卷煙動靜態包灰性能對比分析

程傳玲，趙怡凡，穆 林，劉舒暢，惠建權*，王建民

（1.鄭州輕工業大學食品與生物工程學院，河南 鄭州 450000；2.貴州中煙工業有限責任公司技術中心，貴州 貴陽 550009）

包灰性能是卷煙的重要品質指標，直接影響消費者的視覺體驗，因此日益受到關注。相關研究主要包括包灰值[1-2]、灰度值[3]、白度值[4]、燃燒錐形態[5]等指標測定方法研究、以及影響因素[6-10]研究，包括卷煙紙、煙絲等的影響。這些研究大都圍繞包灰性能的指標檢測方法及影響包灰性能的因素來進行探究，為卷煙包灰性能的定量評價及優化提供了支持。然而，卷煙燃燒分為動態燃燒（吸燃）和陰燃[11]兩種方式，有關燃燒方式對卷煙包灰性能的影響的研究少見報道。

動態燃燒下有不同的抽吸模式，尹本濤等[12]用煙灰開裂或者破碎面積與煙灰整體面積的比值大小來表征卷煙包灰值，研究發現卷煙樣品包灰性能的好壞依次為靜燃模式、ISO模式、HCI模式，并未對包灰性能的其他指標和動靜態燃燒之間的相關性和差異性進行探究。

本文采用靜態燃燒和模擬ISO標準抽吸模式測量了50余種不同卷煙樣品，對包灰性能進行測定以及對比分析，探究了卷煙動、靜態下包灰性能的差異和相關性，旨在為卷煙動靜態包灰性能的總體評價提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器及設備

國產烤煙型、常規規格卷煙樣品54種。

自制卷煙包灰性能測試箱；恒溫恒濕箱：KBF240型，德國Binder公司；數碼相機：佳能EOS70D型，佳能（中國）有限公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品準備

隨機選取成品卷煙三盒，靜態燃燒測5組，每組3支，測量包灰性能指標；動態抽吸分別測量5組（每組3支，用來測量包灰值和灰度值）、5組（每組5支，分別將其抽吸2、3、4、5、6口，測量其燃燒錐形態指標）。在溫度（22±1）℃，相對濕度 （60±3）%的環境下平衡 48 h，在距離接裝紙0.5cm、1cm處劃線標記。

1.2.2 燃燒方式

靜態燃燒將煙支豎直放置，保證其不受外界環境影響任其自由燃燒；模擬動態抽吸方式按照ISO標準抽吸模式抽吸卷煙。

1.2.3 包灰性能指標檢測方法

包灰值、灰度值和燃燒錐形態指標（錐高、錐面積、偏離角、錐頂角）分別參照文獻 [2]、[3]、 [5]中測量方法測量。

1.3 數據分析

運用Excel對測定數據進行平均值和變異系數計算，使用SPSS數據分析軟件對所測數據進行方差分析和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 不同牌號卷煙包灰性能的描述統計與方差分析

不同牌號卷煙動、靜態包灰性能及燃燒錐形態參數指標測定結果見表1。吸燃條件下的包灰值、灰度值、錐高、錐面積、偏離角、錐頂角分別 介 于 3.331～10.857、 0.363～0.449、 9.372～13.662mm、 44.640 ～75.312mm2、 2.048°～5.104°、32.620°～44.627°，靜燃條件下的包灰值、灰度值、錐高、錐面積、偏離角、錐頂角分別介于1.791～10.976、0.295～0.432、6.604～11.094mm、36.373～56.799mm2、2.778°～7.636°、37.348°～55.846°。單因素方差分析結果表明，除靜態偏離角差異接近顯著（p=0.053）外，其它各項指標的差異均為極顯著（p＜0.01），可見不同牌號卷煙的動、靜態包灰性能及燃燒錐形態均存在較大差異。

