3種梗絲不同摻配比例對卷煙質(zhì)量的影響

金 哲，樸永革，黃樹永，付 祺，李玉娥，袁新凱

吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，吉林省延吉市長白山東路2099號 133001

目前，梗絲膨脹干燥方法主要有梗絲滾筒干燥處理技術(shù)、膨化塔式梗絲膨脹技術(shù)［1-3］、ESS（Expanded Shredded Stem，ESS）梗絲處理技術(shù)［4-7］、煙梗微波處理技術(shù)［8-10］等。膨化塔式梗絲膨脹技術(shù)處理的梗絲具有較高的填充性，但后續(xù)的耐加工性和對煙梗固有雜氣的去除不甚理想［1-3］；ESS梗絲處理技術(shù)和煙梗微波處理技術(shù)生產(chǎn)的煙梗顆粒是新型的卷煙用材料，形態(tài)呈顆粒狀，具有較強(qiáng)的填充性和后續(xù)的耐加工性，且對去除煙梗雜氣有一定作用［4-10］；而采用滾筒式干燥處理的梗絲具有與煙絲較為接近的物理性狀，且同樣體現(xiàn)出較強(qiáng)的填充性和耐加工性。因此，擬采用均勻設(shè)計方法，對膨化塔式梗絲膨脹技術(shù)、煙梗微波處理技術(shù)及滾筒干燥處理3種不同方法制備的梗絲進(jìn)行摻配比例試驗，旨在綜合考察3種摻配物對混合煙絲物理指標(biāo)、煙支卷制質(zhì)量、卷煙主流煙氣和感官質(zhì)量的影響，為進(jìn)一步開展低焦卷煙配方設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、設(shè)備與儀器

供試葉絲：吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司正常生產(chǎn)的A牌號卷煙葉絲。

供試梗絲：片狀梗絲，即膨化塔式梗絲膨脹技術(shù)制備的梗絲；絲狀梗絲，即滾筒干燥技術(shù)處理的梗絲；顆粒狀梗絲，即煙梗經(jīng)微波處理后制得的梗絲，梗絲長度為3～6 mm。

GDS410梗絲填充值測定儀、YQ-2型煙絲振動分選篩（鄭州煙草研究院）；Protos70卷煙機(jī)（德國豪尼公司）；YDX-Ⅲ旋轉(zhuǎn)箱法卷煙端部落絲測量儀（中國科學(xué)院合肥智能機(jī)械研究所）；Sodimax煙支物理綜合測試臺（法國Sodimat公司）；ASM500吸煙機(jī)（英國斯茹林有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計方法及檢驗

利用均勻設(shè)計方法對3種摻配物的摻配比例進(jìn)行試驗設(shè)計，試驗方案見表1。

取180 kg A牌號卷煙葉絲，均勻分成6等份，每份30 kg，按表1中的摻配比例將摻配物與試驗葉絲摻配均勻，混合煙絲置貯絲房中平衡4 h以上。對以上6種混合煙絲各取6 kg，測定混合煙絲的煙絲結(jié)構(gòu)和填充值；將6種混合煙絲卷制成煙支，測定其物理指標(biāo)及主流煙氣成分，并進(jìn)行感官質(zhì)量評價。試驗均重復(fù)3次，試驗結(jié)果取平均值。最后對各組檢測結(jié)果進(jìn)行回歸分析，并建立回歸方程，以考察3種摻配物不同摻配比例對混合煙絲物理指標(biāo)、煙支卷制質(zhì)量、感官評吸質(zhì)量和卷煙主流煙氣的影響。同時以正常生產(chǎn)A牌號卷煙各指標(biāo)檢測結(jié)果與回歸方程預(yù)測值進(jìn)行比較，以驗證回歸方程的準(zhǔn)確性。

表1 3種摻配物比例的均勻設(shè)計試驗方案 （%）

1.2.2 檢測方法

采用文獻(xiàn)［11-12］規(guī)定的方法測定各樣品的煙絲填充值和煙絲結(jié)構(gòu)；采用文獻(xiàn)［13-21］規(guī)定的方法測定煙支物理指標(biāo)；采用文獻(xiàn)［22-25］規(guī)定的方法測定各卷煙主流煙氣指標(biāo)。

由吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司評吸委員組成評吸小組，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)［26］規(guī)定的方法對各樣品進(jìn)行感官質(zhì)量評價。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種摻配物對混合煙絲物理指標(biāo)的影響

