兩段式烘絲工藝參數對卷煙感官質量的影響

摘要：以感官質量為評價指標，選用二類煙品牌煙絲配方為試驗對象，通過試驗設計，運用全因子試驗設計比較兩段式烘絲工藝參數對卷煙內在質量的影響。結果表明，在其他參數不變的前提下，烘絲機1區溫度、熱風溫度、熱風風速對感官質量影響顯著；該烘絲機兩段式烘絲的最佳工藝參數為烘絲機1區溫度160 ℃、2區溫度120 ℃、熱風溫度110 ℃、熱風風速0.18 m/s。

關鍵詞：卷煙；兩段式烘絲；工藝參數；感官質量；全因子試驗設計

中圖分類號：TS452+.3 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）14-3670-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.14.032

Abstract： Using sensory quality as reference indicators，with second-class cigarette brand as the test meterial， full factorial experiment design was applied to study the effect of parameters during two stage drying process on internal quality of cigarettes. The results showed that under the premise of other parameters fixed， the effect of cut-tobacco drier zone 1 temperature， hot wind temperature and hot wind speed on sensory quality was significant. The optimum technological parameters during two stage cut-tobacco drying process of the drying machine was zone 1 temperature at 160 ℃，zone 2 temperature at 120 ℃， hot air temperature at 110 ℃，and hot wind speed at 0.18 m/s.

Key words：tobacco；two stage drying process of cut-tobacco；process parameters；sensory quality；full factorial experiment design

兩段式薄板烘絲機是一種新型滾筒烘絲設備，具有2個獨立控制的干燥區域。該設備的設計理念是在滾筒前段高溫快速烘干水分含量高的煙絲，在后段低溫烘烤微調，避免了煙絲在傳統烘絲機中從頭到尾都是高溫烘烤、造成香氣損失的缺陷，并可降低生產加工強度[1]。國內對于兩段式滾筒烘絲機控制模式的研究報道較少，目前使用該設備的廠家一般采用一段式烘絲模式（1區、2區溫度一致）[2]。試驗以感官質量為評價標準，結合兩段式烘絲機前期運用以及設備性能基礎，針對1區溫度、2區溫度、熱風溫度、熱風風速4個關鍵參數，利用全因子試驗設計方法，對上述參數進行了最佳組合試驗，為兩段式烘絲的最佳工藝參數設定提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

烤煙片煙使用真龍二類卷煙A配方，由廣西中煙工業有限責任公司提供；煙絲烘絲生產線為KLD2-2Z型兩段式薄板烘絲機，德國HAUNI公司制造，生產能力4 800 kg/h。

1.2 樣品處理

1.2.1 取樣方法 試驗按批次進行，取樣在同批次內完成，過程控制穩定后，每組參數對應在柔性風選出口處取樣[3]。

1.2.2 樣品制備 每次取樣10 kg，每參數取樣4次，四分法混合后為1個測試樣。測試樣按照真龍某二類卷煙卷包標準卷制成煙支樣品[3]。

1.2.3 樣品的評價方法及計算 以感官質量為評價指標[4]，將煙支樣品在恒溫恒濕環境下平衡48 h，由廣西中煙工業有限責任公司評吸委員會進行感官質量評吸。評吸打分按照國家規范進行[4]，得分計算公式如下：

式中，M為評吸得分，M1為每人評吸得分，N為評吸人數。然后將所有試驗數據用Minitab 16統計軟件處理。

1.3 試驗設計

結合KLD2-2Z型兩段式薄板烘絲機前期的運用以及設備性能，并考慮各因子及其交互作用，采用全因子試驗方法，并在中心點處進行3次試驗[5]，一共有19次試驗，其因子水平組合見表1。

