均質(zhì)與保香加工技術(shù)的煙葉復(fù)烤機(jī)控制模式篩選

王發(fā)勇, 牛紹輝， 蔡尤東， 山俊貽，李一輝， 可文庚， 羅 軍， 喻紹新， 解雯宇， 謝 晉， 陳建軍

(1.紅云紅河集團(tuán)紅河卷煙廠，云南 彌勒 652399； 2.云南省煙草公司 紅河州公司， 云南 彌勒 652399； 3.廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司， 廣東 廣州 510610； 4.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草研究室， 廣東 廣州 510642)

隨著卷煙市場的變化、品類的構(gòu)建以及品牌的持續(xù)發(fā)展，卷煙產(chǎn)業(yè)鏈對打葉復(fù)烤的原料控制環(huán)節(jié)提出更高、更嚴(yán)格的要求。針對打葉復(fù)烤的薄弱環(huán)節(jié)，煙草行業(yè)布局開展“打葉復(fù)烤技術(shù)升級重大專項”研究，以解決打葉復(fù)烤在卷煙品牌發(fā)展中的瓶頸問題。其中，保香與均質(zhì)化是該領(lǐng)域的重點(diǎn)研究內(nèi)容之一。

自打葉復(fù)烤技術(shù)引入中國至“十二五”規(guī)劃前，打葉復(fù)烤工藝一定程度上僅停留于撕葉、烤干與打包的低層次階段，工藝的滯后在一定程度上阻礙卷煙水平的提高。煙葉復(fù)烤機(jī)的工藝任務(wù)是對經(jīng)梗葉分離的片煙進(jìn)行水分的調(diào)制，以達(dá)到倉儲醇化的水分需要。而煙葉復(fù)烤機(jī)的作用機(jī)理涉及到高溫工作介質(zhì)，高溫加熱的加工過程必然會導(dǎo)致煙葉內(nèi)部揮發(fā)性致香物質(zhì)的損失。

對于保香，在打葉復(fù)烤階段應(yīng)最大化的保留煙葉內(nèi)在的致香物質(zhì)。而打葉復(fù)烤階段干燥區(qū)溫度的高低影響到煙葉內(nèi)部香味成分的逸出[1]，過度干燥將引起香氣量、雜氣、刺激性的變化[2]，且對煙葉的卷曲與收縮率也有顯著影響[3-4]，含水率過低也不利于成品打包與后續(xù)的自然醇化[5]。評吸質(zhì)量的波動與內(nèi)在化學(xué)成分呈一定的關(guān)聯(lián)性[6]，煙葉打葉復(fù)烤加工強(qiáng)度又必然引起內(nèi)在化學(xué)成分的改變[7-9]，從而影響到復(fù)烤煙葉的評吸質(zhì)量[10-11]。然而干燥程度不足，對于成品的水分等均質(zhì)化又將造成不利影響[7，12]。因此，打葉復(fù)烤加工控制模式應(yīng)結(jié)合不同煙葉等級或模塊的功能定位及風(fēng)格特征，依據(jù)原料感官加工特性進(jìn)行分類復(fù)烤加工，提升煙葉復(fù)烤質(zhì)量，形成相應(yīng)的復(fù)烤水分均質(zhì)與保香加工技術(shù)，最大程度保留煙草本香，最大限度發(fā)揮原料潛質(zhì)。為此，筆者對基于打葉復(fù)烤提質(zhì)保香與水分均質(zhì)化加工的葉片復(fù)烤機(jī)控制模式進(jìn)行研究，以期為不同工業(yè)卷煙品牌提供扎實(shí)的原料保障。

1材料與方法

1.1試驗材料

材料：以典型配方產(chǎn)地、品種、等級煙葉為研究對象，選擇2018年初烤煙葉。產(chǎn)地：云南省紅河州。品種：K326，等級：CCSF(29.7%C1+70.3%C2F)，配方比例見表1。每批次每個配方模塊試驗1批次，每個配方模塊試驗批次投入物料總量為10 000 kg。

