CN102879535B - 提高卷烟质量稳定性所需烟丝长度的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高烟卷质量稳定性所需烟丝长度的确定方法，具体步骤为：步骤一：利用筛分装置进行烟丝筛分；步骤二：观察各种孔径以上烟丝相互缠绕现象并确定长丝定义；步骤三：制备长丝占总烟丝比例为0、20%、40%、60%的烟丝试验，分析这四种烟丝的卷烟质量稳定性；步骤四：根据四种烟丝各卷烟质量指标变异系数的变化趋势，确定长丝对卷烟质量稳定性的影响，验证长丝定义的科学性，本发明能科学地指导卷烟企业有针对性地消除或减少烟丝中≥4.32mm的长丝比例，解决或降低了过长烟丝易成团及相互缠绕，难以掺配均匀的问题。显著提高卷烟物理质量指标稳定性，显著减少卷烟感官质量波动，可提高卷烟企业的精细化加工水平。
Description
技术领域
本发明涉及一种烟丝长度的确定方法，尤其涉及一种提高卷烟质量稳定性所需烟丝长度的确定方法。
背景技术
目前烟草行业就过长或过短的烟丝均不利于烟支卷制质量的稳定，振筛8目（净网孔尺寸2.29mm）以下过短烟丝对卷烟质量有不利影响，国内外烟草企业一般将8目以上烟丝占烟丝总量的百分比定义为整丝率。并且因过长烟丝易成团及相互缠绕，影响烟丝掺配均匀性和烟支卷制质量稳定性，已形成广泛共识。
世界著名的烟机生产商德国虹霓公司、意大利Garbuio公司也对其生产的切丝机进行了改进，为消除过长的烟丝，在切丝的同时增加了断丝功能，断丝长度分别为20mm、30mm、40mm、50mm供各卷烟生产企业自行选择。
国内部分烟草企业和研究机构也进行了烟丝结构对卷烟某些质量指标影响的研究，但研究内容未能涉及卷烟物理质量指标、感官质量指标和烟气主要成分的全部领域，对指导卷烟实际生产的科学论据不足，因此多长尺寸的烟丝为影响卷烟质量的“长丝”及“长丝”比例对卷烟质量稳定性的影响趋势如何？尚无明确定论。各卷烟企业仅凭各自的经验运行，不利于烟草企业过程质量稳定性和精细化生产水平的提高。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种提高卷烟质量稳定性所需烟丝长度的确定方法,它具有提高烟支克重、吸阻、硬度等物理质量指标稳定性和卷烟感官质量指标稳定性的优点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种提高卷烟质量稳定性所需烟丝长度的确定方法，具体步骤为：
步骤一：利用大于1.00mm小于22mm净网孔尺寸的筛分装置进行烟丝筛分；
步骤二：根据各种孔径的筛分装置筛选出的烟丝相互缠绕的现象，在4.32mm净网孔尺寸以上的筛分装置筛分出的烟丝开始出现成团现象，因此确定长丝为4.32mm净网孔尺寸以上的烟丝；
步骤三：然后分别选取长丝的重量占总烟丝重量比例为0、20%、40%、60%的烟丝进行试验，分别检测这四种烟丝卷烟质量的稳定性；
步骤四：根据四种烟丝样品各项卷烟质量指标变异系数的变化趋势，确定长丝对卷烟质量稳定性的影响，从而验证了长丝定义的科学性（4.32mm网孔以上的烟丝），找出长丝影响显著的卷烟质量指标，并找出其相对科学的关系式。
所述步骤四中影响显著的卷烟质量指标为烟支重量变异系数、烟支吸阻变异系数、烟支硬度变异系数、卷烟香气特性变异系数。
所述步骤四中的具体步骤为：
（4-1）对烟支重量变异系数、烟支吸阻变异系数、烟支硬度变异系数、卷烟香气特性变异系数检测数据进行正态性检验，上述数据的残差符合正态分布，对烟支重量变异系数、烟支吸阻变异系数、烟支硬度变异系数、卷烟香气特性变异系数采用回归分析的科学统计分析方法；
（4-2）根据实验数据的回归分析结果，发现了不同长丝比例的烟丝样品对卷烟质量稳定性影响较大；得出了降低≥4.32mm长丝比例有利于烟支物理质量指标和卷烟感官质量指标稳定的结论；验证了长丝定义的科学性（4.32mm网孔以上的烟丝），实验数据指烟支重量变异系数、烟支吸阻变异系数、烟支硬度变异系数、卷烟香气特性变异系数；
（4-3）结合振筛8目（净网孔尺寸2.29mm）以下烟丝对卷烟质量有不利影响的行业共识，得出了振筛净网孔4.32mm与2.29mm之间的烟丝，最有利于烟支物理质量指标和卷烟感官质量指标稳定的综合结论。
