兩段式烘絲工藝參數(shù)對(duì)卷煙感官質(zhì)量的影響

摘要：以感官質(zhì)量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，選用二類(lèi)煙品牌煙絲配方為試驗(yàn)對(duì)象，通過(guò)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，運(yùn)用全因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)比較兩段式烘絲工藝參數(shù)對(duì)卷煙內(nèi)在質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，在其他參數(shù)不變的前提下，烘絲機(jī)1區(qū)溫度、熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)速對(duì)感官質(zhì)量影響顯著；該烘絲機(jī)兩段式烘絲的最佳工藝參數(shù)為烘絲機(jī)1區(qū)溫度160 ℃、2區(qū)溫度120 ℃、熱風(fēng)溫度110 ℃、熱風(fēng)風(fēng)速0.18 m/s。

關(guān)鍵詞：卷煙；兩段式烘絲；工藝參數(shù)；感官質(zhì)量；全因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TS452+.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）14-3670-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.14.032

Abstract： Using sensory quality as reference indicators，with second-class cigarette brand as the test meterial， full factorial experiment design was applied to study the effect of parameters during two stage drying process on internal quality of cigarettes. The results showed that under the premise of other parameters fixed， the effect of cut-tobacco drier zone 1 temperature， hot wind temperature and hot wind speed on sensory quality was significant. The optimum technological parameters during two stage cut-tobacco drying process of the drying machine was zone 1 temperature at 160 ℃，zone 2 temperature at 120 ℃， hot air temperature at 110 ℃，and hot wind speed at 0.18 m/s.

Key words：tobacco；two stage drying process of cut-tobacco；process parameters；sensory quality；full factorial experiment design

兩段式薄板烘絲機(jī)是一種新型滾筒烘絲設(shè)備，具有2個(gè)獨(dú)立控制的干燥區(qū)域。該設(shè)備的設(shè)計(jì)理念是在滾筒前段高溫快速烘干水分含量高的煙絲，在后段低溫烘烤微調(diào)，避免了煙絲在傳統(tǒng)烘絲機(jī)中從頭到尾都是高溫烘烤、造成香氣損失的缺陷，并可降低生產(chǎn)加工強(qiáng)度[1]。國(guó)內(nèi)對(duì)于兩段式滾筒烘絲機(jī)控制模式的研究報(bào)道較少，目前使用該設(shè)備的廠家一般采用一段式烘絲模式（1區(qū)、2區(qū)溫度一致）[2]。試驗(yàn)以感官質(zhì)量為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合兩段式烘絲機(jī)前期運(yùn)用以及設(shè)備性能基礎(chǔ)，針對(duì)1區(qū)溫度、2區(qū)溫度、熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)速4個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，利用全因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行了最佳組合試驗(yàn)，為兩段式烘絲的最佳工藝參數(shù)設(shè)定提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

烤煙片煙使用真龍二類(lèi)卷煙A配方，由廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司提供；煙絲烘絲生產(chǎn)線為KLD2-2Z型兩段式薄板烘絲機(jī)，德國(guó)HAUNI公司制造，生產(chǎn)能力4 800 kg/h。

1.2 樣品處理

1.2.1 取樣方法 試驗(yàn)按批次進(jìn)行，取樣在同批次內(nèi)完成，過(guò)程控制穩(wěn)定后，每組參數(shù)對(duì)應(yīng)在柔性風(fēng)選出口處取樣[3]。

1.2.2 樣品制備 每次取樣10 kg，每參數(shù)取樣4次，四分法混合后為1個(gè)測(cè)試樣。測(cè)試樣按照真龍某二類(lèi)卷煙卷包標(biāo)準(zhǔn)卷制成煙支樣品[3]。

1.2.3 樣品的評(píng)價(jià)方法及計(jì)算 以感官質(zhì)量為評(píng)價(jià)指標(biāo)[4]，將煙支樣品在恒溫恒濕環(huán)境下平衡48 h，由廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司評(píng)吸委員會(huì)進(jìn)行感官質(zhì)量評(píng)吸。評(píng)吸打分按照國(guó)家規(guī)范進(jìn)行[4]，得分計(jì)算公式如下：

式中，M為評(píng)吸得分，M1為每人評(píng)吸得分，N為評(píng)吸人數(shù)。然后將所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Minitab 16統(tǒng)計(jì)軟件處理。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

結(jié)合KLD2-2Z型兩段式薄板烘絲機(jī)前期的運(yùn)用以及設(shè)備性能，并考慮各因子及其交互作用，采用全因子試驗(yàn)方法，并在中心點(diǎn)處進(jìn)行3次試驗(yàn)[5]，一共有19次試驗(yàn)，其因子水平組合見(jiàn)表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

利用Minitab 16統(tǒng)計(jì)軟件創(chuàng)建試驗(yàn)計(jì)劃，并組織實(shí)施，得到的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

