李俊文，黃琬凌**，江 雪，蔡潔云，王惠平，李雪梅

(1.紅云紅河煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司 昆明卷煙廠，云南 昆明 650231；2.云南省煙草質(zhì)量監(jiān)督檢測站，云南 昆明 650106)

煙用盒裝商標(biāo)紙是卷煙產(chǎn)品普遍采用的包裝材料,又可分為盒包裝紙和條包裝紙。由于印刷工藝和原紙材質(zhì)的不同,其吸濕性差異較大。在不同溫濕度的環(huán)境下，商標(biāo)紙水分會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致紙張變形。水分含量不在標(biāo)準(zhǔn)范圍時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致商標(biāo)紙?jiān)诰頍煱b設(shè)備上運(yùn)行不暢,造成停機(jī)和不合格品增加,影響生產(chǎn)效率和物料損耗。煙用盒裝商標(biāo)紙的平整度、定量、折痕挻度等幾項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)對(duì)小盒上機(jī)適用性有顯著影響。煙用盒裝商標(biāo)紙水分含量對(duì)平整度、定量和折痕挺度有一定的影響，含水率過高或過低，都會(huì)導(dǎo)致商標(biāo)卷曲，影響上機(jī)適應(yīng)性。

目前，對(duì)煙用盒裝商標(biāo)紙含水率的檢測主要有烘箱法[1]，但使用烘箱法檢測煙用盒裝商標(biāo)紙含水率所需時(shí)間長，且需要反復(fù)烘干，操作繁瑣，并且計(jì)算過程繁瑣。鹵素水分儀是在紅外線加熱燈里注入了惰性氣體(通常是碘或溴等鹵素)作為熱源，根據(jù)熱失重原理進(jìn)行測定。傳統(tǒng)烘箱法采用空氣對(duì)流方式對(duì)樣品進(jìn)行加熱，并需要較長的干燥時(shí)間(一般需要 6 h 以上)。而與之相比，鹵素水分中的樣品吸收鹵素?zé)羯l(fā)出紅外輻射，故可以達(dá)到快速加熱的效果，樣品加熱更均勻，揮發(fā)物揮發(fā)更徹底。使用鹵素水分儀測定揮發(fā)物，已經(jīng)在食品、醫(yī)療、化工等行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用[2-10]。本文通過大量的實(shí)驗(yàn)比對(duì)，以及數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法[11-12]探討了采用鹵素水分儀測定煙用盒裝商標(biāo)紙水分含量的檢測方法，并與烘箱法進(jìn)行對(duì)比，確定了檢測時(shí)所需的升溫程序、試樣質(zhì)量、干燥溫度、終止條件等實(shí)驗(yàn)條件。該檢測方法檢測速度快，操作簡便、重復(fù)性好，具有較好的推廣應(yīng)有前景。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與樣品

FED240電熱鼓風(fēng)干燥箱(數(shù)顯式，德國賓德公司)；MSA224S-ICE-DU電子天平(德國賽多利斯公司，精確到 0.0001 g)；HX204鹵素水分測定儀(梅特勒-托利多公司)。

樣品：某品牌商標(biāo)紙，以下簡稱樣品A。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.1 烘箱法

按GB/T 22838.8—2009 測試。

1.2.2 鹵素水分儀法

采用鹵素水分儀測試，開機(jī)預(yù)熱后，選取好預(yù)設(shè)的測試方法，鋁盤放置到位去皮后，直接在儀器上稱取樣品，啟動(dòng)測試程序，待分析結(jié)束后記錄儀器自動(dòng)顯示的含水率測試結(jié)果。每個(gè)樣品測試10次，取其平均值作為最終結(jié)果。樣品質(zhì)量、加熱時(shí)間和加熱溫度通過實(shí)驗(yàn)優(yōu)選。

2 結(jié)果與討論

2.1 鹵素水分儀試驗(yàn)條件的確定

2.1.1 試樣質(zhì)量對(duì)水分含量測定結(jié)果的影響

為確定鹵素水分測定儀檢測終點(diǎn)，參考GB/T 462—2008《紙、紙板和紙漿分析試樣水分的測定》，在 105 ℃ 用傳統(tǒng)烘箱法對(duì)待測商標(biāo)紙?jiān)嚇铀趾窟M(jìn)行測定，測定10次，取平均值，該商標(biāo)紙水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.10%。

