基于細(xì)支卷煙物理指標(biāo)的煙絲尺寸分析

朱波 關(guān)欣 張東 李高坡

摘 要：通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多層感知與逐步回歸分析，研究細(xì)支卷煙煙絲尺寸分布與物理指標(biāo)的相關(guān)性，確定影響細(xì)支卷煙物理指標(biāo)及其穩(wěn)定性的煙絲尺寸分布。結(jié)果表明：（1）對細(xì)支煙物理指標(biāo)影響較大的煙絲尺寸主要分布在8～3.35mm和1～2.5mm;（2）≥3.35mm尺寸煙絲對吸阻產(chǎn)生極顯著正相關(guān)影響（P<0.01），對總通風(fēng)和總通風(fēng)標(biāo)偏產(chǎn)生顯著負(fù)相關(guān)影響（P<0.05），2.5～1mm尺寸煙絲對硬度產(chǎn)生極顯著負(fù)相關(guān)影響（P<0.01）。（3）細(xì)支煙在實際生產(chǎn)過程中，降低超長絲（>8mm）比例，增加8～3.35mm煙絲尺寸比例，可以很好地平衡各項物理指標(biāo)，提高物理質(zhì)量的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多層感知分析;相關(guān)分析;逐步回歸分析;煙絲尺寸;物理指標(biāo)

中圖分類號 TS452? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2021）18-0114-03

Analysis of Cut Tobacco Size Based on Physical Indexes of Fine Cigarettes

ZHU Bo et al.

（Qingdao Cigarette Factory， Shandong Tobacco Industry Co.， Ltd.， Qingdao 266000， China）

Abstract： The correlation between cut tobacco size distribution and physical indexes was studied by neural network multi-layer perceptual analysis and stepwise regression analysis， and the cut tobacco size distribution influencing the physical indexes and stability of the fine cigarette was determined. The results show that： （1）the cut tobacco size which has great influence on the physical indexes of fine cigarettes mainly distributes in the range of 8mm-3.35mm and 1mm-2.5mm; （2）The results showed that the size of cut tobacco≥3.35mm had a significant positive correlation effect on the suction resistance （P<0.01）， a significant negative correlation effect on the total ventilation and the total ventilation deviation （P<0.05）， and a significant negative correlation effect on the hardness of 2.5mm-1 mm cut tobacco （P<0.01）. （3）It is concluded that in the actual production process of fine cigarette， reducing the proportion of filament （>8mm） and increasing the size proportion of 8-3.35mm cut tobacco can well balance various physical indicators and improve the stability of physical quality.

Key words： Through network multi-layer perception analysis; Correlation analysis; Stepwise regression analysis; Cut tobacco size; Physical indicators

