卷制工艺参数对中支卷烟物理质量的影响*

高依萍，卢彦华，王 斌，张广喜，孙帅帅， 王 迅，周利军，杨立强，朱 波，关 欣**

(1.山东中烟工业有限责任公司 青岛卷烟厂，山东 青岛 266100；2.山东中烟工业有限责任公司 技术中心，山东 青岛 266100 3.山东中烟工业有限责任公司 济南卷烟厂，山东 济南 250104)

中支卷烟是烟支圆周周长大于 19.0 mm 且小于 23.0 mm 的卷烟产品，烟支形态属于中国烟草首创，是独具中国特色的中式卷烟新品类[1].它较常规卷烟有节能降耗、降焦减害等若干亮点，较细支卷烟又有浓度更佳、满足感更好的优点，从而受到市场的更多青睐，也符合行业高质量发展的总体战略需求[2].卷制工序作为卷烟加工的后工序，其工艺参数对卷烟常规物理指标及稳定性的影响密切相关[3].简单地复刻常规卷烟或细支卷烟的卷制工序工艺参数进行中支卷烟卷制，会造成中支卷烟质量控制难度大等问题[4，5].近年来，科研人员对卷制工艺参数对卷烟质量的影响已有较多研究.陈小林等[6]通过研究，明确了烟支单支质量(重量) (650±50)mg、针辊系数60%和六槽等深平准器 2.4 mm×2.4 mm×22.0 mm 时，中支卷烟燃烧锥落头倾向指标较好.高瑞江等[7]探索了卷烟机参数对卷烟过程消耗和物理指标的影响，通过对桨叶辊偏移量，吸丝导轨左、右宽度和烟舌入口、出口高度及铲丝刀出口高度的优化，提高了细支卷烟的物理指标稳定性.秦鹏等[8]对比了三槽型平准器和三深三浅型平准器对烟支空头率的影响，采用三深三浅型平准器不仅降低了烟支空头率，同时也使烟支质量稳定得到提升.王建民等[9]研究了卷烟机参数对逐口锥高稳定性的影响，通过平准器凹槽深度、宽度和风室正、负压力的优化，提高了烟丝的填充均匀性.许艳冉等[10]研究了卷烟机参数对卷烟包灰性能的影响规律，发现适当地增加平准器凹槽宽度有利于改善包灰性能.目前，对于制丝工艺[11，12]、卷烟辅材[13，14]等对中支卷烟物理质量的影响已有研究.然而，卷制工序工艺参数对中支卷烟单支质量(重量)、吸阻、硬度、总通风率、端部落丝量、烟支密度和空头率的影响研究未见报道.因此，参考卷制工序工艺参数对常规卷烟和细支卷烟物理质量影响的研究思路，本文拟研究卷制工序工艺参数对中支卷烟物理质量的影响，旨在明确适宜中支卷烟卷制的工艺参数，为适应卷烟市场需求，提升中支卷烟产品质量提供技术支撑.

1 材料与方法

1.1 样品、仪器和设备

材料：山东中烟工业有限责任公司青岛卷烟厂提供“S”牌号中支卷烟配方烟丝及卷烟辅材等.

仪器：OM-VM型卷烟综合测试台(北京欧美利华科技有限公司)；OM-VM型卷烟硬度测定仪(北京欧美利华科技有限公司)；YDZ-II型端部落丝测定仪(合肥众沃仪器技术有限公司)；MW4420型密度测定仪(德国TEWS ELEKTRONIK公司)；KBF型恒温恒湿箱(德国Binder公司).

设备：5 000 kg/h 制丝生产线(松散回潮机、润叶加料机、切丝机、增温增湿机、滚筒干燥机等)、ZJ17中支卷烟卷接设备.