表1煙葉配方比例

儀器：葉片復(fù)烤機(jī)(美國Proctor公司)，電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海一恒科學(xué)儀器有限公司)，QS-1型試樣切絲機(jī)(鄭州天宏自動化技術(shù)有限公司)，XP404S型電子天平(瑞士Mettler Toledo公司)，QCDS-31葉片振動分選篩(美國MacTavich公司)，GP近紅外測溫儀(美國Raytek公司)。

1.2試驗設(shè)計

1.2.1干燥排潮熱風(fēng)引用量設(shè)4個處理，以煙葉復(fù)烤機(jī)在常規(guī)運(yùn)行中不引用干燥排潮熱風(fēng)處理為對照，開展干燥排潮熱風(fēng)引用干燥段循環(huán)使用及引量大小的對比試驗(表2)，從涼房上、中、下層以及機(jī)尾左、中、右的含水率和極差來衡量煙片烤制水分的均勻性。

1.2.2不同環(huán)境溫濕度及室內(nèi)補(bǔ)風(fēng)處理設(shè)4個處理，以煙葉復(fù)烤機(jī)在常規(guī)運(yùn)行中只進(jìn)行室外補(bǔ)風(fēng)作對照，開展不同環(huán)境溫濕度條件下室內(nèi)補(bǔ)風(fēng)與室外補(bǔ)風(fēng)對冷卻區(qū)溫、濕度控制的影響試驗(表3)，以涼房溫度與煙葉水分來衡量室內(nèi)補(bǔ)風(fēng)對煙葉烤制的均勻性。

1.2.3復(fù)烤區(qū)總溫度參數(shù)設(shè)置與潤葉條件

1) 復(fù)烤條件。Proctor煙葉復(fù)烤機(jī)(工藝流量9 000 kg/h，4個干燥區(qū)，1個冷卻區(qū)，2個回潮區(qū))；葉烤機(jī)流量設(shè)定7 500 kg/h；主帶網(wǎng)速5～6 m/min；鋪葉厚度80～120 mm；回潮區(qū)蒸汽施加量與溫度設(shè)置以保證成品水分(12.3±0.5)%，成品包溫35～45℃加以調(diào)節(jié)。

2) 干燥區(qū)總溫度控制。按照弧線定溫法設(shè)置，共設(shè)6個處理，在干燥區(qū)總溫度不變的前提下，可于干燥二區(qū)、三區(qū)在2～5℃范圍內(nèi)作調(diào)整，相鄰干燥區(qū)之間溫差不超過15℃。其中，6號為常規(guī)操作模式(CK)，以烤前、烤后葉片率差值、涼房溫度與水分、成品含水率與變異系數(shù)來評價煙葉烤制的均勻性，以感官質(zhì)量總分來衡量保香加工的優(yōu)劣。干燥區(qū)溫度設(shè)置見表4。

表2干燥排潮熱風(fēng)引用量的設(shè)置

表3不同環(huán)境溫濕度室內(nèi)補(bǔ)風(fēng)與室外補(bǔ)風(fēng)處理設(shè)置

表4干燥區(qū)溫度的設(shè)置

1.3考察指標(biāo)的測定

1.3.1烤前、烤后水分測定待烤機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行30 min后進(jìn)行取樣。取樣點(diǎn)分別在烤機(jī)入口前和出口后匯集皮帶處(前、后相隔8～10 min)，每個樣品采用連續(xù)多次(≥5次)抓取的方式進(jìn)行，每個樣品不少于200 g，裝入自封袋中，填寫取樣單，并置于袋內(nèi)，取樣間隔不少于20 min。將試樣(煙葉應(yīng)在混合前切成寬度約5 mm的小片或使用粉碎機(jī)磨成小片)混合均勻后，分別取出5～7 g置于兩個已知重量，且烘前重量偏差不超過0.5 g的樣品盒內(nèi)，及時蓋好盒蓋并立即稱重，精確至0.001 g。當(dāng)烘箱溫度穩(wěn)定在100±1℃，將待測樣品盒蓋打開放在盒子底部，置入烘箱中層鼓風(fēng)干燥，待溫度回升并保持在設(shè)定值要求時開始計時。計時滿2 h時，加蓋取出置入干燥器內(nèi)，冷卻至室溫后稱重，精確至0.001 g，水平設(shè)置3次重復(fù)。

