不同尺寸規(guī)格的煙梗吸濕特性及梗絲質(zhì)量的影響

李 曉，周利軍，紀(jì)曉楠，姚二民，丁美宙，顧小燕，王海濱

(1. 鄭州輕工業(yè)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，河南 鄭州 450000；2. 河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司洛陽(yáng)卷煙廠，河南 洛陽(yáng) 471003；3. 河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，河南 鄭州 450000)

不同尺寸規(guī)格的煙梗吸濕特性及梗絲質(zhì)量的影響

李 曉1，周利軍1，紀(jì)曉楠2，姚二民1，丁美宙3 *，顧小燕1，王海濱3

(1. 鄭州輕工業(yè)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，河南 鄭州 450000；2. 河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司洛陽(yáng)卷煙廠，河南 洛陽(yáng) 471003；3. 河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，河南 鄭州 450000)

為研究不同尺寸規(guī)格煙梗物理及加工特性的差異，采用單因素試驗(yàn)方法，首先研究了直徑與長(zhǎng)度對(duì)不同地區(qū)煙梗貯后含水率增量的影響，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行聚類分析，然后對(duì)比分析不同直徑規(guī)格煙梗制得梗絲的成絲效果及物理質(zhì)量。結(jié)果表明：①直徑對(duì)煙梗貯后含水率增量的影響均達(dá)到極顯著水平，隨煙梗直徑的增加，煙梗的含水率增量呈逐漸下降的趨勢(shì)；長(zhǎng)度對(duì)部分地區(qū)煙梗貯后含水率增量的影響均達(dá)到極顯著水平，當(dāng)煙梗長(zhǎng)度為20～60 mm時(shí)，煙梗貯后含水率增量變化不大。根據(jù)聚類分析結(jié)果并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，可將6地區(qū)不同直徑煙梗分為4組。②對(duì)照樣(直徑2～7 mm混合煙梗)梗絲寬度均勻性較低；直徑5～7 mm樣品梗絲形態(tài)較寬，彈性差；直徑2～5 mm樣品梗絲的絲狀效果較明顯，形態(tài)更接近葉絲，彈性較好。綜合來(lái)看，不同尺寸規(guī)格煙梗吸濕性差異較大，不宜進(jìn)行混合加工，對(duì)煙梗進(jìn)行尺寸劃分，可改善梗絲物理質(zhì)量。

煙梗；尺寸；吸濕性；梗絲質(zhì)量

煙梗是煙葉的重要組成部分，通過(guò)梗葉分離后制得的煙梗占煙葉總重的25 %左右[1]。將煙梗經(jīng)過(guò)合理的加工可制成填充力較高的梗絲，這樣不僅能減少浪費(fèi)、降低生產(chǎn)成本，還能增加燃吸時(shí)空氣的透過(guò)量、提高煙支燃燒性，達(dá)到降低消耗、提高煙梗原料利用率的目的[2-5]。劉志華等[6]研究了梗絲填充能力與平衡含水率的關(guān)系，康金嶺[7]等研究了預(yù)處理工藝對(duì)煙?；赝嘎实挠绊?，李曉等[8]研究了不同地區(qū)煙梗吸濕性能對(duì)加工分組的影響。這些研究表明煙梗的物理特性對(duì)梗絲的加工質(zhì)量有直接影響[9-15]。但是目前有關(guān)尺寸這一物理特性對(duì)梗絲質(zhì)量的影響研究較少。本研究選取不同地區(qū)煙梗，模擬制梗絲線加工過(guò)程，研究不同尺寸對(duì)煙梗吸濕特性及梗絲質(zhì)量的影響，為優(yōu)化梗絲的加工質(zhì)量提供參考。

表1 加工參數(shù)

1 材料與方法

1.1 材料

貴州、四川、福建南平、云南楚雄、云南臨滄和云南麗江6地區(qū)庫(kù)存一年的煙梗，由河南中煙工業(yè)責(zé)任有限公司技術(shù)中心提供。

1.2 儀器與設(shè)備

DHG～9145A型電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海一恒科技有限公司)；HH～S4型數(shù)顯恒溫水浴鍋(金壇市醫(yī)療儀器廠)；PL203型電子天平(梅特勒～托利多儀器(上海)有限公司)；KBF型恒溫恒濕箱(德國(guó)Binder公司)；JG3型浸梗機(jī)(秦皇島煙草機(jī)械有限責(zé)任公司)；SY112型壓梗機(jī)(昆明船舶設(shè)備集團(tuán)有限公司)；NQ411B型曲刃水平滾刀式切絲機(jī)(昆明船舶設(shè)備集團(tuán)有限公司)；KLD～2型滾筒干燥機(jī)(HAUNI)；煙絲振動(dòng)分選篩(鄭州嘉德機(jī)電科技有限公司)；GDS～410型梗絲填充值檢測(cè)儀(鄭州嘉德機(jī)電科技有限公司)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

