干燥方式對再造煙葉絲質量特性的影響研究

鄒泉，廖曉祥，陳冉，牟定榮，趙云川，段黎躍，趙劍，馬娟，武凱，李新，趙娟，徐文潔，凌琳，魏宏

云南中煙工業(yè)有限責任公司，技術中心，云南省玉溪市紅塔大道118號 653100

干燥方式對再造煙葉絲質量特性的影響研究

鄒泉，廖曉祥，陳冉，牟定榮，趙云川，段黎躍，趙劍，馬娟，武凱，李新，趙娟，徐文潔，凌琳，魏宏

云南中煙工業(yè)有限責任公司，技術中心，云南省玉溪市紅塔大道118號 653100

為提高再造煙葉制品的綜合質量，研究了氣流、滾筒、隧道三種不同的干燥方式對再造煙葉絲質量特性的影響。結果表明：①滾筒干燥對樣品的含水率控制穩(wěn)定性優(yōu)于氣流、隧道干燥；②氣流干燥樣品的填充性能明顯優(yōu)于滾筒、隧道干燥，過程造碎中尤以隧道干燥最低，滾筒、氣流干燥相當；③三種干燥方式處理所得樣品的常規(guī)化學成分無顯著差異；④致香成分總含量高是滾筒干燥的一大特點；⑤氣流干燥樣品的焦油、煙堿、一氧化碳均低于滾筒及隧道干燥樣品；⑥經干燥處理后，再造煙葉絲樣品的感官品質提升，綜合感官品質排序為：氣流＞滾筒＞隧道。

再造煙葉；氣流干燥；滾筒干燥；隧道干燥；化學成分；致香成分；感官質量

造紙法再造煙葉由于具有填充值高、燃燒性好、焦油釋放量低等特點，在卷煙產品中的使用量越來越多[1-3]。目前，國內造紙法再造煙葉主要存在木質氣重、紙質氣息明顯，刺激性大、有灼燒感，余味干澀、殘留較重，煙氣不協調等問題[4]。采用適宜的制絲加工工藝技術，不僅可有效提升造紙法再造煙葉品質，且可提高其在卷煙產品中的配方適應性。而在實際應用中，造紙法再造煙葉由于其物理化學特性與煙葉存在較大差異，主要表現在抗張強度、剪切力、彈性、吸濕特性等物理特性與煙葉有著較大差別[5-7]，混合制絲加工過程中常存在水分、流量波動大，中大片率高等問題[8-9]，從而能影響到配方的完整性及再造煙葉的有效利用率，即現有混合加工工藝不能完全滿足精細化加工要求。近年來興起的造紙法再造煙葉單獨成絲技術在很多程度上解決了上述問題[10-12]，而與單獨成絲配套的工藝研究卻少有報道。干燥工序是制絲過程中影響再造煙葉絲物理、感官和化學質量的關鍵工序，因此選擇目前常用的氣流、滾筒及隧道三種干燥方式，對比研究干燥方式對再造煙葉絲綜合質量的影響，旨在為再造煙葉單獨制絲加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料及設備

CTS0231（云南中煙施偉策再造煙葉有限公司）；再造煙葉制絲試驗線（自建）；RD5000滾筒式烘絲機、EVA500氣流式烘絲機(意大利Garbuio Dickinson公司)、K99030隧道式烘絲機（美國Proctor公司）；便捷式Portix-B型紅外測溫儀（德國KELLER公司）；XP404S電子分析天平（感量：0.0001 g，瑞士Mettler-Toledo公司）；6890N/5975 質譜聯用儀（美國Agilent公司）；R-215旋轉蒸發(fā)儀（瑞士步琪公司）；旋風式樣品磨（瑞典FOSS公司）；AV5170 煙支重量分選儀（中國電子科技集團公司第四十一研究所）；YQ－2煙絲振動分選篩（鄭州煙草研究院）；RHYC152煙絲填充值測定儀（廣州潤湖儀器有限公司）；CH888精密恒溫恒濕箱 （澳大利亞Thermoline公司）；RM200A轉盤式吸煙機（德國Borgwaldt KC公司）；Protos70卷煙機（德國豪尼公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 再造煙葉絲樣品制備

使用單等級原料（CTS0231）19200 kg，經過、超回加料、潤葉加料、貯葉、切絲及絲片分離后，再將再造煙葉絲分成十五份共三組（每五份為一組），對應采用氣流干燥、滾筒干燥及隧道干燥三種方式處理，分別得到再造煙葉絲的五組平行試驗樣品（圖1），烘箱法[13]測定含水率。干燥過程中設置相同的脫水量即保證處理強度的相對一致性，干燥入口含水率設置為23.0 % ，干燥出口含水率設置為13.0 %。分別將氣流、隧道、滾筒干燥得到的再造煙葉絲送至PROTOS 70機臺卷制。將卷制樣品置入恒溫恒濕箱中于22 ℃、相對濕度60 %條件下平衡48 h，上綜合測試臺按（855±5）mg/支分選后備用。重量篩選過程中，隨機選取三種干燥方式下的試驗卷制樣品各5組，每組20支，記錄每組樣品的重量均值和吸阻均值，用于主流煙氣測定。