1.3.2烤前與烤后葉片率差值檢測采用葉片結(jié)構(gòu)取樣方法。設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行30 min后，在烤前煙葉匯集輸送帶的截面上，連續(xù)抽取 (3 000±300) g，每次取樣量必須在范圍內(nèi)，否則重取。先取樣檢測烤前的葉片結(jié)構(gòu)，約10 min之后對應(yīng)檢測烤機(jī)機(jī)尾出口的葉片結(jié)構(gòu)。

1.3.3涼房煙葉水分烤機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行30 min后進(jìn)行取樣。待烤前樣品取后約5 min，于左右涼房同時取樣，裝入密封袋中。按1.3.1進(jìn)行水分測定。

1.3.4烤機(jī)出口煙葉水分烤機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行30 min后進(jìn)行取樣。取待烤前樣品約8～10 min后，于烤機(jī)出口左、中、右同時分別取樣，每個樣品采用連續(xù)多次(≥5次)抓取的方式進(jìn)行，裝入密封袋中。按1.3.1進(jìn)行水分測定。

1.3.5溫度非接觸式溫度儀距離物料30 cm左右，對流經(jīng)該位置的物料連續(xù)檢測30秒，記錄該時間內(nèi)最高溫度為該次溫度測定結(jié)果，水平設(shè)置3次重復(fù)(烤前、后相隔8～10 min)。

1.3.6葉片結(jié)構(gòu)檢測準(zhǔn)確地將各層接料盒放在指定的位置上，將葉片樣品稱重后，均勻地置于輸送帶上。同時啟動振動篩與輸送帶，當(dāng)葉片篩分完后，用手輕輕取出掛在網(wǎng)面上的葉片，放在網(wǎng)上葉片內(nèi)，各層分別稱重，計算葉片結(jié)構(gòu)。

1.3.7感官質(zhì)量評價將1.3.1取樣樣品切絲后，在<40℃的溫度下將煙絲水分調(diào)至(12±0.5)%，混合均勻后在溫度(22±1)℃和相對濕度(60±2)%條件下平衡48 h后采用暗評的方式，組織7位專業(yè)評吸人員進(jìn)行樣品感官質(zhì)量評價。評吸指標(biāo)包括香氣風(fēng)格、香氣特性(香氣質(zhì)、香氣量、雜氣)、煙氣特性(勁頭、濃度、細(xì)膩程度)和口感特性(刺激性、干燥感、干凈程度)等四大類共10項指標(biāo)。評吸組根據(jù)YC/T 138-1998(煙草及煙草制品感官評價方法)及《煙葉質(zhì)量風(fēng)格特色感官評價方法(試用稿)》等技術(shù)文件要求對制作煙樣進(jìn)行感官評價。

1.3.8回潮技術(shù)葉烤機(jī)采用飽和蒸汽回潮技術(shù)進(jìn)行片煙回潮。

2結(jié)果與分析

2.1不同干燥排潮熱風(fēng)引用量對涼房煙葉及機(jī)尾煙葉含水率的影響

2.1.1涼房煙葉從表6可知，當(dāng)干燥區(qū)總溫度為245℃，不使用干燥排潮熱風(fēng)時，涼房溫度最低，為27.3℃，且涼房煙葉含水率最低，其表層、中層及下層的含水率分別為10.70%、10.74%和10.64%。隨著干燥排潮熱風(fēng)引用量的增加，涼房溫度、煙葉含水率呈上升趨勢，但是變化幅度不大。從涼房煙葉表層、中層、下層的表現(xiàn)來看，涼房中層的煙葉含水率高于表層與下層，但是差異不大。極差表現(xiàn)處理3最優(yōu)，即干燥排潮熱風(fēng)引用量為65%時。

