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经济作物

温湿度调节对卷烟物理指标的影响

  • 周惠旭 1 ,
  • 高瑞江 2 ,
  • 谢映松 2 ,
  • 丁玲玲 2
展开
  • 1. 安徽中烟工业有限责任公司合肥卷烟厂,安徽 合肥 230031
  • 2. 安徽中烟工业有限责任公司技术中心,安徽 合肥 230088
高瑞江(1991—),男,河南濮阳人,工程师,从事卷烟工艺研究。

周惠旭(1991—),男,安徽巢湖人,助理工程师,从事卷烟工艺研究。

Copy editor: 吴思文

收稿日期: 2025-01-10

  网络出版日期: 2025-08-14

基金资助

安徽中烟工业有限责任公司科技项目“卷烟硬度指标数字化模型构建与应用”(2024162)

Effects of temperature and humidity regulation on physical indicators of cigarettes

  • ZHOU Huixu 1 ,
  • GAO Ruijiang 2 ,
  • XIE Yingsong 2 ,
  • DING Lingling 2
Expand
  • 1. Hefei Cigarette Factory of China Tobacco Anhui Industrial Co. , Ltd. , Hefei 230031, China
  • 2. Technical Center of China Tobacco Anhui Industrial Co. , Ltd. , Hefei 230088, China

Received date: 2025-01-10

  Online published: 2025-08-14

摘要

为考察标准环境温湿度调节对卷烟物理指标的影响程度。以常规支、中支、细支16个卷烟牌号21组成品卷烟为研究对象,测定其在环境温湿度调节前后的烟支重量、硬度、开吸阻、通风率等16项指标,并对检测数据进行了成对双样本均值分析与相关性分析。结果表明,温湿度调节后卷烟样品含水率增加0.924个百分点,烟丝填充值降低0.206 cm3/g,烟支硬度降低4.078个百分点,硬度检测压陷量增加0.267 mm,可能是因为调节过程烟丝吸湿含水率增加,进而导致烟丝填充性能下降。温湿度调节前后的卷烟辅材重量、开吸阻、闭吸阻、纸通风、嘴通风、总通风无显著差异,卷烟重量、净含丝量、含水率、烟丝填充值、填充密度、硬度、压陷直径、预压直径、压陷量存在显著差异。调节前后的卷烟样品预压直径之间相关系数R 2为0.994 62,压陷量之间相关系数R 2为0.918 97,均在0.90以上,相关性较强,通过相关数学模型可快速预测调节后卷烟样品硬度。

本文引用格式

周惠旭 , 高瑞江 , 谢映松 , 丁玲玲 . 温湿度调节对卷烟物理指标的影响[J]. 安徽农学通报, 2025 , 31(15) : 17 -20 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.15.005

Abstract

To investigate the influence degree of temperature and humidity regulation in the standard environment on the physical indicators of cigarettes. Taking 21 component cigarettes of 16 cigarette brands including regular cigarettes, medium cigarettes and thin cigarettes as the research objects, 16 indicators such as cigarette weight, hardness, opening resistance and ventilation rate were measured before and after the adjustment of environmental temperature and humidity. Paired two-sample mean analysis and correlation analysis were conducted on the test data. The results showed that after the temperature and humidity adjustment, the moisture content of the cigarette samples increased by 0.924 percentage points, the filling value of the tobacco shreds decreased by 0.206 cm3/g, the hardness of the cigarettes decreased by 4.078 percentage points, and the indentation amount of the hardness test increased by 0.267 mm. This might be due to the increase in moisture absorption of the tobacco shreds during the adjustment process, which in turn led to a decline in the filling performance of the tobacco shreds. There were no significant differences in the weight of cigarette auxiliary materials, open suction resistance, closed suction resistance, paper ventilation, nozzle ventilation, and total ventilation before and after temperature and humidity adjustment. However, there were significant differences in cigarette weight, net filament content, moisture content, filament filling value, filling density, hardness, indentation diameter, pre-pressing diameter, and indentation amount. The correlation coefficient R 2 between the pre-pressing diameters of cigarette samples before and after adjustment was 0.994 62, and the correlation coefficient R 2 between the indentation amounts was 0.918 97, both reaching above 0.90, with a strong correlation. Through the relevant mathematical model, the hardness of cigarette samples after adjustment can be quickly predicted.

