制絲關(guān)鍵工藝參數(shù)對(duì)細(xì)支卷煙質(zhì)量的影響

秦子?jì)?胡興鋒 蔡利 周維 曾丹夢(mèng) 丁康鐘

摘要 采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法研究了切絲出口含水率、葉絲膨脹蒸汽流量、烘絲機(jī)筒壁溫差等制絲關(guān)鍵工藝參數(shù)對(duì)細(xì)支卷煙煙絲結(jié)構(gòu)、卷制質(zhì)量和感官質(zhì)量的影響。結(jié)果表明：切絲出口含水率對(duì)單支重標(biāo)偏、吸阻標(biāo)偏有顯著影響（P<0.05），而對(duì)總通風(fēng)率標(biāo)偏、含末率的影響接近顯著水平。葉絲膨脹蒸汽流量對(duì)吸阻標(biāo)偏、含末率有顯著影響（P<0.05）。烘絲機(jī)筒壁溫差對(duì)整絲率、感官質(zhì)量的影響接近顯著水平。優(yōu)化后的制絲工藝參數(shù)如下：切絲出口含水率18.5%，葉絲膨脹蒸汽流量450kg/h，烘絲機(jī)筒壁溫差5℃。經(jīng)驗(yàn)證，優(yōu)化制絲關(guān)鍵工藝參數(shù)可以有效提高細(xì)支卷煙質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 細(xì)支卷煙；制絲工藝參數(shù)；正交設(shè)計(jì)；卷煙質(zhì)量

中圖分類號(hào) TS452

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2024）02-0176-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.02.039

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Effects of Key Processing Parameters for Spinning on the Quality of Slim Cigarette

QIN Zi-xian，HU Xing-feng，CAI Li et al

（Technology Center，China Tobacco Chongqing Industrial Co.，Ltd.，Chongqing400060）

Abstract The influences of shred moisture content，leaf filament expansion steam flow and temperature difference of cut tobacco drying wall on cut tobacco structure，physical indexes and sensory quality of slim cigarette were explored based on orthogonal design experiment.The results were showed as follows：shred moisture content had significant influences on single weight standard deviation and cigarette resistance standard deviation（P<0.05），the influences on total ventilation rate standard deviation and dust content were close to significant level.Leaf filament expansion steam flow had significant influences on cigarette resistance standard deviation and dust content（P<0.05）.The influences of temperature difference of cut tobacco drying wall on the percentage of long strands and sensory quality were close to significant level.In summary，the optimized processing parameters for spinning were confirmed as follows：18.5% shred moisture content，450kg/h leaf filament expansion steam flow，5℃ temperature difference of cut tobacco drying wall.It was confirmed that the optimized key processing parameters for spinning could improve the quality of slim cigarette effectively.

Key words Slim cigarette;Processing parameters for spinning;Orthogonal design;Cigarette quality

作者簡(jiǎn)介 秦子?jì)梗?990—），女，四川達(dá)州人，助理工程師，從事卷煙加工工藝及質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)研究。* 通信作者，工程師，從事卷煙加工工藝研究。

收稿日期 2023-01-11

細(xì)支卷煙相較于常規(guī)卷煙具有煙絲消耗量少、焦油量較低、細(xì)長(zhǎng)美觀等優(yōu)點(diǎn)，深受消費(fèi)者和卷煙工業(yè)企業(yè)的關(guān)注和青睞，其產(chǎn)品規(guī)格和銷量近些年保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，已成為中式卷煙發(fā)展的新亮點(diǎn)和研究新熱點(diǎn)。目前，關(guān)于細(xì)支卷煙的研究多集中于煙機(jī)設(shè)備研發(fā)改造、煙輔材料、煙氣化學(xué)指標(biāo)等方面。袁海霞等優(yōu)化設(shè)計(jì)了適應(yīng)細(xì)支卷煙加工特性的風(fēng)選系統(tǒng)；楚文娟等考察了不同濾嘴參數(shù)對(duì)細(xì)支煙主要理化指標(biāo)及感官品質(zhì)的影響；Yamamoto等研究發(fā)現(xiàn)煙支圓周減小，苯并（a）芘的生產(chǎn)速率降低，而一氧化碳和氫氰酸生成速率提高；周凱敏等研究了卷煙機(jī)關(guān)鍵工藝參數(shù)對(duì)細(xì)支煙機(jī)臺(tái)運(yùn)行情況的影響；郭華誠(chéng)等探索了不同干燥模式對(duì)細(xì)支煙煙絲結(jié)構(gòu)、卷制質(zhì)量及主流煙氣成分的影響。

