摘要：采用局部多項(xiàng)式方法作為非線性模型擬合工具進(jìn)行建模分析，比較了接裝紙激光、靜電兩種打孔方式對(duì)焦油、煙氣煙堿、總粒相物、煙氣水分、一氧化碳等卷煙煙氣成分釋放量的影響，研究了兩種打孔方式下不同透氣度與卷煙煙氣成分釋放量的關(guān)系。結(jié)果表明，激光打孔的接裝紙透氣度穩(wěn)定性優(yōu)于靜電打孔，激光打孔的透氣度在150～300 CU，煙氣成分處于相對(duì)較低的釋放量范圍，且變化穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：接裝紙；靜電；激光；卷煙煙氣成分；局部多項(xiàng)式

中圖分類號(hào)：TS452+.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2012）23-5403-03

Impact of Perforated Tipping Paper by Laser and Static Electricity on Cigarette Smoke

DUAN Yuan-xing，ZHANG Tao，CHEN Jin-xiong，LIU Wei，CUI Zhu-wen，ZHANG Xia，XU Yong，JIN Yong-can

（Key Lab of Tobacco Chemistry of Yunnan/Yunnan Academy of Tobacco Science， Kunming 650106，China）

Abstract： To investigate the relationship between perforated tipping paper by laser or static electricity and cigarette smoke， local polynomial method was used for non-linear model analysis； and the effects of perforated tipping paper by laser or static electricity on tar， nicotine， total particulate matter， smoke water， carbon monoxide and other emission components of cigarette smoke were compared. Model analysis showed that the stability of filter ventilation perforated tipping paper by laser was better than static electricity， as filter ventilation was in the 150～300 CU range， cigarette smoke emission was at a relatively low level.

Key words： tipping paper； static electricity； the laser； cigarette smoke components； local polynomial

濾嘴通風(fēng)是卷煙降焦的重要路徑，其原理是通過稀釋主流煙氣來降低焦油的遞送量，同時(shí)降低燃燒錐進(jìn)入煙支的氣流速率，提高過濾嘴的過濾效率[1-3]。濾嘴通風(fēng)是通過預(yù)打孔接裝紙搭配透氣成型紙來實(shí)現(xiàn)的，接裝紙常用的打孔方式有靜電打孔和激光打孔。由于兩種打孔方式的原理不一樣，對(duì)卷煙產(chǎn)品常規(guī)煙氣成分影響也不相同[4]。目前的文獻(xiàn)多為采用激光打孔法研究接裝紙打孔透氣度對(duì)卷煙煙氣影響，打孔的透氣度范圍均小于200 CU，對(duì)靜電、激光兩種打孔方式對(duì)卷煙產(chǎn)品常規(guī)煙氣成分影響的比較研究較少[5，6]。局部多項(xiàng)式方法是一種局部加權(quán)最小二乘擬合方法，可以應(yīng)用到各種設(shè)計(jì)模型中，不論是隨機(jī)的還是固定的，高度密集還是均勻設(shè)計(jì)的都適用，與其他回歸方法相比，沒有邊界的影響[7，8]。本研究選擇了局部多項(xiàng)式方法作為非線性模型擬合工具進(jìn)行建模分析，在接裝紙透氣度小于400 CU的范圍內(nèi)，探索不同透氣度下靜電、激光打孔對(duì)卷煙產(chǎn)品煙氣成分釋放量的影響。

1 材料與方法

1.1 卷煙樣品的準(zhǔn)備

采用同批次的煙絲、相同規(guī)格的卷煙紙和嘴棒，除接裝紙打孔方式和透氣度不同外，其他輔料不變，所有樣品均在相同條件下卷制。

1.2 接裝紙

接裝紙平均長度為30.0 mm，分別在距唇端13.5 mm處采用靜電、激光兩種方式打孔，透氣度分別為120、160、200、240、300、400 CU。表1列出兩種打孔方式透氣度的實(shí)測值。

