手工雪茄平衡過程物理指標(biāo)變化規(guī)律及關(guān)聯(lián)性研究

伊?xí)札?周 靜 李 艷 田明祥 丘 建 侯英慧

（山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250014）

鑒于手工雪茄的特殊性，卷制完成后需要將雪茄雪茄放置于適宜的溫濕度條件下，使組成雪茄的煙葉在外觀品質(zhì)、物理特性、化學(xué)成分以及香氣上更趨于一致和諧，這是提升雪茄煙品質(zhì)的關(guān)鍵工序[1]。剛卷制完成的雪茄含水率較大，需要平衡含水率，在相對濕度55%～65%、溫度22℃～25℃的環(huán)境中平衡含水率。

目前，國內(nèi)外在雪茄煙發(fā)酵[2]、全葉卷手工雪茄關(guān)鍵工藝[1]、養(yǎng)護(hù)醇化[3-4]等方面研究較多，且定性研究多，定量研究少。對平衡工藝，尚無人研究。該文基于某牌號手工雪茄，隨機(jī)取200支，每批次10支，在恒溫恒濕環(huán)境下進(jìn)行平衡，采用跟蹤測定法進(jìn)行定量研究，并探究變化規(guī)律及關(guān)聯(lián)性。

1 關(guān)鍵物理指標(biāo)的變化情況

1.1 測量方法及設(shè)備介紹

以某品牌全葉卷雪茄煙作為研究對象，雪茄周長采用10mm寬紙條纏繞與直尺結(jié)合的方式測量，精度為0.1mm；含水率采用江蘇南木測控科技有限公司微波水分密度檢測儀測量，精度為0.01%；質(zhì)量采用瑞士Mettler Toledo公司MET204T/02電子天平測量，精度為0.01g。

1.2 關(guān)鍵物理指標(biāo)變化情況

跟蹤測定該批次手工雪茄在平衡養(yǎng)護(hù)間第1天～第22天雪茄的質(zhì)量、周長、含水率物理指標(biāo)變化均值，見表1。

表1 雪茄的質(zhì)量、周長、含水率均值變化表

由表1可以看出，質(zhì)量、含水率隨平衡時間均呈現(xiàn)規(guī)律性下降趨勢，周長隨平衡時間變化趨勢不明顯。

2 關(guān)鍵物理指標(biāo)隨時間的變化趨勢

2.1 雪茄含水率隨時間的變化規(guī)律

新卷制的雪茄濕度較大，一般含水率在17.0%～18.0%，茄衣表面往往是濕漉漉的且有黏濕感，在儲存過程中容易出現(xiàn)霉變現(xiàn)象，且新卷制的雪茄抽吸時煙氣溫度高而灼口，煙氣濃烈，嗆雜味明顯。

雪茄在卷制過程中，由于雪茄操作工卷制習(xí)慣不同，因此茄衣、茄套及茄芯含水率會有所差異，導(dǎo)致卷制完成的雪茄含水率在14%～19%。經(jīng)過平衡，該批試驗(yàn)雪茄含水率為12.59%～13.68%。

計(jì)算20批手工雪茄的含水率隨時間的變化均值，繪制含水率與時間散點(diǎn)圖，如圖1所示。

由圖1可以看出，雪茄含水率隨平衡時間呈現(xiàn)逐步下降的趨勢，具有一定規(guī)律性，平衡1天～15天期間，含水率下降速度較快，平衡15天～21天期間，含水率下降速度逐步放緩。在雪茄平衡開始階段，由于茄衣、茄套、茄芯含水率較高，卷制完成后雪茄含水率較高，因此需要在溫度較高、相對濕度較低的平衡環(huán)境中快速散失水分，使雪茄快速固定形狀以保持定型模具固定的雪茄形狀。通過對雪茄平衡的環(huán)節(jié)，能使剛卷完的黏濕的雪茄相對干燥并穩(wěn)定下來，平衡中連續(xù)不斷地發(fā)酵可逐漸減少煙葉中氨的殘留，不但極大程度上改善了雪茄的吃味，使煙氣更圓潤豐富，風(fēng)格特征明顯，也改良了品吸過程中雪茄的燃燒性和凝灰度。