分別稱量約0.5、1、2 g 的商標(biāo)紙樣品，置于鋁皿中，在 120 ℃ 下，加熱 3 min，測定結(jié)果見圖1。由結(jié)果可知，當(dāng)試樣質(zhì)量為1.0±0.1 g 時(shí)，鹵素干燥法與烘箱法結(jié)果最為接近。

采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)烘箱法與鹵素干燥法在不同試樣質(zhì)量條件下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。由表1可知，在確定加熱時(shí)間和溫度時(shí)，樣品水分含量隨質(zhì)量的增大而減小。當(dāng)試樣質(zhì)量為 1 g 時(shí)，該條件下商標(biāo)紙水分含量與烘箱法測定結(jié)果相當(dāng)。方差齊性檢驗(yàn)結(jié)果見表2，由表2可知，Levene方差齊性檢驗(yàn)F統(tǒng)計(jì)量為0.788，在當(dāng)前自由度下對(duì)應(yīng)的P值為0.508(>0.05)，說明4組樣本所代表總體的方差齊。單因素方差分析結(jié)果見表3，由結(jié)果可知，4組間的顯著性為0.000(<0.05)，說明4種檢測方法得出的結(jié)果之間有顯著差異。采用LSD檢驗(yàn)，將烘箱法與3種鹵素干燥法進(jìn)行多重比較，結(jié)果見表4。由顯著性可知，烘箱法與鹵素干燥法(1.0 g)結(jié)果無明顯差異，與另外兩個(gè)條件下差異顯著。說明試樣質(zhì)量為1.0±0.1 g 時(shí)，鹵素干燥法和烘箱法得到的結(jié)果有良好的一致性。

圖1 試樣質(zhì)量對(duì)檢測結(jié)果的影響

表1 烘箱法與鹵素干燥法在不同試樣質(zhì)量條件下的方差分析描述性結(jié)果

表2 烘箱法與鹵素干燥法在不同試樣質(zhì)量條件下的方差齊性檢驗(yàn)結(jié)果

表3 烘箱法與鹵素干燥法在不同試樣質(zhì)量條件下的方差分析結(jié)果

表4 烘箱法與鹵素干燥法在不同試樣質(zhì)量條件下的多重比較結(jié)果(LSD檢驗(yàn))

2.1.2 加熱溫度對(duì)水分含量測定結(jié)果的影響

稱量約 1 g 商標(biāo)紙樣品，分別在110、120、130 ℃ 下，加熱 3 min，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定結(jié)果見圖2。由結(jié)果可知，當(dāng)加熱溫度為 120 ℃ 時(shí)，鹵素干燥法與烘箱法結(jié)果最為接近。

采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)烘箱法與鹵素干燥法在不同試樣質(zhì)量條件下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表5。由結(jié)果可知，在確定試樣質(zhì)量和加熱時(shí)間時(shí)，樣品水分含量隨加熱溫度的增大而增大。當(dāng)加熱溫度為 120 ℃ 時(shí)，該條件下商標(biāo)紙水分含量與烘箱法測定結(jié)果相當(dāng)。方差齊性檢驗(yàn)結(jié)果見表6，由結(jié)果可知，Levene方差齊性檢驗(yàn)F統(tǒng)計(jì)量為0.487，在當(dāng)前自由度下對(duì)應(yīng)的P值為0.694(>0.05)，說明4組樣本所代表總體的方差齊。單因素方差分析結(jié)果見表7。由表7可知，4組間的顯著性為0.000(<0.05)，說明4種檢測方法得出的結(jié)果之間有顯著差異。采用LSD檢驗(yàn)，將烘箱法與3種鹵素干燥法進(jìn)行多重比較，結(jié)果見表8。由顯著性可知，烘箱法與鹵素干燥法(120 ℃)結(jié)果無明顯差異，與另外兩個(gè)條件下差異顯著。說明加熱溫度為 120 ℃ 時(shí)，鹵素干燥法和烘箱法得到的結(jié)果有良好的一致性。