細(xì)支煙作為中式卷煙新品類，在國內(nèi)獲得了較快的發(fā)展，與常規(guī)卷煙相比，細(xì)支煙煙支細(xì)長、橫截面小，卷煙單支重量減小，煙支吸阻變大，抽吸氣流速度變大，導(dǎo)致細(xì)支煙的各項質(zhì)量指標(biāo)均發(fā)生了變化[1-3]。針對隨之出現(xiàn)的煙支重量波動及吸阻穩(wěn)定性差等情況，對細(xì)支煙煙絲的均勻性和卷煙質(zhì)量的穩(wěn)定性提出了更高的要求。目前，有關(guān)細(xì)支卷煙煙絲結(jié)構(gòu)對物理指標(biāo)影響的研究仍較少，通過參考常規(guī)卷煙及短支煙相關(guān)研究對細(xì)支卷煙物理質(zhì)量及其穩(wěn)定的提升具有參考價值。李善蓮等[4]通過分析煙絲結(jié)構(gòu)與卷煙端部落絲量的相關(guān)關(guān)系，在試驗范圍內(nèi)得出影響卷煙端部落絲量相關(guān)性的煙絲結(jié)構(gòu)分布。邵寧等[5]研究了不同檔次卷煙煙絲結(jié)構(gòu)分布對物理質(zhì)量的影響，針對不同檔次卷煙提出了煙絲結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施。楚晗等[6]研究了基于短支卷煙物理質(zhì)量穩(wěn)定的煙絲尺寸優(yōu)化，得出了對短支煙物理質(zhì)量及其穩(wěn)定性產(chǎn)生主要影響的煙絲尺寸分布及其相關(guān)性。本試驗通過對細(xì)支煙煙絲尺寸與物理指標(biāo)的相關(guān)性研究，探究煙絲結(jié)構(gòu)對細(xì)支煙物理指標(biāo)的影響，為細(xì)支煙物理質(zhì)量的提升提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器 細(xì)支卷煙（二類卷煙）配方煙絲及成品煙支：山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司青島卷煙廠;ZD–T25篩分儀（德國Haver & Boecker公司），篩網(wǎng)按照孔徑8.0mm、5.6mm、3.35mm、2.5mm、1mm。煙支綜合測試臺;PL203型電子天平（梅特勒～托利多儀器（上海）有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 煙絲及成品卷煙的取樣 （1）煙絲取樣：在指定機臺，待卷煙機生產(chǎn)運行穩(wěn)定后，在煙槍處隨機取樣4kg，四分法至1kg，連續(xù)取樣10次，時間間隔30min。將樣品放置在溫度（22±2）℃，濕度（60±5）%平衡24h，密封粘貼標(biāo)簽備用。（2）煙支取樣：在煙絲取樣對應(yīng)機臺，在卷煙機出口進(jìn)行取樣，每次20支，連續(xù)取樣10次，時間間隔30min。將樣品放置在溫度（22±2）℃，濕度（60±5）%平衡24h，密封粘貼標(biāo)簽備用。

1.2.2 煙絲結(jié)構(gòu)及成品卷煙物理質(zhì)量的檢測 （1）煙絲結(jié)構(gòu)檢測：篩分儀對樣品進(jìn)行5層篩分[7]，篩分后的卷煙煙絲尺寸分別用X1～X6來表示，其中：X1>8mm、8mm>X2≥5.6mm、5.6mm>X3≥3.35mm、3.35mm>X4≥2.5mm、2.5mm>X5≥1mm、X6<1mm。（2）成品卷煙的檢測：根據(jù)國標(biāo)[8-10]，利用綜合測試臺對成品煙支的單支重量、硬度及吸阻進(jìn)行檢測，記錄平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 細(xì)支煙內(nèi)煙絲結(jié)構(gòu) 從表1可以看出，細(xì)支煙煙支內(nèi)煙絲尺寸在2.5～3.35mm占比最高，<1mm煙絲占比最低;長絲（≥3.35mm）煙絲在3.35～5.6mm占比最高，8～5.6mm占比最低。從圖1可以看出，細(xì)支煙煙支內(nèi)長絲率占比最高，中絲率次之，總占比達(dá)到75%左右;標(biāo)準(zhǔn)偏差大小依次為長絲率、短絲率、中絲率和碎絲率。