本发明的有益效果：本发明能科学地指导卷烟企业有针对性地消除或减少烟丝中≥4.32mm的长丝比例，不但解决或降低了过长烟丝易成团及相互缠绕，难以掺配均匀的问题。并使烟丝结构更加适合烟支的卷制要求，显著提高烟支克重、吸阻和硬度等物理质量指标的稳定性，从而显著减少卷烟的感官质量等指标的波动，为进一步提高卷烟企业的精细化加工水平提供了理论依据和技术支持。
附图说明
图1为烟丝样品长丝比例与烟支重量变异系数的关系；
图2为烟丝样品长丝比例与烟支吸阻变异系的关系；
图3为烟丝样品长丝比例与烟支硬度变异系数的关系；
图4为烟丝样品长丝比例与烟支端部落丝量的关系；
图5为烟丝样品长丝比例与烟支含末率的关系；
图6为烟丝样品长丝比例与跑条烟丝整丝率的关系；
图7为烟丝样品长丝比例与跑条烟丝碎丝率的关系；
图8为烟丝样品长丝比例与香气特性变异系数的关系；
图9为烟丝样品长丝比例与烟气焦油量的关系；
图10为烟丝样品长丝比例与烟气烟碱量的关系；
图11为烟丝样品长丝比例与烟气CO量的关系。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1，实施例：
1.准备以下材料与设备：
TQ-2型叶片振动分选筛（郑州烟草研究院）；YQ-2型烟丝振动分选筛（郑州烟草研究院）；烟支综合测试台（英国）；SM450型20孔道吸烟机（英国斯茹林公司）；Protos70卷接机组（德国虹霓公司）。
2.检测方法
（1）将≥4.32mm的长叶丝作为试验因素，因素试验水平选取为长丝分别占烟丝比例的0、20%、40%、60%，完成烟丝样品制备和各烟丝样品卷烟重量、吸阻、硬度等各项物理质量指标的检测；香气特性、口感特性等感官质量鉴定；焦油、烟碱、CO等烟气主要成分的检测。
（2）根据试验数据残差正态的检测结果，确定了适应试验数据的回归分析统计技术方法。3结果与分析
长烟丝比例与卷制物理质量稳定性的影响：通过对烟丝样品不同长丝比例的设定，分析了卷制加工后成品卷烟的烟支重量、烟支吸阻、烟支硬度、烟支圆周的稳定性，分析了烟支端部落丝量、烟支含末率的变化，分析了跑条烟丝整丝率、跑条烟丝碎丝率的变化，研究了其变化趋势。
（1）不同长丝比例对烟支重量稳定性的影响
表1不同长丝比例与烟支重量标准偏差统计
| 样品编号 | 1# | 2# | 3# | 4# |
| 长丝比例（%） | 0 | 20 | 37.89 | 60 |
| 标准偏差（g） | 0.0217 | 0.0222 | 0.0229 | 0.0273 |
由表1可知，随着烟丝样品长丝比例的增加，烟支重量标准偏差随之增加。当样品长丝比例在0-37.89%时，烟支重量的标准偏差是一个缓慢增加的趋势，但均在0.023g以下；当样品长丝比例在60%时，烟支重量标准偏差达到0.0273g，与其它样品相比烟支重量的标准偏差明显增大，且超出了《卷烟工艺规范》中规定的0.023g的要求。
表2不同长丝比例与烟支重量变异系数关系的方差分析
| 来源 | 自由度 | SS | MS | F | P |
| 回归 | 1 | 0.198469 | 0.198469 | 10.21 | 0.086 |
| 误差 | 2 | 0.038882 | 0.019441 | ||
| 合计 | 3 | 0.237351 |
由表2可知，P=0.086>0.05，但P<0.1，说明烟丝样品中长丝比例对烟支重量变异系数影响较显著。（SS为离差平方和；MS为均方，即离差平方和除以自由度；F值为因素的均方除以误差的均方，当F值≥临界值Fcrit时认为差异显著；P值是认为一个因素各水平有显著差异时犯错误的概率，P值越小就表示该因素各水平间的差异越显著，统计学中一般以P值是否≤0.01、0.05、0.10作为判定该因素是否显著的依据。
由图1可知，烟支重量变异系数随着烟丝样品中长丝比例的增加而增大，其拟合方程为：Cv=2.377+0.01006*X（式中X为样品长丝比例，下同），其中R-Sq=83.6%，属于强的正相关关系，其中，R-Sq就是R的平方，R是相关系数，R的绝对值>0.80时具有强的相关关系，R的绝对值越大，回归分析效果越好。
