干燥方式對微波膨脹煙梗梗絲綜合質量的影響

姚二民+周利軍+李曉+王海濱+景天+丁美宙

摘要：為研究干燥方式對微波膨脹煙梗梗絲綜合質量的影響，對比分析經(jīng)過氣流式和滾筒式干燥后微波膨脹煙梗梗絲和卷煙的質量特性。結果表明，不同干燥方式處理后微波膨脹煙梗梗絲條狀效果均比較明顯。經(jīng)氣流式干燥處理制得的梗絲成絲彈性好、柔軟蓬松、有一定的卷曲度、膨脹效果明顯，梗絲形態(tài)更接近于葉絲，梗絲含水率波動小，填充值、整絲率和長絲率較高，短絲率和碎絲率較低。干燥方式對梗絲含水率、填充值、整絲率、長絲率和短絲率均有顯著影響。摻配氣流干燥梗絲的卷煙單支質量較小，圓周長和長度差異不明顯，總通風率、吸阻和硬度較大，單支質量、長度和總通風率標準差較大，圓周和硬度標準差較小；煙支燃吸口數(shù)、總粒相物、煙氣煙堿量、焦油量和CO量較低。綜合來看，對于微波膨脹煙梗梗絲采用氣流式干燥能夠獲得較好的加工效果。

關鍵詞：干燥方式；微波膨脹煙梗；綜合質量；梗絲；卷煙

中圖分類號： TS452+.3文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2017）12-0145-03

隨著卷煙降焦減害的需要和制絲工藝水平的提高，梗絲在卷煙中的作用逐漸提升。煙梗是卷煙配方中的組分[1]，由于傳統(tǒng)方式制得的梗絲存在雜氣較重、刺激性較強等感官質量缺點，其在卷煙中的應用受到了一定限制[2]。近年來，微波膨脹煙梗技術的相關研究見諸報道[3-10]，煙梗經(jīng)微波膨脹處理后其理化性質、感官質量等方面有較大改變。何炬等研究表明，采用微波膨脹煙梗方法制成的梗絲對改善其吸味品質、增加煙香、提高填充能力和成絲率以及協(xié)調葉組配方等有明顯效果[6]。丁美宙等分析了微波膨脹條狀梗絲的物理質量和化學成分，并將其應用到卷煙產(chǎn)品中進行評價試驗，結果表明，微波膨脹條狀梗絲填充值與常規(guī)梗絲接近，總糖和還原糖含量高于摻配傳統(tǒng)梗絲；摻配微波膨脹條狀梗絲的煙支單支質量、吸阻、硬度、端部落絲量和含末率較大，煙支抽吸口數(shù)較少，焦油量、煙堿量和CO量均較低，自由燃燒速率較快，熱塌陷值較小，包灰性能較好，卷煙口感特性顯著改善[8]。而微波膨脹煙梗制絲關鍵工序對梗絲加工質量的影響研究相對較少。因此，本試驗研究2種干燥方式對微波膨脹煙梗梗絲物理質量和卷煙質量的影響，旨在提高梗絲加工質量和梗絲利用率，進而為梗絲在中高檔卷煙中的應用提供技術支撐。

1材料與方法

1.1材料

煙梗（2014年河南梗）經(jīng)微波膨脹（微波功率40 kW，自然存放22 d），依照梗絲加工工藝制得的梗絲，A牌號卷煙配方煙絲。

1.2儀器與設備

NQ411B型曲刃水平滾刀式切絲機（云南省昆明船舶設備集團有限公司）；滾筒薄板式烘絲機（中國煙草總公司鄭州煙草研究院）；氣流式烘絲機（中國煙草總公司鄭州煙草研究院）；煙絲振動分選篩（中國煙草總公司鄭州煙草研究院）；PL3002電子天平[梅特勒-拖利儀器（上海）有限公司]；GDS-410梗絲填充值檢測儀（中國煙草總公司鄭州煙草研究院）；QTM型綜合測試臺（英國Filtrona公司）；JCD-Ⅲ型激光長度儀（沈陽科學儀器研制中心）；WYC-1型煙支硬度測定儀（成都科學儀器廠）；YDX-Ⅲ型卷煙端部落絲測試儀（中國科學院安徽光學精密機械研究所）；SM450吸煙機（英國Cerulean公司）。

1.3試驗方法

1.3.1樣品制備物料經(jīng)浸梗、貯梗，按照0.80 mm×0.20 mm（切片厚度×切絲寬度）參數(shù)進行切絲，分別采用滾筒式和氣流式烘絲機進行梗絲干燥。待設備參數(shù)運行穩(wěn)定時，在梗絲干燥設備出口進行取樣，每次取100 g，每批取3次。

將制得的梗絲以10%比例摻配到A牌號卷煙配方煙絲中，在同一機臺、相同條件下進行卷制，成品煙支置于溫度（22±1）℃、相對濕度（60±2）%的恒濕箱中備用。

1.3.2測定方法采用文獻[11-12]的方法進行煙（梗）絲含水率、填充值、梗絲結構的測定；采用文獻[12-13]的方法進行卷煙物理指標測定；采用文獻[14-18]的方法進行卷煙煙氣指標測定。

2結果與分析

2.1干燥方式對微波膨脹煙梗梗絲外觀質量的影響

采用滾筒式和氣流式烘絲機對微波膨脹梗絲進行干燥，對應干燥設備主要參數(shù)見表1，梗絲的外觀質量見圖1、圖2。從圖1、圖2可以直觀看出，不同干燥方式處理后微波膨脹煙梗制得的梗絲條狀效果都比較明顯。對比滾筒式干燥，經(jīng)氣流式干燥處理制得的梗絲成絲彈性好、柔軟蓬松、有一定的卷曲度、膨脹效果明顯，梗絲形態(tài)更接近于葉絲。

