烘焙工藝參數對白肋煙評吸總分的貢獻率分析

張 強，董高峰*，李紅武，王浩雅，向 明，周桂園

[1.云南煙草科學研究院，昆明 650106；2.紅云紅河煙草（集團）責任有限公司，昆明 650202]

白肋煙是混合型卷煙的核心原料之一，是形成混合型產品風格的基礎，而白肋煙處理技術和方法是混合型卷煙產品最重要的關鍵技術之一。白肋煙處理的技術和方法主要體現在加料系統和工藝體系的設計，在生產制造過程主要體現在加里料和烘焙兩個工序，其中烘焙工序可明顯改善其香氣質量，減輕雜氣和刺激性，改善余味，提高評吸質量[1]。烘焙工序主要包括熱風溫度、熱風濕球溫度、干燥時間和鋪葉厚度等關鍵工藝參數。白肋煙在烘焙加工處理過程時，烘焙機內部的熱風溫度、熱風濕球溫度、干燥時間、鋪葉厚度等工藝參數之間存在著較為復雜的關系[2]。現有文獻主要報道[1-3]了烘焙工藝參數對白肋煙的感官質量影響以及烘焙工藝參數之間的關系，但利用貢獻率法[4]分析烘焙工藝參數對白肋煙感官質量貢獻率方面的報道較少。

為了分析烘焙工藝參數對評吸總分的貢獻率，本研究采用均勻試驗計[5]法對熱風溫度、熱風濕球溫度、干燥時間和鋪葉厚度等主要烘焙工藝參數進行試驗設計，建立二次多項式逐步回歸模型并進行驗證，并利用貢獻率分析法分析各烘焙工藝參數對評吸總分的貢獻率，為白肋煙烘焙工藝參數優化和評吸總分預測提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

試驗于 2009年在紅河卷煙廠進行，試驗材料為湖北中二的白肋煙煙絲。HBT34.5/209烘焙機（德國 HAUNI公司）；RAYMX2C紅外溫度計（美國NDC公司）。

1.2 試驗設計

對現行烘絲設備的運行狀況和工藝參數進行分析，確定了熱風溫度、熱風濕球溫度、干燥時間和鋪葉厚度4個因素，研究不同實驗組合對烘后白肋煙感官質量的影響，其他工藝參數維持正常生產的水平。根據生產實際，以確保烘后葉絲的含水率符合生產工藝的要求為前提，對選取的4個因素按照均勻設計方法進行試驗設計（表1）。其中以測定的1～8組烘絲工藝參數值和烘后煙絲的評吸結果數據建立逐步回歸模型，9～12組烘絲工藝參數值和烘后煙絲的評吸結果數據作為所建立模型的驗證數據。

表1 試驗設計Table 1 Experimental design

1.3 取樣與檢測方法

每次試驗參數經調整并穩定運行12 min后，由專人按要求[6]在烘絲機物料出口處（冷卻后）用取樣盤取葉絲，每次試驗取6次樣，每次取10 kg，混合均勻后用四分法保留樣品煙絲，卷制成單料煙，置于恒溫恒濕箱（22℃，RH 60%）內平衡48 h后，由評吸專家進行評吸。先計算出每個單項平均分，然后把每個單項的平均分相加即為評吸總分。感官評吸指標包括：香韻（10分）、香氣質（15分）、香氣量（15分）、濃度（10分）、刺激（15分）、勁頭（5分）、雜氣（10分）、干凈度（10分）、濕潤度（5分）和回味（5分），評吸總分滿分為100分。

1.4 分析方法

利用DPS7.05統計軟件，分別以測定的烘焙工藝參數為自變量，白肋煙煙葉的評吸總分為因變量，建立多元線性回歸方程。其中熱風溫度、熱風濕球溫度、干燥時間、鋪葉厚度和評吸總分分別用X1、X2、X3、X4和 Y 表示，

