涂布型雪茄風味卷煙紙的應用效果研究

胡少東 魯 平 陳孟起 朱 琦 王平軍 許 衡杜 佳 何保江 屈 展 徐秀娟，*

（1.河南中煙工業(yè)有限責任公司技術中心，河南鄭州，450000；2.民豐特種紙股份有限公司，浙江嘉興，314001；3.中國煙草總公司鄭州煙草研究院，河南鄭州，450001）

雪茄型卷煙融合了雪茄煙和烤煙的感官特征，兼具雪茄煙濃郁豐盈和烤煙純凈舒適的風味特色，是一種煙氣中具有明顯雪茄香味的卷煙[1]。雪茄型卷煙通常使用外加香的方式凸顯產(chǎn)品特點，常見的加香方式有煙絲加香和卷煙材料加香。卷煙紙作為一種重要的卷煙材料，與其他卷煙材料（如接裝紙、成形紙）相比，最重要的特點是參與燃燒，其對卷煙的燃燒性、煙支外觀、煙氣化學成分及感官質(zhì)量均有重要影響[2-4]。在卷煙紙上加香不僅可以使雪茄型卷煙的外形與雪茄煙更為接近，而且香精香料的添加可以提高雪茄香味，對強化雪茄型卷煙的風格特征，提升感官品質(zhì)具有重要作用。近年來關于卷煙紙的研究，主要集中在功能性添加劑的開發(fā)，如燃燒調(diào)節(jié)劑、降害型助劑等[5-7]，以及一些理化指標的分析測試[8-9]，而對雪茄型加香卷煙紙的報道較少[10]。目前，市售雪茄型卷煙多采用棕色卷煙紙，主要起到突出卷煙外觀特點的作用，一般通過印刷工藝制得[11]。近年來，天然植物提取物（如煙草源提取物）作為一種植物色素，在卷煙紙的涂布液中得以應用，不僅能增強煙香，而且能夠?qū)埲旧玔12-13]。但是，針對涂布型雪茄風味卷煙紙對卷煙的品質(zhì)影響尚未見相關報道。因此，本研究對涂布型雪茄風味卷煙紙物理性能及卷煙紙對卷煙感官質(zhì)量、煙氣成分等性能的影響進行研究，旨在為雪茄型卷煙的產(chǎn)品設計提供技術支撐。

1 實 驗

1.1 材料及試劑

空白卷煙紙（透氣度65 CU、定量27 g/m2的木漿橫紋卷煙紙，民豐特種紙股份有限公司提供）；基于煙草來源的A、B、C 3種雪茄風味涂布液原液（中國煙草總公司鄭州煙草研究院提供）；雪茄風味卷煙紙（以下簡稱卷煙紙）由涂布液在空白卷煙紙上涂布制得，固定涂布機機臺及工藝參數(shù)；卷煙樣品在河南中煙工業(yè)有限責任公司采用同一批配方煙絲，在同一機臺上卷制，對照樣為空白卷煙紙。

1.2 實驗方法

1.2.1 涂布液的配制

用電子秤（精度為0.1 kg）分別稱取不同雪茄風味涂布液原液和乙醇/丙二醇溶劑，使用乙醇/丙二醇溶劑將原液稀釋成一定濃度的雪茄風味涂布液放入膠料桶中，攪拌5 min后備用。涂布完成后剩余料液回收貯存。雪茄風味涂布液代號分別為A、B、C。根據(jù)稀釋程度不同，涂布液分別編號為A-1（原液）、A-2（稀釋至50%）、A-3（稀釋至25%）、B-1（原液）、B-2（稀釋至50%）、B-3（稀釋至25%）、C-1（原液）、C-2（稀釋至50%）、C-3（稀釋至25%）。

1.2.2 卷煙紙物理性能、燃燒性能測定

按 照GB/T 23227—2018、GB/T 451.2—2002、GB/T 12914—2018、YC/T 197—2005、GB/T 462—2008分別對卷煙紙的透氣度、定量、抗張能量吸收、陰燃速率和水分進行測定。

1.2.3 卷煙主流煙氣、燃燒性能測定及感官質(zhì)量評價

所有卷煙樣品按照GB/T 16447—2004規(guī)定的條件平衡溫度、濕度；對平衡后的卷煙樣品進行分選，分選標準為：設計質(zhì)量±20 mg，設計吸阻±45 Pa，設計總通風率±5%，質(zhì)量、吸阻和總通風率設計值為空白卷煙樣品的平均值。卷煙樣品物理指標分析按照GB/T 22838—2009進行測試。

