙物理質量的煙絲尺寸分布，參考常規卷煙加工工藝及物理質量改善方法，提出短支卷煙煙絲結構優化方案，為短支卷煙實際生產及物理質量提升提供理論依據。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

試材為河南中煙工業有限責任公司生產的同檔次（二類卷煙）A品牌短支煙（74 mm×24 mm）和B品牌常規卷煙（84 mm×24 mm）的配方煙絲及成品卷煙。主要儀器設備：Y2SJO型多功能檢測振篩（徐州市鐵建機械制造有限公司，篩網可拆卸，篩網孔徑分別為10.00、7.00、5.00、4.00、3.35、2.50和1.00 mm）;QTM型煙支綜合測試臺（湖南力科自動化技術有限公司）;PL3001-S電子天平（瑞士Mettler公司，感量0.01 g）。

1. 2 試驗方法

1. 2. 1 煙絲及成品卷煙取樣 煙絲取樣方法：卷煙機運轉穩定生產后，固定機臺、操作人員分別對卷煙機煙槍處A品牌卷煙的018批次和B品牌卷煙的063批次煙絲用取樣盤隨機接樣4000 g，以四分法縮至1000 g，單次取樣時間間隔30 min，連續取樣8次，將取得的煙絲放入恒溫恒濕箱平衡24 h，之后放進密封袋內，貼上標簽，作為樣品備用。

成品卷煙取樣方法：對應同批次A品牌卷煙煙絲樣品，固定機臺、操作人員在卷煙機出口處對成品卷煙進行取樣，每次取150支作為一組樣品，單次取樣時間間隔30 min，連續取樣8次，將取得的成品煙支置于恒溫恒濕箱平衡24 h，之后放進密封袋內，貼上標簽，作為樣品備用。

1. 2. 2 煙絲結構及成品卷煙物理質量檢測 煙絲結構檢測方法：煙絲結構按照YC/T 289—2009《卷煙 配方煙絲結構的測定》進行測定。用YQ-2型振動分選篩和Y2SJO型多功能檢測振篩對煙絲樣品進行篩分，按照試驗篩分的方法將卷煙機煙槍處煙絲篩分為8層，煙絲結構用每層篩分后各層篩網上累積煙絲的質量占煙絲總質量的比例來表示，振動頻率40.00 Hz，每次篩分4 min。篩分后的短支卷煙和常規卷煙的煙絲結構分別用X1～X8和A1～A8表示，其中：X1和A1>10.00 mm、7.00 mm<X2和A2≤10.00 mm、5.00 mm<X3和A3≤7.00 mm、4.00 mm<X4和A4≤5.00 mm、3.35 mm<X5和A5≤4.00 mm、2.50 mm<X6和A6≤3.35 mm、1.00 mm<X7和A7≤2.50 mm、X8和A8≤1.00 mm。

成品卷煙物理指標檢測方法：卷煙的單支重量、含末率和端部落絲量根據GB/T 22838.4—2009《卷煙和濾棒物理性能的測定 第4部分：卷煙質量》進行測定，吸阻根據GB/T 22838.5—2009《卷煙和濾棒物理性能的測定 第5部分：卷煙吸阻和濾棒壓降》進行測定，硬度根據GB/T 22838.6—2009《物理性能的測定 第6部分：硬度》進行測定。單次抽取的150支樣品中，100支用于端部落絲量測定，20支用于含末率測定，另外30支用于煙支重量、硬度和吸阻測定，取平均值進行記錄。

1. 3 統計分析

采用Excel 2013處理數據并制圖，以SPSS 22.0對短支卷煙和常規卷煙的煙絲結構與物理指標進行逐步回歸分析。

2 結果與分析

2. 1 煙絲結構區間分布情況

將篩分后的短支卷煙與常規卷煙煙絲結構進行對比，煙絲結構區間分布結果見表1，對兩類卷煙8個樣品的各層煙絲結構求平均值并制圖，結果如圖1所示。由圖1可知，與常規卷煙相比，短支卷煙X3、X6和X7層煙絲比例較多，X1、X2和X5層煙絲比例較少，X4和X8層煙絲比例基本相同，說明短支卷煙與常規卷煙煙絲結構存在明顯差異。短支卷煙煙絲主要集中分布在X6和X7層，即長度為1.00～3.35 mm的中、短絲，占整體煙絲分布的68.00%左右，其比例遠高于常規卷煙;長度大于3.35 mm的長煙絲所占比例較低，多集中在X4和X5層，X1層長度大于10.00 mm的超長煙絲占比極小，而常規卷煙長絲所占比例遠高于短支卷煙，多集中在X2層。

