卷煙燃燒錐形態檢測方法的建立及應用

馬 俊，胡明輝，舒云波，倪和朋，李曉波，鄭夢娜，朱紹胤，沈元媛，王曉斌

（紅塔煙草（集團） 有限責任公司 玉溪卷煙廠，云南 玉溪 653100）

卷煙作為一種快消品，最終是以抽吸的方式被消費者消費。卷煙燃燒錐是指消費者在抽吸卷煙的過程中碳化形成的不規則錐形體，在消費者抽吸時，能夠被消費者視覺感知到。卷煙燃燒錐的形態能夠體現卷煙燃燒狀態[1]，同時卷煙燃燒錐的高度、面積凹凸程度與卷煙的熄火和燃燒錐掉落關系密切[2]，與卷煙燃燒狀態直接影響了卷煙燃燒過程中的化學變化，進而影響卷煙香氣成分的釋放、轉移，以及焦油、煙堿、CO 的釋放量[3-8]。

目前，在煙草行業內針對燃燒錐的研究日益增多，主要集中在燃燒錐掉頭檢測及影響因素方面[9-13]。針對燃燒錐形態的檢測及評價研究較少，穆林等人[14]使用燃燒錐長度、面積、偏離角來表征燃燒錐形態。王瓊等人[15]使用不同燃燒點的燃燒錐高度來表征燃燒錐形態，以上文獻所述的評價方法，僅適用于相同規格卷煙產品間的對比，隨著行業的發展，中細支產品的市場份額逐年增加，很有必要建立一種適用于全規格卷煙產品的評價方法。以燃燒錐高度和面積為基礎，引入直徑這一參數，建立了“凹凸值”這一全新的評價指標，通過該指標，解決了不同規格產品間燃燒錐形態不可比的問題。

1 材料與方法

1.1 主要材料

常規支卷煙（直徑7.70 mm）、中支卷煙（直徑6.37 mm）、細支卷煙（直徑5.41 mm） 各10 個牌號產品，由市場購買，常規支卷煙依次記為1#～10#，中支卷煙依次記為11#～20#，細支卷煙依次記為21#～30#。

1.2 檢測指標

燃燒錐高度：燃燒錐椎體最高點到燃燒線的垂直距離，單位mm。

燃燒錐面積：當卷煙豎直放置時，平視燃燒錐，所能看到的燃燒錐面積，單位mm2。

1.3 樣品的前處理

將樣品在溫度為（22±2） ℃，相對濕度為（60±5） %的環境下平衡48 h 以上，每個牌號挑選外觀無明顯缺陷的樣品20 支，作為待測樣品。

2 結果與分析

2.1 燃燒錐高度和燃燒錐面積檢測結果

參考文獻[15]所述方法進行燃燒錐高度和燃燒錐面積的自動檢測，每個樣品檢測20 支卷煙。

燃燒錐高度和燃燒錐面積檢測結果匯總見表1。

由檢測結果可知，隨著卷煙直徑的增大，燃燒錐高度和燃燒錐面積會隨著卷煙直徑的增大而明顯增大，結合雙樣本t 檢驗結果（表2）。可知，該差異已達到顯著水平，說明對于不同直徑的卷煙，燃燒錐形態存在天然差異，不具有可比性。

表2 雙樣本t 檢驗結果匯總

雙樣本t 檢驗結果匯總見表2。

2.2 建立具有可比性的評價指標

由2.1 可知，不同直徑卷煙燃燒錐形態不具有可比性的根本原因是直徑不同，為消除這種影響，以煙支直接為基礎，結合燃燒錐錐高和錐面積實測值，建立了“凹凸值”這一評價指標，如公式（1） 所示，結合圖1 可知，凹凸值表示的是燃燒錐面積實測值（圖中紅色區域面積） 與三角形面積（圖中綠色區域面積） 之差，占綠色三角形面積的比例，該值越大，說明超過綠色三角形的面積越大，在形態上表現的越“凸”。

圖1 燃燒錐凹凸值直觀圖

式中：R——卷煙燃燒錐凹凸值，%；

S——燃燒錐面積，mm2；

L——煙支直徑，mm；

H——燃燒錐高度，mm。

燃燒錐凹凸值直觀圖見圖1。

2.3 評價指標的應用

由公式（1） 可知，對于“凹凸值”，其數值的大小與燃燒錐形態的關系，且“凹凸值”絕對值越大，凹凸趨勢越明顯。

凹凸值與燃燒錐形態的關系見表3。

表3 凹凸值與燃燒錐形態的關系

按照公式（1） 計算30 個樣品的凹凸值（見表4），由均值可知，中支卷煙的“凹凸值”最大，常規支的“凹凸值”最小，說明所建立的評價指標，已明顯不受煙支直徑的影響。

表4 凹凸值計算結果匯總/%

凹凸值計算結果匯總見表4。

針對表4 中的數據，進行雙樣本t 檢驗（見表5）。由結果可知，3 種直徑卷煙凹凸值間的差異均未達到顯著水平，說明該評價指標，使不同直徑的卷煙產品，在燃燒錐形態上具有了可比性。

表5 雙樣本t 檢驗結果匯總/%

雙樣本t 檢驗結果匯總見表5。

3 結論

研究結果表明，可檢測的燃燒錐形態指標明顯受到卷煙直徑的影響，使不同直徑卷煙產品間的燃燒錐形態不具有可比性，而以燃燒錐高度和燃燒錐面積為基礎，通過引入直徑，建立了“凹凸值”這一全新的評價指標。結果表明，①由于直徑的不同，可測量的燃燒錐高度和燃燒錐面積差異較大，直徑越大，燃燒錐高度和燃燒錐面積就越大。②對于“凹凸值”，其值大于零時，燃燒錐表現的是“凸”形；其值等于零時，燃燒錐表現的是“三角”形；其值小于零時，燃燒錐表現的是“凹”形。③從分析結果來看，不同直徑卷煙“凹凸值”間無顯著性差異，從根本上解決了由于直徑不同導致的形態不可比性問題。