滤棒成型参数对卷烟常规烟气成分释放量的影响

肖克毅++孙玉峰++汪长国++冯广林++邓永++费翔

摘要：为明确不同滤棒成型参数对卷烟常规烟气成分烟碱、焦油、总粒相物、一氧化碳（CO）释放量的影响规律，采用正交试验方法，通过直观分析、方差分析和贡献率计算，比较了卷烟滤棒成型材料中丝束规格、丝束填充量、三乙酸甘油酯添加量对常规烟气成分释放量的影响。结果表明，丝束规格是影响总粒相物、烟碱、焦油、一氧化碳释放量的显著因素，其中对烟碱和一氧化碳释放量的影响最大，对总粒相物和焦油释放量的影响次之；丝束填充量是影响总粒相物和焦油释放量的显著因素，对两者的影响最大，而对烟碱和一氧化碳释放量无显著影响，随着丝束填充量的增多，烟气成分释放量有明显的下降趋势；三乙酸甘油酯添加量是影响总粒相物、烟碱、焦油、一氧化碳释放量的非显著因素，对常规烟气成分释放量的影响较弱。

关键词：卷烟；滤棒成型；烟碱；焦油；总粒相物；一氧化碳（CO）；正交试验

中图分类号：TS452+.4+1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）18-4753-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.18.031

The Effect of Filter Stick Forming Parameters on Cigarette Deliveries of

Routine Smoke Constituents

降焦减害是烟草行业科技进步和发展的大趋势，企业科研人员已围绕此开展了大量的研究工作。卷烟滤嘴的主要作用是过滤主流烟气中的粒相成分，尤其对烟气中有害成分的过滤效率可产生较大的影响[1]。而滤嘴的质量及特性主要取决于滤棒成型过程中的某些重要影响因素，例如丝束规格、丝束填充量、三乙酸甘油酯添加量等，这些因素会直接或间接地影响滤嘴的过滤效率。以往大多采用单因素循环法或简单的组合性研究比较滤棒材料[2-4]，这些研究不能使设计者对卷烟滤棒成型材料直接加以利用，尤其是无法对不同的滤棒成型参数进行针对性的材料选择。为此，课题组采用正交设计法[5，6]进行试验，研究丝束规格、丝束填充量、三乙酸甘油酯添加量3种滤棒成型参数对卷烟常规烟气成分释放量的影响，以期为滤棒成型参数的合理组配使用提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料

选择3种不同类型的乙酸丝束材料，用丝束特性纵向表面积等效描述指数I代替丝束规格[7]，规格分别是16733（2.8Y/28000D）、17320（3.0Y/30000D）、18605（2.6Y/30000D）；3种丝束添加量分别是6.3 g/10支、6.6 g/10支、6.9 g/10支；3种三乙酸甘油酯添加量分别是6%、8%、10%。上述材料由四川三联卷烟材料有限公司提供，制备出的试验用乙酸纤维滤棒样品接装成都卷烟厂某牌号的卷烟，做成样品。仪器主要有RM20H/CS转盘式吸烟机（德国Borgwaldt公司）、HP7890气相色谱仪（美国惠普公司）、AX504电子天平（感量：0.000 1 g，瑞士Mettler Toledo仪器公司）、Direct-Q3超纯水系统（德国SGwater公司）。

1.2 方法

1.2.1 L9（33）正交试验设计 采用L9（33）正交试验设计，选择滤棒成型中丝束规格、丝束填充量、三乙酸甘油酯添加量为3个因素，各因素都设3个水平，因素水平组合见表1。9个组合所用的烟丝及香精香料配方不变。

1.2.2 卷制要求 每个不同滤棒接装成的卷烟处理在进行试验时，除表1中涉及的因素外，烟丝及其余的卷制参数保持一致，挑选的烟支质量在平均质量±0.02 g范围内，吸阻在平均吸阻±50 Pa范围内；被测卷烟样品在22 ℃±2 ℃、空气相对湿度60%±3%的环境下平衡48 h。

1.2.3 卷烟烟气各成分分析 各处理测定指标为卷烟常规烟气中的烟碱、焦油、总粒相物（T.P.M）和一氧化碳（CO）成分；其中烟碱释放量测定采用文献[8]的方法，焦油、总粒相物释放量测定采用文献[9]的方法，一氧化碳释放量测定采用文献[10]的方法。

1.3 数据分析

试验所得数据采用Microsoft Office Excel 2003软件处理，并用其制表和绘图；运用SPSS 10.0统计分析软件进行直观分析、方差分析和贡献率计算[6]。

2 结果与分析

2.1 卷烟烟气分析

试验测定的卷烟烟气各成分含量情况见表2。为了简便、直观、有效地确认滤棒成型参数对卷烟常规烟气成分释放量的影响规律，对表2中的试验结果进行各因素水平均值计算，得到极差数值；同时为能直观地看到变化趋势，根据计算结果绘制各因素对指标的效应曲线图；并对试验结果进行方差分析，使各因素水平变化引起的试验结果间的差异与误差区分开来；通过因素纯平方和与总离差平方和的比值计算各因素的贡献率[6]，从而衡量各因素作用的大小。

2.2 烟气烟碱释放量分析

滤棒成型材料与烟气烟碱释放量的直观分析情况分别见表3、图1，方差分析和贡献率情况见表4。从表3、图1可见，滤棒丝束规格对烟气烟碱释放量影响的极差最大（R=0.12），其后是丝束填充量（R=0.08）和三乙酸甘油酯添加量（R=0.03），可见滤棒丝束规格对烟气烟碱释放量的影响最大；从表4可知，方差分析的F值是滤棒丝束规格最高，F=25.65，>F0.05=19，表明滤棒丝束规格是影响烟气烟碱释放量的显著因素；通过贡献率计算可知，滤棒丝束规格水平变化引起的烟气烟碱释放量波动占数据总波动的60.40%；而丝束填充量，三乙酸甘油酯添加量对烟气烟碱释放量的影响依次减小，贡献率分别为29.40%和0.40%，其中三乙酸甘油酯添加量对烟气烟碱释放量的贡献率甚至小于误差的贡献率（9.80%）。