圖1 雪茄含水率隨時間變化散點(diǎn)圖

應(yīng)用Minitab回歸擬合功能將手工雪茄測定的含水率與平衡時間數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合，含水率w隨平衡時間t的變化規(guī)律符合公式（1）所示的二次函數(shù)。

式中：w為雪茄含水率，單位%；t為平衡時間，單位天。

回歸模型誤差占總誤差的百分比R-Sq=98.9%，說明建立的含水率與平衡時間回歸模型和數(shù)據(jù)吻合度很高，該二次函數(shù)較好地反映了在平衡過程中手工雪茄含水率隨時間的變化規(guī)律。

2.2 雪茄質(zhì)量隨時間的變化規(guī)律

在卷制過程中，雪茄操作工卷制習(xí)慣、茄衣茄套厚度、含水率的不同，導(dǎo)致了卷制完成的雪茄質(zhì)量也不同，質(zhì)量范圍集中在8.5g～10.5g。經(jīng)過平衡，雪茄質(zhì)量在8.4g～9.7g。

計(jì)算20批手工雪茄的質(zhì)量隨時間的變化均值，繪制雪茄質(zhì)量與時間散點(diǎn)圖，如圖2所示。

由圖2可以看出，雪茄質(zhì)量隨平衡時間呈現(xiàn)逐步下降的趨勢，具有一定規(guī)律性，平衡1天～15天期間，雪茄質(zhì)量下降速度較快，平衡15天～21天期間，雪茄質(zhì)量下降速度逐步放緩。在雪茄平衡開始階段，由于茄衣、茄套、茄芯含水率較高，因此卷制完成后雪茄質(zhì)量較高，在溫度較高、相對濕度較低的平衡環(huán)境中會快速散失水分，質(zhì)量下降。經(jīng)過平衡環(huán)節(jié)的雪茄與剛卷制完成的雪茄相比，質(zhì)量下降0.3g～0.6g。

圖2 雪茄質(zhì)量隨時間的變化散點(diǎn)圖

應(yīng)用Minitab回歸擬合功能將手工雪茄測定的質(zhì)量與平衡時間數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合，質(zhì)量m與時間t的變化關(guān)系如公式（2）所示。

式中：m為雪茄質(zhì)量，單位g；t為平衡時間，單位天。

回歸模型誤差占總誤差的百分比R-Sq=99.0%，說明建立的雪茄質(zhì)量與平衡時間回歸模型和數(shù)據(jù)吻合度很高，該二次函數(shù)較好地反映了在平衡過程中手工雪茄含水率隨時間的變化規(guī)律。

2.3 雪茄周長隨時間的變化規(guī)律

雪茄在卷制過程中，雪茄的周長取決于模具周長、內(nèi)胚煙周長、定型周期、定型翻煙次數(shù)等多種因素，這些因素會導(dǎo)致卷制完成的雪茄周長不同，范圍為46mm～49mm。經(jīng)過平衡，試驗(yàn)雪茄周長為45.5mm～48mm。

計(jì)算20批手工雪茄的質(zhì)量隨時間的變化均值，繪制雪茄周長與時間散點(diǎn)圖，如圖3所示。

圖3 雪茄周長隨時間的變化散點(diǎn)圖

由圖3可以看出，雪茄周長隨平衡時間呈現(xiàn)先升后降的趨勢，規(guī)律性不大。在卷制過程中，雪茄的周長取決于模具定型槽的周長、內(nèi)胚煙周長、定型周期、定型翻煙次數(shù)等多種因素，定型槽周長由模具制造商決定，受茄衣厚度的影響，模具定型槽圓周一般比雪茄實(shí)際圓周小1mm；在內(nèi)胚煙卷制過程中，茄芯煙葉間距較多，內(nèi)胚煙相對蓬松，周長較大，如圓周過大，定型過程中會使內(nèi)胚煙破損；定型周期和翻煙次數(shù)也會影響雪茄圓周。上述原因?qū)е戮碇仆瓿傻难┣阎荛L不同，范圍為46mm～49mm。經(jīng)過平衡，試驗(yàn)雪茄周長為45.5mm～48mm。

