卷烟燃烧锥形态检测方法的建立及应用

马 俊，胡明辉，舒云波，倪和朋，李晓波，郑梦娜，朱绍胤，沈元媛，王晓斌

（红塔烟草（集团） 有限责任公司 玉溪卷烟厂，云南 玉溪 653100）

卷烟作为一种快消品，最终是以抽吸的方式被消费者消费。卷烟燃烧锥是指消费者在抽吸卷烟的过程中碳化形成的不规则锥形体，在消费者抽吸时，能够被消费者视觉感知到。卷烟燃烧锥的形态能够体现卷烟燃烧状态[1]，同时卷烟燃烧锥的高度、面积凹凸程度与卷烟的熄火和燃烧锥掉落关系密切[2]，与卷烟燃烧状态直接影响了卷烟燃烧过程中的化学变化，进而影响卷烟香气成分的释放、转移，以及焦油、烟碱、CO 的释放量[3-8]。

目前，在烟草行业内针对燃烧锥的研究日益增多，主要集中在燃烧锥掉头检测及影响因素方面[9-13]。针对燃烧锥形态的检测及评价研究较少，穆林等人[14]使用燃烧锥长度、面积、偏离角来表征燃烧锥形态。王琼等人[15]使用不同燃烧点的燃烧锥高度来表征燃烧锥形态，以上文献所述的评价方法，仅适用于相同规格卷烟产品间的对比，随着行业的发展，中细支产品的市场份额逐年增加，很有必要建立一种适用于全规格卷烟产品的评价方法。以燃烧锥高度和面积为基础，引入直径这一参数，建立了“凹凸值”这一全新的评价指标，通过该指标，解决了不同规格产品间燃烧锥形态不可比的问题。

1 材料与方法

1.1 主要材料

常规支卷烟（直径7.70 mm）、中支卷烟（直径6.37 mm）、细支卷烟（直径5.41 mm） 各10 个牌号产品，由市场购买，常规支卷烟依次记为1#～10#，中支卷烟依次记为11#～20#，细支卷烟依次记为21#～30#。

1.2 检测指标

燃烧锥高度：燃烧锥椎体最高点到燃烧线的垂直距离，单位mm。

燃烧锥面积：当卷烟竖直放置时，平视燃烧锥，所能看到的燃烧锥面积，单位mm2。

1.3 样品的前处理

将样品在温度为（22±2） ℃，相对湿度为（60±5） %的环境下平衡48 h 以上，每个牌号挑选外观无明显缺陷的样品20 支，作为待测样品。

2 结果与分析

2.1 燃烧锥高度和燃烧锥面积检测结果

参考文献[15]所述方法进行燃烧锥高度和燃烧锥面积的自动检测，每个样品检测20 支卷烟。

燃烧锥高度和燃烧锥面积检测结果汇总见表1。

由检测结果可知，随着卷烟直径的增大，燃烧锥高度和燃烧锥面积会随着卷烟直径的增大而明显增大，结合双样本t 检验结果（表2）。可知，该差异已达到显著水平，说明对于不同直径的卷烟，燃烧锥形态存在天然差异，不具有可比性。

表2 双样本t 检验结果汇总

双样本t 检验结果汇总见表2。

2.2 建立具有可比性的评价指标

由2.1 可知，不同直径卷烟燃烧锥形态不具有可比性的根本原因是直径不同，为消除这种影响，以烟支直接为基础，结合燃烧锥锥高和锥面积实测值，建立了“凹凸值”这一评价指标，如公式（1） 所示，结合图1 可知，凹凸值表示的是燃烧锥面积实测值（图中红色区域面积） 与三角形面积（图中绿色区域面积） 之差，占绿色三角形面积的比例，该值越大，说明超过绿色三角形的面积越大，在形态上表现的越“凸”。

图1 燃烧锥凹凸值直观图

式中：R——卷烟燃烧锥凹凸值，%；

S——燃烧锥面积，mm2；

L——烟支直径，mm；

H——燃烧锥高度，mm。

燃烧锥凹凸值直观图见图1。

2.3 评价指标的应用

由公式（1） 可知，对于“凹凸值”，其数值的大小与燃烧锥形态的关系，且“凹凸值”绝对值越大，凹凸趋势越明显。

凹凸值与燃烧锥形态的关系见表3。

表3 凹凸值与燃烧锥形态的关系

按照公式（1） 计算30 个样品的凹凸值（见表4），由均值可知，中支卷烟的“凹凸值”最大，常规支的“凹凸值”最小，说明所建立的评价指标，已明显不受烟支直径的影响。

表4 凹凸值计算结果汇总/%

凹凸值计算结果汇总见表4。

针对表4 中的数据，进行双样本t 检验（见表5）。由结果可知，3 种直径卷烟凹凸值间的差异均未达到显著水平，说明该评价指标，使不同直径的卷烟产品，在燃烧锥形态上具有了可比性。

表5 双样本t 检验结果汇总/%

双样本t 检验结果汇总见表5。

3 结论

研究结果表明，可检测的燃烧锥形态指标明显受到卷烟直径的影响，使不同直径卷烟产品间的燃烧锥形态不具有可比性，而以燃烧锥高度和燃烧锥面积为基础，通过引入直径，建立了“凹凸值”这一全新的评价指标。结果表明，①由于直径的不同，可测量的燃烧锥高度和燃烧锥面积差异较大，直径越大，燃烧锥高度和燃烧锥面积就越大。②对于“凹凸值”，其值大于零时，燃烧锥表现的是“凸”形；其值等于零时，燃烧锥表现的是“三角”形；其值小于零时，燃烧锥表现的是“凹”形。③从分析结果来看，不同直径卷烟“凹凸值”间无显著性差异，从根本上解决了由于直径不同导致的形态不可比性问题。