（2）不同长丝比例对烟支吸阻稳定性的影响
表3不同长丝比例与烟支吸阻变异系数统计
| 样品编号 | 1# | 2# | 3# | 4# |
| 长丝比例（%） | 0 | 20 | 37.89 | 60 |
| 变异系数 | 4.1491 | 4.5081 | 4.5525 | 4.8711 |
由表3可知，随着烟丝样品长丝比例的增加，烟支吸阻变异系数随之增加。当烟丝样品长丝比例在20%-37.89%时，吸阻的变异系数变化较小；当烟丝样品长丝比例在0-20%和37.89%-60%时，吸阻的变异系数迅速增大。
表4不同长丝比例与烟支吸阻变异系数关系的方差分析
| 来源 | 自由度 | SS | MS | F | P |
| 回归 | 1 | 0.24760 | 0.24760 | 34.30 | 0.028 |
| 残差误差 | 2 | 0.01444 | 0.00722 | ||
| 合计 | 3 | 0.26204 |
由表4可知P=0.028≤0.05，说明烟丝样品中长丝比例对烟支吸阻变异系数影响显著。
由图2可知，烟支吸阻变异系数随着烟丝样品中长丝比例的增加而增大。其拟合方程为：Cv=4.189+0.01124*X，其中R-Sq=94.5%，属于强的正相关关系。
（3）不同长丝比例对烟支硬度稳定性的影响
表5不同长丝比例与烟支硬度变异系数统计
| 样品编号 | 1# | 2# | 3# | 4# |
| 长丝比例（%） | 0 | 20 | 37.89 | 60 |
| 变异系数 | 3.6168 | 3.7547 | 3.8769 | 4.2819 |
由表5可知，随着烟丝样品长丝比例的增加，烟支硬度变异系数呈现增加的趋势，当烟丝样品长丝比例在0—37.89%时，烟支硬度的变异系数变化较小；当烟丝样品长丝比例在37.89%—60%时，烟支硬度的变异系数迅速增大。
表6不同长丝比例与烟支硬度变异系数关系的方差分析
| 来源 | 自由度 | SS | MS | F | P |
| 回归 | 1 | 0.22892 | 0.22892 | 26.02 | 0.036 |
| 残差误差 | 2 | 0.01760 | 0.00880 | ||
| 合计 | 3 | 0.24652 |
由表6可知，P=0.036≤0.05，说明烟丝样品中长丝比例对烟支硬度变异系数影响显著。
由图3可知，烟支硬度变异系数随着烟丝中长丝比例的增加而增大，其拟合方程为：Cv=3.564+0.01080*X，其中R-Sq=92.9%，属于强的正相关关系。
（4）不同长丝比例对烟支圆周稳定性的影响
表7不同长丝比例与烟支圆周变异系数统计
| 样品编号 | 1# | 2# | 3# | 4# |
| 长丝比例（%） | 0 | 20 | 37.89 | 60 |
| 变异系数 | 0.1722 | 0.1638 | 0.1853 | 0.1737 |
由表7可知，当烟丝样品长丝比例在0—60%时，烟支圆周的变异系数变化趋势不明显。
表8不同长丝比例与烟支圆周变异系数关系的方差分析
| 来源 | 自由度 | SS | MS | F | P |
| 回归 | 1 | 0.0000284 | 0.0000284 | 0.28 | 0.652 |
| 残差误差 | 2 | 0.0002061 | 0.0001030 | ||
| 合计 | 3 | 0.0002345 |
由表8可知，P=0.652≥0.1，说明烟丝样品中长丝比例对烟支圆周变异系数影响不显著。
（5）不同长丝比例对烟支端部落丝量指标的影响
由图4可知，烟丝样品长丝比例对烟支端部落丝量指标的影响趋势不明显。
（6）不同长丝比例对烟支含末率指标的影响
由图5可知，烟丝样品长丝比例对烟支含末率指标的影响趋势不明显。
（7）不同长丝比例对跑条烟丝结构的影响
a.不同长丝比例对跑条烟丝整丝率的影响
表9不同长丝比例与跑条烟丝整丝率统计
| 样品编号 | 1# | 2# | 3# | 4# |
| 长丝比例（%） | 0 | 20 | 37.89 | 60 |
| 整丝率 | 65.66 | 67.65 | 69.14 | 71.48 |
由表9可知，随着烟丝样品长丝比例增加，跑条烟丝整丝率呈现增加的趋势。