1.3 樣品制備

卷煙樣品在溫度（22±1） ℃，相對(duì)濕度（60±3）%的環(huán)境下平衡水分48 h，按常規(guī)煙氣分析要求選取合格的煙支進(jìn)行測定。

1.4 煙氣常規(guī)成分檢測

按GB/T 19609-2004[9]、GB/T 3356-2009[10]、YC/T 154-2001[11]等標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)卷煙樣品煙氣中的總粒相物、焦油、煙堿、水分和一氧化碳進(jìn)行檢測。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

采用R語言中的Loess函數(shù)進(jìn)行局部多項(xiàng)式回歸擬合[12，13]，帶寬參照參考文獻(xiàn)[14]。由于實(shí)驗(yàn)樣品基本已經(jīng)覆蓋整個(gè)實(shí)驗(yàn)水平范圍，所以模型擬合考慮的是每個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品點(diǎn)的完全擬合，即預(yù)測值與實(shí)際值誤差為0作為模型帶寬選擇的依據(jù)，確定靜電打孔方式帶寬選擇0.71，激光打孔方式帶寬選擇0.83，并采用繪圖函數(shù)[15]繪制圖形。

2 結(jié)果與分析

2.1 卷煙煙氣成分檢測

煙氣的總粒相物、焦油、煙堿、煙氣水分和一氧化碳等5項(xiàng)煙氣指標(biāo)的檢測結(jié)果見表2。

2.2 局部多項(xiàng)式模型的建立

2.2.1 靜電打孔對(duì)煙氣化學(xué)指標(biāo)的影響趨勢 從圖1可以看出，采用靜電打孔方式，煙氣中的總粒相物、焦油、煙堿、煙氣水分、一氧化碳釋放量隨透氣度增大先降低，然后在透氣度125～200 CU范圍內(nèi)出現(xiàn)高值。

2.2.2 激光打孔對(duì)煙氣化學(xué)指標(biāo)的影響趨勢 從圖2可以看出，采用激光打孔方式，煙氣中的5項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)變化趨勢呈現(xiàn)如下特點(diǎn)：隨著透氣度的增大，5項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)釋放量急劇降低，然后在透氣度大于163～283 CU釋放量趨于平穩(wěn)。

3 小結(jié)與討論

接裝紙打孔通風(fēng)稀釋對(duì)卷煙減害降焦有顯著影響，不同的打孔方式對(duì)卷煙的通風(fēng)稀釋效果不同。為了找出打孔方式對(duì)卷煙煙氣成分的影響規(guī)律，利用局部多項(xiàng)式模型對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析：

1）接裝紙采用靜電打孔，打孔直徑存在差異，透氣度不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致常規(guī)煙氣成分的釋放量不穩(wěn)定；采用激光打孔，孔徑均勻、透氣度穩(wěn)定，故煙氣成分釋放量比較穩(wěn)定。

2）采用靜電打孔，當(dāng)透氣度低于120 CU時(shí)5項(xiàng)卷煙煙氣指標(biāo)釋放量隨透氣度增加而減少；隨著透氣度的增加，總粒相物、水分、煙氣煙堿3項(xiàng)卷煙煙氣指標(biāo)釋放量不穩(wěn)定，而焦油、一氧化碳在透氣度120～200 CU范圍內(nèi)出現(xiàn)高值，透氣度大于200 CU后兩項(xiàng)煙氣成分釋放量處于相對(duì)較低范圍，且變化穩(wěn)定。

3）采用激光打孔，透氣度低于160 CU時(shí)5項(xiàng)卷煙煙氣成分釋放量隨透氣度增加而減少，當(dāng)透氣度繼續(xù)增加時(shí)5項(xiàng)卷煙煙氣成分釋放量趨于穩(wěn)定，透氣度大于280 CU左右時(shí)總粒相物、水分、一氧化碳、焦油釋放量緩慢升高。激光打孔接裝紙的透氣度在160～280 CU可使5項(xiàng)煙氣成分處于相對(duì)較低的釋放量范圍，且變化穩(wěn)定。

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（責(zé)任編輯 胡西洲）