环境湿度会影响卷烟的焦油、烟碱、一氧化碳等烟气指标和质量、硬度、吸阻等物理指标。卷烟烟丝、卷烟纸均是高比表面积的多孔物质,对环境湿度具有较高的敏感性。因此,测试卷烟的烟气和物理指标前需进行温、湿度调节,以保证测试样品保持相同的含水率[1]。目前,关于卷烟物理指标的研究主要集中在环境温湿度[2]、切丝宽度[3]、烟丝结构[4]、生产方式[5]、卷烟机参数[6]等方面,但关于环境温湿度调节对各项指标检测结果的影响研究有待进一步深入。宋旭艳等[7]研究了环境湿度对卷烟理化指标及感官质量的影响,发现环境湿度与卷烟烟支重量和吸阻呈正相关。王迅等[8]研究认为,不同综合测试台在细支卷烟质量、长度、圆周、总通风、吸阻等测量结果方面存在一定差异。董浩等[9]研究认为,样品放置方式对卷烟单支质量等物理指标的影响具有一定差异,其对卷烟硬度的影响较大。本文通过成对双样本均值分析和相关性分析,考察标准环境温湿度调节对卷烟重量、吸阻、硬度、含水率等16项物理指标检测结果的影响,为缩短温湿度调节及检测时间提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

16个卷烟牌号21组成品卷烟由安徽中烟工业不同卷烟厂提供;QUANTUM烟支质量综合测试台(英国Cerulean)、FD115型热风循环烘箱(德国Binder)、DD60AB填充值测定仪(德国Burghart)、AL204-1C电子天平(美国Mettler-Toledo)。

1.2 试验设计

从安徽中烟工业不同卷烟厂抽取不同规格、不同牌号成品卷烟,共计16个卷烟牌号21组样品,每组样品各1条。每组样品分为2份,按照GB/T 16447—2004 《烟草及烟草制品 调节和测试的大气环境》在标准环境温、湿度条件[温度22±1 ℃、湿度(60±3)%]下进行调节,调节时间不小于48 h。采用同一综合测试台、填充值测定仪、烘箱等对调节前后样品常规物理指标、烟丝填充值、净含水量等进行检测。

1.3 试验方法

调节前后各样品卷烟重量、圆周、吸阻、通风率、硬度、含水率等指标参照GB/T 22838.3—2009《卷烟和滤棒物理性能的测定 第3部分:圆周 激光法》、GB/T 22838.4—2009《卷烟和滤棒物理性能的测定 第4部分:卷烟质量》、GB/T 22838.5—2024 《卷烟和滤棒物理性能的测定 第5部分:卷烟吸阻和滤棒压降》、GB/T 22838.8—2009《卷烟和滤棒物理性能的测定 第8部分:含水率》、GB/T 22838.15—2009 《卷烟和滤棒物理性能的测定 第15部分:卷烟 通风的测定 定义和测量原理》进行检测,分别检测2组,每组30支。调节前后各样品卷烟烟丝填充值参照YC/T 163-2003《卷烟 膨胀梗丝填充值的测定》进行检测,分别检测2次,每次检测10 g。采用天子天平分别称重调节前后各样品卷烟净含丝量、辅材重量,分别检测2组,每组20支。通过烟支净含丝量、圆周、烟柱长度等检测数据对调节前后各样品卷烟填充密度进行折算。

1.4 数据分析

采用Excel软件对调节前后烟支含水率、重量、吸阻等指标进行成对双样本均值分析;采用Origin软件对调节前后烟支预压直径、压陷量指标进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 调节前后各指标变化