對6組混合試驗煙絲物理指標(biāo)進(jìn)行檢測，結(jié)果見表2。根據(jù)表2的試驗結(jié)果進(jìn)行回歸分析，結(jié)果見表3。由表3可知，在置信限小于0.05條件下，3個回歸方程復(fù)相關(guān)系數(shù)均大于0.98，說明變量間有較強(qiáng)的線性相關(guān)性，各回歸方程擬合效果良好。

表2 3種摻配物摻配比例不同時煙絲的填充值、整絲率和碎絲率

由摻配物與填充值的回歸方程可以看出，在一定范圍內(nèi)，增加任何一種梗絲的摻配量，均可提升混合煙絲填充值，其中絲狀梗絲對混合煙絲填充值影響最小。

由摻配物與整絲率的回歸方程可以看出，絲狀梗絲對煙絲整絲率的影響可以忽略，片狀梗絲與顆粒狀梗絲存在交互作用，當(dāng)顆粒狀梗絲取固定值時，隨著片狀梗絲的比例增加，整絲率呈先升高后下降的趨勢，當(dāng)片狀梗絲取固定值時，增加顆粒狀梗絲會導(dǎo)致整絲率下降。

由摻配物與碎絲率的回歸方程可以看出，當(dāng)其他兩個變量取固定值時，隨著片狀梗絲比例增加，碎絲率逐漸增加，這是由于膨化塔式梗絲膨脹技術(shù)制備的梗絲較薄，在摻配過程中易導(dǎo)致二次造碎；隨著顆粒狀梗絲比例增加，碎絲率呈下降趨勢，可能是由于采用煙梗微波處理技術(shù)制備的顆粒梗絲長度為3～6 mm，且耐加工性較強(qiáng)，不易產(chǎn)生二次造碎；隨著絲狀梗絲比例的增加，碎絲率呈先降低后升高趨勢，可能是由于滾筒干燥處理的梗絲膨化效果較弱，梗絲呈現(xiàn)煙絲的物理性狀，絲長且有一定韌性，在后續(xù)加工過程中不易產(chǎn)生造碎，但絲狀梗絲達(dá)到一定比例后會使碎絲率增加。

表3 3種摻配物的摻配比例與煙絲物理指標(biāo)的回歸分析結(jié)果

2.2 3種摻配物對煙支物理指標(biāo)的影響

對6組試驗煙支物理指標(biāo)進(jìn)行檢測，并對試驗結(jié)果進(jìn)行回歸分析，結(jié)果見表4、表5。由表5可知，在置信限小于0.05條件下，卷煙單支質(zhì)量、吸阻和端部落絲量回歸方程復(fù)相關(guān)系數(shù)均大于0.98，說明變量間有較強(qiáng)的線性相關(guān)性，回歸方程擬合精度較高，而硬度回歸方程擬合度相對較低，故暫不討論。

由表4和表5可知，試驗范圍內(nèi)提高任一梗絲的摻配比例可適當(dāng)降低卷煙單支質(zhì)量，但影響都較小。由卷煙吸阻回歸方程可知，當(dāng)其他兩變量取固定值時，增加片狀梗絲或顆粒狀梗絲的摻配比例，卷煙吸阻均隨之增加；提高絲狀梗絲摻配比例一定程度上可降低卷煙吸阻，其中片狀梗絲對卷煙吸阻的影響最大，顆粒狀梗絲和絲狀梗絲對卷煙吸阻的影響相對較小。由端部落絲量檢測結(jié)果及回歸方程可以看出，隨片狀梗絲摻配比例的提高，端部落絲量呈下降趨勢，提高絲狀梗絲的摻配比例使端部落絲量增加，隨著顆粒狀梗絲的增加，端部落絲量先下降后上升。在一定范圍內(nèi)，提高片狀梗絲和顆粒狀梗絲的摻配比例有利于降低卷煙端部落絲量。

表4 3種摻配物摻配比例不同時煙支物理指標(biāo)

表5 3種摻配物的摻配比例與煙支物理指標(biāo)的回歸分析結(jié)果

2.3 3種摻配物對卷煙主流煙氣的影響

對6組試驗卷煙主流煙氣成分進(jìn)行檢測，結(jié)果見表6。根據(jù)表6的試驗結(jié)果進(jìn)行回歸分析，結(jié)果見表7。由表7可知，在置信限小于0.06條件下，3個回歸方程復(fù)相關(guān)系數(shù)均大于0.98，說明變量間有較強(qiáng)的線性相關(guān)性，方程擬合效果較好。