1.2 试样方法

1.2.1 样品制备

2022年6月—12月开展相关试验，采用相同制丝加工过程，每批次样品使用同一卷烟机台进行烟支卷制.通过对卷制工序中，烟支单支质量(重量)、平准器规格、梗签剔除量、回丝量、大风机风压等参数的调整，制备不同的中支卷烟样品，待设备运行稳定后于卷烟机出口进行取样备用.选择烟支单支质量(重量)3个水平进行制备：0.62，0.64，0.66 g，对应编号为A1～A3.选择平准器规格2个水平进行制备：2.5 mm×22.0 mm、3.0 mm×22.0 mm，对应编号为B1～B2.选择梗签剔除量4个水平进行制备：40，60，80，100 g/min，对应编号为C1～C4.选择回丝量3个水平进行制备：21.59%、29.33%、39.17%，对应编号为D1～D3.选择大风机风压5个水平进行制备：-60，-70，-80，-90，-100 mbar，对应编号为E1～E5.具体试验参数如表1所示.

表1 试验参数指标设计

1.2.2 检测方法

按照参考文献[15-20]中的方法测定烟支单支质量(重量)、吸阻、总通风率、硬度、端部落丝及空头率，以及按照参考文献[21，22]的方法，烟支密度分布均匀性评价采用平均值、标准偏差和η值指标，每个样品取样20支，重复3次，测定烟支密度，评价指标η越小，说明该种类烟支的密度一致性越好.

1.2.3 对照分析方法

试验数据采用Excel和SPSS软件进行对比分析.

2 结果与分析

2.1 烟支单支质量(重量)对中支卷烟物理指标的影响

不同样品单支质量(重量)对中支卷烟物理指标的影响见表2.由表可知，随着烟支单支质量(重量)的增大，吸阻、硬度指标呈逐渐增加趋势；总通风率、硬度标偏、总通风率标偏、端部落丝量、空头率指标呈逐渐降低趋势；而单支质量(重量)标偏、吸阻标偏指标的变化无明显规律.整体而言，烟支单支质量(重量)为 0.66 g 时，中支卷烟物理指标较稳定，端部落丝量和空头率较低.

表2 不同质量(重量)的单支烟物理指标

2.2 平准器规格对中支卷烟物理指标的影响

不同样品平准器规格对中支卷烟物理指标的影响见表3.由表可知，对各物理指标均值进行方差分析，吸阻指标P值为0.015<0.05，说明平准盘规格对卷烟吸阻影响较大；随着平准器槽深的增大，吸阻指标呈逐渐增加趋势；单支质量(重量)标偏、吸阻标偏、硬度标偏、总通风率标偏、端部落丝量、空头率指标呈逐渐降低趋势；而单支质量(重量)、硬度指标无明显变化规律.整体而言，平准器规格为 3.0 mm×22.0 mm 时，中支卷烟物理指标较稳定，端部落丝量和空头率较低.

表3 不同平准器规格条件下中支卷烟的物理指标

不同样品平准器规格对中支卷烟烟支密度的影响见表4.由表可知，两种平准盘规格的卷烟烟支密度均值无明显差异；随着平准器槽深的增大，烟支密度标偏指标呈逐渐减小趋势；η值指标呈逐渐减小趋势.整体而言，平准器规格为 3.0 mm×22.0 mm 时，卷烟烟支密度稳定性和烟支密度轴向分布一致性均较好.

表4 不同平准盘规格条件下中支卷烟的烟支密度相关参数

2.3 梗签剔除量对中支卷烟物理指标的影响

不同样品梗签剔除量对中支卷烟物理指标的影响见表5.由表可知，随着梗签剔除量的增大，单支质量(重量)标偏、吸阻标偏、硬度标偏、总通风率标偏指标呈逐渐降低趋势；而单支质量(重量)、吸阻、硬度指标无明显变化规律.整体而言，梗签剔除量为 80 g/min 和 100 g/min 时，中支卷烟物理指标均较稳定，但梗签剔除量为 100 g/min 时，烟丝消耗较大，因此梗签剔除量建议设置为 80 g/min.

表5 不同样品梗签剔除量条件下中支卷烟的物理指标

2.4 回丝量对中支卷烟物理指标的影响

不同样品回丝量对中支卷烟物理指标的影响见表6.由表可知，随着回丝量的增大，烟支单支质量(重量)标偏、吸阻标偏、总通风率标偏及硬度标偏呈先降低后增大的趋势，说明随着回丝量的增加，中支卷烟物理指标稳定性呈先提升后降低的趋势.整体而言，回丝量为30%左右时，中支卷烟物理指标较稳定，端部落丝量和空头率较低.