經(jīng)Minitab回歸擬合，周長C與時間t的變化關(guān)系如公式（3）所示。

式中：C為雪茄周長，單位mm；t為平衡時間，單位天。

回歸模型誤差占總誤差的百分比R-Sq=83.2%，回歸模型與數(shù)據(jù)吻合度一般，該三次函數(shù)不能較好地反映手工雪茄質(zhì)量隨時間的變化規(guī)律。一方面是因?yàn)槠胶膺^程中周長變化不明顯，另一方面是周長測量過程中采用的是繞線法測量，誤差較大，下一步將優(yōu)化測量方法，提高周長測量精度。

2.4 雪茄物理指標(biāo)隨時間的變化規(guī)律

雪茄的物理指標(biāo)含水率、質(zhì)量隨平衡時間呈規(guī)律下降趨勢，經(jīng)Minitab回歸擬合，含水率與時間、質(zhì)量與時間的回歸模型誤差占總誤差的百分比R-Sq很高，回歸模型與數(shù)據(jù)吻合度好，可根據(jù)結(jié)論指導(dǎo)雪茄平衡時間，同時為其他生產(chǎn)牌號含水率、質(zhì)量隨平衡時間的變化規(guī)律提供了技術(shù)支持。雪茄周長與平衡時間的變化規(guī)律不明顯，回歸模型與數(shù)據(jù)吻合度一般，R-Sq僅為83.2%。

3 關(guān)鍵物理指標(biāo)變化的相關(guān)性研究

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制雪茄含水率與質(zhì)量、含水率與周長矩陣圖、含水率與質(zhì)量圓周曲面圖，如圖4所示。

由圖4可知：

圖4 關(guān)鍵物理指標(biāo)相關(guān)性矩陣圖與曲面圖

首先，含水率和質(zhì)量呈正相關(guān)，即含水率隨質(zhì)量的降低而降低，且為線性關(guān)系。經(jīng)線性擬合，可以得到公式（4）。

式中：w為含水率，單位為%；m為質(zhì)量，單位為g。

回歸模型誤差占總誤差的百分比R-Sq=94.3%，回歸模型與數(shù)據(jù)吻合度很高。

其次，含水率和周長呈正相關(guān)，經(jīng)Minitab回歸擬合擬合，周長C與含水率w的變化關(guān)系如公式（5）所示。

式中：w為含水率，單位為%；C為周長，單位為mm。

回歸模型誤差占總誤差的百分比R-Sq=73.9%，回歸模型與數(shù)據(jù)吻合度一般。

再次，由圖4（c）可看出雪茄含水率與質(zhì)量、周長的變化趨勢，可根據(jù)雪茄質(zhì)量、周長推測雪茄含水率。該項(xiàng)雪茄基礎(chǔ)研究可為精準(zhǔn)控制雪茄平衡過程含水率提供技術(shù)支撐。

4 結(jié)論

該文采用跟蹤測定法，定量研究手工雪茄在平衡過程中關(guān)鍵物理指標(biāo)的變化規(guī)律及相互關(guān)聯(lián)性。經(jīng)擬合，含水率與時間的變化關(guān)系為w=17.15-0.319×t+0.006272×t2；質(zhì)量與時間的變化關(guān)系為m=9.649-0.05365×t+0.001483×t2；周長與時間的變化關(guān)系為C=46.96+0.07086×t-0.00942×t2+0.000249942×t3；質(zhì)量與含水率的變化關(guān)系為m=7.763+0.1058×w；周長與含水率的變化關(guān)系為C=41.65+0.595×w-0.01517×w2。

研究結(jié)果表明，含水率、質(zhì)量與時間均呈二次函數(shù)關(guān)系，周長與時間呈三次函數(shù)關(guān)系，質(zhì)量與含水率呈線性關(guān)系，周長與含水率呈二次函數(shù)關(guān)系。通過平衡過程中的物理指標(biāo)測定，試驗(yàn)結(jié)果可為手工雪茄平衡過程提供技術(shù)支撐，并可有效提高手工雪茄平衡過程的效率，為精準(zhǔn)控制平衡過程含水率提供依據(jù)。