不同尺寸規格的煙梗吸濕特性及梗絲質量的影響

李 曉，周利軍，紀曉楠，姚二民，丁美宙，顧小燕，王海濱

(1. 鄭州輕工業學院食品與生物工程學院，河南 鄭州 450000；2. 河南中煙工業有限責任公司洛陽卷煙廠，河南 洛陽 471003；3. 河南中煙工業有限責任公司技術中心，河南 鄭州 450000)

不同尺寸規格的煙梗吸濕特性及梗絲質量的影響

李 曉1，周利軍1，紀曉楠2，姚二民1，丁美宙3 *，顧小燕1，王海濱3

(1. 鄭州輕工業學院食品與生物工程學院，河南 鄭州 450000；2. 河南中煙工業有限責任公司洛陽卷煙廠，河南 洛陽 471003；3. 河南中煙工業有限責任公司技術中心，河南 鄭州 450000)

為研究不同尺寸規格煙梗物理及加工特性的差異，采用單因素試驗方法，首先研究了直徑與長度對不同地區煙梗貯后含水率增量的影響，并對試驗結果進行聚類分析，然后對比分析不同直徑規格煙梗制得梗絲的成絲效果及物理質量。結果表明：①直徑對煙梗貯后含水率增量的影響均達到極顯著水平，隨煙梗直徑的增加，煙梗的含水率增量呈逐漸下降的趨勢；長度對部分地區煙梗貯后含水率增量的影響均達到極顯著水平，當煙梗長度為20～60 mm時，煙梗貯后含水率增量變化不大。根據聚類分析結果并結合實際生產，可將6地區不同直徑煙梗分為4組。②對照樣(直徑2～7 mm混合煙梗)梗絲寬度均勻性較低；直徑5～7 mm樣品梗絲形態較寬，彈性差；直徑2～5 mm樣品梗絲的絲狀效果較明顯，形態更接近葉絲，彈性較好。綜合來看，不同尺寸規格煙梗吸濕性差異較大，不宜進行混合加工，對煙梗進行尺寸劃分，可改善梗絲物理質量。

煙梗；尺寸；吸濕性；梗絲質量

煙梗是煙葉的重要組成部分，通過梗葉分離后制得的煙梗占煙葉總重的25 %左右[1]。將煙梗經過合理的加工可制成填充力較高的梗絲，這樣不僅能減少浪費、降低生產成本，還能增加燃吸時空氣的透過量、提高煙支燃燒性，達到降低消耗、提高煙梗原料利用率的目的[2-5]。劉志華等[6]研究了梗絲填充能力與平衡含水率的關系，康金嶺[7]等研究了預處理工藝對煙梗回透率的影響，李曉等[8]研究了不同地區煙梗吸濕性能對加工分組的影響。這些研究表明煙梗的物理特性對梗絲的加工質量有直接影響[9-15]。但是目前有關尺寸這一物理特性對梗絲質量的影響研究較少。本研究選取不同地區煙梗，模擬制梗絲線加工過程，研究不同尺寸對煙梗吸濕特性及梗絲質量的影響，為優化梗絲的加工質量提供參考。

表1 加工參數

1 材料與方法

1.1 材料

貴州、四川、福建南平、云南楚雄、云南臨滄和云南麗江6地區庫存一年的煙梗，由河南中煙工業責任有限公司技術中心提供。

1.2 儀器與設備

DHG～9145A型電熱鼓風干燥箱(上海一恒科技有限公司)；HH～S4型數顯恒溫水浴鍋(金壇市醫療儀器廠)；PL203型電子天平(梅特勒～托利多儀器(上海)有限公司)；KBF型恒溫恒濕箱(德國Binder公司)；JG3型浸梗機(秦皇島煙草機械有限責任公司)；SY112型壓梗機(昆明船舶設備集團有限公司)；NQ411B型曲刃水平滾刀式切絲機(昆明船舶設備集團有限公司)；KLD～2型滾筒干燥機(HAUNI)；煙絲振動分選篩(鄭州嘉德機電科技有限公司)；GDS～410型梗絲填充值檢測儀(鄭州嘉德機電科技有限公司)。