制絲生產(chǎn)工藝作為卷煙加工生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)，對(duì)卷煙產(chǎn)品的內(nèi)外質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，其關(guān)鍵工藝參數(shù)對(duì)細(xì)支卷煙質(zhì)量的影響研究少見(jiàn)報(bào)道。筆者采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法探討制絲關(guān)鍵工藝參數(shù)對(duì)細(xì)支卷煙質(zhì)量的影響，以期為細(xì)支卷煙制絲工藝參數(shù)的優(yōu)化提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

某細(xì)支卷煙葉組配方，重慶中煙工業(yè)有限責(zé)任公司涪陵卷煙廠；細(xì)支卷煙煙支，97mm×17.0mm，重慶中煙工業(yè)有限責(zé)任公司涪陵卷煙廠；薄板式烘絲機(jī)，KLD-2Z型，德國(guó)HAUNI公司；細(xì)支煙卷煙機(jī)，YJ118B型，常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司；葉片振動(dòng)分選篩，TQ-2型，鄭州煙草研究院；煙絲振動(dòng)分選篩，YQ-2型，鄭州煙草研究院；綜合測(cè)試臺(tái)，RT-V型，成都瑞拓科技有限責(zé)任公司；微波煙支密度水分儀，MV4420型，德國(guó)TEWS公司；含末率儀，JMQ-3型，鄭州嘉德機(jī)電科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)。以切絲出口含水率、葉絲膨脹蒸汽流量、烘絲機(jī)筒壁溫差為試驗(yàn)因素，其余控制參數(shù)均按照現(xiàn)行工藝參數(shù)要求設(shè)定，使其保持在規(guī)定范圍內(nèi)。以烘后煙絲結(jié)構(gòu)、填充值、卷煙物理質(zhì)量（煙支密度、單支重、吸阻、總通風(fēng)率、含末率、單支重標(biāo)偏、吸阻標(biāo)偏、總通風(fēng)標(biāo)偏）、感官質(zhì)量為考察指標(biāo)，設(shè)計(jì)3因素3水平L（3）正交試驗(yàn)。正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

1.2.2 細(xì)支煙樣品卷制。將不同制絲工藝參數(shù)加工的煙絲，以同一機(jī)臺(tái)、同一操作人員、相同卷煙材料加工卷制成規(guī)格97mm×17.0mm的細(xì)支煙，待設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定后取樣，備用。

1.2.3 煙絲結(jié)構(gòu)測(cè)定。在烘絲機(jī)出口分別取不同制絲工藝參數(shù)加工的樣品，檢測(cè)其填充值、煙絲結(jié)構(gòu)指標(biāo)。

1.2.4 卷制質(zhì)量測(cè)定。按照標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)不同制絲工藝參數(shù)加工卷制的細(xì)支卷煙樣品的煙支密度、質(zhì)量、吸阻、總通風(fēng)率、含末率等卷制質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。

1.2.5 感官質(zhì)量評(píng)價(jià)。組織具有評(píng)吸資質(zhì)的評(píng)委，按照《卷煙 第4部分：感官技術(shù)要求》（GB5606.4—2005）對(duì)不同制絲工藝卷制的細(xì)支煙樣品的感官質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)吸人員共13人。