圖1 再造煙葉單獨成絲流程圖Fig.1 Cutting process of reconstituted tobacco

試驗過程中以物料脫水量為評價指標對氣流、隧道、滾筒三種方式的干燥工藝條件和參數進行設置（表1）。

表1 不同干燥方式的干燥參數設置Tab.1 Parameters of three different drying methods

1.2.2 再造煙葉絲卷制樣品均勻性驗證

隨機從制備好的卷制樣品中各取出1000支卷煙用于樣品均勻性驗證檢驗，主要進行長度、圓周、通風率、重量、吸阻等物理檢測[14]。按CNASGL03∶2006[15]分析樣品均勻性驗證數據，單因素方差值均小于臨界F值，表明樣品組內無顯著性差異，各樣品符合均勻性要求。

1.2.3 再造煙葉絲樣品關鍵指標的測定

含水率檢測：待流量穩(wěn)定后，分別在干燥工序入、出口處取樣。取樣規(guī)則為：每間隔5分鐘取樣一次，每組取5份（50g/份）平行樣，烘箱法[13]測定含水率。

再造煙葉絲填充性能：分別取干燥處理后的再造煙葉絲樣本2000 g/份，樣品在溫度（22±1）℃、相對濕度（60±2）%的恒溫恒濕箱中平衡48 h后測量填充值。填充值按照YC/T152—2001《煙絲填充值測定》[16]中的方法測定，每種干燥方式樣品以五組平行試驗結果的均值計，同時運用方差分析判定三種干燥方式處理后再造煙葉絲的填充值是否存在顯著差異（顯著性水平a為0.05）。

結構分布測定：取再造煙葉絲樣品各5份，每份500 g，按《卷煙工藝規(guī)范》[17]及YC/T 178—2003標準[18]要求測量結構。

常規(guī)化學成分檢測：分別取三種干燥方式處理后的再造煙葉絲樣品各五份，取平行測定結果的均值。常規(guī)化學成分檢測采用行業(yè)標準方法測定[19-24]。

致香成分檢測：采用同時蒸餾萃取裝置（SDE）對再造煙葉中的致香成分進行萃取，利用氣質聯用儀（GC/MS）對萃取物進行分析測定。將再造煙葉絲樣品磨碎過40目篩，置于恒溫恒濕箱中在溫度（22±1）℃和相對濕度60 %的條件下平衡24 h。稱取平衡后的煙末樣品25.0 g，置入同時蒸餾萃取裝置中，并加入2 mL內標化合物（100 mg/mL的萘乙醇溶液），采用二氯甲烷作為溶劑對煙末進行連續(xù)動態(tài)萃取2 h，所得提取物經干燥后濃縮定容至1.0 mL。提取液采用Agilent 6890N/5975氣質聯用分析儀進行分析，所得圖譜經計算機譜庫（NIST05，Wiley275）檢索，計算各峰的相對含量。色譜條件為：毛細管柱HP-5MS（30 m×0.25 mm i.d.×0.25μm d.f.）；進樣口溫度：240 ℃；載氣：He，1 mL/min；程序升溫：從50 ℃（1 min）升溫至160 ℃（保持2 min），再升溫到260 ℃（保持15 min）；進樣量：1 μL；分流比為25：1；傳輸線溫度：280 ℃；電離方式：El；電離能量：70 eV；離子源溫度：230 ℃；四級桿溫度：160 ℃；質量范圍35～455 aum。

主流煙氣檢測：分別從制備好的卷制樣品中取出主流煙氣測試樣品，按行業(yè)標準方法[25-28]檢測主流煙氣指標。運用方差分析對不同干燥方式處理的再造煙葉絲樣品的主流煙氣測定結果進行差異分析。

感官質量：參考卷煙感官技術要求[29]，按《再造煙葉(造紙法)感官評價方法》[30]進行再造煙葉絲卷制樣品的感官評吸，并進行評分與描述。

2 結果與討論

2.1 干燥方式對再造煙葉絲含水率穩(wěn)定性的影響

對氣流、隧道、滾筒三種干燥方式下的五組再造煙葉絲樣品的含水率進行測定，以得到干燥方式對再造煙葉絲含水率穩(wěn)定性的影響，具體含水率檢測結果見表2。可以看出，三種干燥方式下，入口的物料含水率穩(wěn)定性均較好，且方差分析結果表明（P=0.861＞0.05），各干燥方式下的入口物料含水率無顯著差異，即來料樣品水分符合一致性要求，可用以分析干燥方式對再造煙葉絲水分穩(wěn)定性的影響研究。進一步分析可以發(fā)現，干燥方式對出口物料含水率的穩(wěn)定性影響較大，其中以滾筒干燥出口的物料含水率穩(wěn)定性最好，而氣流、隧道干燥出口的物料含水率波動均較大。