1.3 試驗設計

先將6地區煙梗按直徑劃分為5～7、4～5、2～4 mm等3個梯度。實驗室模擬制梗絲預處理加工過程(洗梗時間22 s，洗梗水溫50 ℃)，對不同直徑煙梗進行洗梗，濾水30 s左右后貯梗4 h[溫度(22±1)℃，相對濕度(60±2) %]。貯梗完成后測定煙梗含水率并計算含水率增量。再將6地區煙梗按長度劃分為大于60、40～60、20～40和小于20 mm的4個梯度。相同試驗條件下測定煙梗含水率并計算含水率增量。根據以上研究結果，對某一地區煙梗進行尺寸劃分，然后按照相同的制梗絲工藝參數(表1)進行加工，測定不同直徑煙梗烘后梗絲的物理質量及成絲效果。按照文獻[16-17]測定含水率、梗絲結構、填充值。

含水率增量=貯后含水率-原梗含水率圖1 不同地區煙梗貯后含水率增量隨直徑的變化Fig.1 The change of moisture increment with stem diameter for different areas

采用Excel、SPSS軟件對試驗數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 直徑對煙梗含水率及其增量的影響

由圖1可以看出，隨煙梗直徑的增加，6地區煙梗的含水率增量均呈逐漸下降的趨勢，兩地區相同直徑煙梗之間含水率增量極差分別達到6.01、4.82和6.30個百分點。其中福建南平煙梗含水率增量明顯高于其他地區，不同直徑煙梗之間含水率增量極差達到4.44個百分點；云南楚雄和貴州煙梗含水率增量最低，同一地區不同直徑煙梗之間含水率增量極差分別為3.22和4.46個百分點；四川、麗江和臨滄煙梗的含水率增量基本相同，同一地區不同直徑煙梗之間極差分別為3.39、3.77和4.24個百分點。說明在煙梗預處理過程中，采用不同直徑煙梗同參數加工容易造成煙梗的貯后含水率存在較大差異。對6地區不同直徑煙梗在相同加工參數條件下的含水率增量進行方差分析(表2)，直徑對6地區煙梗的貯后含水率增量的影響均達到極顯著水平。

圖2 不同地區煙梗貯后含水率增量隨長度的變化Fig.2 The change of moisture increment with stem length for different areas

表2 6地區不同直徑煙梗貯后含水率增量的方差分析

注：P≤0.05為顯著，P≤0.01為極顯著。下同。

Note:P≤0.05 was significant,P≤0.01 was extremely significant. The same as below.

2.2 長度對煙梗含水率及其增量的影響

由圖2可以看出，隨煙梗長度的增加，不同地區煙梗含水率增量變化趨勢不一致。其中，福建南平、四川、云南楚雄和貴州梗含水率增量隨長度增加整體上逐漸降低，且福建南平梗顯著高于其它地區，同一地區不同長度煙梗之間含水率增量極差分別為4.36、1.26、3.18和1.70個百分點；云南麗江和云南臨滄梗含水率增量隨長度增加波動較小，相同長度兩地區煙梗含水率增量差異不明顯。當長度20～60 mm時，同一地區煙梗含水率增量變化不明顯，福建南平、貴州、云南臨滄、四川、云南楚雄、麗江不同長度煙梗之間含水率增量極差分別為1.08、1.96、0.39、1.26、2.88和0.39個百分點。對6地區不同長度煙梗在相同加工參數條件下的含水率增量進行方差分析。由表3可知，長度對臨滄和麗江地區煙梗貯后含水率增量的影響不顯著，對其他四地區煙梗貯后含水率增量的影響達到極顯著水平。

2.3 不同地區不同直徑煙梗聚類分析

根據聚類分析結果(圖3)并結合實際生產情況，當分類系數取值約等于5時，6地區不同直徑煙梗可以分為4組，其中福建南平2～4 mm煙梗單獨為一組，麗江、臨滄、四川2～4 mm和南平5～7、4～5 mm煙梗分為一組，麗江、四川4～5 mm和楚雄、貴州2～4 mm煙梗分為一組，其他煙梗分為1組。說明不同地區不同直徑煙梗可選擇同組煙梗進行代替加工，進而提高原料利用率。同時，可以設置不同尺寸篩網對煙梗進行篩分，滿足后序加工質量要求，篩網設置可定為4個：7、5、4及2 mm篩網(或直接采用碎梗篩網)，即篩后煙梗直徑分別為梗拐、5～7 mm，4～5 mm，2～4 mm及碎梗(2 mm以下煙梗均作為碎梗處理)。

2.4 直徑對梗絲物理質量的影響

為探討煙梗尺寸對梗絲質量的影響，根據以上研究結果和生產實際情況，選取云南麗江煙梗為原料，篩選出長度為20～60 mm、直徑為2～7 mm的煙梗，再將煙梗劃分為直徑2～5和5～7 mm 2種樣品，記為編號1#和2#，以直徑2～7 mm的煙梗作為對照樣。對比分析3種不同直徑范圍煙梗制得梗絲的物理質量。

