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摘要：采用局部多项式方法作为非线性模型拟合工具进行建模分析，比较了接装纸激光、静电两种打孔方式对焦油、烟气烟碱、总粒相物、烟气水分、一氧化碳等卷烟烟气成分释放量的影响，研究了两种打孔方式下不同透气度与卷烟烟气成分释放量的关系。结果表明，激光打孔的接装纸透气度稳定性优于静电打孔，激光打孔的透气度在150～300 CU，烟气成分处于相对较低的释放量范围，且变化稳定。
关键词：接装纸；静电；激光；卷烟烟气成分；局部多项式
中图分类号：TS452+.4 文献标识码：A 文章编号：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
滤嘴通风是卷烟降焦的重要路径，其原理是通过稀释主流烟气来降低焦油的递送量，同时降低燃烧锥进入烟支的气流速率，提高过滤嘴的过滤效率[1-3]。滤嘴通风是通过预打孔接装纸搭配透气成型纸来实现的，接装纸常用的打孔方式有静电打孔和激光打孔。由于两种打孔方式的原理不一样，对卷烟产品常规烟气成分影响也不相同[4]。目前的文献多为采用激光打孔法研究接装纸打孔透气度对卷烟烟气影响，打孔的透气度范围均小于200 CU，对静电、激光两种打孔方式对卷烟产品常规烟气成分影响的比较研究较少[5，6]。局部多项式方法是一种局部加权最小二乘拟合方法，可以应用到各种设计模型中，不论是随机的还是固定的，高度密集还是均匀设计的都适用，与其他回归方法相比，没有边界的影响[7，8]。本研究选择了局部多项式方法作为非线性模型拟合工具进行建模分析，在接装纸透气度小于400 CU的范围内，探索不同透气度下静电、激光打孔对卷烟产品烟气成分释放量的影响。
1 材料与方法
1.1 卷烟样品的准备
采用同批次的烟丝、相同规格的卷烟纸和嘴棒，除接装纸打孔方式和透气度不同外，其他辅料不变，所有样品均在相同条件下卷制。
1.2 接装纸
接装纸平均长度为30.0 mm，分别在距唇端13.5 mm处采用静电、激光两种方式打孔，透气度分别为120、160、200、240、300、400 CU。表1列出两种打孔方式透气度的实测值。
1.3 样品制备
卷烟样品在温度（22±1） ℃，相对湿度（60±3）%的环境下平衡水分48 h，按常规烟气分析要求选取合格的烟支进行测定。
1.4 烟气常规成分检测
按GB/T 19609-2004[9]、GB/T 3356-2009[10]、YC/T 154-2001[11]等标准方法对卷烟样品烟气中的总粒相物、焦油、烟碱、水分和一氧化碳进行检测。
1.5 统计分析
采用R语言中的Loess函数进行局部多项式回归拟合[12，13]，带宽参照参考文献[14]。由于实验样品基本已经覆盖整个实验水平范围，所以模型拟合考虑的是每个实验样品点的完全拟合，即预测值与实际值误差为0作为模型带宽选择的依据，确定静电打孔方式带宽选择0.71，激光打孔方式带宽选择0.83，并采用绘图函数[15]绘制图形。
2 结果与分析
2.1 卷烟烟气成分检测
烟气的总粒相物、焦油、烟碱、烟气水分和一氧化碳等5项烟气指标的检测结果见表2。
2.2 局部多项式模型的建立
2.2.1 静电打孔对烟气化学指标的影响趋势 从图1可以看出，采用静电打孔方式，烟气中的总粒相物、焦油、烟碱、烟气水分、一氧化碳释放量随透气度增大先降低，然后在透气度125～200 CU范围内出现高值。
2.2.2 激光打孔对烟气化学指标的影响趋势 从图2可以看出，采用激光打孔方式，烟气中的5项化学指标变化趋势呈现如下特点：随着透气度的增大，5项化学指标释放量急剧降低，然后在透气度大于163～283 CU释放量趋于平稳。
3 小结与讨论
接装纸打孔通风稀释对卷烟减害降焦有显著影响，不同的打孔方式对卷烟的通风稀释效果不同。为了找出打孔方式对卷烟烟气成分的影响规律，利用局部多项式模型对试验数据进行了分析：
1）接装纸采用静电打孔，打孔直径存在差异，透气度不稳定，从而导致常规烟气成分的释放量不稳定；采用激光打孔，孔径均匀、透气度稳定，故烟气成分释放量比较稳定。
2）采用静电打孔，当透气度低于120 CU时5项卷烟烟气指标释放量随透气度增加而减少；随着透气度的增加，总粒相物、水分、烟气烟碱3项卷烟烟气指标释放量不稳定，而焦油、一氧化碳在透气度120～200 CU范围内出现高值，透气度大于200 CU后两项烟气成分释放量处于相对较低范围，且变化稳定。
3）采用激光打孔，透气度低于160 CU时5项卷烟烟气成分释放量随透气度增加而减少，当透气度继续增加时5项卷烟烟气成分释放量趋于稳定，透气度大于280 CU左右时总粒相物、水分、一氧化碳、焦油释放量缓慢升高。激光打孔接装纸的透气度在160～280 CU可使5项烟气成分处于相对较低的释放量范围，且变化稳定。
参考文献：
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（责任编辑 胡西洲）