為對比短支卷煙與常規卷煙煙絲結構整體分布情況，分別計算短支卷煙與常規卷煙的長絲率（>3.35 mm）、中絲率（2.25～3.35 mm）、短絲率（1.00～2.25 mm）和碎絲率（<1.00 mm），表2為計算后的煙絲結構區間分布結果，對兩類卷煙8個樣品計算后的煙絲結構求平均值并制圖，結果如圖2所示。由圖2可知，短支卷煙的長絲率、中絲率和短絲率相差較小，基本相同，而常規卷煙表現為長絲率>短絲率>中絲率，兩類卷煙的碎絲比例均最小，占整體的3.00%左右。整體上，短支卷煙與常規卷煙的短絲率和碎絲率無明顯差異，主要差異在中、長絲，表現為短支卷煙長絲率降低、中絲率增加。

2. 2 煙絲結構與物理指標的回歸分析結果

2. 2. 1 短支卷煙煙絲結構與物理指標的回歸分析 以各層煙絲結構（X1～X8）為自變量（x1～x8），以物理指標煙支重量（y1）、重量標準偏差（y2）、吸阻（y3）、吸阻標準偏差（y4）、硬度（y5）、硬度標準偏差（y6）、端部落絲量（y7）和含末率（y8）為因變量，對短支卷煙煙絲結構與物理指標進行逐步回歸分析，結果如表3和表4所示。回歸分析結果表明，卷煙吸阻與X5層煙絲呈線性負相關，即X5層煙絲所占比例越高，卷煙吸阻越小，線性回歸方程為y3=1.092-0.010x5（P=0.012<0.05）;吸阻標準偏差與X7層煙絲呈線性負相關，線性回歸方程為y4=0.085-0.002x7（P=0.030<0.05）;硬度與X2層煙絲呈線性負相關，線性回歸方程為y5=76.307-1.596x2（P=0.047<0.05）;硬度標準偏差與X2層煙絲呈線性正相關，線性回歸方程為y6=0.895+0.390x2（P=0.039<0.05）;端部落絲量與X7層煙絲呈線性負相關，即X7層煙絲比例增多有利于端部落絲量減少，線性回歸方程為y7=80.522-2.080x7（P=0.022<0.05）;含末率與X8層煙絲呈線性正相關，X8層煙絲比例減少有利于降低煙支含末率，線性回歸方程為y8=0.001+0.380x8（P=0.015<0.05）。

對回歸方程的決定系數R2進行排序，各物理指標與煙絲結構層間的相關性排序為吸阻>含末率>端部落絲量>吸阻標準偏差>硬度標準偏差>硬度。與短支卷煙物理質量關系密切的煙絲結構層主要是X2（7.00～10.00 mm）、X5（3.35～4.00 mm）、X7（1.00～2.50 mm）和X8（≤1.00 mm），其中7.00～10.00和1.00 mm以下的煙絲對煙支物理質量呈負影響，1.00～2.50和3.35～4.00 mm煙絲對煙支物理質量呈正影響。這是由于隨著煙支長度的縮短，7.00 mm以上的超長煙絲對煙絲結構的負影響更顯著，3.35～4.00 mm的中長絲和1.00～2.50 mm的短絲比例適中，更有利于煙支整體煙絲結構的均勻分布。

