接裝紙/膠搭配對(duì)濾嘴通風(fēng)率的影響

馬曉偉，馮 欣，曲國福，王一帆，王 貝，王建民*

（1.云南中煙紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，云南 玉溪 653100；2.鄭州輕工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，河南 鄭州 450000）

接裝紙、接裝膠是預(yù)打孔卷煙濾嘴的重要材料，接裝紙透氣度、接裝膠滲透性均會(huì)影響濾嘴通風(fēng)率，因此是卷煙材料的重要關(guān)注點(diǎn)。相關(guān)研究主要包括接裝紙透氣度對(duì)濾嘴通風(fēng)率及煙氣成分的影響[1-6]，接裝膠滲透性檢測方法[7-8]、控制技術(shù)研究[9-11]等。此外，張晶等[7-8]研究發(fā)現(xiàn)接裝膠滲透性受接裝紙、接裝膠種類的影響。

以上研究主要集中在接裝紙、接裝膠材料單因素方面，另外雖然有許多卷煙材料組合的相關(guān)研究，但關(guān)于不同紙膠搭配對(duì)濾嘴通風(fēng)率的影響研究則少見報(bào)道。為此，本文以接裝膠施膠量一致的6種紙膠搭配卷煙樣品為對(duì)象，研究了不同紙膠搭配對(duì)無膠區(qū)面積和濾嘴通風(fēng)率的影響規(guī)律，希望能為接裝紙、接裝膠的配伍組合研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

6種相同牌號(hào)、不同接裝紙/膠搭配的卷煙樣品，其中接裝紙分別來自4家不同供貨商（Z1～Z4）、接裝膠分別來自3家不同供貨商（J1～J3），紙/膠搭配方案見表1；高濃度著色劑（Col）。EOS700型數(shù)碼相機(jī)（中國佳能有限公司）；DT-5卷煙/濾棒物理綜合測試臺(tái)（德國Borgwaldtkc公司）。

表1 不同紙膠搭配樣品信息

1.2 方法

1.2.1 無膠區(qū)面積測定方法

1）樣品制備：截取卷煙樣品濾嘴段部分，去除其中的煙絲和絲束得到濾嘴組合體。

2）著色劑稀釋：將著色劑與純凈水按1∶20進(jìn)行溶液配比并充分?jǐn)嚢杈鶆颉?/p>

3）樣品著色：將適量著色劑均勻涂抹在濾嘴組合體內(nèi)側(cè)，晾置30s后去除成型紙部分，得到無膠區(qū)完全著色的接裝紙待測樣品。

4）無膠區(qū)面積圖片采集：對(duì)接裝紙待測樣品進(jìn)行拍照處理，其中以刻度尺作比例參照（圖1），圖片采集過程中固定相機(jī)位置，相機(jī)參數(shù)設(shè)定為：感光度400，對(duì)焦1350，光圈5.6，分辨率72像素/英寸，照明條件為白熾燈，曝光模式選擇AV（光圈優(yōu)先自動(dòng)曝光），單點(diǎn)伺服對(duì)焦。

5）圖片處理：啟動(dòng)Photoshop軟件，使用open（打開）功能打開需處理的照片，選擇“濾鏡”—“銳化”—“USM”對(duì)照片進(jìn)行銳化處理（圖2），其中USM銳化設(shè)定值為500%，9.2，使用“快速選擇工具”沿著著色的無膠區(qū)不規(guī)則邊緣創(chuàng)建選區(qū)，選擇“窗口”—“直方圖”讀取選區(qū)的像素?cái)?shù)（圖3），記為N。

6）無膠區(qū)面積的計(jì)算。

按 S=N/A×6.45×k2計(jì)算無膠區(qū)面積

式中：S為無膠區(qū)面積，cm2；N為無膠區(qū)像素?cái)?shù)；A為每平方英寸像素?cái)?shù)，即分辨率的平方；6.45為1平方英寸等于6.45平方厘米；k為實(shí)際尺寸/圖片尺寸，cm。

圖1 以刻度尺作比例參照的待測樣品

圖2 銳化后的待測樣品

1.2.2 不同紙膠搭配試驗(yàn)方法

固定機(jī)臺(tái)及施膠量，研究不同紙膠搭配對(duì)無膠區(qū)面積及濾嘴通風(fēng)率的影響。對(duì)采用相同接裝膠不同接裝紙、相同接裝紙不同接裝膠生產(chǎn)的卷煙進(jìn)行取樣，每個(gè)搭配下取樣100支，按1.2.1測定無膠區(qū)面積，按YC/T 546-2016《卷煙通風(fēng)率檢測設(shè)備通用技術(shù)條件》測定濾嘴通風(fēng)率。

