朱波 關欣 張東 李高坡

摘 要：通過神經網絡多層感知與逐步回歸分析，研究細支卷煙煙絲尺寸分布與物理指標的相關性，確定影響細支卷煙物理指標及其穩(wěn)定性的煙絲尺寸分布。結果表明：（1）對細支煙物理指標影響較大的煙絲尺寸主要分布在8～3.35mm和1～2.5mm;（2）≥3.35mm尺寸煙絲對吸阻產生極顯著正相關影響（P<0.01），對總通風和總通風標偏產生顯著負相關影響（P<0.05），2.5～1mm尺寸煙絲對硬度產生極顯著負相關影響（P<0.01）。（3）細支煙在實際生產過程中，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，提高物理質量的穩(wěn)定性。

關鍵詞：神經網絡多層感知分析;相關分析;逐步回歸分析;煙絲尺寸;物理指標

中圖分類號 TS452? 文獻標識碼 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

細支煙作為中式卷煙新品類，在國內獲得了較快的發(fā)展，與常規(guī)卷煙相比，細支煙煙支細長、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，導致細支煙的各項質量指標均發(fā)生了變化[1-3]。針對隨之出現的煙支重量波動及吸阻穩(wěn)定性差等情況，對細支煙煙絲的均勻性和卷煙質量的穩(wěn)定性提出了更高的要求。目前，有關細支卷煙煙絲結構對物理指標影響的研究仍較少，通過參考常規(guī)卷煙及短支煙相關研究對細支卷煙物理質量及其穩(wěn)定的提升具有參考價值。李善蓮等[4]通過分析煙絲結構與卷煙端部落絲量的相關關系，在試驗范圍內得出影響卷煙端部落絲量相關性的煙絲結構分布。邵寧等[5]研究了不同檔次卷煙煙絲結構分布對物理質量的影響，針對不同檔次卷煙提出了煙絲結構優(yōu)化措施。楚晗等[6]研究了基于短支卷煙物理質量穩(wěn)定的煙絲尺寸優(yōu)化，得出了對短支煙物理質量及其穩(wěn)定性產生主要影響的煙絲尺寸分布及其相關性。本試驗通過對細支煙煙絲尺寸與物理指標的相關性研究，探究煙絲結構對細支煙物理指標的影響，為細支煙物理質量的提升提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器 細支卷煙（二類卷煙）配方煙絲及成品煙支：山東中煙工業(yè)有限責任公司青島卷煙廠;ZD–T25篩分儀（德國Haver & Boecker公司），篩網按照孔徑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，密封粘貼標簽備用。（2）煙支取樣：在煙絲取樣對應機臺，在卷煙機出口進行取樣，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，密封粘貼標簽備用。

1.2.2 煙絲結構及成品卷煙物理質量的檢測 （1）煙絲結構檢測：篩分儀對樣品進行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：根據國標[8-10]，利用綜合測試臺對成品煙支的單支重量、硬度及吸阻進行檢測，記錄平均值。

2 結果與分析

2.1 細支煙內煙絲結構 從表1可以看出，細支煙煙支內煙絲尺寸在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，細支煙煙支內長絲率占比最高，中絲率次之，總占比達到75%左右;標準偏差大小依次為長絲率、短絲率、中絲率和碎絲率。

2.2 細支煙煙絲尺寸與物理指標 運用神經網絡多層感知分析，以各物理指標為因變量，各煙絲尺寸為協(xié)變量，培訓與檢測比例為7∶3，分析各煙絲尺寸對各物理指標的重要程度[11]。由表2可知，質量指標而言，各尺寸重要性依次為X2、X3、X6、X5、X1、X4，在5.6～8mm的煙絲尺寸對質量模型輸出值的影響最大;質量標偏而言，各尺寸重要性依次為X3、X5、X6、X4、X1、X2，在3.35～5.6mm的煙絲尺寸對質量標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偏模型輸出值的影響最大;總通風而言，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模型輸出值的影響最大;總通風標偏而言，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標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）對細支煙煙支質量穩(wěn)定性影響較大;在3.35mm-8mm范圍內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范圍內煙絲尺寸對煙支硬度影響較小，在2.5～3.35mm范圍內煙絲尺寸對硬度標偏影響較小;影響煙支總通風煙支煙絲分布主要在<2.5mm范圍，而對細支煙總通風標偏影響最小的煙絲尺寸分布在3.35～5.6mm。