2.1.2機(jī)尾煙葉從表7可知，引用干燥排潮熱風(fēng)與不引用干燥排潮熱風(fēng)時，機(jī)尾煙葉含水率均在工藝范圍內(nèi)(11.5%～13.5%)。當(dāng)不引用干燥排潮熱風(fēng)時，機(jī)尾含水率極差最高，為0.4%；當(dāng)引用量為50%、65%與80%時，機(jī)尾煙葉含水率極差為0.2%、0.2%與0.3%，說明引用干燥排潮熱風(fēng)有利于提高機(jī)尾煙葉的調(diào)制均衡性，而引用量為50%與60%時，效果均佳。

表6不同干燥排潮熱風(fēng)引用量的涼房溫度及煙葉含水率

注：表中數(shù)值為均值，下同。

Note: The value was the average. The same below.

表7不同干燥排潮熱風(fēng)引用量的機(jī)尾煙葉含水率

2.2不同環(huán)境溫濕度室內(nèi)補(bǔ)風(fēng)處理的涼房溫度及煙葉含水率

從表8可知，在溫度較低、濕度較大的環(huán)境下，采用完全室外補(bǔ)風(fēng)，烤機(jī)涼房的溫度最低，為28.4℃，涼房煙葉含水率最高，為11.3%。而采用室外與室內(nèi)混合補(bǔ)風(fēng)，涼房空氣溫度升高，而涼房內(nèi)煙葉含水率有降低趨勢；當(dāng)環(huán)境溫度較高，濕度較低時，室內(nèi)與室外補(bǔ)風(fēng)對涼房煙葉含水率影響不明顯，主要差別在于室內(nèi)風(fēng)的引用一定程度上提高了涼房溫度。

表8不同環(huán)境溫濕度室內(nèi)補(bǔ)風(fēng)處理的涼房溫度及煙葉含水率

2.3不同干燥區(qū)溫度的煙葉葉片率差值

從表9可知，隨著干燥區(qū)總溫度的升高，煙葉葉片率差值呈升高趨勢。這是因為在較高的干燥溫度下，煙葉在高溫環(huán)境中失水過快，葉片迅速卷曲，皺縮率提高的緣故。

表9不同干燥區(qū)溫度的煙葉葉片率差值

2.4不同干燥區(qū)溫度處理的涼房溫度及涼房煙葉含水率

從表10可知，不同處理間成品水分均值均在工藝范圍內(nèi)(10.5%～11.5%)，隨著干燥區(qū)總溫度的升高，涼房溫度呈升高趨勢，涼房煙葉含水率總體呈減小趨勢。其中，左側(cè)涼房煙葉含水率處理1、處理2和處理3間差異不顯著，處理3、處理4、處理5、處理6間差異不顯著；右側(cè)涼房煙葉含水率處理1和處理2間差異不顯著，處理4、處理5、處理6間差異不顯著，處理3與其他處理間差異顯著。

表10不同干燥區(qū)溫度處理的涼房溫度及煙葉含水率

注：表中同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant difference atP<0.05.The same below.