按照GB/T 23356—2009、GB/T 23355—2009和GB/T 19609—2004分別測定卷煙樣品主流煙氣CO、煙堿和焦油。

按照GB 15296.4—2011和YC/T 497—2014對卷煙進行感官評價。

使用包灰檢測儀（BACST600型號，中國科學院安徽光學精密機械研究所）對卷煙的燃燒性能進行檢測。

2 結果與討論

2.1 涂布液對卷煙紙的影響

涂布液常用溶劑為乙醇、水、丙二醇等。結合煙草提取物的溶解性能，采用A-1涂布液，以乙醇、丙二醇為溶劑，考察了不同體積比的乙醇/丙二醇溶劑對卷煙紙主要性能指標影響，結果如表1所示。

由表1可以看出，各溶劑體系下，涂布過程均基本正常，無明顯刺激性氣味，對車間生產(chǎn)環(huán)境無顯著影響。但當乙醇/丙二醇體積比為3∶7和1∶1時，涂布完成后紙張偏潮濕，紙張涂布過程中出現(xiàn)紙張起皺現(xiàn)象，主要是由于溶劑中丙二醇沸點為187℃，而現(xiàn)有工藝條件下卷煙紙干燥段溫度一般不高于120℃，因此丙二醇不能完全除去，且丙二醇吸濕性較強，直接影響紙張強度，在后續(xù)分切中出現(xiàn)斷紙現(xiàn)象。為盡可能地減少干燥過程中低沸點香味物質(zhì)的損失，結合實際情況，本體系優(yōu)選的溶劑為乙醇，干燥溫度設定范圍為70～80℃。

表1 不同體積比的乙醇/丙二醇溶劑對卷煙紙的影響Table 1 Effect of different volume ratio of ethanol/propylene glycol solvent to cigarette paper

涂布液干物質(zhì)（涂布紙張干燥后，添加在紙張上的煙草提取物固體物質(zhì)）在紙張上的實際添加比例R可按照式（1）計算。

式中，Ql為實際消耗涂布液質(zhì)量；C為涂布液中干物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)；Qp為涂布完成后卷煙紙質(zhì)量，根據(jù)試制紙張幅寬、定量、長度可計算得到。根據(jù)不同涂布液稀釋程度不同，計算可得紙張上干物質(zhì)實際添加比例范圍為5%～15%。

不同涂布液制得的卷煙紙主要物理指標檢測如表2所示。從表2可以看出，與對照樣相比，卷煙紙定量和陰燃速率2項指標數(shù)據(jù)均有增加，且定量從27.1 g/m2最多增加到27.8 g/m2，陰燃速率從78 s/150 mm最多增加到86 s/150 mm；抗張能量吸收、透氣度2項指標均有減小，且抗張能量吸收從9.87 J/m2最多降低到6.87 J/m2、透氣度從64.8 CU最多降低到59.4 CU。對于A、B、C不同系列涂布液的卷煙紙，關鍵指標數(shù)據(jù)的變化規(guī)律基本一致，但是對于同一系列不同稀釋程度涂布液的卷煙紙，關鍵指標數(shù)據(jù)的變化無明顯規(guī)律。由于雪茄風味涂布液附著在卷煙紙表面，卷煙紙透氣孔洞減少，孔隙率變小，同時卷煙紙與對照樣相比，經(jīng)歷了涂布、潤濕、干燥的過程，因此，定量、陰燃速率增加，抗張能量吸收、透氣度減小[14-15]。

表2 卷煙紙主要物理指標測試值Table 2 Measured value of cigarette paper’s main physical properties

卷煙紙定量、抗張能量吸收、透氣度、陰燃速率關鍵指標如圖1所示。

圖1 卷煙紙關鍵物理指標檢測值Fig.1 Measured value of cigarette’s key physical properties

2.2 卷煙紙對涂布型雪茄風味卷煙（卷煙）嗅香及感官質(zhì)量的影響

卷煙嗅香是卷煙未燃燒時獨特的嗅覺感受，主要受煙草本香、煙絲及卷煙紙中香料影響，獨特的卷煙嗅香使卷煙更具辨識度[16]。由于A、B、C是有差異性的3種雪茄風味涂布液，綜合考慮使用A-3、B-3及C全系列卷煙紙上機卷煙，對卷煙嗅香、品質(zhì)特征、味覺特征和風格特征進行評價，嗅香評價結果見表3。

從表3可以看出，在同一煙絲配方情況下，對照樣嗅香除了煙草香之外，無其他明顯嗅香，而雪茄風味卷煙紙嗅香除了煙草香之外，還有辛香、可可香、膏香、豆香、焦甜香、蜜甜香、奶香、花香等香韻，但是對于不同的雪茄風味卷煙紙，其卷煙嗅香香韻種類和強度存在一定區(qū)別。卷煙的感官評價結果見圖2。