表10不同长丝比例与跑条烟丝整丝率关系的方差分析
| 来源 | 自由度 | SS | MS | F | P |
| 回归 | 1 | 18.011 | 18.011 | 1133.67 | 0.001 |
| 残差误差 | 2 | 0.032 | 0.016 | ||
| 合计 | 3 | 18.043 |
由表10可知，P=0.001≤0.05，说明烟丝样品中长丝比例对跑条烟丝整丝率显著影响。
由图6可知，跑条烟丝整丝率随着烟丝中长丝比例的增加而增大，其拟合方程为：Tc=65.66+0.09583*X，其中R-Sq=99.8%，属于强的正相关关系，Tc为跑条烟丝整丝率。
b.不同长丝比例对跑条烟丝碎丝率的影响
表11不同长丝比例与跑条烟丝碎丝率统计
| 样品编号 | 1# | 2# | 3# | 4# |
| 长丝比例（%） | 0 | 20 | 37.89 | 60 |
| 碎丝率 | 3.44 | 3.20 | 2.76 | 2.53 |
由表11可知，随着烟丝样品长丝比例增加，跑条烟丝碎丝率呈现减少的趋势。
表12不同长丝比例与跑条烟丝碎丝率关系的方差分析
| 来源 | 自由度 | SS | MS | F | P |
| 回归 | 1 | 0.50037 | 0.50037 | 73.73 | 0.013 |
| 残差误差 | 2 | 0.01357 | 0.00679 | ||
| 合计 | 3 | 0.51395 |
由表12可知，P=0.013≤0.05，说明烟丝样品中长丝比例对跑条烟丝碎丝率有显著影响。
由图7可知，跑条烟丝碎丝率随着烟丝中长丝比例的增加而减少，其拟合方程为：Tsh=3.454-0.01597*X，其中R-Sq=97.4%，属于强的正相关关系，Tsh为跑条烟丝碎丝率。
长丝比例对卷烟感官质量稳定性的影响：通过对烟丝样品不同长丝比例的设定，分析了卷制加工后成品卷烟的香气特性（香气、谐调、杂气）及口感特性（刺激、余味）的稳定性，研究了其变化趋势。
（1）不同长丝比例对卷烟香气特性稳定性的影响
表13不同长丝比例与卷烟香气特性变异系数统计
| 样品编号 | 1# | 2# | 3# | 4# |
| 长丝比例（%） | 0 | 20 | 37.89 | 60 |
| 变异系数（%） | 0.7082 | 0.7804 | 0.7843 | 0.8058 |
由表13可知，随着烟丝长丝比例的增加，卷烟香气特性的变异系数呈现增加的趋势。当烟丝样品长丝比例在0—20%时卷烟香气特性的变异系数变化变化明显；当烟丝样品长丝比例在20%—37.89%时，卷烟香气特性的变异系数变化较小；当烟丝样品长丝比例在37.89%—60%时，卷烟香气特性的变异系数略有增加。
表14不同长丝比例与卷烟香气特性变异系数关系的方差分析
| 来源 | 自由度 | SS | MS | F | P |
| 回归 | 1 | 0.0043997 | 0.0043997 | 8.69 | 0.098 |
| 误差 | 2 | 0.0010131 | 0.0005066 | ||
| 合计 | 3 | 0.0054128 |
由表14可知，P=0.098≥0.05，但P<0.1，说明烟丝样品中长丝比例对卷烟香气特性变异系数影响较显著。
由图8可知，卷烟香气特性变异系数随着烟丝样品中长丝比例的增加而增加。其拟合方程为：Cv=0.7255+0.001497*X，其中R-Sq=81.2%，属于强的正相关关系。
3.2.2不同长丝比例对卷烟口感特性稳定性的影响
表15不同长丝比例与卷烟口感特性变异系数统计
| 样品编号 | 1# | 2# | 3# | 4# |
| 长丝比例（%） | 0 | 20 | 37.89 | 60 |
| 变异系数（%） | 0.9880 | 0.9496 | 1.1239 | 1.1247 |
由表15可知，烟丝样品长丝比例与卷烟口感特性的变异系数变化趋势不明显。但烟丝样品长丝比例在20%—37.89%时，卷烟口感特性的变异系数明显增大。
表16不同长丝比例与卷烟口感特性变异系数关系的方差分析
| 来源 | 自由度 | SS | MS | F | P |
| 回归 | 1 | 0.016450 | 0.016450 | 3.89 | 0.187 |
