氣流干燥溫度對不同部位煙葉加工品質(zhì)的影響

曾 強 常明彬 - 闕文豪 -王銳亮 - 王道銓 - 李金蘭 -

(福建中煙工業(yè)有限責任公司技術(shù)中心，福建 廈門 361021)

氣流干燥作為一種重要的干燥方式，是卷煙生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵工序之一，其主要原理是采用熱風，通過對流傳熱方式去除葉絲中部分水分，增加葉絲溫度，提高葉絲填充能力，改善煙絲吸味。研究[1-2]表明,氣流干燥對煙葉的加工質(zhì)量有一定影響。近年來，隨著卷煙加工工藝技術(shù)的不斷完善，卷煙制造企業(yè)針對煙葉氣流干燥處理取得了系列的研究成果[3-4]。但已有的研究對象僅針對國內(nèi)不同產(chǎn)區(qū)的煙葉[5-6]，對不同部位煙葉的加工特性集中于新鮮煙葉烘烤過程，且多側(cè)重于研究干燥過程煙葉水分的遷移特性[7-8]，對卷煙工業(yè)生產(chǎn)指導性不強。針對干燥加工過程中熱風溫度對煙葉加工品質(zhì)的影響尚缺乏系統(tǒng)、全面的研究。

試驗擬選取云南、河南兩個產(chǎn)區(qū)的不同部位煙葉進行氣流干燥，研究不同加工強度下的物理質(zhì)量、化學成分和感官質(zhì)量的綜合變化，以期為卷煙加工過程中工藝參數(shù)的選擇提供參考，同時也可為卷煙產(chǎn)品配方設計提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

云南上部煙葉(等級B2F)、中部煙葉(等級C2F)、下部煙葉(等級X2F)：云南煙葉復烤有限責任公司麒麟復烤廠；

河南上部煙葉(等級B2F)、中部煙葉(等級C2F)、下部煙葉(等級X2F)：天昌國際煙草有限公司天昌復烤廠。

1.2 儀器與設備

氣流烘絲機：CTD/0.5型，意大利COMAS 公司；

電子天平：JB285型，精度0.1 mg，瑞士METTLER TOLEDO公司；

電熱鼓風干燥箱：CS101-2D型，重慶四達實驗儀器有限公司；

煙絲填充值測定儀：YDZ-3型，鄭州嘉德實業(yè)有限公司；

葉絲振動檢測篩：YQ-2型，鄭州嘉德實業(yè)有限公司；

連續(xù)流動化分儀：AA-3型，德國BRAN+LUEBBE公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計 將兩個產(chǎn)區(qū)不同部位煙葉分別在干燥工藝熱風溫度為150，160，170，180，190 ℃下進行干燥，分析干燥后樣品結(jié)構(gòu)、填充值、化學成分和感官質(zhì)量方面的差異。

1.3.2 煙葉加工工藝流程

煙葉松散回潮→貯存→切絲→氣流干燥→卷制樣品

1.3.3 取樣方法 每個部位煙葉分別投料，煙葉經(jīng)松散回潮、貯存處理，切絲后取10 kg，自然環(huán)境條件下晾干至葉絲含水率為12.5%，該份葉絲作為氣流干燥前的試驗對比樣品。每個部位取樣后剩余煙絲等分成5份，分別進行不同工藝熱風溫度處理。經(jīng)干燥處理后，各取樣30 kg，用于測定葉絲結(jié)構(gòu)、葉絲填充值、化學成分及待卷制后樣品的感官評價。