表1 樣品卷煙動靜態下包灰性能指標統計結果

2.2 動、靜態包灰性能對比分析

2.2.1 均值分析

如表2所示為動、靜態燃燒時各指標間的配對T檢驗結果，由平均差值可知包灰值、灰度值、錐高、錐面積為動態大于靜態，偏離角、錐頂角則為動態小于靜態；t檢驗結果表明六個指標均呈現極顯著差異。可見，卷煙的包灰及燃燒錐形態與其燃燒狀態有關，吸燃時燃燒錐加長、錐面積增大、錐頂角減小，包灰性能則變差。

表3所示是54種卷煙動靜態下各項指標的差值統計結果，由極大值和極小值可以看出，動靜態燃燒條件下包灰及錐形態的差異程度在不同卷煙之間存在較大差異性，即有些卷煙動靜態燃燒條件下的包灰及錐形態接近，有些則存在明顯差異性。可見，動靜態包灰性能間的差異性具有可控性。

表2 動、靜態燃燒時卷煙包灰性能指標配對T檢驗結果

表3 動、靜態包灰性能指標差值統計結果

2.2.2 變異系數分析

由表3可知，動態燃燒條件下除錐面積、錐頂角外其它指標的樣品間變異系數均低于靜態燃燒條件，其中包灰值、灰度值和偏離角表現最明顯，變化幅度分別達到了44.8%、48.7%和16.2%。可見，動態燃燒條件下不同卷煙間包灰性能的差異程度較靜燃時小，換言之，不同卷煙間包灰性能的優劣在靜燃時表現得更明顯。

如表4所示為動、靜態燃燒條件下各指標樣品內平均變異系數計算結果，與樣品間變異系數類似，動態燃燒條件下除錐頂角外其它指標的樣品內變異系數普遍低于靜態燃燒條件，且包灰值、錐面積和偏離角表現最明顯。

綜上所述，動態燃燒條件下卷煙樣品間、樣品內包灰性能的差異均小于靜態燃燒，這可能是因為“抽吸作用”一定程度抵消了煙絲、卷煙紙等方面的因素對包灰性能的影響。關于這一推斷的一個間接例證是卷煙熄火現象通常發生在靜燃過程中。

表4 動、靜態下卷煙包灰性能指標平均變異系數計算結果

2.2.3 相關性分析

表5所示相關分析結果表明，動、靜態燃燒條件下包灰指標間的相關性基本一致，包灰值與灰度值間顯著或極顯著正相關，錐高與錐面積間極顯著正相關、與錐頂角間極顯著負相關，錐面積與錐頂角間極顯著負相關，偏離角與錐頂角間顯著正相關；錐高、錐面積與偏離角間呈負相關關系，靜燃時的相關性達到了顯著水平。

表5 包灰性能指標間相關性分析結果

表6所示為動、靜態燃燒條件下對應包灰指標間的相關性分析結果，動、靜態燃燒時的包灰值、灰度值、錐高、錐面積、錐頂角均呈現極顯著正相關，表明相同卷煙動、靜態燃燒時包灰性能的優劣呈現較強的一致性。

表6 動、靜態包灰性能指標相關性分析結果

3 結論

1）卷煙動、靜態包灰性能均存在明顯的差異性，總體趨勢是動態包灰值、灰度值、錐高、錐面積大于靜態，動態錐頂角、偏離角小于靜態；但動靜態包灰性能的差異程度因卷煙而異。

2）不同卷煙間包灰性能的優劣在靜燃狀態下表現的更突出；動、靜態燃燒條件下包灰性能指標間的相關性具有一致性趨勢，且相同卷煙動、靜態包灰性能之間也呈現一致性趨勢。

綜上所述，由于抽吸作用的影響相同卷煙的動、靜態包灰性能會存在一定差異性，但若設計合理有可能縮小這種差異。從質量評價的角度看，由于相同卷煙動、靜態包灰性能之間呈現一致性趨勢，評價動、靜態包灰性能并無本質區別。相比之下，由于不同卷煙間包灰性能的優劣在靜燃狀態下表現的更突出，靜態包灰性能評價具有一定優勢。