| 残差误差 | 2 | 0.008458 | 0.004229 | ||
| 合计 | 3 | 0.024908 |
由表16可知，P=0.187≥0.1的显著性水平，说明烟丝样品中长丝比例对卷烟口感特性变异系数影响不显著。
长丝比例对卷烟部分烟气成分的影响：通过对烟丝样品不同长丝比例的设定，分析了卷制加工后成品卷烟的烟气焦油量、烟气烟碱量及烟气CO量的稳定性，研究了其变化趋势。
（1）不同长丝比例对烟气焦油量的影响
由图9可知，随着烟丝样品长丝比例增加，烟气焦油量呈现增加的趋势。
（2）不同长丝比例对卷烟烟碱量的影响
由图10可知，随着烟丝样品长丝比例增加，烟气烟碱量呈现增加的趋势。
（3）不同长丝比例对卷烟CO量的影响
由图11可知，随着烟丝样品长丝比例增加，烟气CO量无规律性变化。
4结果与讨论
（1）在试验范围内，烟丝样品中长丝比例的变化对烟支重量、烟支吸阻、烟支硬度的变异系数影响显著或较显著，且随着烟丝样品中长丝比例的增加，烟支重量、烟支吸阻、烟支硬度的变异系数随之增大；
在试验范围内，烟丝样品中长丝比例的变化对跑条烟丝整丝率、碎丝率的影响显著，且随着烟丝样品中长丝比例的增加，跑条烟丝整丝率随之增大，碎丝率随之减少；但烟丝样品中长丝比例的变化，对成品烟支的端部落丝量、烟支含末率等质量指标却无规律性影响；
因此，烟丝样品中长丝比例减少，有利于卷烟物理质量指标的稳定。
（2）在试验范围内，烟丝样品中长丝比例的变化对卷烟香气特性的变异系数影响较显著，且随着烟丝样品中长丝比例的增加，卷烟香气特性的变异系数随之增大。因此，烟丝样品中长丝比例越低，有利于卷烟感官质量指标的稳定。
（3）在试验范围内，随着烟丝样品中长丝比例的增加，卷烟烟气焦油量、烟气烟碱量随之增大。分析其主要原因是随着烟丝样品中长丝比例的变化，所取样品的配方组分发生变化，卷烟烟气成分亦随之变化。
(4)在试验范围内，从烟丝样品中长丝比例的变化对烟支物理质量指标、感官质量指标稳定性影响显著或较显著的项目综合分析，降低烟丝样品中长丝比例，有利于卷烟物理质量指标和卷烟感官质量指标的稳定。
（5）通过烟丝成团、缠绕现象，确定了影响卷烟质量稳定性的长丝尺寸为≥4.32mm，并试验得出了降低烟丝中长丝比例有利于提高卷制加工烟支质量的稳定性。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (1)
1.一种提高烟卷质量稳定性所需烟丝长度的确定方法，其特征是，具体步骤为：
步骤一：利用大于1.00mm小于22mm净网孔孔径的筛分装置进行烟丝筛分；
步骤二：根据各种孔径的筛分装置筛选出的烟丝相互缠绕的现象，在4.32mm净网孔尺寸以上的筛分装置筛分出的烟丝开始出现成团现象，因此确定长丝为4.32mm净网孔尺寸以上的烟丝；
步骤三：然后分别选取长丝的重量占总烟丝重量比例为0、20%、40%、60%的烟丝进行试验，分别分析这四种烟丝卷烟质量的稳定性；
步骤四：根据四种烟丝样品各项卷烟质量指标变异系数的变化趋势，确定长丝对卷烟质量稳定性的影响，从而验证了长丝定义的科学性，找出长丝影响显著的卷烟质量指标；
所述步骤四中影响显著的卷烟质量指标为烟支重量变异系数、烟支吸阻变异系数、烟支硬度变异系数、卷烟香气特性变异系数；
所述步骤四中的具体步骤为：
（4-1）对烟支重量变异系数、烟支吸阻变异系数、烟支硬度变异系数、卷烟香气特性变异系数检测数据进行正态性检验，上述数据的残差符合正态分布，对烟支重量变异系数、烟支吸阻变异系数、烟支硬度变异系数、卷烟香气特性变异系数采用回归分析的科学统计分析方法；
（4-2）根据实验数据的回归分析结果，发现了不同长丝比例的烟丝样品对卷烟质量稳定性影响较大；得出了降低振筛净网孔4.32mm以上的烟丝重量比例有利于烟支物理质量指标和卷烟感官质量指标稳定的结论；验证了长丝定义的科学性；
（4-3）结合振筛8目即净网孔尺寸2.29mm以下烟丝对卷烟质量有不利影响的行业共识，得出了振筛净网孔4.32mm与2.29mm之间的烟丝，最有利于烟支物理质量指标和卷烟感官质量指标稳定的综合结论。
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