1.3.4 物理質(zhì)量指標測定

(1) 煙絲整絲率、碎絲率的測定：按YC/T 178—2003執(zhí)行。

(2) 煙絲填充值的測定：按YC/T 152—2001執(zhí)行。

1.3.5 化學質(zhì)量指標測定

(1) 還原糖和水溶性總糖含量：按YC/T 159—2002執(zhí)行。

(2) 總氮含量：按YC/T 161—2002執(zhí)行。

(3) 揮發(fā)性有機酸含量：按YC/T 500—2014執(zhí)行。

(4) 總植物堿：按YC/T 468—2013執(zhí)行。

(5) 氨態(tài)氮含量：根據(jù)文獻[9]的方法。

1.3.6 感官評定 選取9位具有豐富卷煙感官評吸經(jīng)驗的人員組成感官評定小組，依據(jù)YC/T 415—2011對樣品進行感官評定。感官評定指標包括香氣風格、香氣特性(香氣質(zhì)、香氣量、雜氣)、煙氣特性(勁頭、濃度、細膩程度)和口感特性(刺激性、干燥感、干凈程度)4大類共10項指標。將氣流干燥前的樣品作為對照樣，采用對比評吸法，定性與定量評價所有試驗樣品感官質(zhì)量指標的變化方向和變化程度。感官評定記分分為五檔：-2，-1，0，+1，+2(其中+表示指標質(zhì)量改善或提高，-表示指標質(zhì)量降低或下降；1表示指標質(zhì)量有變化，2表示指標質(zhì)量變化明顯，0表示指標質(zhì)量無差異)。

1.3.7 數(shù)據(jù)處理 使用Excel軟件對不同處理條件下煙絲的理化指標進行處理；采用DPS軟件進行化學成分與感官質(zhì)量的灰色關(guān)聯(lián)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同部位煙葉加工后的物理質(zhì)量對比

由圖1可知，氣流干燥處理后，河南煙葉的整絲率和填充值均高于云南煙葉的；云南下部煙葉的整絲率最小，表明其呈現(xiàn)出耐加工性及抗破碎性能較差的加工特性，是由云南下部煙葉薄、油份少，葉絲受熱干燥脫水速率較快，脆性增加更易斷裂所致[10]。隨著加工強度的增大，不同部位煙葉的整絲率變化不大，填充值整體呈增大趨勢。隨著煙絲受熱程度的增加，煙絲脫水速率加快，煙絲在內(nèi)部溫濕度變化所產(chǎn)生的應力作用下卷曲變形程度越高，使得煙絲的填充性增大[11]。表明熱風溫度的適當增加有利于煙葉膨脹效果的提升，從而提高葉絲的卷曲程度。

2.2 不同部位煙葉加工后感官品質(zhì)對比

2.2.1 香氣風格和香氣特性 由圖2可知，工藝熱風溫度的增加對云南煙葉香氣風格影響明顯，對河南煙葉香氣風格影響極小；150～160 ℃工藝熱風溫度下，云南煙葉和河南煙葉不同部位的煙葉香氣質(zhì)、香氣量和雜氣均有改善趨勢；當熱風溫度>180 ℃時會造成煙葉部分香氣損失，香氣質(zhì)變差，雜氣指標增大。說明在高溫條件下，煙葉原有的香味物質(zhì)發(fā)生了轉(zhuǎn)化，導致各類香味物質(zhì)損失，香氣風格變化明顯，產(chǎn)生了不良氣息。研究[10-12]表明，溫度是影響美拉德反應產(chǎn)物的重要因素，反應溫度會影響反應產(chǎn)物的種類從而影響香氣。煙葉在高溫干燥處理條件下，一些酸類、酯類、醇類、酮類、吡啶類化合物隨著水分的散失被帶走，另一些糖苷結(jié)合類的香味物質(zhì)在高溫下裂解，產(chǎn)生的易揮發(fā)性物質(zhì)隨著干燥的進行而散失，導致各類香味物質(zhì)的損失[12-14]。此外，有利于類胡蘿卜素降解等反應進程的推進，產(chǎn)生巨豆三烯酮、紫羅蘭酮、大馬酮和二氫獼猴桃內(nèi)酯等物質(zhì)[15]，煙葉香氣質(zhì)感表現(xiàn)較好。因此，卷煙制造企業(yè)應依據(jù)產(chǎn)品自身風格特色定位選擇氣流干燥適宜的加工處理條件。

2.2.2 煙氣特性 由圖3可知，不同加工強度對云南不同部位煙葉的勁頭影響較小，較高的工藝熱風溫度不利于濃度的改善；150～170 ℃的工藝熱風溫度可改善煙氣細膩程度。隨著工藝熱風溫度的增高，低分子的烴類、醇類、酸類等大量揮發(fā)，而煙堿是一種易揮發(fā)的物質(zhì)，其中游離態(tài)煙堿與蒸汽水合而揮發(fā)，從而導致煙堿的損失[16-17]，不利于煙氣濃度改善。在產(chǎn)品工藝設計時，工藝熱風溫度應控制在150～170 ℃。