2.2 細(xì)支煙煙絲尺寸與物理指標(biāo) 運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多層感知分析，以各物理指標(biāo)為因變量，各煙絲尺寸為協(xié)變量，培訓(xùn)與檢測比例為7∶3，分析各煙絲尺寸對各物理指標(biāo)的重要程度[11]。由表2可知，質(zhì)量指標(biāo)而言，各尺寸重要性依次為X2、X3、X6、X5、X1、X4，在5.6～8mm的煙絲尺寸對質(zhì)量模型輸出值的影響最大;質(zhì)量標(biāo)偏而言，各尺寸重要性依次為X3、X5、X6、X4、X1、X2，在3.35～5.6mm的煙絲尺寸對質(zhì)量標(biāo)偏模型輸出值的影響最大;吸阻而言，各尺寸重要性依次為X5、X1、X3、X6、X3、X2，在1～2.5mm的煙絲尺寸對吸阻模型輸出值的影響最大;吸阻標(biāo)偏而言，各尺寸重要性依次為X5、X4、X1、X6、X2、X3，在1～2.5mm的煙絲尺寸對吸阻標(biāo)偏模型輸出值的影響最大;硬度而言，各尺寸重要性依次為X5、X1、X4、X2、X3、X6，在1～2.5mm的煙絲尺寸對硬度模型輸出值的影響最大;硬度標(biāo)偏而言，各尺寸重要性依次為X1、X5、X3、X2、X4、X6，在>8mm的煙絲尺寸對硬度標(biāo)偏模型輸出值的影響最大;總通風(fēng)而言，各尺寸重要性依次為X3、X1、X4、X2、X5、X6，在3.35～5.6mm的煙絲尺寸對總通風(fēng)模型輸出值的影響最大;總通風(fēng)標(biāo)偏而言，各尺寸重要性依次為X2、X5、X1、X4、X6、X3，在5.6～8mm的煙絲尺寸對總通風(fēng)標(biāo)偏模型輸出值的影響最大。整體來看，煙絲尺寸過長（>5.6mm）或過短（<1mm）對細(xì)支煙煙支質(zhì)量穩(wěn)定性影響較大;在3.35mm-8mm范圍內(nèi)煙絲尺寸對吸阻的影響較小，煙絲尺寸過大或過小均影響煙支吸阻;在3.35～5.6mm范圍內(nèi)煙絲尺寸對煙支硬度影響較小，在2.5～3.35mm范圍內(nèi)煙絲尺寸對硬度標(biāo)偏影響較小;影響煙支總通風(fēng)煙支煙絲分布主要在<2.5mm范圍，而對細(xì)支煙總通風(fēng)標(biāo)偏影響最小的煙絲尺寸分布在3.35～5.6mm。

2.3 細(xì)支煙煙絲尺寸與物理指標(biāo)的相關(guān)分析 通過對細(xì)支煙煙絲尺寸分布與物理指標(biāo)的相關(guān)性分析，得到相關(guān)關(guān)系矩陣，詳見表3。由表3可知，細(xì)支煙煙支質(zhì)量、質(zhì)量標(biāo)偏及硬度標(biāo)偏與煙絲尺寸無顯著相關(guān)性。X1、X2及X3對吸阻呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），X5對吸阻呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05），說明煙絲尺寸過長會增加煙支吸阻，煙絲尺寸<3.35mm能夠減少煙支吸阻，可以看出煙絲尺寸X3和X4對吸阻有相反的影響，由于細(xì)支煙圓周較小，長度較長，適宜的煙絲尺寸能夠改善煙支吸阻;X4對吸阻標(biāo)偏呈顯著正相關(guān)（P<0.05），說明在2.5～3.35mm煙絲尺寸占比越多吸阻標(biāo)偏越大，吸阻越不穩(wěn)定，吸阻穩(wěn)定性與煙絲在煙支內(nèi)部的分布一致性有關(guān)，然而不同樣品煙支內(nèi)部煙絲均勻性各不相同，從而影響樣品間吸阻的穩(wěn)定性;X1對硬度呈顯著正相關(guān)（P<0.05），X5對硬度呈極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01），說明>8mm尺寸煙絲占比越多，煙支硬度越大，1～2.5mm范圍煙絲占比越多，煙支硬度越小;X1、X2及X3對總通風(fēng)呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05），說明長絲率越高（≥3.35mm）煙支總通風(fēng)越小;X1對總通風(fēng)標(biāo)偏呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05），說明>8mm范圍煙絲占比越多，總通風(fēng)標(biāo)偏越小。整體來看，>8mm尺寸煙絲占比越多，細(xì)支煙吸阻越大，煙支硬度越大，總通風(fēng)越小，對于細(xì)支卷煙，由于煙支長度較長，煙支圓周較常規(guī)卷煙要小，過大的吸阻會直接影響消費者抽吸體驗，適宜的煙絲尺寸可以改善吸阻，可以看出煙絲尺寸在8～3.35mm，可以很好的平衡吸阻、硬度及總通風(fēng)。