2 結(jié)果與分析

2.1 制絲工藝參數(shù)對(duì)煙絲物理特性的影響

煙絲結(jié)構(gòu)對(duì)卷煙質(zhì)量有重要影響，整絲率、碎絲率和填充值與制絲加工質(zhì)量、卷煙物理指標(biāo)、感官質(zhì)量密切相關(guān)。通過(guò)精確控制過(guò)程試驗(yàn)參數(shù)，同時(shí)保證烘后葉絲含水率在同一水平上，分別按照表1的試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行制絲試驗(yàn)。制絲工藝參數(shù)對(duì)煙絲物理特性的影響見(jiàn)表2。

不同制絲工藝參數(shù)下煙絲物理特性的正交試驗(yàn)結(jié)果直觀分析和方差分析見(jiàn)表3～4。由表3～4可知，各因素對(duì)煙絲物理特性的影響均未達(dá)到顯著水平（P>0.05），其中烘絲機(jī)筒壁溫差（C）對(duì)整絲率的影響接近顯著水平。各因素對(duì)煙絲物理特性的影響程度不同，對(duì)煙絲整絲率的影響程度大小排序?yàn)楹娼z機(jī)筒壁溫差（C）>切絲出口含水率（A）>葉絲膨脹蒸汽流量（B）；對(duì)煙絲碎絲率的影響程度大小排序?yàn)榍薪z出口含水率（A）>烘絲機(jī)筒壁溫差（C）>葉絲膨脹蒸汽流量（B）；各因素對(duì)煙絲填充值的影響程度大小排序?yàn)榍薪z出口含水率（A）>葉絲膨脹蒸汽流量（B）>烘絲機(jī)筒壁溫差（C）。整絲率、碎絲率、填充值的最優(yōu)組合分別為ABC、ABC、ABC。由此可見(jiàn)，A因素對(duì)煙絲物理特性的影響相對(duì)較大，在BC水平下煙絲物理特性最優(yōu)。

2.2 制絲工藝參數(shù)對(duì)煙支物理特性和感官質(zhì)量的影響

不同制絲工藝參數(shù)卷制的細(xì)支煙物理特性和感官質(zhì)量見(jiàn)表5。由表5可知，煙支密度、單支重、吸阻、總通風(fēng)率的變化并不大，但其對(duì)應(yīng)標(biāo)偏在不同制絲工藝參數(shù)下有一定變化。

不同制絲工藝參數(shù)下細(xì)支煙物理指標(biāo)和感官質(zhì)量結(jié)果直觀分析和方差分析見(jiàn)表6～7。由表6～7可知，切絲出口含水率（A）對(duì)單支重標(biāo)偏、吸阻標(biāo)偏有顯著影響（P<0.05），對(duì)總通風(fēng)率標(biāo)偏、含末率的影響接近顯著水平；葉絲膨脹蒸汽流量（B）對(duì)吸阻標(biāo)偏、含末率有顯著影響（P<0.05）；烘絲機(jī)筒壁溫差（C）對(duì)感官質(zhì)量的影響接近顯著水平。不同制絲工藝參數(shù)對(duì)其他指標(biāo)有不同程度的影響。各因素對(duì)煙支密度標(biāo)偏、單支重標(biāo)偏、吸阻標(biāo)偏、總通風(fēng)率標(biāo)偏、含末率、感官質(zhì)量的影響程度大小分別為A>C>B、A>C>B、A>B>C、A>C>B、B>A>C、C>A>B，其最優(yōu)組合分別為ABC、ABC、ABC、ABC、ABC、ABC。綜合來(lái)看，A和B因素對(duì)細(xì)支煙物理特性的影響較為關(guān)鍵，感官質(zhì)量受C因素的影響相對(duì)較大。

