鄭晗，詹建波*，王浩，張瑩 ，焦俊，楊濤，魏文斌，余振華，程量，余耀，桂永發(fā)

(云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，云南 昆明，650231；2.紅云紅河煙草（集團）有限責(zé)任公司 昆明卷煙廠，云南 昆明，650231；3.云南巴菰生物科技有限公司， 云南 昆明，650106）

0 引言

卷煙小盒包裝密封性的嚴(yán)密程度，對卷煙的含水率及易揮發(fā)性香氣物質(zhì)存在直接影響。卷煙的含水率會直接導(dǎo)致卷煙霉變，改變抽吸口感，嚴(yán)重縮短卷煙的儲存期限，降低卷煙的感官品質(zhì)[1]。造成卷煙小盒包裝密封不嚴(yán)的原因有很多，BOPP膜包裝機在生產(chǎn)過程中，在薄膜折疊成型或在煙包輸送到烙鐵燙貼的過程中會發(fā)生薄膜褶皺、松弛、燙貼有氣泡、切合面不緊實、BOPP膜規(guī)格使用不當(dāng)?shù)痊F(xiàn)象，有學(xué)者曾做過相關(guān)研究，例如：通過改進GDX2機型小盒透明紙包裝折疊部件，入口通道、包裝折疊轉(zhuǎn)塔和側(cè)封烙鐵部位，有效解決了小盒透明紙松馳、拉線錯口、側(cè)邊皺紋等現(xiàn)象，提高了產(chǎn)品外觀質(zhì)量[1]。通過將FOCΚE401透明紙包裝機固定的成型轉(zhuǎn)塔更換為盒模尺寸可調(diào)節(jié)的成型轉(zhuǎn)塔，提高包裝機側(cè)邊成型熱封的質(zhì)量[2]。通過改進GDX2機型，第二工位上的弧形瓦板和烙鐵的尺寸，增加熨燙裝置，排除BOPP膜搭接處的空氣，從而提高包裝質(zhì)量[3]。通過消除包裝機組封接烙鐵的設(shè)計缺陷，解決燙痕、起皺等包裝問題[4]。也有從BOPP膜的滑動性能、抗靜電性能、挺度、熱封性能、光學(xué)性能,分析了BOPP膜特性對包裝質(zhì)量的影響[5]。對提高小盒透明包裝外在質(zhì)量及相關(guān)影響因素做了針對性的研究，相關(guān)學(xué)者也提出了有效的改進方法[6-7]。由于目前國內(nèi)對于卷煙小盒密封度的測定方法沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各方說法不一，但有據(jù)可查的是，國家煙草專賣局于 1998 年頒布，2013年廢止的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) YC/T140-1998《卷煙小盒密封度的測定—充氣法》，該方法對于軟包卷煙的密封性檢測是適用的[8-10]。所以本文涉及的軟包小盒密封性檢測參考此標(biāo)準(zhǔn)進行。

一盒卷煙要到消費者手中拆封，需要經(jīng)歷工業(yè)庫存流轉(zhuǎn)到商業(yè)庫存，再到零售柜臺三個環(huán)節(jié)，這一過程會經(jīng)歷3個月至半年不等，甚至更長的時間。單以零售柜臺期舉例，由于我國地理位置的差異，溫度變化范圍可達-15～40 ℃，濕度變化范圍可達15%～95%不等，可知卷煙小盒密封性對卷煙品質(zhì)的重要性。本文旨在通過模擬不同的溫濕度條件下，觀測不同包裝密封性的軟包小盒卷煙的水分變化，來找出軟包卷煙在一定條件下應(yīng)該達到的包裝密封度指標(biāo)。

1 試驗儀器與方法

1.1 試驗儀器與樣品

卷煙小盒包裝密封性測試儀（型號：YMOPT-1，廠家：YM Ιnternational），微波水分儀測試儀（型號：TEWS，廠家：Hamburg），恒溫恒濕箱（型號：ΚBF720，廠家：Binder）；測試軟包小盒卷煙樣品（紅云紅河集團提供）。