由煙氣煙堿釋放量檢測結(jié)果及回歸方程可以看出，當(dāng)其他變量保持不變時，單獨增加顆粒狀梗絲或絲狀梗絲摻配比例，煙氣煙堿量均呈下降趨勢；單獨增加片狀梗絲煙氣煙堿量呈先下降后上升趨勢。

由焦油釋放量檢測結(jié)果及回歸方程可以看出，當(dāng)其他變量保持不變時，單獨增加片狀梗絲添加比例焦油釋放量量呈先下降后上升的趨勢，而提高顆粒狀梗絲或絲狀梗絲添加比例可適當(dāng)降低卷煙焦油釋放量，但下降趨勢較緩。

由CO釋放量檢測結(jié)果及回歸方程可以產(chǎn)出，當(dāng)其他變量保持不變時，單獨提高顆粒狀梗絲添加比例可適當(dāng)降低CO釋放量，而隨片狀梗絲和絲狀梗絲比例增加，CO釋放量隨之增加。

由抽吸口數(shù)回歸方程可以看出，在試驗考察范圍內(nèi)，隨各摻配物摻配比例的增加，抽吸口數(shù)均呈下降趨勢。

表6 3種摻配物摻配比例不同時卷煙主流煙氣指標(biāo)

表7 3種摻配物的摻配比例與煙支主流煙氣指標(biāo)的回歸分析結(jié)果

由此可見，增加各摻配物的用量在一定程度上均可降低卷煙焦油釋放量，但增加片狀梗絲和絲狀梗絲會導(dǎo)致CO釋放量的升高。

2.4 回歸方程檢驗

以正常生產(chǎn)的A牌號卷煙混合煙絲檢測結(jié)果作為檢驗項，比較方程預(yù)測值與實測值間的誤差，考察回歸方程預(yù)測的準(zhǔn)確性，結(jié)果見表8。由表8可知，除碎絲率方程預(yù)測值與實測值誤差較大外，其余各方程誤差均較小，說明方程可信度較高，可作為摻配比例設(shè)計的預(yù)測模型。

碎絲率方程預(yù)測值與實測值誤差較大，可能是由于為使煙絲與摻配物達(dá)到較好的混合效果，人工混配次數(shù)較多導(dǎo)致煙絲造碎增加，因此試驗結(jié)果中碎絲率的檢測結(jié)果均偏高。而在線生產(chǎn)時，加香前振篩可篩除部分碎末，而煙絲碎絲率檢測取樣點在加香后，所以在線生產(chǎn)煙絲碎絲率檢測結(jié)果較預(yù)測值低。

表8 方程預(yù)測值與實測值的比較①

3 結(jié)論與討論

從混合煙絲物理性能來看，添加3種梗絲均可提高煙絲填充值，其中絲狀梗絲對煙絲填充值影響相對較小，顆粒狀梗絲影響最大；片狀梗絲和顆粒狀梗絲添加比例提高會導(dǎo)致整絲率下降，絲狀梗絲對煙絲整絲率的影響可以忽略；在一定范圍內(nèi)，隨著顆粒狀梗絲和絲狀梗絲的增加，碎絲率有所降低。

從煙支的物理指標(biāo)看，3種梗絲對煙支單支質(zhì)量和硬度的影響較小；增加片狀梗絲和顆粒狀梗絲會增加煙支吸阻，在一定范圍內(nèi)增加絲狀梗絲可降低煙支吸阻；適當(dāng)添加片狀梗絲和顆粒狀梗絲可降低煙支端部落絲量。

從卷煙的煙氣指標(biāo)來看，隨絲狀梗絲和顆粒狀梗絲比例增加焦油釋放量均呈降低趨勢，隨片狀梗絲比例增加焦油釋放量呈先降低后上升趨勢；隨顆粒狀梗絲比例提高CO釋放量呈下降趨勢，片狀梗絲和絲狀梗絲比例增加都會導(dǎo)致CO釋放量增加。綜上所述，適當(dāng)增加顆粒狀梗絲和絲狀梗絲以替代傳統(tǒng)的片狀梗絲，可在一定程度上可提高卷煙綜合質(zhì)量。

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