2.2 分析

2.2.1 方差分析 將表2中的評(píng)吸得分分別與1區(qū)溫度、2區(qū)溫度、熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)速進(jìn)行擬合，得到評(píng)吸得分的估計(jì)效應(yīng)和對(duì)應(yīng)系數(shù)，具體見(jiàn)表3；進(jìn)一步對(duì)評(píng)吸得分進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表4。從表3、表4的分析中可以看出，模型主效應(yīng)的P=0.004，<0.05，所以所選定的模型中主效應(yīng)總體是顯著的。失擬項(xiàng)的P=0.232，>0.05，回歸無(wú)失擬現(xiàn)象。從顯著性來(lái)看，1區(qū)溫度、熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)速以及1區(qū)、2區(qū)溫度之間的交互作用項(xiàng)4項(xiàng)對(duì)應(yīng)的P都小于0.05，因此可以判定，這4項(xiàng)的效應(yīng)是顯著的，其余項(xiàng)不顯著。

2.2.2 模型改進(jìn) 將不顯著的因子移除，再次進(jìn)行因子分析，結(jié)果見(jiàn)表5、表6。從表5、表6中可以看出，主效應(yīng)項(xiàng)以及2因子交互作用中的P<0.05，所以選定的模型總體是顯著的。失擬一欄中P=0.296，>0.05，模型沒(méi)有失擬。

2.2.3 全模型與刪減模型效果比較 試驗(yàn)從Minitab 16統(tǒng)計(jì)軟件輸出的全模型與刪減模型效果比較情況見(jiàn)表7。從表7可見(jiàn)，模型項(xiàng)數(shù)減少了5項(xiàng)，R-Sq（調(diào)整）有所提高，S和PRESS均有所降低，可見(jiàn)刪除不顯著主因子及交互作用項(xiàng)后的回歸效果更好。

2.2.4 殘差分析 試驗(yàn)優(yōu)化后得到的四合一殘差（誤差）分布情況見(jiàn)圖1。從圖1可見(jiàn)，殘差對(duì)于以觀測(cè)值順序?yàn)闄M軸的散點(diǎn)圖而言，各點(diǎn)隨機(jī)在水平軸上下無(wú)規(guī)則波動(dòng)，沒(méi)有不正常的升降趨勢(shì)；觀察殘差對(duì)于響應(yīng)變量擬合值得出的散點(diǎn)圖，沒(méi)有出現(xiàn)“漏斗形”或者“喇叭形”。觀察殘差正態(tài)性檢驗(yàn)圖，可以看出殘差符合正態(tài)分布。

2.2.5 確認(rèn)主效應(yīng)及交互作用的顯著性 試驗(yàn)優(yōu)化后得到的評(píng)吸得分效應(yīng)情況見(jiàn)圖2。從圖2的主效應(yīng)圖可見(jiàn)，1區(qū)溫度、熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)速三者回歸線較陡，對(duì)主效應(yīng)影響顯著。為使評(píng)吸得分達(dá)到最大，三因子取值越大越好，故1區(qū)溫度取上限160 ℃、熱風(fēng)溫度取上限110 ℃、熱風(fēng)風(fēng)速取上限0.18 m/s。從圖2的交互效應(yīng)圖可以看出，1區(qū)溫度、2區(qū)溫度之間效應(yīng)線明顯不平行，說(shuō)明交互作用顯著。

2.2.6 實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化 試驗(yàn)從Minitab 16統(tǒng)計(jì)軟件輸出的優(yōu)化結(jié)果見(jiàn)表8。從表8來(lái)看，當(dāng)1區(qū)溫度取160 ℃、2區(qū)溫度取120 ℃、熱風(fēng)溫度取110 ℃、熱風(fēng)風(fēng)速取0.18 m/s時(shí)，評(píng)吸得分可以達(dá)到88.578 7，合意度d=0.787 2。

2.2.7 驗(yàn)證試驗(yàn) 當(dāng)1區(qū)溫度取160 ℃、2區(qū)溫度取120 ℃、熱風(fēng)溫度取110 ℃、熱風(fēng)風(fēng)速取0.18 m/s時(shí)，預(yù)測(cè)評(píng)吸得分平均值可能將落入95%的置信區(qū)間（88.370 3，88.787 1）之內(nèi)。試驗(yàn)按照預(yù)測(cè)參數(shù)（88.578 7±0.096 5）進(jìn)行了3批次試驗(yàn)，結(jié)果3次評(píng)吸的得分分別為88.42、88.63和88.47，與上述95%的置信區(qū)間對(duì)比后，均落入95%置信區(qū)間內(nèi)，說(shuō)明試驗(yàn)結(jié)果分析和預(yù)測(cè)等結(jié)論都是可信的。

3 小結(jié)

1）在兩段式烘絲過(guò)程中，1區(qū)溫度、熱風(fēng)溫度及熱風(fēng)風(fēng)速對(duì)煙支樣品感官質(zhì)量均有顯著的影響，且參數(shù)之間有顯著的交互作用。

2）通過(guò)Minitab 16設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行的全因子試驗(yàn)驗(yàn)證，真龍二類(lèi)卷煙A配方兩段式烘絲的最佳工藝參數(shù)為烘絲機(jī)1區(qū)溫度160 ℃、2區(qū)溫度120 ℃、熱風(fēng)溫度110 ℃、熱風(fēng)風(fēng)速0.18 m/s。在該條件下的煙支樣品感官質(zhì)量評(píng)吸分值可達(dá)到88.58。

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