表1可知,标准环境温湿度调节后烟支重量增加6.371 mg,净含丝量增加6.148 mg,烟支含水率增加0.924个百分点,填充密度增加2.317 mg/cm3,烟丝填充值降低0.206 cm3/g,烟支硬度降低4.078个百分点,压缩直径减少0.316 mm,压陷量增加0.267 mm,回弹后样品直径百分比减少3.689,反弹量百分比减少2.921。温湿度调节后烟支圆周、开吸阻、闭吸阻、卷烟纸通风率、滤嘴通风率、总通风率、预压直径无明显差异。
表1 温湿度调节前后物理指标变化情况
指标 平衡前 平衡后 增加量
重量/mg 819.967 826.338 6.371
圆周/mm 23.090 23.100 0.010
辅材重量/mg 235.248 235.471 0.223
净含丝量/mg 584.719 590.867 6.148
填充密度/(mg/cm3 231.353 233.670 2.317
烟丝填充值/(cm3/g) 4.128 3.922 -0.206
烟支含水率/% 12.102 13.026 0.924
卷烟纸通风率/% 10.943 11.011 0.068
滤嘴通风率/% 10.090 9.996 -0.094
总通风率/% 19.774 19.684 -0.090
闭吸阻/kPa 1.235 1.241 0.006
开吸阻/kPa 1.121 1.126 0.005
压缩直径/mm 4.760 4.444 -0.316
压陷量/mm 2.441 2.708 0.267
硬度/% 66.071 61.993 -4.078
预压直径/mm 7.200 7.151 -0.049
回弹后样品直径百分比 78.431 74.742 -3.689
反弹量百分比 36.572 33.651 -2.921