2.3 優(yōu)化方案的綜合選擇

通過(guò)對(duì)以上正交試驗(yàn)結(jié)果的分析可知，不同考察指標(biāo)選出的最優(yōu)組合并不一致，因此需要通過(guò)綜合平衡法對(duì)直觀分析和方差分析結(jié)果選出各因素主次順序，并對(duì)優(yōu)選結(jié)果進(jìn)行綜合分析。對(duì)于切絲出口含水率（A），除了整絲率、吸阻、總通風(fēng)率、含末率、感官質(zhì)量外，對(duì)其余指標(biāo)均為第1影響因素，其對(duì)單支重標(biāo)偏、吸阻標(biāo)偏有顯著影響，其對(duì)總通風(fēng)率標(biāo)偏、含末率的影響接近顯著水平且均優(yōu)選第1水平；對(duì)于葉絲膨脹蒸汽流量（B），作為吸阻、總通風(fēng)率、含末率的第1影響因素，其對(duì)吸阻標(biāo)偏、含末率的影響顯著且均優(yōu)選第2水平；對(duì)于烘絲機(jī)筒壁溫差（C），它是整絲率和感官質(zhì)量的第1影響因素，且對(duì)整絲率（優(yōu)選第3水平）和感官質(zhì)量（優(yōu)選第2水平）的影響接近顯著水平?？紤]到感官質(zhì)量是卷煙質(zhì)量評(píng)價(jià)的核心指標(biāo)，因此優(yōu)化方案選擇ABC。

2.4 驗(yàn)證試驗(yàn)

將該試驗(yàn)確定的優(yōu)化組合應(yīng)用到制絲線上，優(yōu)化前后卷煙質(zhì)量對(duì)比見(jiàn)表8。由表8可知，優(yōu)化前后各項(xiàng)指標(biāo)均在工藝設(shè)定參數(shù)范圍內(nèi)。優(yōu)化后除煙支密度標(biāo)偏有小幅增加外，煙絲整絲率、填充值分別提高了2.23百分點(diǎn)和0.37cm/g，碎絲率、單支重標(biāo)偏、吸阻標(biāo)偏、總通風(fēng)率標(biāo)偏、含末率分別降低了0.45百分點(diǎn)、0.013g、15.82Pa、0.12百分點(diǎn)和0.48百分點(diǎn)，感官質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加了0.69分。

3 結(jié)論

通過(guò)研究切絲出口含水率、葉絲膨脹蒸汽流量、烘絲機(jī)筒壁溫差3個(gè)參數(shù)對(duì)細(xì)支卷煙質(zhì)量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：3個(gè)參數(shù)對(duì)煙絲物理質(zhì)量均無(wú)顯著影響（P>0.05）；切絲出口含水率對(duì)煙支物理特性的影響最為關(guān)鍵，其對(duì)單支重標(biāo)偏、吸阻標(biāo)偏有顯著影響（P<0.05），其對(duì)總通風(fēng)率標(biāo)偏、含末率的影響接近顯著水平；葉絲膨脹蒸汽流量對(duì)吸阻標(biāo)偏和含末率的影響達(dá)顯著水平（P<0.05）；雖然烘絲機(jī)筒壁溫差對(duì)煙支物理特性無(wú)顯著影響，但對(duì)整絲率和感官質(zhì)量的影響較為關(guān)鍵。通過(guò)綜合研判優(yōu)化方案最終選擇ABC，即切絲出口含水率18.5%，葉絲膨脹蒸汽流量450kg/h，烘絲機(jī)筒壁溫差5℃。經(jīng)驗(yàn)證，優(yōu)化后煙絲物理質(zhì)量和感官質(zhì)量均有所提升，單支重標(biāo)偏、吸阻標(biāo)偏、總通風(fēng)率標(biāo)偏、含末率均有不同程度下降，具有明顯的優(yōu)化效果。為了進(jìn)一步提升細(xì)支煙質(zhì)量，今后應(yīng)對(duì)更多制絲工藝參數(shù)、煙氣指標(biāo)等方面進(jìn)行進(jìn)一步研究。

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