先將6地區(qū)煙梗按直徑劃分為5～7、4～5、2～4 mm等3個(gè)梯度。實(shí)驗(yàn)室模擬制梗絲預(yù)處理加工過(guò)程(洗梗時(shí)間22 s，洗梗水溫50 ℃)，對(duì)不同直徑煙梗進(jìn)行洗梗，濾水30 s左右后貯梗4 h[溫度(22±1)℃，相對(duì)濕度(60±2) %]。貯梗完成后測(cè)定煙梗含水率并計(jì)算含水率增量。再將6地區(qū)煙梗按長(zhǎng)度劃分為大于60、40～60、20～40和小于20 mm的4個(gè)梯度。相同試驗(yàn)條件下測(cè)定煙梗含水率并計(jì)算含水率增量。根據(jù)以上研究結(jié)果，對(duì)某一地區(qū)煙梗進(jìn)行尺寸劃分，然后按照相同的制梗絲工藝參數(shù)(表1)進(jìn)行加工，測(cè)定不同直徑煙梗烘后梗絲的物理質(zhì)量及成絲效果。按照文獻(xiàn)[16-17]測(cè)定含水率、梗絲結(jié)構(gòu)、填充值。

含水率增量=貯后含水率-原梗含水率圖1 不同地區(qū)煙梗貯后含水率增量隨直徑的變化Fig.1 The change of moisture increment with stem diameter for different areas

采用Excel、SPSS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 直徑對(duì)煙梗含水率及其增量的影響

由圖1可以看出，隨煙梗直徑的增加，6地區(qū)煙梗的含水率增量均呈逐漸下降的趨勢(shì)，兩地區(qū)相同直徑煙梗之間含水率增量極差分別達(dá)到6.01、4.82和6.30個(gè)百分點(diǎn)。其中福建南平煙梗含水率增量明顯高于其他地區(qū)，不同直徑煙梗之間含水率增量極差達(dá)到4.44個(gè)百分點(diǎn)；云南楚雄和貴州煙梗含水率增量最低，同一地區(qū)不同直徑煙梗之間含水率增量極差分別為3.22和4.46個(gè)百分點(diǎn)；四川、麗江和臨滄煙梗的含水率增量基本相同，同一地區(qū)不同直徑煙梗之間極差分別為3.39、3.77和4.24個(gè)百分點(diǎn)。說(shuō)明在煙梗預(yù)處理過(guò)程中，采用不同直徑煙梗同參數(shù)加工容易造成煙梗的貯后含水率存在較大差異。對(duì)6地區(qū)不同直徑煙梗在相同加工參數(shù)條件下的含水率增量進(jìn)行方差分析(表2)，直徑對(duì)6地區(qū)煙梗的貯后含水率增量的影響均達(dá)到極顯著水平。

圖2 不同地區(qū)煙梗貯后含水率增量隨長(zhǎng)度的變化Fig.2 The change of moisture increment with stem length for different areas

表2 6地區(qū)不同直徑煙梗貯后含水率增量的方差分析

注：P≤0.05為顯著，P≤0.01為極顯著。下同。

Note:P≤0.05 was significant,P≤0.01 was extremely significant. The same as below.

2.2 長(zhǎng)度對(duì)煙梗含水率及其增量的影響

由圖2可以看出，隨煙梗長(zhǎng)度的增加，不同地區(qū)煙梗含水率增量變化趨勢(shì)不一致。其中，福建南平、四川、云南楚雄和貴州梗含水率增量隨長(zhǎng)度增加整體上逐漸降低，且福建南平梗顯著高于其它地區(qū)，同一地區(qū)不同長(zhǎng)度煙梗之間含水率增量極差分別為4.36、1.26、3.18和1.70個(gè)百分點(diǎn)；云南麗江和云南臨滄梗含水率增量隨長(zhǎng)度增加波動(dòng)較小，相同長(zhǎng)度兩地區(qū)煙梗含水率增量差異不明顯。當(dāng)長(zhǎng)度20～60 mm時(shí)，同一地區(qū)煙梗含水率增量變化不明顯，福建南平、貴州、云南臨滄、四川、云南楚雄、麗江不同長(zhǎng)度煙梗之間含水率增量極差分別為1.08、1.96、0.39、1.26、2.88和0.39個(gè)百分點(diǎn)。對(duì)6地區(qū)不同長(zhǎng)度煙梗在相同加工參數(shù)條件下的含水率增量進(jìn)行方差分析。由表3可知，長(zhǎng)度對(duì)臨滄和麗江地區(qū)煙梗貯后含水率增量的影響不顯著，對(duì)其他四地區(qū)煙梗貯后含水率增量的影響達(dá)到極顯著水平。

