標準分評價法在煙梗可用性量化評價中的應用

楚文娟　田海英　李紅濤　王鵬飛　于建春　劉博　程向紅

摘要：為實現煙梗配方的數字化設計，以國內6個主要產地（楚雄、南平、郴州、重慶、畢節和平頂山）烤煙的上部煙梗、中部煙梗和下部煙梗共18個樣本為研究對象，針對煙梗光澤、填充值、感官品質、單克梗絲的焦油釋放量和煙氣綜合危害性指數5個指標，結合不同檔次卷煙對煙梗原料的需求，采用標準分評價法構建煙梗原料可用性量化評價方法.結果表明，將采用標準分評價法優選的煙梗原料制成梗絲，其相關指標與梗絲配方設計目標一致，說明該方法客觀、簡便，可作為煙梗可用性綜合評價的定量方法.

Abstract：In order to realize the digital design of tobacco stem formula，18 samples of upper，middle and lower tobacco stems from 6 main producing areas （Chuxiong，Nanping，Chenzhou，Chongqing，Bijie and Pingdingshan） in China were selected as the research objects. Based on the standardized score comprehensive evaluatition，a quantitative evaluation method for usability of tobacco stem raw materials was established from five factors including luster of tobacco stem，filling value，sensory quality，tar release per gram of tobacco stem and comprehensive hazard index of smoke，combined with the demand of different grades of cigarettes for tobacco stem raw materials. The results showed that the tobacco stem raw materials optimized by the standard score evaluation method were made into stem shreds，and the relevant indicators were consistent with the design goals of the stem shred formula，indicating that the method was objective and simple，and it could be used as a quantitative method for comprehensive evaluation of tobacco stem usability.

關鍵詞：標準分評價法;煙梗;可用性;量化評價

Key words：standardized score evaluation method;tobacco stem;usability;quantitative evaluation

中圖分類號：TS452.1

文獻標識碼：A 文章編號：2096-1553（2021）02-0043-06

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].從工業使用的角度講，可用性就是工業上常講的使用價值，既包括煙草原料的品質因素，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、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梗可用性影響程度的比較，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.

統計學方法在煙葉品質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上，而煙梗的主要成分是細胞壁物質（含量40%左右）[9]，與煙葉的主要化學成分相差較大[10]，因此統計學方法并不適用于煙梗可用性的評價.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、社會管理等領域得到廣泛推廣及應用[11-12]，但在煙草行業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梗可用性的量化評價，通過檢測所制作梗絲的相關指標對該評價方法進行驗證，旨在為實現煙梗配方數字化提供技術支撐.

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，分別產自楚雄、南平、郴州、重慶、畢節和平頂山.

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

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，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上，原始分值越大，轉化后的標準分值也越大.但影響煙梗可用性的各指標，有的量度為“分”，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定區間越好），因此需在標準分值的基礎上作進一步轉換，將標準分函數轉換為標準分值函數.轉換后的標準分值函數類型包括期大分值函數、期小分值函數和期間分值函數，通式分別如下.

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

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

1.2.4 綜合標準分值的計算 根據各指標的標準分值及權重值，利用加權和法求得綜合標準分值，再根據綜合標準分值的排序先后，評判待評樣本的優劣.第j個待評樣本的綜合標準分值zj為

1.2.5 待評樣本的選取和檢測 選取河南中煙工業有限責任公司2018年度國內6個主要產地烤煙的上部煙梗（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、感官品質及每克梗絲的焦油釋放量和煙氣綜合危害性指數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，但在實際生產中，出于對卷煙煙支物理指標（如硬度、端部落絲、吸阻）穩定性的考慮，企業希望其為某一期間分值.因此，本研究將待評樣本填充值設置為期間分值，且設定期間為7.0～7.5 cm3/g.

待評樣本感官品質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.感官品質的原始分值采用單項5分制，香氣質、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，可根據現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H為期小分值，其原始分值不具有單位，計算方法[17]如下.

2 結果與討論

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和使用價值.待評樣本5個指標的原始分值檢測結果見表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了梗絲的外觀品質，該分值越高，梗絲的外觀品質越好，反之，梗絲的外觀品質越差.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，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的差異不明顯，其中，待評樣本郴州X的感官品質分值最小（為1569分），待評樣本畢節B的感官品質分值最大（為17.16分），而梗絲感官品質也是直接影響卷煙感官品質的重要因素，梗絲感官品質的負面作用越低，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1102），而梗絲燃吸后產生的有害成分越少，H越小，其使用價值越高.

