单因子方差分析法在卷烟均匀性检验中的研究与应用

摘 要：单因子方差分析（one-way ANOVA），用于完全随机设计的多个样本均数间的比较，其统计推断是推断各样本所代表的各总体均数是否相等。本文根据卷烟共同试验样品的特点，本文设计并使用单因子方差分析法验证了卷烟质量、圆周、长度、吸阻、硬度和总通风率等物理指标的均匀性，总结了一种卷烟物理指标共同试验样品均匀性检验的实用方法。

关键词：单因子方差分析；临界值；置信水平；均匀

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.189

0 引言

卷烟物理指标（卷烟质量、圆周、长度、吸阻、硬度和总通风率）共同试验是烟草实验室检测能力互认的重要内容，也是CNAS判定申请认可实验室和获准认可实验室技术能力的重要技术依据之一。对于卷烟工业企业而言，针对当前多点同质化加工的要求，通过共同试验能够有效提高检测结果的一致性，进而确保各生产点卷烟品质的一致性。

目前国内外开展共同试验的通用做法是按照相关标准并在特殊监控之下制作一批均质性较高的卷烟分发到各检测室，这是由于在检验过程中卷烟样品的物理特性会发生改变，无法重复使用。卷烟产品由于受其原料、材料及成品本身加工形式的影响，不像化工产品（如溶液、粉末等）具有相对均一的微观或宏观性质，制备相互一致的样品相对容易，因此试验组织者为确保共同试验中出现的不满意结果不归咎于样品之间的差异，对于批量制备的样品一般都要开展均匀性检验，均匀性检验统计方法也不尽相同。本文通过研究将单因子方差分析法（one way ANOVA）应用于卷烟样品的均匀性验证，证实了方法的科学有效并在山东中烟相关共同试验项目中得到了实际应用。

1 材料与方法

1.1 样品制作

根据YC/Z 385-2011/ISO/TS 7821：2005 《烟草及烟草制品由同批样品中制备和组成测试方法评价的共同试验用均一样品》制作一批山东中烟泰山品牌某规格卷烟样品，作为试验样品。

1.2 检测设备

卷烟物理性能综合测试台（英国Cerulean公司QTM）。

1.3 测试方法

（1）在制作的批量试验样品封装前进行均匀性检验。

（2）从试验样品中随机抽取10份，每份为100支卷烟，编号为A01～A10；再从每份样品中随机抽取两组试样，每组30支卷烟，由同一个检验人员分别测定同一个项目，得到两个单次测定结果和。

（3）试验样品的调节和测试均需按照GB/T16447-2004《烟草和烟草制品 调节和测试的大气环境》规定的条件进行。

（4）测试结果数据修约符合GB/T 8170-2008《数值修约规则与极限数值的表示和判定》。

（5）测试方法如表1。

1.4 测试结果计算方法（单因子方差分析法）

（1）计算样品内重复测定方差：

（2）计算样品间测定结果方差：

式中：

（3）计算样品间方差和样品内方差的比值：

F= /

如果每个样品的质量、圆周、长度、吸阻、硬度、总通风率6个测试指标F实测值小于临界值F0.05（9，10）=3.02（置信水平α=0.95）（临界值从F值表中查出），则认为样品是均匀的。

2 结果与分析

2.1 卷烟质量

质量测试指标的F<0.05（9，10），表明在0.05显著性水平时，样品的质量是均匀的。

2.2 卷烟圆周

圆周测试指标的F<0.05（9，10），表明在0.05显著性水平时，样品的圆周是均匀的。

2.3 卷烟长度

长度测试指标的F<0.05（9，10），表明在0.05显著性水平时，样品的长度是均匀的。

2.4 卷烟吸阻

吸阻测试指标的F<0.05（9，10），表明在0.05显著性水平时，样品的吸阻是均匀的。

2.5 卷烟硬度

硬度测试指标的F<0.05（9，10），表明在0.05显著性水平时，样品的硬度是均匀的。

2.6 卷烟总通风率

总通风率测试指标的F<0.05（9，10），表明在0.05显著性水平时，样品的总通风率是均匀的。

3 结束语

共同试验样品均匀性检验数理统计方法很多，有方差分析法、极差法、t检检法、平均值一致性检验法、“三分之一”检验法等，使用中应根据试验需求和样品特征选择。单因子方差分析法（one-way ANOVA）通过分析在给定显著性水平下，样品发生显著性差异的概率，若低于指定的概率，则认为样品是“均匀”的，这在卷烟物理指标共同试验样品均匀性检验中得到了较好的应用。目前，在烟草行业也逐渐被烟用滤棒、卷烟纸、成型纸、接装纸等试验样品均匀性验证中越来越多的采用。

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作者簡介：杨守臣（1973-），男，大学，工程师，计量管理员，研究方向：企业计量管理。