2.3 不同地區(qū)不同直徑煙梗聚類分析

根據(jù)聚類分析結(jié)果(圖3)并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，當(dāng)分類系數(shù)取值約等于5時(shí)，6地區(qū)不同直徑煙?？梢苑譃?組，其中福建南平2～4 mm煙梗單獨(dú)為一組，麗江、臨滄、四川2～4 mm和南平5～7、4～5 mm煙梗分為一組，麗江、四川4～5 mm和楚雄、貴州2～4 mm煙梗分為一組，其他煙梗分為1組。說(shuō)明不同地區(qū)不同直徑煙梗可選擇同組煙梗進(jìn)行代替加工，進(jìn)而提高原料利用率。同時(shí)，可以設(shè)置不同尺寸篩網(wǎng)對(duì)煙梗進(jìn)行篩分，滿足后序加工質(zhì)量要求，篩網(wǎng)設(shè)置可定為4個(gè)：7、5、4及2 mm篩網(wǎng)(或直接采用碎梗篩網(wǎng))，即篩后煙梗直徑分別為梗拐、5～7 mm，4～5 mm，2～4 mm及碎梗(2 mm以下煙梗均作為碎梗處理)。

2.4 直徑對(duì)梗絲物理質(zhì)量的影響

為探討煙梗尺寸對(duì)梗絲質(zhì)量的影響，根據(jù)以上研究結(jié)果和生產(chǎn)實(shí)際情況，選取云南麗江煙梗為原料，篩選出長(zhǎng)度為20～60 mm、直徑為2～7 mm的煙梗，再將煙梗劃分為直徑2～5和5～7 mm 2種樣品，記為編號(hào)1#和2#，以直徑2～7 mm的煙梗作為對(duì)照樣。對(duì)比分析3種不同直徑范圍煙梗制得梗絲的物理質(zhì)量。

由圖4可知，對(duì)照樣(2～7 mm混合煙梗)梗絲寬度均勻性較低；直徑5～7 mm樣品梗絲形態(tài)較寬，彈性差，有結(jié)團(tuán)現(xiàn)象發(fā)生；直徑2～5 mm樣品梗絲的絲狀效果較明顯，形態(tài)更接近葉絲，彈性好。

表3 6地區(qū)不同長(zhǎng)度煙梗貯后含水率增量的方差分析

圖中1、2、3分別表示直徑5～7、4～5、2～4 mm的煙梗圖3 不同地區(qū)不同直徑煙梗系統(tǒng)聚類圖Fig.3 The system clustering graph of stem diameter for different areas

圖4 不同尺寸煙梗烘后梗絲外觀形態(tài)對(duì)比Fig.4 The appearance forms of cut stem for different diameter stems

由圖4可知，與對(duì)照樣(2～7 mm混合煙梗)相比，直徑范圍為2～5和5～7 mm煙梗制得的梗絲整絲率和長(zhǎng)絲率均有所提高，中絲率、碎絲率和短絲率則均有所下降。其中5～7 mm煙梗制得的梗絲結(jié)構(gòu)變化幅度較大，整絲率增加了4.46個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)到85.12 %，短絲率和碎絲率分別降低34.9和38.2個(gè)百分點(diǎn)，分別下降至13.39 %和1.49 %。由于煙梗在預(yù)處理和壓梗過(guò)程中主要為徑向發(fā)生變化，又根據(jù)煙梗表面伸延性變化可知，不同直徑范圍煙梗一起壓制成同一厚度，切后梗絲物理結(jié)構(gòu)有所下降。就填充值而言，對(duì)照樣和5～7 mm煙梗加工梗絲沒(méi)有明顯差別，為6.24 cm3/g左右，稍高于2～5 mm煙梗。由表4方差分析可知，不同直徑范圍煙梗制得梗絲的整絲率、中絲率、短絲率、碎絲率和填充值存在1 %水平上的極顯著差異。這表明，對(duì)不同直徑煙?；旌霞庸げ焕谔岣吖＝z物理結(jié)構(gòu)。

圖5 不同直徑煙梗加工烘后梗絲物理質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果Fig.5 The physical qualities of cut stem for different diameter stems

表4 不同直徑煙梗加工后梗絲物理指標(biāo)的方差分析結(jié)果

3 討 論

與之前的相關(guān)研究相比，在本實(shí)驗(yàn)研究當(dāng)中主要分析了煙梗尺寸對(duì)煙梗吸濕特性及梗絲質(zhì)量的影響。結(jié)果表明：直徑對(duì)6地區(qū)地區(qū)煙梗貯后含水率增量的影響均為極顯著，且隨直徑的增加，煙梗含水率增量降低。長(zhǎng)度對(duì)除臨滄和麗江外其他4地區(qū)煙梗貯后含水率增量的影響為極顯著，不同地區(qū)煙梗隨長(zhǎng)度增加，含水率增量變化趨勢(shì)不一致，當(dāng)長(zhǎng)度為20～60 mm時(shí)，同一地區(qū)煙梗含水率增量變化不大。