注:“-”表示降低量或降低百分比;“回弹后样品直径百分比”指释压后回弹直径与预压直径比值,反映烟丝受压后弹性;“反弹量百分比”指释压后回弹量与压陷量比值。

2.2 调节前后各指标成对双样本均值分析

表2可知,温湿度调节后重量、净含丝量、含水率、压陷量均明显增加,差异具有统计学意义(P<0.01);调节前后辅材重量、通风率(纸通风率、嘴通风率及总通风率)、吸阻变化无明显变化,差异无统计学意义(P>0.05);调节后烟丝填充值、压陷直径、硬度明显降低,差异具有统计学意义(P<0.01)。
表2 调节前后各指标成对双样本均值分析结果
重量 平衡前 平衡后 辅材重量 平衡前 平衡后 净含丝量 平衡前 平衡后
平均/mg 820.0 826.3 平均/mg 235.2 235.5 平均/mg 584.7 590.9
方差 12 845.5 12 847.1 方差 747.4 762.6 方差 9 156.4 9 167.1
泊松相关系数 0.999 3 泊松相关系数 0.999 3 泊松相关系数 0.998 9
t Stat -6.770 0 t Stat -0.941 1 t Stat -6.204 8
P(T≤t)单尾 6.94E-07 P(T≤t)单尾 1.79E-01 P(T≤t)单尾 2.32E-06
P(T≤t)双尾 1.39E-06* P(T≤t)双尾 3.58E-01 P(T≤t)双尾 4.63E-06*
纸通风率 平衡前 平衡后 嘴通风率 平衡前 平衡后 总通风率 平衡前 平衡后
平均/% 10.9 11.0 平均/% 10.1 10.0 平均/% 19.8 19.7
方差 7.2 7.5 方差 96.5 96.7 方差 121.2 123.0
泊松相关系数 0.991 7 泊松相关系数 0.996 6 泊松相关系数 0.998 3
t Stat -0.886 5 t Stat 0.526 8 t Stat 0.640 3
P(T≤t)单尾 1.93E-01 P(T≤t)单尾 3.02E-01 P(T≤t)单尾 2.65E-01
P(T≤t)双尾 3.86E-01 P(T≤t)双尾 6.04E-01 P(T≤t)双尾 5.29E-01
含水率 平衡前 平衡后 烟丝填充值 平衡前 平衡后 硬度 平衡前 平衡后
平均/% 12.1 13.0 平均/(cm3/g) 4.1 3.9 平均/% 66.1 62.0
方差 0.1 0.1 方差 0 0 方差 6.0 7.1
泊松相关系数 0.607 8 泊松相关系数 0.682 5 泊松相关系数 0.805 5
t Stat -13.660 1 t Stat 7.985 6 t Stat 11.616 5
P(T≤t)单尾 6.67E-12 P(T≤t)单尾 5.99E-08 P(T≤t)单尾 1.20E-10
P(T≤t)双尾 1.33E-11* P(T≤t)双尾 1.20E-07* P(T≤t)双尾 2.41E-10*
圆周 平衡前 平衡后 闭吸阻 平衡前 平衡后 开吸阻 平衡前 平衡后
平均/mm 23.1 23.1 平均/KPa 1.2 1.2 平均/KPa 1.1 1.1
方差 6.6 6.5 方差 0.1 0.1 方差 0 0
泊松相关系数 1.000 0 泊松相关系数 0.998 4 泊松相关系数 0.994 6
t Stat -3.742 2 t Stat -1.401 2 t Stat -1.358 0
P(T≤t)单尾 6.42E-04 P(T≤t)单尾 8.82E-02 P(T≤t)单尾 9.48E-02
P(T≤t)双尾 1.28E-03* P(T≤t)双尾 1.76E-01 P(T≤t)双尾 1.90E-01
预压直径 平衡前 平衡后 压陷直径 平衡前 平衡后 压陷量 平衡前 平衡后
平均/mm 7.2 7.2 平均/mm 4.8 4.4 平均/mm 2.4 2.7
方差 0.6 0.7 方差 0.3 0.3 方差 0.1 0.1
泊松相关系数 0.997 4 泊松相关系数 0.979 6 泊松相关系数 0.960 7
t Stat 3.776 9 t Stat 12.051 6 t Stat -14.074 4
P(T≤t)单尾 5.92E-04 P(T≤t)单尾 6.30E-11 P(T≤t)单尾 3.87E-12
P(T≤t)双尾 1.18E-03* P(T≤t)双尾 1.26E-10* P(T≤t)双尾 7.74E-12*

注:*表示调节前后指标均值差异在0.01水平具有统计学意义。

2.3 调节前后预压直径、压陷量相关性分析

由图1~2可知,调节前后的卷烟样品预压直径相关系数R 2为0.994 62,压陷量相关系数R 2为0.918 97,均在0.9以上,相关性较强。
图1 调节前后卷烟样品预压直径相关性分析
图2 调节前后卷烟样品压陷量相关性分析

3 结论与讨论

本研究结果表明,调节后卷烟样品含水率增加0.924个百分点,烟丝填充值降低0.206 cm3/g,烟支硬度降低4.078个百分点,硬度检测压陷量增加0.267 mm。标准环境温湿度调节后卷烟辅材重量、开吸阻、闭吸阻、纸通风等无明显差异;卷烟重量、净含丝量、含水率、烟丝填充值等指标差异明显,这与张亚男等[10]研究结果基本一致。温湿度调节后卷烟样品含水率增加,导致烟支烟丝填充值下降,进而影响压陷量、预压直径及硬度检测结果。杨琛琛等[11]研究发现,卷烟含水率和硬度呈负相关,烟支含水率越高,硬度越低,本研究结果与此基本一致。烟丝具有一定吸湿特性,在调节过程中烟支含水率增加导致烟丝填充值降低,进而影响烟支硬度;烟支硬度下降主要是与测试过程中压陷量、预压直径等发生变化有关。调节前后卷烟样品预压直径相关系数R 2为0.994 62,压陷量相关系数R 2为0.918 97,相关性较强。因此,可结合硬度检测原理应用相关数学模型,快速预测温湿度调节后卷烟样品硬度,缩短调节及检测时间。
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