表2 干燥工序再造煙葉絲含水率統計表Tab.2 Moisture content of cut reconstituted tobacco in drying process

2.2 干燥方式對再造煙葉絲物理結構的影響

三種不同干燥方式處理后再造煙葉絲樣品的填充值測定結果見表3。可以看出，三樣品填充值測定結果的相對標準偏差均＜5 %，表明各平行樣本填充值的穩(wěn)定性較好，也即各干燥方式處理后的樣品均勻性較好。其中氣流干燥處理后所得樣品的填充值最高，滾筒干燥處理后樣品的填充值最低。同時對三種干燥方式處理后的再造煙葉絲的填充值進行單因素方差分析，P＝0.000≤0.05，表明三樣品的填充值存在顯著差異，也即干燥方式會對再造煙葉絲填充值產生顯著影響。

表3 再造煙葉絲填充值記錄表Tab.3 Filling value of cut reconstituted tobacco

取氣流、隧道、滾筒干燥后的再造煙葉絲進行結構測試，其中整絲率%（＞2.5 mm）、碎絲率%（＜1.0 mm）統計結果見表4。三樣品的整絲率無顯著差異（P=0.056＞0.05），而碎絲率存在顯著差異（P=0.000≤0.05）。以隧道干燥處理后的再造煙葉絲樣品碎絲率最低。這是因為與其他兩種干燥方式相比，隧道干燥為靜態(tài)處理過程，能夠有效減少再造煙葉絲干燥過程中的卷曲纏繞成團性及過程造碎。

表4 再造煙葉絲整絲率、碎絲率統計表Tab.4 Proportion of long strands and broken strands of cut reconstituted tobacco

2.3 干燥方式對再造煙葉絲常規(guī)化學、致香成分的影響

三種干燥方式處理后的再造煙葉絲樣品的常規(guī)化學成分及糖堿比、施木克值、鉀氯比值及氮堿比值分別見圖2、表5。可以看出，干燥方式對再造煙葉絲的常規(guī)化學成分影響較小。具體比較而言，滾筒干燥后的總糖、還原糖含量、糖堿比、施木克值、鉀氯比均最低，其他各項差異均較小。

表5 再造煙葉絲常規(guī)化學綜合指標統計表Tab.5 SUR/NIT, NIT/NIC, K/Cl and sugar alkali of cut reconstituted tobacco

圖2 再造煙葉常規(guī)化學成分柱狀圖Fig.2 Routine chemical components histogram of reconstituted tobacco

三種干燥方式處理后的再造煙葉絲樣品的致香成分結果見表6。可以看出，干燥方式對致香成分的影響較為顯著，其中以滾筒干燥樣品的總致香成分含量最高，氣流干燥樣品的總致香成分含量最低。各致香成分中，尤以新植二烯、苯甲醇、去氫去甲基煙堿、2,3'-聯吡啶、棕櫚酸的含量差異最為顯著。其中，新植二烯是葉綠素調制過程中生成的葉醇進一步脫水制得，在煙草燃燒時可直接進入煙氣，具有減輕刺激性、醇和煙氣的作用。同時具有攜帶揮發(fā)性香氣物質和致香成分進入煙氣的能力，是重要的增香劑[31-36]。新植二烯可進一步分解轉化為植物呋喃，具有清香氣味。這些物質都會對形成烤煙的清香風格產生積極的影響。

表6 再造煙葉絲致香成分統計表Tab.6 Aroma components of reconstituted tobacco with different drying processes μg/g

續(xù)表6

續(xù)表6

2.4 干燥方式對再造煙葉絲樣品主流煙氣的影響

對重量篩選平衡后的再造煙葉絲卷制樣品進行主流煙氣差異分析，結果見表7。可知三樣品的抽吸口數無顯著差異（P=0.191＞0.05），而焦油、煙堿、一氧化碳釋放量均存在顯著差異（P值分別為0.000、0.000、0.000均＜0.05）。氣流干燥樣品的焦油、煙堿、一氧化碳釋放量最低。滾筒干燥樣品的焦油、煙堿、一氧化碳釋放量最高。這可能和再造煙葉絲的物理化學特性有關，不同干燥方式處理后再造煙葉絲的填充值差異明顯，因此在樣品卷煙質量一致時，吸阻存在較大差異，氣流、隧道、滾筒干燥對應的卷制樣品吸阻分別為1176.78Pa/支、1042.94Pa/支及1052.84 Pa/支，從而改變了卷煙的燃燒狀態(tài)。