圖2 不同溫度對(duì)檢測結(jié)果的影響

表5 烘箱法與鹵素干燥法在不同溫度條件下的方差分析描述性結(jié)果

表6 烘箱法與鹵素干燥法在不同溫度條件下的方差齊性檢驗(yàn)結(jié)果

表7 烘箱法與鹵素干燥法在不同溫度條件下的方差分析結(jié)果

表8 烘箱法與鹵素干燥法在不同溫度條件下的多重比較結(jié)果(LSD檢驗(yàn))

2.1.3 預(yù)設(shè)加熱時(shí)間對(duì)水分含量測定結(jié)果的影響

稱量約 1 g 商標(biāo)紙樣品，設(shè)定加熱時(shí)間分別為2、3、4 min，加熱溫度為 120 ℃，水分含量的測定結(jié)果見圖3。由結(jié)果可知，當(dāng)加熱時(shí)間為3 min時(shí)，鹵素干燥法與烘箱法結(jié)果最為接近。

圖3 不同加熱時(shí)間對(duì)檢測結(jié)果的影響

采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)烘箱法與鹵素干燥法在不同加熱時(shí)間條件下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表9。由結(jié)果可知，在確定試樣質(zhì)量和加熱溫度時(shí)，樣品水分含量隨加熱時(shí)間的增大而增大。當(dāng)加熱時(shí)間為 3 min 時(shí)，該條件下商標(biāo)紙水分含量與烘箱法測定結(jié)果相當(dāng)。方差齊性檢驗(yàn)結(jié)果見表10，由結(jié)果可知，Levene方差齊性檢驗(yàn)F統(tǒng)計(jì)量為0.537，在當(dāng)前自由度下對(duì)應(yīng)的P值為0.660(>0.05)，說明4組樣本所代表總體的方差齊。單因素方差分析結(jié)果見表11，由結(jié)果可知，4組間的顯著性為0.000(<0.05)，說明4種檢測方法得出的結(jié)果之間有顯著差異。采用LSD檢驗(yàn)，將烘箱法與3種鹵素干燥法進(jìn)行多重比較，結(jié)果見表12。由顯著性可知，烘箱法與鹵素干燥法(3 min)結(jié)果無明顯差異，與另外兩個(gè)條件下差異顯著。說明加熱時(shí)間為 3 min 時(shí)，鹵素干燥法和烘箱法得到的結(jié)果有良好的一致性。

表9 烘箱法與鹵素干燥法在不同加熱時(shí)間條件下的方差分析描述性結(jié)果

表10 烘箱法與鹵素干燥法在不同加熱時(shí)間條件下的方差齊性檢驗(yàn)結(jié)果

表11 烘箱法與鹵素干燥法在不同加熱時(shí)間條件下的方差分析結(jié)果

表12 烘箱法與鹵素干燥法在不同加熱時(shí)間條件下的多重比較結(jié)果(LSD檢驗(yàn))

2.1.4 預(yù)設(shè)質(zhì)量損失對(duì)揮發(fā)物含量測定結(jié)果的影響

稱量約 1 g 的試樣，在 120 ℃ 加熱溫度下，預(yù)設(shè)質(zhì)量損失分別為1/20、1/50、1/90 mg/s 時(shí)，分別測定試樣中水分含量。通過與烘箱法和預(yù)設(shè)加熱時(shí)間法的測定結(jié)果對(duì)比，選擇預(yù)設(shè)質(zhì)量損失為 1/50 mg/s。測定結(jié)果見圖4。由結(jié)果可知，當(dāng)預(yù)設(shè)質(zhì)量損失為 1/50 mg/s 時(shí)，鹵素干燥法與烘箱法結(jié)果最為接近。

采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)烘箱法與鹵素干燥法在不同加熱時(shí)間條件下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表13。由結(jié)果可知，在確定試樣質(zhì)量和加熱溫度時(shí)，樣品水分含量隨預(yù)設(shè)質(zhì)量損失的增大而增大。當(dāng)預(yù)設(shè)質(zhì)量損失為 1/50 mg/s 時(shí)，該條件下商標(biāo)紙水分含量與烘箱法測定結(jié)果相當(dāng)。方差齊性檢驗(yàn)結(jié)果見表14，由結(jié)果可知，Levene方差齊性檢驗(yàn)F統(tǒng)計(jì)量為0.812，在當(dāng)前自由度下對(duì)應(yīng)的P值為0.496(>0.05)，說明4組樣本所代表總體的方差齊。單因素方差分析結(jié)果見表15，由結(jié)果可知，4組間的顯著性為0.000(<0.05)，說明4種檢測方法得出的結(jié)果之間有顯著差異。采用LSD檢驗(yàn)，將烘箱法與3種鹵素干燥法進(jìn)行多重比較，結(jié)果見表16。由顯著性可知，烘箱法與鹵素干燥法(1/50 mg/s)結(jié)果無明顯差異，與另外兩個(gè)條件下差異顯著。說明預(yù)設(shè)質(zhì)量損失為 1/50 mg/s 時(shí)，鹵素干燥法和烘箱法得到的結(jié)果有良好的一致性。

