3種梗絲不同摻配比例對卷煙質量的影響

金 哲，樸永革，黃樹永，付 祺，李玉娥，袁新凱

吉林煙草工業有限責任公司技術中心，吉林省延吉市長白山東路2099號 133001

目前，梗絲膨脹干燥方法主要有梗絲滾筒干燥處理技術、膨化塔式梗絲膨脹技術［1-3］、ESS（Expanded Shredded Stem，ESS）梗絲處理技術［4-7］、煙梗微波處理技術［8-10］等。膨化塔式梗絲膨脹技術處理的梗絲具有較高的填充性，但后續的耐加工性和對煙梗固有雜氣的去除不甚理想［1-3］；ESS梗絲處理技術和煙梗微波處理技術生產的煙梗顆粒是新型的卷煙用材料，形態呈顆粒狀，具有較強的填充性和后續的耐加工性，且對去除煙梗雜氣有一定作用［4-10］；而采用滾筒式干燥處理的梗絲具有與煙絲較為接近的物理性狀，且同樣體現出較強的填充性和耐加工性。因此，擬采用均勻設計方法，對膨化塔式梗絲膨脹技術、煙梗微波處理技術及滾筒干燥處理3種不同方法制備的梗絲進行摻配比例試驗，旨在綜合考察3種摻配物對混合煙絲物理指標、煙支卷制質量、卷煙主流煙氣和感官質量的影響，為進一步開展低焦卷煙配方設計提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料、設備與儀器

供試葉絲：吉林煙草工業有限責任公司正常生產的A牌號卷煙葉絲。

供試梗絲：片狀梗絲，即膨化塔式梗絲膨脹技術制備的梗絲；絲狀梗絲，即滾筒干燥技術處理的梗絲；顆粒狀梗絲，即煙梗經微波處理后制得的梗絲，梗絲長度為3～6 mm。

GDS410梗絲填充值測定儀、YQ-2型煙絲振動分選篩（鄭州煙草研究院）；Protos70卷煙機（德國豪尼公司）；YDX-Ⅲ旋轉箱法卷煙端部落絲測量儀（中國科學院合肥智能機械研究所）；Sodimax煙支物理綜合測試臺（法國Sodimat公司）；ASM500吸煙機（英國斯茹林有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計方法及檢驗

利用均勻設計方法對3種摻配物的摻配比例進行試驗設計，試驗方案見表1。

取180 kg A牌號卷煙葉絲，均勻分成6等份，每份30 kg，按表1中的摻配比例將摻配物與試驗葉絲摻配均勻，混合煙絲置貯絲房中平衡4 h以上。對以上6種混合煙絲各取6 kg，測定混合煙絲的煙絲結構和填充值；將6種混合煙絲卷制成煙支，測定其物理指標及主流煙氣成分，并進行感官質量評價。試驗均重復3次，試驗結果取平均值。最后對各組檢測結果進行回歸分析，并建立回歸方程，以考察3種摻配物不同摻配比例對混合煙絲物理指標、煙支卷制質量、感官評吸質量和卷煙主流煙氣的影響。同時以正常生產A牌號卷煙各指標檢測結果與回歸方程預測值進行比較，以驗證回歸方程的準確性。

表1 3種摻配物比例的均勻設計試驗方案 （%）

1.2.2 檢測方法

采用文獻［11-12］規定的方法測定各樣品的煙絲填充值和煙絲結構；采用文獻［13-21］規定的方法測定煙支物理指標；采用文獻［22-25］規定的方法測定各卷煙主流煙氣指標。

由吉林煙草工業有限責任公司評吸委員組成評吸小組，依據標準［26］規定的方法對各樣品進行感官質量評價。

2 結果與分析

2.1 3種摻配物對混合煙絲物理指標的影響

對6組混合試驗煙絲物理指標進行檢測，結果見表2。根據表2的試驗結果進行回歸分析，結果見表3。由表3可知，在置信限小于0.05條件下，3個回歸方程復相關系數均大于0.98，說明變量間有較強的線性相關性，各回歸方程擬合效果良好。

表2 3種摻配物摻配比例不同時煙絲的填充值、整絲率和碎絲率

由摻配物與填充值的回歸方程可以看出，在一定范圍內，增加任何一種梗絲的摻配量，均可提升混合煙絲填充值，其中絲狀梗絲對混合煙絲填充值影響最小。

由摻配物與整絲率的回歸方程可以看出，絲狀梗絲對煙絲整絲率的影響可以忽略，片狀梗絲與顆粒狀梗絲存在交互作用，當顆粒狀梗絲取固定值時，隨著片狀梗絲的比例增加，整絲率呈先升高后下降的趨勢，當片狀梗絲取固定值時，增加顆粒狀梗絲會導致整絲率下降。

由摻配物與碎絲率的回歸方程可以看出，當其他兩個變量取固定值時，隨著片狀梗絲比例增加，碎絲率逐漸增加，這是由于膨化塔式梗絲膨脹技術制備的梗絲較薄，在摻配過程中易導致二次造碎；隨著顆粒狀梗絲比例增加，碎絲率呈下降趨勢，可能是由于采用煙梗微波處理技術制備的顆粒梗絲長度為3～6 mm，且耐加工性較強，不易產生二次造碎；隨著絲狀梗絲比例的增加，碎絲率呈先降低后升高趨勢，可能是由于滾筒干燥處理的梗絲膨化效果較弱，梗絲呈現煙絲的物理性狀，絲長且有一定韌性，在后續加工過程中不易產生造碎，但絲狀梗絲達到一定比例后會使碎絲率增加。