2.3 細支煙煙絲尺寸與物理指標的相關分析 通過對細支煙煙絲尺寸分布與物理指標的相關性分析，得到相關關系矩陣，詳見表3。由表3可知，細支煙煙支質量、質量標偏及硬度標偏與煙絲尺寸無顯著相關性。X1、X2及X3對吸阻呈極顯著正相關（P<0.01），X5對吸阻呈顯著負相關（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對吸阻標偏呈顯著正相關（P<0.05），說明在2.5～3.35mm煙絲尺寸占比越多吸阻標偏越大，吸阻越不穩(wěn)定，吸阻穩(wěn)定性與煙絲在煙支內部的分布一致性有關，然而不同樣品煙支內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（P<0.05），X5對硬度呈極顯著負相關（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對總通風呈顯著負相關（P<0.05），說明長絲率越高（≥3.35mm）煙支總通風越小;X1對總通風標偏呈顯著負相關（P<0.05），說明>8mm范圍煙絲占比越多，總通風標偏越小。整體來看，>8mm尺寸煙絲占比越多，細支煙吸阻越大，煙支硬度越大，總通風越小，對于細支卷煙，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。

2.4 細支煙煙絲尺寸與物理指標逐步回歸分析 針對細支煙煙絲尺寸與物理指標的相關分析，選取顯著影響的物理指標進一步進行逐步回歸分析，其中各尺寸分布（X1、X2、X3、X4、X5）為自變量，吸阻（Y1）、吸阻標偏（Y2）、硬度（Y3）、總通風（Y4）、總通風標偏（Y5）為因變量，運用SPSS進行逐步回歸分析，見表4。由表4可知，X1和X3尺寸煙絲與吸阻呈顯著正相關（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支煙吸阻;X4與吸阻標偏呈顯著正相關（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與硬度呈極顯著負相關（P=0.001<0.01），說明X5尺寸煙絲含量越多，煙支硬度越小;X1與總通風呈顯著負相關（P=0.01<0.05），說明X1尺寸煙絲含量越多，總通風越小;X1與總通風標偏呈顯著負相關（P=0.027<0.05），說明X1尺寸煙絲含量越多，總通風標偏越大。通過逐步回歸分析發(fā)現影響煙支物理指標的煙絲尺寸為X1、X3、X4和X5，其中X1尺寸煙絲對吸阻產生正相關影響，對總通風和總通風標偏產生負相關影響，X5尺寸煙絲對硬度產生負相關影響。與神經網絡各煙絲尺寸重要性及相關分析結果基本相同。

3 結論與討論

本研究表明，對細支煙物理指標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，細支煙吸阻增大，煙支硬度增加，總通風降低，吸阻、總通風穩(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，煙支吸阻對產品質量的影響較大。本研究以細支煙吸阻為第一考慮因素，結合其余物理指標進行平衡，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支煙各項物理指標，提高物理質量的穩(wěn)定性。本試驗只分析了不同煙絲尺寸對細支煙質量、吸阻、硬度、總通風及其各指標標偏的影響，仍有其余指標為未進行分析，需要進一步研究。本研究為改善細支煙物理質量提供了思路和方法，在實際生產過程中，針對不同檔次細支卷煙，應根據實際要求仍需進一步研究，找到最適宜的煙絲尺寸范圍，以達到提升細支卷煙物理質量的目的。

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