1.2 試驗原理

將試驗軟包卷煙樣品，進行密封性檢測，然后放置在預(yù)先設(shè)置好的三個溫濕度環(huán)境下（22 ℃、60%濕度，30 ℃、30%濕度，30 ℃、80%濕度），連續(xù)放置15天后，檢測不同包裝密封性小盒內(nèi)的煙支水分，觀察與初始水分之間的變化。

小盒密封性檢測原理：將壓縮空氣注入小盒，使小盒內(nèi)部與外部的氣壓形成壓差，當(dāng)確定充氣流量和包內(nèi)壓力時，對于絕熱狀態(tài)的測量過程，根據(jù)伯努利方程關(guān)于薄壁孔口出流理論，通過以下公式可以確定小盒密封度值。

其中， p1=p+p0；A0為密封度， mm2；p1為小盒內(nèi)氣壓，Pa；P為充氣壓力，Pa；P0為測試環(huán)境大氣壓力，Pa，標(biāo)準(zhǔn)條件下P0=101325pa；V0為測試環(huán)境大氣空氣比容， m3/kg，標(biāo)準(zhǔn)條件下V0= 0.836m3/kg；C為系數(shù)，C=0.909；q為空氣流量，mL/min；k為絕熱指數(shù)(k=1.4)。

在本試驗中采用的卷煙小盒包裝密封性測試儀（YM-OPT-1），屬于定壓條件下，測量充氣流量。在公式 A0= Q / K*P 中，K*P為固定值，即通過充氣流量Q值，可判斷出小盒包裝密封度情況，所以本試驗中用充氣流量值表述包裝氣密性。充氣流量值越高，代表包裝密封性越差。

1.3 試驗方法

在恒溫恒濕室內(nèi)（22 ℃±2、60%±5），檢測所取480盒樣品的氣密性，將軟包小盒進行開孔，同時刺破BOPP膜和煙包，密封盤將BOPP膜吸住后，充氣孔與外界隔離，隨之將干燥的壓縮空氣以恒定的壓力(1000 Pa)連續(xù)7秒注入小盒，使小盒內(nèi)部與外部的氣壓形成壓差，記錄設(shè)備顯示的充氣流量。根據(jù)通過卷煙小盒的充氣流量，將所測樣品按照0～10 ml/min；10～20 ml/min；20～30 ml/min； 30～40 ml/min；40～50 ml/min；50～80 ml/min；80～120 ml/min；大于120 ml/min，分為8組，用防漏膜將測試時的充氣孔密封。每組取一盒，用微波水分儀測試儀進行初始水分測定，然后從剩余樣本中，分別每組取樣3盒，放置于預(yù)先設(shè)置好的3個不同條件的恒溫恒濕箱內(nèi)（22 ℃、60%濕度，30 ℃、30%濕度，30 ℃、80%濕度），連續(xù)放置15天后取出用微波水分儀測試儀檢測煙支水分。

2 測試結(jié)果及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

所測的實驗數(shù)據(jù)，將小盒氣密性檢測結(jié)果與盒內(nèi)煙支水分檢測結(jié)果相對應(yīng)，如表1所示。

表1 溫度22 ℃濕度60%不同氣密性對應(yīng)水分值Table 1 Moisture content with different sealing degree at 22 ℃ and humidity of 60%

表2 溫度30 ℃濕度30%不同氣密性對應(yīng)水分值Table 2 Moisture content with different sealing degree at 30 ℃ and humidity of 30%

表3 溫度30 ℃濕度80%不同氣密性對應(yīng)水分值Table 3 Moisture content with different sealing degree at 30 ℃ and humidity of 80%

由表1可知，由于小包氣密性的不同，存放15天后卷煙水分的變化也不同，以11.7%的初始水分均值作為參照，在溫度22 ℃，濕度60%的環(huán)境下存放15天，出現(xiàn)最高值為11.84%，最低值為11.36%，均值為11.58%，卷煙水分略有降低。且降低趨勢為：隨著充氣流量的增加，水分呈現(xiàn)出下降趨勢。