2. 2. 2 常規卷煙煙絲結構與物理指標的回歸分析 以各層煙絲結構（A1～A8）為自變量（a1～a8），以物理指標煙支重量（y1）、重量標準偏差（y2）、吸阻（y3）、吸阻標準偏差（y4）、硬度（y5）、硬度標準偏差（y6）、端部落絲量（y7）和含末率（y8）為因變量，對常規卷煙煙絲結構與物理指標進行逐步回歸分析，結果如表5和表6所示。由回歸分析結果可看出，煙支重量標準偏差與A1層煙絲呈線性正相關，A1層煙絲增多不利于煙支重量穩定性，線性回歸方程為y2=0.010+0.004a1（P=0.035<0.05）;吸阻標準偏差與A7層煙絲呈線性負相關，線性回歸方程為y4=0.140-0.003a7（P=0.035<0.05）;硬度和硬度標準偏差與A2層煙絲均呈線性正相關，線性回歸方程分別為y5=42.503+1.665a2（P=0.010<0.05）和y6=-4.874+0.498a2（P=0.032<0.05），說明A2層煙絲比例增大對煙支的硬度和硬度穩定性產生負影響;端部落絲量與A8層煙絲呈線性正相關，即A8層煙絲減少有利于減少煙支端部落絲量，回歸方程為y7=-3.991+3.241a8（P=0.026<0.05）;含末率與A6層煙絲呈線性負相關，回歸方程為y8=9.388-0.315a6（P=0.026<0.05）。

對回歸方程的決定系數R2進行排序，發現各物理指標與煙絲結構層間的相關性排序為硬度>含末率>端部落絲量>硬度標準偏差>吸阻標準偏差>重量標準偏差;與常規卷煙物理質量關系密切的煙絲結構層主要是A1（>10.00 mm）、A2（7.00～10.00 mm）、A6（2.50～3.35 mm）、A7（1.00～2.50 mm）和A8（≤1.00 mm），其中7.00 mm以上和1.00 mm以下的煙絲對煙支物理質量呈負影響，1.00～3.35 mm的煙絲對煙支物理質量呈正影響。對于常規卷煙來說，長絲率過高會產生煙絲成團現象，長絲過少、碎絲增多則影響煙支端部落絲量、含末率等物理指標，因此，應提高中絲率，控制長絲率，減少碎絲率。

3 討論

目前，針對改善常規卷煙及細支卷煙物理質量穩定性的研究較多（韓慧杰等，2014;丁美宙等，2017），短支卷煙作為新興的卷煙創新產品，與常規卷煙相比，煙支長度變短，其生產過程和工藝標準雖與常規卷煙相近，但仍存在差異。本研究結果表明，短支卷煙與常規卷煙的短絲率和碎絲率無明顯差異;與常規卷煙相比，短支卷煙長絲率降低，中絲率增加，說明卷煙單支長度變化會明顯影響卷煙煙絲結構分布。對于短支卷煙而言，長絲比例不宜過高，長、中、短絲均勻摻配才能促使煙絲分布均勻，避免出現煙絲成團現象。

本研究選取卷煙主要物理指標重量、吸阻、硬度、端部落絲量和含末率進行分析，回歸分析結果表明，煙絲結構對短支卷煙和常規卷煙物理指標的影響存在顯著差異。與常規卷煙物理質量關系密切的煙絲結構分布主要是A1（>10.00 mm）、A2（7.00～10.00 mm）、A6（2.50～3.35 mm）、A7（1.00～2.50 mm）和A8（≤1.00 mm），分別影響重量標準偏差、硬度及其標準偏差、含末率、吸阻標準偏差和端部落絲量，與姚光明等（2004）的研究結果基本一致;而對短支卷煙物理質量產生主要影響的煙絲結構分布是X2（7.00～10.00 mm）、X5（3.35～4.00 mm）、X7（1.00～2.50 mm）和X8（≤1.00 mm），分別影響硬度及其標準偏差、吸阻、端部落絲量和含末率。兩類卷煙煙絲結構對卷煙物理指標的影響規律不同，其相關性進行排序，短支卷煙為吸阻>含末率>端部落絲量>吸阻標準偏差>硬度標準偏差>硬度，常規卷煙為硬度>含末率>端部落絲量>硬度標準偏差>吸阻標準偏差>重量標準偏差，說明煙支長度改變對卷煙物理質量存在一定影響，隨著長度變短，短支卷煙煙絲結構分布發生變化，煙絲結構對卷煙主要物理指標的影響也發生改變。整體來看，兩類卷煙均需控制長絲率，降低碎絲率，與前人對常規卷煙煙絲結構進行改善的研究結果（賀萬華等，2006;孫東亮等，2007;申曉鋒等，2009）一致，但與常規卷煙相比，影響短支卷煙的煙絲結構分布更具體，對短支卷煙產生主要正影響的煙絲尺寸分布為3.35～4.00 mm的中長絲和1.00～2.50 mm的短絲。以往對常規卷煙的研究結果均表明長絲和碎絲過多時，煙絲易結團或造碎嚴重，影響卷煙物理質量，而中、短絲有利于煙支內部結構分布均勻，并提出提高中絲率的卷煙工藝改進措施（邵寧等，2017）。因此，同檔次短支卷煙生產時，可參照常規卷煙，控制長絲率和碎絲率，同時適當增加中長絲和短絲率，以提升短支卷煙整體物理質量。本研究對比了常規卷煙與短支卷煙煙絲結構及其對物理質量的影響差異，為短支卷煙物理質量的優化提供了思路和方法。但在實際生產中，卷煙企業還需針對波動較大的物理指標，根據不同檔次短支煙在實際生產中存在的問題，通過試驗確定與之相適應的煙絲結構優化方案。