2.4 細(xì)支煙煙絲尺寸與物理指標(biāo)逐步回歸分析 針對細(xì)支煙煙絲尺寸與物理指標(biāo)的相關(guān)分析，選取顯著影響的物理指標(biāo)進(jìn)一步進(jìn)行逐步回歸分析，其中各尺寸分布（X1、X2、X3、X4、X5）為自變量，吸阻（Y1）、吸阻標(biāo)偏（Y2）、硬度（Y3）、總通風(fēng)（Y4）、總通風(fēng)標(biāo)偏（Y5）為因變量，運用SPSS進(jìn)行逐步回歸分析，見表4。由表4可知，X1和X3尺寸煙絲與吸阻呈顯著正相關(guān)（P=0.014<0.05、P=0.036<0.05），說明增加X1和X3尺寸煙絲能夠增大細(xì)支煙吸阻;X4與吸阻標(biāo)偏呈顯著正相關(guān)（P=0.015<0.05），說明增加X4尺寸煙絲不利于煙支吸阻的穩(wěn)定;X5與硬度呈極顯著負(fù)相關(guān)（P=0.001<0.01），說明X5尺寸煙絲含量越多，煙支硬度越小;X1與總通風(fēng)呈顯著負(fù)相關(guān)（P=0.01<0.05），說明X1尺寸煙絲含量越多，總通風(fēng)越小;X1與總通風(fēng)標(biāo)偏呈顯著負(fù)相關(guān)（P=0.027<0.05），說明X1尺寸煙絲含量越多，總通風(fēng)標(biāo)偏越大。通過逐步回歸分析發(fā)現(xiàn)影響煙支物理指標(biāo)的煙絲尺寸為X1、X3、X4和X5，其中X1尺寸煙絲對吸阻產(chǎn)生正相關(guān)影響，對總通風(fēng)和總通風(fēng)標(biāo)偏產(chǎn)生負(fù)相關(guān)影響，X5尺寸煙絲對硬度產(chǎn)生負(fù)相關(guān)影響。與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)各煙絲尺寸重要性及相關(guān)分析結(jié)果基本相同。

3 結(jié)論與討論

本研究表明，對細(xì)支煙物理指標(biāo)影響較大的煙絲尺寸主要分布在在8～3.35mm和1～2.5mm。尺寸過長煙絲占比越多，細(xì)支煙吸阻增大，煙支硬度增加，總通風(fēng)降低，吸阻、總通風(fēng)穩(wěn)定性降低;尺寸過短煙絲占比越多，硬度越小。與常規(guī)卷煙相比，細(xì)支煙煙支圓周較小，煙支長度較長，煙支吸阻直接影響消費者燃吸體驗，煙支吸阻對產(chǎn)品質(zhì)量的影響較大。本研究以細(xì)支煙吸阻為第一考慮因素，結(jié)合其余物理指標(biāo)進(jìn)行平衡，得出降低>8mm尺寸煙絲比例，增加8～3.35mm煙絲尺寸比例可以很好地平衡細(xì)支煙各項物理指標(biāo)，提高物理質(zhì)量的穩(wěn)定性。本試驗只分析了不同煙絲尺寸對細(xì)支煙質(zhì)量、吸阻、硬度、總通風(fēng)及其各指標(biāo)標(biāo)偏的影響，仍有其余指標(biāo)為未進(jìn)行分析，需要進(jìn)一步研究。本研究為改善細(xì)支煙物理質(zhì)量提供了思路和方法，在實際生產(chǎn)過程中，針對不同檔次細(xì)支卷煙，應(yīng)根據(jù)實際要求仍需進(jìn)一步研究，找到最適宜的煙絲尺寸范圍，以達(dá)到提升細(xì)支卷煙物理質(zhì)量的目的。

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