圖4 不同質(zhì)量損失條件下對(duì)檢測結(jié)果的影響

表13 烘箱法與鹵素干燥法在不同質(zhì)量損失條件下的方差分析描述性結(jié)果

表14 烘箱法與鹵素干燥法在不同質(zhì)量損失條件下的方差齊性檢驗(yàn)結(jié)果

表15 烘箱法與鹵素干燥法在不同質(zhì)量損失條件下的方差分析結(jié)果

表16 烘箱法與鹵素干燥法在不同質(zhì)量損失條件下的多重比較結(jié)果(LSD檢驗(yàn))

2.2 與烘箱法對(duì)比

分別在 105 ℃ 下使用傳統(tǒng)烘箱法、以及采用預(yù)設(shè)質(zhì)量損失法和預(yù)設(shè)加熱時(shí)間法在 120 ℃ 使用鹵素水分儀來檢測商標(biāo)紙水分含量，結(jié)果見圖5。由結(jié)果可知，兩種鹵素水分儀測定方法與烘箱法的檢測值之間很接近。

采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)烘箱法與鹵素干燥法在不同加熱時(shí)間條件下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表17。由結(jié)果可知，三種不同檢測方法得到的樣品水分含量值很接近。方差齊性檢驗(yàn)結(jié)果見表18，由結(jié)果可知，Levene方差齊性檢驗(yàn)F統(tǒng)計(jì)量為1.515，在當(dāng)前自由度下對(duì)應(yīng)的P值為0.238(>0.05)，說明4組樣本所代表總體的方差齊。單因素方差分析結(jié)果見表19，由結(jié)果可知，3組間的顯著性為0.596(>0.05)，說明3種檢測方法得出的結(jié)果之間無顯著差異。采用LSD檢驗(yàn)，將烘箱法與2種鹵素干燥法進(jìn)行多重比較，結(jié)果見表20。由顯著性可知，烘箱法與兩種鹵素干燥法結(jié)果無明顯差異。說明預(yù)設(shè)質(zhì)量損失為 1/50 mg/s 以及預(yù)設(shè)加熱時(shí)間為 3 min 時(shí)，鹵素干燥法和烘箱法得到的結(jié)果有良好的一致性。

圖5 烘箱法與兩種設(shè)定條件的鹵素水分儀法的結(jié)果比較

表17 烘箱法與兩種設(shè)定條件的鹵素水分儀法的方差分析描述性結(jié)果

表18 烘箱法與兩種設(shè)定條件的鹵素水分儀法的方差齊性檢驗(yàn)結(jié)果

表19 烘箱法與兩種設(shè)定條件的鹵素水分儀法的方差分析結(jié)果

表20 烘箱法與兩種設(shè)定條件的鹵素水分儀法的多重比較結(jié)果(LSD檢驗(yàn))

3 結(jié)語

樣品的質(zhì)量、加熱時(shí)間、加熱溫度都會(huì)影響鹵素水分儀對(duì)商標(biāo)紙水分含量的的檢測結(jié)果。使用預(yù)設(shè)加熱時(shí)間或預(yù)設(shè)質(zhì)量損失兩種模式都可用于商標(biāo)紙水分含量。該檢測方法速度快，操作簡便，需要的樣品量少，有較好的準(zhǔn)確度和精密度，與經(jīng)典方法間檢測值無顯著性差異。可以用于快速測定商標(biāo)紙水分含量，進(jìn)而保障煙用材料良好的上級(jí)適應(yīng)性，提高生產(chǎn)效率以及質(zhì)量。