4 結論

同檔次短支卷煙生產時，可參照常規卷煙，在控制長絲率和碎絲率的基礎上，適當增加3.35～4.00 mm的中長絲和1.00～2.50 mm的短絲比例，以提升短支卷煙整體物理質量。

參考文獻：

丁美宙，劉歡，劉強，李全勝，李龍飛，趙樂，王海濱，王洪波. 2017. 梗絲形態對細支卷煙加工及綜合質量的影響[J]. 食品與機械，33（9）：197-202. [Ding M Z，Liu H，Liu Q，Li Q S，Li L F，Zhao L，Wang H B，Wang H B. 2017. E-ffect of stem morphology on processing and comprehensive quality of slim cigarettes[J]. Food and Machinery，33（9）：197-202.]

堵勁松，申曉鋒，李躍鋒，李華杰，羅登山. 2008. 煙絲結構對卷煙物理指標的影響[J]. 煙草科技，（8）：8-13. [Du J S，Shen X F，Li Y F，Li H J，Luo D S. 2008. Effects of cut tobacco size distributions on physical characteristics of cigarette[J]. Tobacco Science & Technology，（8）：8-13.]

韓慧杰，羅光杰，譚科軍，李貴川，吳國忠，彭黔榮. 2014. 不同切絲模式對煙絲結構與卷煙物理指標的影響[J]. 中國農學通報，30（6）：302-305. [Han H J，Luo G J，Tan K J，Li G C，Wu G Z，Peng Q R. 2014. Effects of different cutting mode on cut tobacco structure and physical index of cigarette[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin，30（6）：302-305.]

賀萬華，曹興洪，朱浩勇，鄒倩. 2006. 影響卷煙端部落絲量的因素研究[J]. 中國煙草學報，12（5）：30-33. [He W H，Cao X H，Zhu H Y，Zou Q. 2006. Factors influencing loss of tobacco from cigarette ends[J]. Acta Tabacaria Sinica，12（5）：30-33.]

李洪濤，楊成. 2018. 基于混料均勻設計的細支煙煙絲尺寸優化[J]. 濟南大學學報（自然科學版），32（2）：146-149. [Li H T，Yang C. 2018. Cut tobacco size optimization of fine cigarette based on mixture uniform design[J]. Journal of University of Jinan（Science and Technology），32（2）：146-149.]

劉德強，賈洋，王樂軍，李孟華. 2010. 煙絲結構對煙支卷制質量的影響[J]. 安徽農業科學，38（32）：18589-18590. [Liu D Q，Jia Y，Wang L J，Li M H. 2010. Effects of cut tobacco structure on cigarette-making quality[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences，38（32）：18589-18590.]