2 結(jié)果與分析

2.1 接裝紙/膠搭配對(duì)濾嘴通風(fēng)率的影響

表2所示為6種不同接裝紙/膠搭配時(shí)的無膠區(qū)面積及濾嘴通風(fēng)率測定結(jié)果，隨著紙/膠搭配方式的改變無膠區(qū)面積及濾嘴通風(fēng)率均不同程度地發(fā)生了變化，其中無膠區(qū)面積為Z4/J2搭配最?。?.334cm2）、Z4/J1搭配最大（2.472cm2），最大變化幅度為6.21%；濾嘴通風(fēng)率為Z3/J1搭配最低（12.36%）、Z4/J1搭配最高（16.31%），最大變化幅度為31.96%?？梢姡?膠搭配對(duì)無膠區(qū)面積及濾嘴通風(fēng)率均會(huì)造成一定影響，且對(duì)濾嘴通風(fēng)率的影響更大。

2.2 接裝紙/膠對(duì)濾嘴通風(fēng)率影響的顯著性分析

分別以無膠區(qū)面積和濾嘴通風(fēng)率為響應(yīng)變量，以接裝紙和接裝膠種類為影響因子進(jìn)行雙因素方差分析，結(jié)果見表3、表4。接裝膠對(duì)無膠區(qū)面積及濾嘴通風(fēng)率的影響均達(dá)到了極顯著水平；接裝紙對(duì)濾嘴通風(fēng)率的影響達(dá)到了極顯著水平、對(duì)無膠區(qū)面積的影響不顯著。表5所示LSD多重比較結(jié)果表明，無膠區(qū)面積的差異主要表現(xiàn)在不同接裝膠之間（J1>J2、J3）；濾嘴通風(fēng)率的差異既表現(xiàn)在不同接裝膠之間（J1>J2、J3），也表現(xiàn)在不同接裝紙之間（Z4、Z1>Z2>Z3）。

表2 不同紙膠搭配下無膠區(qū)面積及濾嘴通風(fēng)率檢測結(jié)果

綜上所述，接裝紙及接裝膠種類均會(huì)顯著影響濾嘴通風(fēng)率，其中接裝紙的影響是直接的，接裝膠則通過影響無膠區(qū)面積進(jìn)而影響濾嘴通風(fēng)率。

2.3 無膠區(qū)面積與濾嘴通風(fēng)率間的相關(guān)分析

表6所示是分別基于同種紙不同膠、同種膠不同紙及全部樣品進(jìn)行的無膠區(qū)面積與濾嘴通風(fēng)率間的相關(guān)分析結(jié)果，在三種情況下無膠區(qū)面積與濾嘴通風(fēng)率均呈正相關(guān)關(guān)系，但僅在同種紙不同膠的情況下達(dá)到了顯著水平。相關(guān)分析結(jié)果表明，雖然理論上無膠區(qū)面積與濾嘴通風(fēng)率間存在正相關(guān)關(guān)系，但實(shí)際相關(guān)的程度取決于無膠區(qū)面積的變化幅度。①在相同膠不同紙的情況下，由于無膠區(qū)面積變化不顯著（表2）導(dǎo)致其與濾嘴通風(fēng)率間的相關(guān)性不顯著，同時(shí)說明接裝紙是影響濾嘴通風(fēng)率的重要因素，但其影響是直接的、與無膠區(qū)面積無關(guān)。②相同紙不同膠的情況下，由于無膠區(qū)面積發(fā)生了顯著變化（表2）導(dǎo)致其與濾嘴通風(fēng)率間的相關(guān)性顯著，同時(shí)說明接裝膠也是影響濾嘴通風(fēng)率的重要因素，且是通過影響無膠區(qū)面積發(fā)揮作用的。

表3 接裝紙/膠種類對(duì)無膠區(qū)面積的影響

表4 接裝紙/膠種類對(duì)濾嘴通風(fēng)率的影響

表5 LSD多重比較結(jié)果

表6 無膠區(qū)面積和濾嘴通風(fēng)率的相關(guān)性

綜合方差分析、多重比較及回歸分析結(jié)果可知，接裝紙和接裝膠種類均會(huì)顯著影響濾嘴通風(fēng)率，但影響機(jī)理不同。接裝紙種類對(duì)濾嘴通風(fēng)率的影響與無膠區(qū)面積無關(guān)，可能是不同種類接裝紙的透氣性差異所致；接裝膠種類則是通過影響無膠區(qū)面積進(jìn)而影響濾嘴通風(fēng)率的，這應(yīng)與不同種類接裝膠的滲透性差異有關(guān)。

3 結(jié)論

1）相同生產(chǎn)條件下，接裝紙、膠種類（貨源）均會(huì)顯著影響濾嘴通風(fēng)率，并導(dǎo)致不同紙/膠搭配時(shí)的濾嘴通風(fēng)率存在顯著差異。

2）接裝紙種類會(huì)直接影響濾嘴通風(fēng)率，接裝膠種類則通過影響無膠區(qū)面積進(jìn)而影響濾嘴通風(fēng)率。

因此，控制不同種類接裝紙、膠相關(guān)參數(shù)（如接裝紙透氣性、接裝膠滲透性）的一致性，或?qū)Σ煌N類接裝紙、膠進(jìn)行合理搭配有利于提高濾嘴通風(fēng)率的穩(wěn)定性。