2.2.3 口感特性 由圖4可知，當工藝熱風溫度為150～160 ℃時，上部煙葉的刺激性和各部位煙葉的干凈程度均有明顯改善。但隨著工藝熱風溫度的增加，煙絲脫水速率加大，各部位煙葉干燥感增加，同時煙絲從高溫高濕狀態(tài)經(jīng)快速去濕，煙絲中總生物堿和游離生物堿經(jīng)氧化而轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸颷17]，煙絲刺激性增加，干凈程度減小。因此，選用氣流干燥處理時，加工強度不宜太大。

圖1 不同部位葉絲干燥后的物理質(zhì)量Figure 1 The physical indexes of different parts of tobacco after drying

圖2 不同部位煙葉加工后香氣風格和香氣特性Figure 2 The flavor and aroma characteristics of the samples

2.3 不同部位煙葉化學成分與感官質(zhì)量相關(guān)性分析

由表1可知，云南上部煙葉感官質(zhì)量變化程度與各化學指標之間的關(guān)聯(lián)順序為還原糖>總氮>總糖>總植物堿>氨態(tài)氮>揮發(fā)酸；云南中部煙葉的關(guān)聯(lián)順序為總糖>總氮>還原糖>總植物堿>氨態(tài)氮>揮發(fā)酸；云南下部煙葉的關(guān)聯(lián)順序為還原糖>總氮>氨態(tài)氮>總糖>揮發(fā)酸>總植物堿；河南上部煙葉的關(guān)聯(lián)順序為總糖>總氮>還原糖>揮發(fā)酸>總植物堿>氨態(tài)氮；河南中部煙葉的關(guān)聯(lián)順序為總氮>總糖>還原糖>總植物堿>氨態(tài)氮>揮發(fā)酸；河南下部煙葉的關(guān)聯(lián)順序為總氮>還原糖>總糖>總植物堿>氨態(tài)氮>揮發(fā)酸。因此，總糖、總氮和還原糖與煙葉感官質(zhì)量關(guān)系較密切，對感官質(zhì)量的影響較大。研究[18]表明，氣流干燥處理中的高溫高濕會使煙絲中一些揮發(fā)性含氮化合物、氨等隨水分流失或氧化，劇烈的溫濕度變化使一些可溶性糖流失。因此，可結(jié)合研究結(jié)果通過協(xié)調(diào)煙葉化學成分來改善煙葉感官質(zhì)量。

圖3 不同部位煙葉加工后的煙氣特性Figure 3 The smoke characteristics of the samples

圖4 不同部位煙葉加工后的口感特性Figure 4 The taste characteristics of the samples

表1 樣品化學成分與感官質(zhì)量灰色關(guān)聯(lián)度Table 1 The grey correlation between chemical components and sensory quality

3 結(jié)論

通過對云南產(chǎn)區(qū)和河南產(chǎn)區(qū)不同部位煙葉設置不同的氣流干燥工藝熱風梯度，對比分析物理質(zhì)量、感官質(zhì)量及常規(guī)化學成分，結(jié)果表明，河南煙葉耐加工性能好，抗破碎性較強；熱風溫度的增加會改變煙葉的香氣風格，同時對煙葉香氣質(zhì)、雜氣、刺激性、干燥感、干凈程度等指標影響作用加強；煙葉感官質(zhì)量變化程度與各化學指標之間的灰色關(guān)聯(lián)度表明，總糖、總氮和還原糖與煙葉感官質(zhì)量關(guān)系較密切，對感官質(zhì)量的影響較大，而其他化學成分影響較小。試驗所取得的研究結(jié)果僅支持云南、河南產(chǎn)區(qū)部分等級煙葉的加工特性，對于其他產(chǎn)區(qū)部位煙葉在氣流干燥中加工品質(zhì)變化還需進行深入研究。此外，作為主機設備的薄板干燥筒壁溫度對煙葉的加工品質(zhì)具有較大的影響，尚待進一步研究。