2 結 果

2.1 烘焙工藝參數與白肋煙評吸總分逐步回歸模型的建立與驗證

2.1.1 模型的建立 將表1中前8組工藝參數的數據作為自變量，表2中與之對應的前8組評吸總分數據為因變量，進行逐步回歸計算，建立如下方程：

式中：X1為熱風溫度、X2為熱風濕球溫度、X3為干燥時間、X4為鋪葉厚度；Y為評吸總分。

表2 不同試驗組合的評吸結果Table 2 Smoking results of different experimental combination

方程相關系數R＝0.9999*，回歸系數經t檢驗都達到了顯著或極顯著水平（表3），表明所建立的模型較可靠。

表3 偏回歸系數的檢驗Table 3 Test of partial regression coefficients

2.1.2 模型的驗證 將驗證數據帶入建立的逐步回歸方程中，預測值與實際值的相對偏差較小，表明所建立的逐步回歸模型在試驗范圍內有較高的擬合度（表4）。

表4 模型驗證結果Table 4 The verification results of the model

2.2 各工藝參數對評吸總分貢獻率的大小分析

對于多元二次非線性模型，分析因素的重要性必須將一個因素的一次項和二次項綜合考慮，不能只從線性化方程的某一項孤立評價各因素的相對重要性[4]。在這方面，貢獻率[4,7]分析是較為適用的一個方法，它可以將各試驗因素按貢獻率大小排序，從而幫助確定限制因素。首先，求出回歸模型的各項偏回歸系數方差比Fj、Fjj、Fij，并按照下面的公式計算因素的貢獻率α。

然后求第j個因素的貢獻率Aj。

式中Aj為第j項總體貢獻率，αj為一次項貢獻率，αjj為平方項貢獻率，1/2αij為交互項貢獻率。

根據上述原理分別計算模型的F值和模型各個因變量的貢獻率，也即各個烘焙工藝參數對評吸質量的貢獻率（表5）。可以看出，各因子貢獻率大小順序為：A1＞A2＞A3＞A4，也即在試驗范圍內 4個烘焙工藝參數對評吸總分貢獻率的大小順序為：熱風溫度＞熱風濕球溫度＞干燥時間＞鋪葉厚度。在試驗范圍內熱風溫度與熱風濕球溫度、熱風濕球溫度與干燥時間、干燥時間與鋪葉厚度之間的交互作用對評吸總分都有一定的影響。

表5 偏回歸系數、F值、α值、Aj統計表Table 5 The partial regression coefficient, F-value, α-value and Aj-value

3 小 結

（1）對評吸總分和主要烘焙工藝參數所建立的二次多項式逐步回歸模型，經驗證，表明所建立的回歸方程有較高大的擬合度，可以在一定范圍內為烘焙工藝參數的優化和評吸總分的預測提供一定的參考。

（2）各烘焙工藝參數對評吸總分的貢獻率分析結果表明，在試驗范圍內，熱風溫度對白肋煙評吸總分的影響最大，其次是熱風濕球溫度和干燥時間，而鋪葉厚度對白肋煙評吸總分的影響最小。在試驗范圍內，熱風溫度與熱風濕球溫度、熱風濕球溫度與干燥時間、干燥時間與鋪葉厚度之間的交互作用對評吸總分都有一定的影響。因此在生產中優化工藝參數時，不僅要考慮一個或幾個烘焙工藝參數對白肋煙評吸總分的影響，還應從整體上考慮烘焙工藝參數之間的交互作用，在盡量保留白肋煙優點的條件下，改善其品質缺陷。

（3）本試驗條件下的研究結果，為研究烘焙工藝參數對白肋煙質量的影響提供了新思路和新方法，但是不同卷煙企業在不同產品中使用的白肋煙煙葉質量不一致，應根據混合型卷煙產品設計的風格要求和白肋煙葉組的具體特點，通過試驗確定出與之相適應的關鍵工藝技術參數，因此，實際生產應用還需進一步深入研究。

[1]陳建軍.白肋煙烘焙關鍵工藝參數設置與加工質量[J].煙草科技，2007（6）：12-20.

[2]劉立全，王月霞.梅拉德反應在煙草增香中的應用研究進展[J].煙草科技，1994（6）：21-24.

[3]堵勁松，王宏生，王兵，等.白肋煙加工工藝技術研究[J].煙草科技，2001（6）：3-7.

[4]徐中儒.農業試驗最優回歸設計[M].哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1988：380-381.

[5]方開泰.實用多元統計分析[M].上海：華東師范大學出版社，1999：291-302.

[6]胡建軍，周冀衡，熊燕，等.烘絲工藝參數對烘后葉絲質量影響的研究[J].中國煙草學報，2007，13（6）：24-29.

[7]唐啟義，馮光明.實用統計分析及其 DPS數據處理系統[M].北京：科學出版社，2002：164-170.