表7 再造煙葉絲卷制樣品主流煙氣統計表Tab.7 Regular components in mainstream cigarette smoke of reconstituted tobacco

2.5 干燥方式對再造煙葉絲樣品感官品質的影響

表8為不同干燥方式處理得到的再造煙葉絲卷制樣品與干燥入口樣品的比對感官評吸結果。由于干燥入口來料為同一批樣品，即三種干燥方式下的來料感官評吸樣為同一個。可以看出，經干燥處理后，樣品的整體感官質量得到改善，感官得分（取十一位感官評吸人員的打分均值）整體提升，其中以氣流干燥樣品的感官得分最高，隧道干燥樣品的感官得分最低。結合感官評吸描述來看，來料樣品表現為整體香氣不夠純凈，木質氣、枯焦氣明顯，喉部刺激，余味尚干凈，回焦苦，煙氣濃度適中。

表8 再造煙葉絲卷制樣品感官得分統計表Tab.8 Sensory quality of different samples made of cut reconstituted tobacco

與來料樣品相比，氣流干燥樣品香氣純凈度、甜韻均有提升，煙氣濃度適中，木質氣、枯焦氣、刺激性降低，回焦苦感減弱；滾筒干燥樣品香氣純凈度提升，濃度、豐滿度提升，但口腔的干燥感、焦苦、刺激性上升；隧道干燥樣品香氣純凈度稍有提升，木質氣稍重，刺激性有降低，余味有改善，口腔有明顯的回青感。感官品質綜合排序為：氣流干燥＞滾筒干燥＞隧道干燥＞來料樣品。

3 結論與討論

干燥方式影響再造煙葉的綜合品質，具體表現為：①滾筒干燥方式中，過程含水率控制穩(wěn)定，干燥后再造煙葉絲樣品的含水率均勻性優(yōu)于氣流、隧道干燥；②干燥方式對再造煙葉的填充值產生顯著影響，其中以氣流干燥獲得的樣品填充值最高。隧道干燥的造碎率最低，滾筒、氣流干燥過程的造碎率相當；③干燥方式對常規(guī)化學成分的影響較小，而對致香成分的影響顯著，其中以滾筒干燥樣品的總致香成分含量最高；④主流煙氣中焦油、煙堿、一氧化碳的釋放量均以氣流干燥樣品最低，滾筒干燥樣品最高；⑤經干燥處理后，再造煙葉樣品的感官品質提升，綜合排序為：氣流干燥＞滾筒干燥＞隧道干燥＞來料樣品。

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Influences of drying means on quality characteristics of cut reconstituted tobacco

ZOU Quan, LIAO Xiaoxiang, CHEN Ran, MOU Dingrong, ZHAO Yunchuan, DUAN Liyue, ZHAO Jian, MA Juan, WU Kai,LI Xin, ZHAO Juan, XU Wenjie, LING Lin, WEI Hong
R&D Center, China Tobacco Yunnan Industrial Co.,Ltd., Yuxi 653100, Yunnan, China

In order to improve quality of reconstituted tobacco, three different drying modes, namely airflow drying, drum drying and tunnel drying, were studied. Results showed that∶ drum drying is better than both airflow drying and tunnel drying in maintaining moisture of samples. The padding values of reconstituted tobacco after airflow drying was the highest compared with other two drying methods.Tobacco damage ratio of airflow drying was the same as drum drying and both of which were higher than tunnel drying. All three drying methods have no obvious impact on chemical components. Among them, drum drying resulted in the highest aroma contents. Compared with other two drying methods, airflow drying resulted in reduced tar delivery, nicotine and CO in mainstream cigarette smoke. Sensory quality were all improved after three drying treatments while airflow drying resulted in the biggest improvement followed by drum drying and tunnel drying.

reconstituted tobacco; airflow drying; drum drying; tunnel drying; routine chemical components; aroma components; sensory properties

鄒泉，廖曉祥，陳冉，等. 干燥方式對再造煙葉絲質量特性的影響研究[J]. 中國煙草學報，2016,22（5）

中國煙草總公司重大專項項目（110201301019（ZZ—08））“再造煙葉工業(yè)應用的特色工藝研究”資助；中國煙草總公司重點項目（110201502008）“基于精益制造的制絲關鍵質量特性控制技術研究及應用”

鄒 泉（1971—），學士，高級工程師，主要從事卷煙工藝方面的研究工作，Email∶ zq@hongta.com；

廖曉祥（1984—），Email∶ zijinwangzhe@hongta.com

2015-10-16

：ZOU Quan, LIAO Xiaoxiang, CHEN Ran, et al. Influences of drying means on quality characteristics of cut reconstituted tobacco [J]. Acta Tabacaria Sinica, 2016, 22(5)