邵寧，徐秀峰，萬永華，李曉，江雪彬，周利軍，張明亞，姚二民. 2017. 卷煙煙絲結構分布及其與物理質量的關系[J]. 南方農業學報，48（5）：883-888. [Shao N，Xu X F，Wan Y H，Li X，Jiang X B，Zhou L J，Zhang M Y，Yao E M. 2017. Cut tobacco structure distribution and its relation with physical quality[J]. Journal of Southern Agriculture，48（5）：883-888.]

申曉鋒，李華杰，王銳亮，常明彬，李躍鋒，堵勁松. 2009. 煙絲結構與卷煙單支重量和煙支密度及其穩定性的灰色關聯分析[J]. 中國煙草學報，15（6）：23-26. [Shen X F，Li H J，Wang R L，Chang M B，Li Y F， Du J S. 2009. Effects of panicle size distribution of cut tobacco on cigarette weight and density[J]. Acta Tabacaria Sinica，15（6）：23-26.]

孫東亮，米強，胡建軍. 2007. 卷煙卷制質量的穩定性研究[J]. 煙草科技，（4）：9-12. [Sun D L，Mi Q，Hu J J. 2007. Study on consistency of cigarette manufacturing quality[J]. Tobacco Science & Technology，（4）：9-12.]

湯旭東，黃瑞，劉潔，沈亞，袁龍. 2009. 卷煙端部落絲量與煙絲結構的相關性分析[J]. 包裝與食品機械，27（5）：95-98. [Tang X D，Huang R，Liu J，Shen Y，Yuan L. 2009. Correlative analysis between the loss of tobacco from the ends and cut tobacco size distribution[J]. Packaging and Food Machinery，27（5）：95-98.]

楊洋，高輝，王慧，趙佳成，焦俊，高占勇，王玉真，馬曉龍，楊晶津. 2017. 不同寬度煙絲組合對卷煙物理指標及其綜合穩定性的影響[J]. 云南農業大學學報（自然科學），32（3）：488-497. [Yang Y，Gao H，Wang H，Zhao J C，Jiao J，Gao Z Y，Wang Y Z，Ma X L，Yang J J. 2017. Effects of combination of different width cut tobacco on cigarette physical indexes and its comprehensive stability[J].? Journal of Yunnan Agricultural University（Natural Science），32（3）：488-497.]

姚二民，邵寧，李曉，祝文欣，馬亞楠，曲利利，徐秀峰. 2017. 基于回歸分析方法的煙絲結構與卷煙物理指標關系研究[J]. 食品工業科技，38（20）：21-22. [Yao E M，Shao N，Li X，Zhu W X，Ma Y N，Qu L L，Xu X F. 2017. Study on the relationship of cut tobacco structure and physical indexes of cigarette based on regression analysis[J]. Science and Technology of Food Industry，38（20）：21-22.]

姚光明，李曉，尹獻忠，涂成金，李明哲. 2004. 煙絲整絲率變化率對卷煙卷接質量的影響[J]. 煙草科技，（11）：3-6. [Yao G M，Li X，Yin X Z，Tu C J，Li M Z. 2004. Effects of structure of cut tobacco on making and tipping quality of cigarette[J]. Tobacco Science & Technology，（11）：3-6.]

姚光明，石國強，尹獻忠，李勝華，李強. 2003. 煙絲結構對煙絲填充值和卷接質量的影響[J]. 鄭州輕工業學院學報（自然科學版），18（4）：62-64. [Yao G M，Shi G Q，Yin X Z，Li S H，Li Q. 2003. Effect of the size proportion of cut tobacco on the filling power of cut tobacco and cigarette making quality[J]. Journal of Zhengzhou Institute of Light Industry（Natural Science Edition），18（4）：62-64.]

張力，張艷，鄭宏輝. 2017. 短支煙供給創新需求實踐探索[N]. 東方煙草報，2017-01-07. [Zhang L，Zhang Y，Zheng H H. 2017. Practical exploration of short-staple tobacco supply innovation demand[N]. Dongfang Tobacco News，2017-01-07.]

Giannelos P N，Zannikos F，Stournas S，Lois E，Anastopoulos G. 2002. Tobacco seed oil as an alternative diesel fuel：Physical and chemical properties[J]. Industrial Crops and Products，16（1）：1-9.

（責任編輯 羅 麗）