成形纸透气度在不同大气压下换算修正方程的建立和验证

范多青 叶 灵 毕玉波 杨荣超 杨艳萍 师艳萍 潘家明 姜 黎 李向珍 李 超，*

(1.红云红河烟草(集团)有限责任公司技术中心， 云南昆明，650231；2.中国烟草标准化研究中心，河南郑州， 450001)

成形纸是卷烟生产的重要辅料[1]，成形纸透气度测定值常常随大气压的变化而发生一定的改变，为满足卷烟企业异地加工质量均一性的需求和检测数值的统一性，卷烟企业迫切需要能对不同地点(大气压不同)检测的透气度测定值进行换算和比较的方法。目前，这方面虽然有一些研究报道，但关于成形纸透气度在不同大气压下的相互换算的系统性研究和结果验证的研究较少，换算结果的准确性难以评价。

本实验选取了5个卷烟用成形纸纸样(透气度不同)，分别测定了其在8个大气压环境(其中5个为大气压仓中调节的不同大气压条件，另外3个为昆明市、红河市、太原市3个城市的实际大气压)下的透气度，以找出相同成形纸在不同地点(大气压不同)的透气度变化规律，建立在不同大气压条件下成形纸透气度的换算修正方程，用以指导不同地点卷烟用成形纸透气度的测定、换算和比较。

1 实 验

1.1 材料与仪器

透气度不同的5个卷烟用成形纸在标准条件下的透气度分别为3300、6000、10000、15000和24000 CU，分别记为1#纸样、2#纸样、3#纸样、4#纸样、5#纸样。

A20型纸张透气度测定仪(德国);Druck DPI-141大气压测量仪(英国)；可调节大气压实验仓(调节范围80～106 kPa，自制)；SPSS 16.0统计学软件(美国)。

1.2 纸样测试

根据“YC/T 172—2002 烟用成形纸”标准，对成形纸试样进行预平衡，在可调节大气压实验仓中进行透气度测定。大气压实验仓的测试大气压分别为 98.8、94.0、89.7、84.7和80.8 kPa，并分别记为1#仓、2#仓、3#仓、4#仓和5#仓。同时，在昆明市(当地大气压为81.0 kPa)、红河市(85.9 kPa)、太原市(92.6 kPa)对5个纸样进行透气度检测。

2 结果与讨论

2.1 检测数据的正态性检验

对1#纸样在不同大气压条件下的40次检测数据分别进行Kolmogorov-Smirnov正态性检验(见表1)。由表1可知，大气压调节舱内的5个大气压条件和3个实际检测点昆明市、红河市、太原市大气压条件下，1#纸样透气度测定值的P值都大于0.05，符合正态分布。充分考虑检测各个环节后未对其他检测数据进行正态性检验和异常值剔除。

表1 在不同大气压条件下1#纸样透气度测定值的正态性检验

表2 在不同大气压条件下透气度检测结果

2.2 不同大气压条件下成形纸透气度换算修正方程的建立、验证及预测

根据“GB/T 23227—2008卷烟纸、成形纸、接装纸及具有定向透气带的材料透气度的测定”标准，成形纸最终透气度应为10次连续测量值的平均值，所以，以5个纸样8个大气压条件下检测的1～30次透气度测定结果的平均值进行不同大气压条件下成形纸透气度换算修正方程回归曲线的建立。同时以5个纸样在郑州市(大气压为98.8 kPa)、太原市、红河市、昆明市各地方透气度检测结果的31～40次检测数据的平均值对相应的成形纸透气度换算修正方程预测的准确性进行验证。

2.2.1不同大气压条件下透气度变化趋势

表2为不同大气压条件下5个纸样的透气度。由表2可知，随大气压的降低，5个纸样的透气度均不断增大；大气压降低18.02%时，透气度提高了3.27%～5.60%，变化范围较窄。

2.2.2在不同地点的透气度换算修正方程

使用SPSS软件分别建立了在不同大气压条件下5个纸样的透气度换算修正回归方程，具体回归方程模型包括线性、对数、倒数、二次、三次、复合、幂、S、增长及指数方程[2]。回归方程的结果表明，每种成形纸在不同大气压条件下的曲线回归方程的相关系数(R2)都大于0.88，说明线性、对数、倒数、二次、三次、复合、幂、S、增长及指数回归模型的拟合度都非常高；各个曲线回归模型的概率均小于0.005，表示各个模型都有统计学意义。

通过对线性、对数、倒数、二次、三次、复合、幂、S、增长、指数各个回归模型的优缺点进行综合考虑可知，线性模型比较简单，外推准确性较好，而二次和三次等复杂模型常常存在过度拟合的缺点，其外推性较差，因此，选择线性模型作为不同大气压条件下5个纸样透气度的换算修正方程。

在不同大气压条件下1#纸样、2#纸样、3#纸样、4#纸样和5#纸样的透气度换算修正回归方程分别为：Y=4465.922-6.855X，Y=8428.231-21.901X，Y=12970.816-31.119X，Y=19441.637-51.040X和Y=31496.065-72.306X；式中，Y为纸样的透气度(CU)，X为大气压(kPa)。

2.2.3不同地点的透气度线性换算修正方程的验证及预测

以前述5个线性回归模型分别作为5个纸样在不同地点的透气度换算修正方程，以郑州市、太原市、红河市、昆明市各地点测定的透气度结果(31～40次测定值平均值)为参照，对建立的透气度换算修正方程预测的准确性进行验证。1#纸样～5#纸样的实际检测结果与换算修正方程计算结果对比见表3～表7。

从表3～表7可知，实验建立的不同大气压条件下透气度换算修正方程预测的准确性较高，5个成形纸在不同地点的透气度预测最大误差小于3.75%，说明本实验建立的在不同地点的透气度换算修正方程预测准确性尚可，具有一定的应用前景。

表3 1#纸样透气度实测值与换算修正方程计算值对比

表4 2#纸样透气度实测值与换算修正方程计算值对比

表5 3#纸样透气度实测值与换算修正方程计算值对比

表6 4#纸样透气度实测值与换算修正方程计算值对比

表7 5#纸样透气度实测值与换算修正方程计算值对比

3 结 论

在实验室大气压调节舱的5个大气压(98.8 kPa、94.0 kPa、89.7 kPa、84.7 kPa、80.8 kPa)和3个实际检测点昆明市(81.0 kPa)、红河市(85.9 kPa)、太原市(92.6 kPa)的大气压条件下，对透气度不同的5个卷烟用成形纸(标准条件下透气度分别为3300、6000、10000、15000和24000 CU)进行了透气度测试。根据测定结果，建立了5个成形纸在不同大气压条件下的透气度线性换算修正回归方程。结果表明，透气度不同的成形纸在不同大气压条件下测得的透气度，经本实验建立的换算修正方程修正后，误差小于3.75%。该方法可用于不同地点(大气压不同)卷烟用成形纸透气度的测定、换算和比较，具有一定的应用前景，为卷烟用成形纸在不同地点检测结果进行比较提供了理论依据。

参 考 文 献

[1] 马桂芹. 烟用接装纸对卷烟产品的影响[J]. 科技信息， 2012(16)： 335.

[2] 余建英， 何旭宏. 数据统计分析与SPSS应用[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2003.