2.2 待評樣本5個指標的標準分值計算結果分析

按照公式①—③，將待評樣本5個指標的原始分值轉化為標準分值，計算結果見表2.由表2可知，將待評樣本的原始分值轉化為標準分值后，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性.例如，楚雄C梗絲樣本在光澤、填充值、感官品質和每克梗絲的焦油釋放量方面均表現出較高的可用性;楚雄X樣本每克梗絲的H相對較低，表現出較好的可用性，但其光澤、填充值、感官品質和每克梗絲的焦油釋放量方面表現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，可根據煙梗樣本進入的卷煙價類或對梗絲品質的不同需求，賦予光澤、填充值、感官品質、煙氣有害成分釋放量等指標相應的權重值，進而得出煙梗綜合可用性排序，以提升煙梗配方的數字化設計水平.

2.3 待評樣本5個指標的權重確定

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重的確定是標準分評價法恰當表述煙梗綜合可用性的關鍵.河南中煙工業有限責任公司針對二類以上卷煙梗絲的要求，賦于其可用性關注的5個指標的權重值如下：光澤為0.20，填充值為0.10，感官品質為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，賦于其可用性關注的5個指標的權重值如下：光澤為0.35，填充值為0.35，感官品質為015，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果分析

待評樣本綜合標準分值計算結果及可用性排序見表3.由表3可知，河南中煙工業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C、畢節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C、南平C、平頂山C和畢節X.在實際生產使用時，應優先選用綜合可用性排序較靠前的煙梗原料.

2.5 驗證試驗結果

根據標準分評價法的評價結果，再分別根據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.

將制作的兩種梗絲進行相關指標檢測，結果見表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，感官品質優于三類梗絲，與煙梗配方的設計目標一致.驗證試驗結果進一步表明，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，在煙梗可用性綜合評價中的應用效果良好.

3 結論

本文以國內6個主要產地烤煙的上部煙梗、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、感官品質及單克梗絲的焦油釋放量和煙氣綜合危害性指數5個指標，結合不同檔次卷煙對煙梗原料的需求，采用標準分評價法構建了煙梗原料的可用性量化評價方法.結果表明，標準分評價法是一種客觀、簡便、可作為煙梗可用性綜合評價的定量方法，在煙梗可用性綜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性.標準分評價法對煙梗可用性的評價結果具有較強的針對性，可為實現煙梗配方的數字化設計提供技術支撐.

參考文獻：

[1] 唐遠駒.關于煙葉的可用性問題[J].中國煙草科學，2007，28（1）：1.

[2] 朱尊權.煙葉的可用性與卷煙的安全性[J].煙草科技，2000（8）：3.

[3] 程向紅，韋鳳杰，董順德，等.不同部位、產地烤煙梗絲主流煙氣有害成分釋放量分析[J].河南農業大學學報，2015（5）：590.

[4] 宋麗麗，魏濤，楊旭，等.煙梗結構特征及其熱解特性研究[J].輕工學報，2020，35（6）：27.

[5] 馬京民，劉國順，時向東，等.主成分分析和聚類分析在煙葉質量評價中的應用[J].煙草科技，2009（7）：57.

[6] 胡鐘勝，陳晶波，周興華，等.模糊評判與歐氏距離法在煙葉化學成分評價中的應用[J].煙草科技，2012（11）：33.

[7] 徐文姍，譚馨，魯黎明.基于物元可拓模型的烤煙化學成分協調性研究[J].河南農業大學學報，2014，48（5）：561.

[8] 馬慧婷，趙銘欽，于海順，等.基于模糊綜合評判煙葉原料使用類群的初步劃分[J].中國煙草科學，2015，36（2）：1.

[9] 于建軍.卷煙工藝學[M].北京：中國農業出版社，2003：246-247.

[10]王月俠，葛善禮，賈濤，等.煙梗化學組成的分析[J].煙草科技，1996（3）：16.

[11]楊燁.標準分數在ESSE中的應用[J].南京財經大學學報，2009（3）：81.

[12]黃光揚.高考標準分數制度及其應用[J].中國考試，1996（5）：10.

[13]國家煙草專賣局.卷煙 第4部分 感官技術要求：GB 5606.4—2005[S]. 北京：中國標準出版社，2005.

[14]國家煙草專賣局.卷煙 膨脹梗絲填充值的測定：YC/T 163—2003[S].北京：中國標準出版社，2003.

[15]國家煙草專賣局.煙草及煙草制品 感官評價方法： YC/T 138—1998[S].北京：中國標準出版社，1998.

[16] 國家煙草專賣局.卷煙 用常規分析用吸煙機測定總粒相物和焦油：GB/T 19609—2004[S].北京：中國標準出版社，2004.

[17]謝劍平，劉惠民，朱茂祥，等.卷煙煙氣危害性指數研究[J].煙草科技，2009（2）：5.