表3 3種摻配物的摻配比例與煙絲物理指標的回歸分析結果

2.2 3種摻配物對煙支物理指標的影響

對6組試驗煙支物理指標進行檢測，并對試驗結果進行回歸分析，結果見表4、表5。由表5可知，在置信限小于0.05條件下，卷煙單支質量、吸阻和端部落絲量回歸方程復相關系數均大于0.98，說明變量間有較強的線性相關性，回歸方程擬合精度較高，而硬度回歸方程擬合度相對較低，故暫不討論。

由表4和表5可知，試驗范圍內提高任一梗絲的摻配比例可適當降低卷煙單支質量，但影響都較小。由卷煙吸阻回歸方程可知，當其他兩變量取固定值時，增加片狀梗絲或顆粒狀梗絲的摻配比例，卷煙吸阻均隨之增加；提高絲狀梗絲摻配比例一定程度上可降低卷煙吸阻，其中片狀梗絲對卷煙吸阻的影響最大，顆粒狀梗絲和絲狀梗絲對卷煙吸阻的影響相對較小。由端部落絲量檢測結果及回歸方程可以看出，隨片狀梗絲摻配比例的提高，端部落絲量呈下降趨勢，提高絲狀梗絲的摻配比例使端部落絲量增加，隨著顆粒狀梗絲的增加，端部落絲量先下降后上升。在一定范圍內，提高片狀梗絲和顆粒狀梗絲的摻配比例有利于降低卷煙端部落絲量。

表4 3種摻配物摻配比例不同時煙支物理指標

表5 3種摻配物的摻配比例與煙支物理指標的回歸分析結果

2.3 3種摻配物對卷煙主流煙氣的影響

對6組試驗卷煙主流煙氣成分進行檢測，結果見表6。根據表6的試驗結果進行回歸分析，結果見表7。由表7可知，在置信限小于0.06條件下，3個回歸方程復相關系數均大于0.98，說明變量間有較強的線性相關性，方程擬合效果較好。

由煙氣煙堿釋放量檢測結果及回歸方程可以看出，當其他變量保持不變時，單獨增加顆粒狀梗絲或絲狀梗絲摻配比例，煙氣煙堿量均呈下降趨勢；單獨增加片狀梗絲煙氣煙堿量呈先下降后上升趨勢。

由焦油釋放量檢測結果及回歸方程可以看出，當其他變量保持不變時，單獨增加片狀梗絲添加比例焦油釋放量量呈先下降后上升的趨勢，而提高顆粒狀梗絲或絲狀梗絲添加比例可適當降低卷煙焦油釋放量，但下降趨勢較緩。

由CO釋放量檢測結果及回歸方程可以產出，當其他變量保持不變時，單獨提高顆粒狀梗絲添加比例可適當降低CO釋放量，而隨片狀梗絲和絲狀梗絲比例增加，CO釋放量隨之增加。

由抽吸口數回歸方程可以看出，在試驗考察范圍內，隨各摻配物摻配比例的增加，抽吸口數均呈下降趨勢。

表6 3種摻配物摻配比例不同時卷煙主流煙氣指標

表7 3種摻配物的摻配比例與煙支主流煙氣指標的回歸分析結果

由此可見，增加各摻配物的用量在一定程度上均可降低卷煙焦油釋放量，但增加片狀梗絲和絲狀梗絲會導致CO釋放量的升高。

2.4 回歸方程檢驗

以正常生產的A牌號卷煙混合煙絲檢測結果作為檢驗項，比較方程預測值與實測值間的誤差，考察回歸方程預測的準確性，結果見表8。由表8可知，除碎絲率方程預測值與實測值誤差較大外，其余各方程誤差均較小，說明方程可信度較高，可作為摻配比例設計的預測模型。

碎絲率方程預測值與實測值誤差較大，可能是由于為使煙絲與摻配物達到較好的混合效果，人工混配次數較多導致煙絲造碎增加，因此試驗結果中碎絲率的檢測結果均偏高。而在線生產時，加香前振篩可篩除部分碎末，而煙絲碎絲率檢測取樣點在加香后，所以在線生產煙絲碎絲率檢測結果較預測值低。

表8 方程預測值與實測值的比較①

3 結論與討論

從混合煙絲物理性能來看，添加3種梗絲均可提高煙絲填充值，其中絲狀梗絲對煙絲填充值影響相對較小，顆粒狀梗絲影響最大；片狀梗絲和顆粒狀梗絲添加比例提高會導致整絲率下降，絲狀梗絲對煙絲整絲率的影響可以忽略；在一定范圍內，隨著顆粒狀梗絲和絲狀梗絲的增加，碎絲率有所降低。

從煙支的物理指標看，3種梗絲對煙支單支質量和硬度的影響較?。辉黾悠瑺罟＝z和顆粒狀梗絲會增加煙支吸阻，在一定范圍內增加絲狀梗絲可降低煙支吸阻；適當添加片狀梗絲和顆粒狀梗絲可降低煙支端部落絲量。

從卷煙的煙氣指標來看，隨絲狀梗絲和顆粒狀梗絲比例增加焦油釋放量均呈降低趨勢，隨片狀梗絲比例增加焦油釋放量呈先降低后上升趨勢；隨顆粒狀梗絲比例提高CO釋放量呈下降趨勢，片狀梗絲和絲狀梗絲比例增加都會導致CO釋放量增加。綜上所述，適當增加顆粒狀梗絲和絲狀梗絲以替代傳統的片狀梗絲，可在一定程度上可提高卷煙綜合質量。

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