表6 不同回丝量条件下中支卷烟的物理指标

表7 中支卷烟空头率方差分析

图1 不同回丝量对中支卷烟 空头剔除率的影响

不同回丝量对中支卷烟空头率的影响及方差分析见表7和图1.由图表可知，通过方差分析，可以看出各回丝量处理间样品的空头剔除率存在显著差异(P<0.01)；随着回丝量增加，卷烟空头率呈降低的趋势.整体而言，回丝量为30%左右时，中支卷烟物理指标较稳定，空头率较低.

2.5 大风机风压对中支卷烟物理指标的影响

不同样品大风机风压对中支卷烟物理指标的标准偏差影响见图2.由图可知，随着大风机风压的逐渐增大烟支单支质量(重量)标准偏差、吸阻标准偏差、空头率呈先降低后增大的趋势，大风机风压在-80～-90 mbar 范围内，单支质量(重量)、吸阻稳定较好，空头率较低.

(a)对单支质量(重量)标偏影响 (b)对吸阻标偏影响 (c)对空头率的影响图2 不同大风机风压对中支卷烟物理指标稳定性的影响

不同样品大风机风压对中支卷烟烟支密度的影响见图3.由图可知，随着大风机风压的逐渐增大烟支密度标准偏差、烟支密度一致性η值呈先降低后增大的趋势，大风机风压在-80～-90 mbar 范围内，烟支密度稳定较好，烟支密度轴向分布一致性较好.整体而言，大风机风压为-80～-90 mbar 时，单支质量(重量)、吸阻稳定较好，空头率较低，烟支密度稳定较好，烟支密度轴向分布一致性较好.

(a)对烟支密度标偏影响 (b)对烟支密度一致性η值影响图3 不同大风机风压对中支烟支密度稳定性的影响

3 讨论与结论

卷制工序的相关工艺参数对卷烟常规物理指标及稳定性起至关重要的作用，在卷制工艺参数的选择方面常规卷烟与中支卷烟也存在着差异.对于常规卷烟而言，烟支单支质量(重量)控制约为0.85～0.95 g 范围，因中支卷烟是烟支圆周周长小于 23 mm 的卷烟产品，较常规卷烟圆周周长明显减小，因此烟支单支质量(重量)明显较小；常规卷烟采用三深三浅平准盘(深槽 3.5 mm，浅槽 2.0 mm，槽宽 22.0 mm)[3]，而中支卷烟宜采用 3.0 mm×22.0 mm 的平准器规格，由于圆周周长的明显差异，中支卷烟点燃端槽深明显减小；随着吸风室负压的降低，常规卷烟单支质量(重量)标准偏差先降后升趋势，当吸风室负压为 9 000 Pa 时，综合指标较优[18]，中支卷烟适宜的大风机风压为-80～-90 mbar，与常规卷烟较为一致.因此，对于不同规格的卷烟加工过程，卷制工艺参数存在着相通且可借鉴的可能，同时由于规格的本质差异，卷制工艺参数也存在着显著区别.

通过研究烟支单支质量(重量)、平准器规格、梗签剔除量、回丝量、大风机风压等参数对中支卷烟烟支密度、常规物理指标及稳定性的影响规律.结果表明：1)烟支单支质量(重量)为 0.66 g 时，中支卷烟物理指标较稳定，端部落丝量和空头率较低.2)平准器规格为 3.0 mm×22.0 mm 时，中支卷烟物理指标较稳定，端部落丝量和空头率较低.3)梗签剔除量为 80 g/min 时，中支卷烟物理指标均较稳定.4)回丝量为30%左右时，中支卷烟物理指标较稳定，空头率较低.5)大风机风压为-80～-90 mbar 时，单支质量(重量)、吸阻稳定较好，空头率较低，烟支密度稳定较好，烟支密度轴向分布一致性较好.在后续工作中，将从烟丝物理特性及卷烟辅材参数对中支卷烟卷制质量的影响开展进一步研究.