2.5不同干燥區(qū)溫度的成品片煙的含水率

從表11可知，不同處理間成品片煙的含水率為12.28%～12.58%，均在11.0%～13.0%的工藝范圍內(nèi)，隨著干燥區(qū)總溫度升高，成品片煙含水率的變異系數(shù)趨于減小。其中，處理1的變異系數(shù)最大，為1.81；處理5和處理6較小，分別為1.05和0.96；處理2、處理3與處理4無明顯差異?？赡苁窃谳^高溫度作用后，涼房煙葉含水率偏小，進(jìn)而在回潮區(qū)進(jìn)行蒸汽回潮的均勻性更好。

表11不同干燥區(qū)溫度的成品片煙含水率

2.6不同干燥區(qū)溫度的煙葉感官質(zhì)量評價

從表12可知，香韻以處理2的感官評分最高(6.95分)，處理4次之(6.81分)，對照最低(6.52分)，且處理2、處理4與對照間差異顯著。香氣質(zhì)以處理2最優(yōu)(7.31分)，處理1、處理3和處理4間差異不顯著；處理5與對照較低，分別為6.51分和6.49分。香氣量，處理2與處理4間差異不顯著，感官評分均較高，分別為7.01分和6.91分；處理5與對照的感官評分較低。煙氣濃度，各處理間差異不顯著。勁頭，處理2最小，處理1、處理3、處理4和處理5間差異不明顯。雜氣，處理2與處理4較優(yōu)，處理5和對照較差。刺激性以處理1和處理4表現(xiàn)較優(yōu)，且差異不明顯，處理5和對照較差。余味以處理2最高，感官評分為7.24分；其余處理的感官評分均小于7分，除處理5與對照外，其余各處理間差異性顯著?？偡忠蕴幚?最高，為54.62分；處理1、處理3和處理4次之，處理5和對照表現(xiàn)較差。

表12不同干燥區(qū)溫度的煙葉感官質(zhì)量評價

3結(jié)論與討論

低溫慢烤因其具保香的效用而成為業(yè)內(nèi)發(fā)展導(dǎo)向。不同溫度設(shè)置對煙葉原料的致香成分含量具顯著影響，從而正向關(guān)聯(lián)到煙葉的感官質(zhì)量，在相對低的調(diào)制溫度下，復(fù)烤加工有助于原料內(nèi)部致香物質(zhì)的保留，既有利于原料的內(nèi)在品質(zhì)提升，又有利于節(jié)能降耗，降低加工成本。同樣，水分均質(zhì)化對于提高煙葉倉儲醇化、成品質(zhì)量的穩(wěn)定性同樣具有重要意義。

研究表明：在葉烤機(jī)冷卻區(qū)新增室內(nèi)補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，于溫度較低、濕度較大的環(huán)境下，采用完全室外補(bǔ)風(fēng)則烤機(jī)涼房溫度較小，涼房水分較高，而采用室外與室內(nèi)混合補(bǔ)風(fēng)方式，涼房溫度升高，煙葉含水率較低；當(dāng)環(huán)境溫度較高，濕度較低時，室內(nèi)與室外補(bǔ)風(fēng)方式對涼房煙葉含水率影響不明顯，主要差別在于室內(nèi)風(fēng)的引用一定程度上提高了涼房溫度。當(dāng)干燥段引用干燥熱風(fēng)排潮，且引用量達(dá)65%時，涼房中煙葉表層、中層、底層以及烤機(jī)左、中、右煙葉的水分極差分別為0.09%與0.2%，水分均衡性表現(xiàn)較優(yōu)。在常規(guī)復(fù)烤溫度下(干燥區(qū)總溫度285℃)，涼房煙葉水分較小，但是煙片復(fù)烤前后的含水率差值較大，感官質(zhì)量較差，說明高強(qiáng)度的葉片復(fù)烤條件不利于打葉復(fù)烤煙片的保香加工。當(dāng)原料為WCCSF(C1F占比29.7%+C2F占比70.3%)等級時，復(fù)烤機(jī)干燥總溫度按照弧線定溫法進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)干燥區(qū)總溫度從285℃降至245℃時，煙葉的感官質(zhì)量最優(yōu)(54.62分)，而左、右涼房煙葉含水率極差(0.06%)較小，烤前、烤后葉片率差值僅為1.99%，成品水分在工藝范圍內(nèi)(11.0%～13.0%)，滿足水分均質(zhì)、保香提質(zhì)的需要。