2 結果與分析

2.1 試驗結果

利用Minitab 16統計軟件創建試驗計劃，并組織實施，得到的試驗結果見表2。

2.2 分析

2.2.1 方差分析 將表2中的評吸得分分別與1區溫度、2區溫度、熱風溫度、熱風風速進行擬合，得到評吸得分的估計效應和對應系數，具體見表3；進一步對評吸得分進行方差分析，結果見表4。從表3、表4的分析中可以看出，模型主效應的P=0.004，<0.05，所以所選定的模型中主效應總體是顯著的。失擬項的P=0.232，>0.05，回歸無失擬現象。從顯著性來看，1區溫度、熱風溫度、熱風風速以及1區、2區溫度之間的交互作用項4項對應的P都小于0.05，因此可以判定，這4項的效應是顯著的，其余項不顯著。

2.2.2 模型改進 將不顯著的因子移除，再次進行因子分析，結果見表5、表6。從表5、表6中可以看出，主效應項以及2因子交互作用中的P<0.05，所以選定的模型總體是顯著的。失擬一欄中P=0.296，>0.05，模型沒有失擬。

2.2.3 全模型與刪減模型效果比較 試驗從Minitab 16統計軟件輸出的全模型與刪減模型效果比較情況見表7。從表7可見，模型項數減少了5項，R-Sq（調整）有所提高，S和PRESS均有所降低，可見刪除不顯著主因子及交互作用項后的回歸效果更好。

2.2.4 殘差分析 試驗優化后得到的四合一殘差（誤差）分布情況見圖1。從圖1可見，殘差對于以觀測值順序為橫軸的散點圖而言，各點隨機在水平軸上下無規則波動，沒有不正常的升降趨勢；觀察殘差對于響應變量擬合值得出的散點圖，沒有出現“漏斗形”或者“喇叭形”。觀察殘差正態性檢驗圖，可以看出殘差符合正態分布。

2.2.5 確認主效應及交互作用的顯著性 試驗優化后得到的評吸得分效應情況見圖2。從圖2的主效應圖可見，1區溫度、熱風溫度、熱風風速三者回歸線較陡，對主效應影響顯著。為使評吸得分達到最大，三因子取值越大越好，故1區溫度取上限160 ℃、熱風溫度取上限110 ℃、熱風風速取上限0.18 m/s。從圖2的交互效應圖可以看出，1區溫度、2區溫度之間效應線明顯不平行，說明交互作用顯著。

2.2.6 實現最優化 試驗從Minitab 16統計軟件輸出的優化結果見表8。從表8來看，當1區溫度取160 ℃、2區溫度取120 ℃、熱風溫度取110 ℃、熱風風速取0.18 m/s時，評吸得分可以達到88.578 7，合意度d=0.787 2。

2.2.7 驗證試驗 當1區溫度取160 ℃、2區溫度取120 ℃、熱風溫度取110 ℃、熱風風速取0.18 m/s時，預測評吸得分平均值可能將落入95%的置信區間（88.370 3，88.787 1）之內。試驗按照預測參數（88.578 7±0.096 5）進行了3批次試驗，結果3次評吸的得分分別為88.42、88.63和88.47，與上述95%的置信區間對比后，均落入95%置信區間內，說明試驗結果分析和預測等結論都是可信的。

3 小結

1）在兩段式烘絲過程中，1區溫度、熱風溫度及熱風風速對煙支樣品感官質量均有顯著的影響，且參數之間有顯著的交互作用。

2）通過Minitab 16設計軟件進行的全因子試驗驗證，真龍二類卷煙A配方兩段式烘絲的最佳工藝參數為烘絲機1區溫度160 ℃、2區溫度120 ℃、熱風溫度110 ℃、熱風風速0.18 m/s。在該條件下的煙支樣品感官質量評吸分值可達到88.58。

參考文獻：

[1] 張 煒，劉江生，王道寬，等.KLD2-3兩段式滾筒烘絲機控制模式研究[J].煙草科技，2013（3）：8-11.

[2] 韋小玲，康金嶺.管板式烘絲機工藝參數對卷煙香氣的影響[J].食品與機械，2012，28（6）：193-196.

[3] 國家煙草專賣局.卷煙工藝規范[M].北京：中央文獻出版社，2003.

[4] YCT 138-1998，煙草及煙草制品感官評價方法[S].

[5] 馬逢時，周 暐，劉傳冰.六西格瑪管理統計指南[M].北京：中國人民大學出版社，2007.