表3 卷煙嗅香評價結果Table 3 Tested results of cigarette’s smell fragrance

圖2 卷煙感官評價得分Fig.2 Sensory score of cigarette

從品質(zhì)特征指標來看，卷煙各項指標得分均不低于對照樣，且香氣、豐濃、細柔指標得分均高于對照樣，重點指標香氣得分最高的卷煙是C-2；從味覺特征指標來看，卷煙甜味、綜合味覺指標均不低于對照樣，且甜味指標得分均高于對照樣，重點指標酸味得分最高的是C-2，甜味、苦味指標得分最高的是C-3；從風格特征指標來看，卷煙干草香、木香、焦香、可可香、烘焙香得分均不低于對照樣，重點指標干草香指標得分最高的是C-2和C-3，可可香指標得分最高的是C-1和C-3，蜜甜香指標得分最高的是C-2，卷煙樹脂香、辛香、酸香、膏香、豆香、果香、花香指標得分與對照樣相同；從感官指標總分來看，卷煙總得分均高于對照樣，其中，總得分最高的是C-2，為50.79，總分最高增加6.79分。總體來說，C系卷煙與A-3、B-3卷煙相比，在品質(zhì)特征、味覺特征和風格特征方面均有一定優(yōu)勢。

2.3 卷煙紙對卷煙主流煙氣成分的影響

卷煙主流煙氣煙堿、焦油、CO的檢測結果見表4。由表4可見，A-3卷煙實測煙氣煙堿量為0.90 mg/支、焦油量為10.7 mg/支、CO量為12.1 mg/支，均為卷煙樣品中最高值。感官評價優(yōu)選的C-2卷煙實測煙氣煙堿量為0.77 mg/支、焦油量為10.3 mg/支、CO量為11.3 mg/支，與其他卷煙樣品相比，其實測煙氣煙堿量較低，焦油量和CO量處于中間水平。卷煙主流煙氣實測值均在產(chǎn)品設計范圍內(nèi)。

表4 卷煙主流煙氣指標檢測結果Table 4 Tested results of cigarette’s mainstream smoke

2.4 卷煙紙對卷煙燃燒性能的影響

卷煙紙與煙絲共同燃燒形成煙灰，對于同種煙絲配方，卷煙紙的差異會對卷煙的燃燒及卷煙包灰情況造成影響[17-19]。采用多孔道吸煙機，在ISO條件下模擬卷煙抽吸過程，采用旋轉拍照的方法采集卷煙燃燒狀態(tài)圖片，使用圖像處理軟件對卷煙燃燒圖片進行處理分析[20]裂口率、縮灰率、碳線寬度指標評價卷煙包灰情況，根據(jù)燃燒速率指標評價卷煙燃燒情況。每個卷煙抽吸5支。卷煙包灰的圖像采集對比圖見圖3。由圖3可見，卷煙燃燒狀態(tài)良好，包灰效果良好，無明顯大裂片、碎片及空洞，碳線整齊且較細。

圖3 卷煙燃燒狀態(tài)Fig.3 Burning status of cigarette

使用圖像處理軟件分析灰色值、裂口率、縮灰率、碳線寬度、燃燒速率指標見表5。由表5可知，與對照樣相比，卷煙灰色值有明顯提升，增加范圍為9.1～34.4，裂口率、縮灰率無明顯變化規(guī)律，碳線寬度基本保持不變，燃燒速率略有降低，降低范圍為0.22～1.30。這主要是由于涂布液干物質(zhì)的涂覆，卷煙紙透氣度變小，空氣進入量減少，不利于煙絲充分燃燒。

表5 卷煙包灰指標檢測結果Table 5 Tested results of cigarette ash performance

3 結論

本研究以雪茄風味涂布液為基礎，探討了涂布液對卷煙紙物理性能的影響，并將涂布型雪茄風味卷煙紙用于卷煙產(chǎn)品，探討了雪茄風味卷煙紙的應用效果。

3.1 雪茄風味涂布液優(yōu)選的溶劑為乙醇、干燥溫度為70～80℃，涂布液干物質(zhì)添加比例最高可達15%。

3.2 與空白卷煙紙相比，涂布型雪茄風味卷煙紙定量從27.1 g/m2最多增加到27.8 g/m2，陰燃速率從78 s/150 mm最多增加到86 s/150 mm；抗張能量吸收、透氣度2項指標均有減小，且抗張能量吸收從9.87 J/m2最多降低到6.87 J/m2、透氣度從64.8 CU最多降低到59.4 CU。

3.3 使用涂布型雪茄風味卷煙紙的卷煙嗅香明顯，感官評價得分高于空白卷煙，感官評價總分最高增加6.79分，可有效提高卷煙雪茄特點。添加不同涂布液的卷煙，嗅香和感官評價得分存在明顯差異。

3.4 涂布型雪茄風味卷煙主流煙氣中煙堿、焦油、CO含量均在控制范圍內(nèi)。雪茄風味卷煙煙灰灰色優(yōu)于空白卷煙，灰色值增加范圍為9.1～34.3，燃燒速率略有降低，降低范圍為0.22～1.30。