指標方差方程levene檢驗均值方程t檢驗F值P值t值P值（兩尾）含水率0.0110.922-5.032 00.007填充值0.1600.710-15.772 70.000

由表2、表3看出，經(jīng)氣流干燥處理后微波膨脹煙梗梗絲的出口含水率變異系數(shù)較滾筒干燥降低47.25%，表明含水率穩(wěn)定性較好，填充值較滾筒干燥增加30.31%，達到 9.76 cm3/g。這是因為氣流干燥時間短，高溫高濕的梗絲與熱風接觸，進行傳質熱交換，梗絲在被干燥的同時又能夠起到很好的膨脹作用。由表3干燥方式對含水率和填充值t檢驗結果可知，P值均小于0.05，表明2種干燥方式對微波膨脹煙梗梗絲的含水率穩(wěn)定性和填充值的影響均達到顯著水平。

2.3干燥方式對微波膨脹煙梗梗絲結構的影響

干燥方式對微波膨脹煙梗梗絲結構的影響見圖3，對其進行獨立t檢驗結果見表4。

2.4干燥方式對卷煙物理指標的影響

按照以上分析結果制得梗絲，以10%比例摻加到A牌號卷煙配方中，摻配2種干燥方式處理的微波膨脹煙梗梗絲的卷煙物理指標對比見表5。由表5可知，與滾筒干燥相比，摻配經(jīng)氣流干燥微波膨脹煙梗梗絲的卷煙單支質量稍有降低，長度和圓周長變化不大，總通風率、吸阻和硬度升高。圓周長和硬度的標準差分別降低0.034 mm、0.42%，單支質量、長度和總通風率標準差分別增加4 mg、0.055 mm、0.09%，吸阻標準差不變。根據(jù)“2.2”節(jié)、“2.3”節(jié)結果分析，氣流干燥微波膨脹煙梗梗絲的填充值較高，碎絲率較低，相同摻配比例條件下，單位體積煙絲質量較低，吸阻增加。表明2種干燥方式對卷煙單支質量、圓周長和長度無影響，對總通風率、吸阻和硬度有一定影響。表5卷煙物理指標及穩(wěn)定性檢測結果endprint

樣品編號統(tǒng)計指標單支質量（mg）圓周長（mm）長度（mm）總通風率（%）吸阻（Pa）硬度（%）1#均值88724.42083.93021.201 02065.70最小值85624.30083.66017.8098159.70最大值93824.64084.32024.901 09870.50標準差210.0660.1331.53302.962#均值88424.40084.00022.801 05366.90最小值83624.34083.81019.5099061.50最大值92024.46084.54026.201 10872.90標準差250.0320.1881.62302.54注：1# 代表摻配滾筒干燥微波膨脹煙梗梗絲的卷煙，2# 代表摻配氣流干燥微波膨脹煙梗梗絲的卷煙，表中數(shù)據(jù)為30支卷煙的平均值。下同。

2.5干燥方式對卷煙主流煙氣的影響

由表6可知，與滾筒干燥相比，摻配經(jīng)氣流干燥微波膨脹煙梗梗絲的卷煙燃吸口數(shù)、總粒相物、煙氣煙堿量、焦油量和CO量均有所下降，分別降低0.13口/支、0.38 mg、0.04 mg、0.36 mg、0.10 mg，主流煙氣中水分含量變化不大。說明微波膨脹煙梗梗絲不同干燥方式對煙氣主流煙氣有較明顯的影響，摻配經(jīng)氣流干燥微波膨脹煙梗梗絲的卷煙燃燒性好，能降低煙氣總粒相物、煙堿量、焦油量和CO量。

3結論

通過對比分析不同干燥方式處理微波膨脹梗制得的梗絲綜合質量，對比分析經(jīng)氣流式和滾筒式干燥后微波膨脹煙梗梗絲外觀、物理質量和卷煙質量，結果表明，不同干燥方式處理后微波膨脹煙梗制得的梗絲條狀效果都比較明顯。對比滾筒式干燥，經(jīng)氣流式干燥處理制得的梗絲成絲彈性好、柔軟蓬松、有一定的卷曲度、膨脹效果明顯，梗絲形態(tài)更接近于葉絲；能夠顯著提高含水率穩(wěn)定性、填充值、整絲率和長絲率，降低碎絲率；其中，梗絲出口含水率變異系數(shù)低，穩(wěn)定性較好，填充值較滾筒式烘后梗絲提高30.31%，達到9.76 cm3/g；梗絲結構合理，整絲率和長絲率較高，分別為69.1%、34.0%，短絲率和碎絲率較低，分別為 28.4%、2.6%。干燥方式對微波膨脹煙梗梗絲含水率、填充值、整絲率、長絲率和短絲率均有顯著影響，對碎絲率沒有顯著影響。與摻配滾筒干燥梗絲相比，摻配氣流干燥梗絲的卷煙單支質量較小，圓周長和長度差異不明顯，總通風率、吸阻和硬度較大，單支重量、長度和總通風率標準偏差較大，圓周長和硬度標準偏差較?。粺熤嘉跀?shù)、總粒相物、煙氣煙堿量、焦油量和CO量較低，水分變化不大。綜合來看，對于微波膨脹煙梗梗絲采用氣流式干燥能夠獲得較好的加工質量效果，提高梗絲的利用率。

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