對(duì)不同地區(qū)不同直徑進(jìn)行聚類分析，可劃分為四組，其中福建南平2～4mm煙梗單獨(dú)為一組，麗江、臨滄、四川2～4 mm和南平5～7、4～5 mm煙梗分為一組，麗江、四川4～5 mm和楚雄、貴州2～4 mm煙梗分為一組，其他煙梗分為一組。說(shuō)明不同地區(qū)不同直徑煙?？蛇x擇同組煙梗進(jìn)行代替加工。可設(shè)置不同尺寸篩網(wǎng)對(duì)煙梗進(jìn)行篩分，篩網(wǎng)設(shè)置可定為4個(gè)：7 mm篩網(wǎng)、5 mm篩網(wǎng)、4 mm篩網(wǎng)及2 mm篩網(wǎng)(或直接采用碎梗篩網(wǎng))。

對(duì)照樣(2～7 mm混合煙梗)梗絲寬度均勻性較低；直徑5～7 mm樣品梗絲形態(tài)較寬，彈性差；直徑2～5 mm樣品梗絲的絲狀效果較明顯，形態(tài)更接近葉絲，彈性好。煙梗直徑對(duì)梗絲結(jié)構(gòu)有極顯著影響，與對(duì)照樣(2～7 mm混合煙梗)相比，直徑為2～5和5～7 mm煙梗加工的梗絲整絲率和長(zhǎng)絲率增加，短絲率和碎絲率降低；直徑5～7 mm煙梗較2～5 mm煙梗加工后梗絲填充值和整絲率略高，有結(jié)團(tuán)現(xiàn)象發(fā)生。因此，不同尺寸煙梗混合加工會(huì)影響煙梗加工特性，對(duì)煙梗進(jìn)行尺寸劃分可提高梗絲質(zhì)量。

4 結(jié) 論

綜合來(lái)看，不同尺寸規(guī)格煙梗吸濕性差異較大，不宜進(jìn)行混合加工，對(duì)煙梗進(jìn)行尺寸劃分，可改善梗絲物理質(zhì)量。

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(責(zé)任編輯 李 潔)

EffectofDifferentSizeonTobaccoStemsMoistureAbsorptionandCutStemQuality

LI Xiao1, ZHOU Li-jun1, JI Xiao-nan2, YAO Er-min1, DING Mei-zhou3 *, GU Xiao-yan1, WANG Hai-bin3

(1.College of Food and Bioengineering, Zhengzhou University of Light Industry, Henan Zhengzhou 450000, China;2.Luoyang Cigarette Factory, China Tobacco Henan Industrial Co.,Ltd., Henan Luoyang 471003, China;3.Technology Center, China Tobacco Henan Industrial Co., Ltd., Henan Zhengzhou 450000, China)

To study the difference of physical and processing properties from different size tobacco stem，the single factor was used to analyze the effect of diameter and length on the increase of moisture content from different areas, and the cluster analysis of experimental data were conducted. Then the filamentation and physical properties of cut stem made of tobacco stem of different diameter range were contrasted. The results showed: (i) The increase of moisture content in stem was extremely significantly affected by diameter, and decreased with the increase of diameter; the length had an extremely significantly effect for the increase of moisture content in stem, when length was 20-60mm, the increase of moisture content was little change. According to the results of cluster analysis, it was recommended to divide from 6 areas into 4 groups. (ii) The width of contrasted cut stem was low uniformity, the cut stem made of 5-7 mm stem had a wide distribution, less elastic. the cut stem made of 2-5 mm stem had a evident filamentous effect, was the same to cut tobacco, well elastic. Generally, the moisture made a great difference from different size tobacco stem, andnot fit for mixed processing. The size classification of tobacco stems could improve the physical qualities of cut stem.

Tobacco stem; Size; Moisture absorption; Quality of cut stem

1001-4829(2017)3-0675-06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.3.034

S572

A

2016-04-22

煙草行業(yè)煙草加工形態(tài)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資助項(xiàng)目“黃金葉中高檔煙用梗絲加工技術(shù)研究”(ZW2014034)

李 曉(1967-)，女，河南南召人，碩士，教授，主要從事煙草科學(xué)教學(xué)與研究，E-mail:：lixiao6712@126.com，*為通訊作者：丁美宙(1978-)，碩士，工程師，主要從事卷煙工藝研究，E-mail：dingmeizhou999@163.com。