由表2可知，在干燥環(huán)境下（溫度30 ℃，濕度30%）存放15天，由于氣密性的不同，卷煙水分散失的程度也不相同。以11.7%的初始水分均值作為參照，在溫度溫度30 ℃，濕度30%的環(huán)境下存放15天，水分變化最高值為11.53%，最低值為11.01%，均值為11.29%，卷煙水分大幅度降低，已超出企業(yè)要求的11.7%的水分下線。

由表3可知，在潮濕環(huán)境下（溫度30 ℃，濕度80%）存放15天，由于氣密性的不同，卷煙吸收水分的程度也不相同，以11.7%的初始水分均值作為參照，在溫度30 ℃，濕度80%的環(huán)境下存放15天，水分變化最高值為12.68%，最低值為11.92%，均值為12.34%，以11.7%的初始水分均值相比上升0.64%。且隨著充氣流量的增加，水分呈現(xiàn)出上升趨勢。充氣流量大于40 ml/min的樣本，50%已超出企業(yè)要求的12.5%的水分上線。

根據(jù)所測得的實驗數(shù)據(jù)， 經(jīng)樣品含水率與氣密性值關(guān)系進行線性回歸， 得到單個樣品在溫度30℃，濕度30%的環(huán)境下，存放15天水分變化的線性方程，隨著卷煙小盒氣密性值的變化，其含水率依下式趨勢變化：

即：隨著卷煙小盒充氣流量的增大，其含水率呈線性趨勢減小。

圖1 干燥環(huán)境下卷煙軟包小盒密封性與水分變化回歸趨勢Fig.1 Regression trend of sealing degree and moisture variation of soft cigarette packages in dry environment

圖2 潮濕環(huán)境下卷煙軟包小盒密封性與水分變化回歸趨勢Fig.2 Regression trend of sealing degree and moisture variation of soft cigarette packages in humid environment

根據(jù)所測得的實驗數(shù)據(jù)， 經(jīng)樣品含水率與氣密性值關(guān)系進行線性回歸， 得到單個樣品在溫度30 ℃，濕度80%的環(huán)境下，存放15天水分變化的線性方程，隨著卷煙小盒氣密性值的變化，其含水率依下式趨勢變化：

即：隨著卷煙小盒充氣流量的增大， 其含水率呈線性趨勢增大。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以看出，相同氣密性范圍內(nèi)的卷煙小盒，在不同環(huán)境下放置15天，其內(nèi)的煙支水分表現(xiàn)出較大差異，具體表現(xiàn)如圖3所示。

結(jié)合圖3（縱坐標(biāo)為煙支水分均值，橫坐標(biāo)為小盒氣密性值（以充氣流量表示）分析，我們發(fā)現(xiàn)，在溫度30 ℃，濕度80%的環(huán)境下（圖中灰線）存放15天，煙支吸收水分的程度隨氣密性值的增大而增加，對應(yīng)曲線呈為上升趨勢。在溫度30 ℃，濕度30%的環(huán)境下（圖中黃線）存放15天，煙支散失水分程度隨氣密性值的增大而增加，對應(yīng)曲線呈為下降趨勢。在溫度22 ℃，濕度60%的環(huán)境下（圖中藍線）存放15天，氣密度值在30 ml/min以下的小盒卷煙水分與初始水分線（圖中綠線）基本保持一致，氣密度值大于30 ml/min的小盒水分出現(xiàn)略微下降趨勢，低于初始水分均值線。

3 結(jié)論

卷煙小包密封性與煙支水分兩者之間有著緊密相關(guān)性。隨著卷煙小盒的密封性發(fā)生變化，其內(nèi)卷煙的水分也相應(yīng)地發(fā)生變化。即相同環(huán)境下，隨著卷煙小盒氣密性值的增大，其水分變化率增大。不同環(huán)境下，相同包裝氣密性小盒，包裝氣密性在20～30 ml/min區(qū)間以上的，受溫濕度環(huán)境影響明顯。根據(jù)此變化趨勢，可以推斷卷煙在應(yīng)達到的包裝密封性指標(biāo)。

圖3 不同環(huán)境下卷煙軟包小盒密封性與水分變化關(guān)系Fig.3 Relation between sealing degree and moisture variation of soft cigarette packages in different environment