由圖4可知，對照樣(2～7 mm混合煙梗)梗絲寬度均勻性較低；直徑5～7 mm樣品梗絲形態較寬，彈性差，有結團現象發生；直徑2～5 mm樣品梗絲的絲狀效果較明顯，形態更接近葉絲，彈性好。

表3 6地區不同長度煙梗貯后含水率增量的方差分析

圖中1、2、3分別表示直徑5～7、4～5、2～4 mm的煙梗圖3 不同地區不同直徑煙梗系統聚類圖Fig.3 The system clustering graph of stem diameter for different areas

圖4 不同尺寸煙梗烘后梗絲外觀形態對比Fig.4 The appearance forms of cut stem for different diameter stems

由圖4可知，與對照樣(2～7 mm混合煙梗)相比，直徑范圍為2～5和5～7 mm煙梗制得的梗絲整絲率和長絲率均有所提高，中絲率、碎絲率和短絲率則均有所下降。其中5～7 mm煙梗制得的梗絲結構變化幅度較大，整絲率增加了4.46個百分點，達到85.12 %，短絲率和碎絲率分別降低34.9和38.2個百分點，分別下降至13.39 %和1.49 %。由于煙梗在預處理和壓梗過程中主要為徑向發生變化，又根據煙梗表面伸延性變化可知，不同直徑范圍煙梗一起壓制成同一厚度，切后梗絲物理結構有所下降。就填充值而言，對照樣和5～7 mm煙梗加工梗絲沒有明顯差別，為6.24 cm3/g左右，稍高于2～5 mm煙梗。由表4方差分析可知，不同直徑范圍煙梗制得梗絲的整絲率、中絲率、短絲率、碎絲率和填充值存在1 %水平上的極顯著差異。這表明，對不同直徑煙梗混合加工不利于提高梗絲物理結構。

圖5 不同直徑煙梗加工烘后梗絲物理質量檢測結果Fig.5 The physical qualities of cut stem for different diameter stems

表4 不同直徑煙梗加工后梗絲物理指標的方差分析結果

3 討 論

與之前的相關研究相比，在本實驗研究當中主要分析了煙梗尺寸對煙梗吸濕特性及梗絲質量的影響。結果表明：直徑對6地區地區煙梗貯后含水率增量的影響均為極顯著，且隨直徑的增加，煙梗含水率增量降低。長度對除臨滄和麗江外其他4地區煙梗貯后含水率增量的影響為極顯著，不同地區煙梗隨長度增加，含水率增量變化趨勢不一致，當長度為20～60 mm時，同一地區煙梗含水率增量變化不大。

對不同地區不同直徑進行聚類分析，可劃分為四組，其中福建南平2～4mm煙梗單獨為一組，麗江、臨滄、四川2～4 mm和南平5～7、4～5 mm煙梗分為一組，麗江、四川4～5 mm和楚雄、貴州2～4 mm煙梗分為一組，其他煙梗分為一組。說明不同地區不同直徑煙梗可選擇同組煙梗進行代替加工。可設置不同尺寸篩網對煙梗進行篩分，篩網設置可定為4個：7 mm篩網、5 mm篩網、4 mm篩網及2 mm篩網(或直接采用碎梗篩網)。

對照樣(2～7 mm混合煙梗)梗絲寬度均勻性較低；直徑5～7 mm樣品梗絲形態較寬，彈性差；直徑2～5 mm樣品梗絲的絲狀效果較明顯，形態更接近葉絲，彈性好。煙梗直徑對梗絲結構有極顯著影響，與對照樣(2～7 mm混合煙梗)相比，直徑為2～5和5～7 mm煙梗加工的梗絲整絲率和長絲率增加，短絲率和碎絲率降低；直徑5～7 mm煙梗較2～5 mm煙梗加工后梗絲填充值和整絲率略高，有結團現象發生。因此，不同尺寸煙梗混合加工會影響煙梗加工特性，對煙梗進行尺寸劃分可提高梗絲質量。

4 結 論

綜合來看，不同尺寸規格煙梗吸濕性差異較大，不宜進行混合加工，對煙梗進行尺寸劃分，可改善梗絲物理質量。

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(責任編輯 李 潔)

EffectofDifferentSizeonTobaccoStemsMoistureAbsorptionandCutStemQuality

LI Xiao1, ZHOU Li-jun1, JI Xiao-nan2, YAO Er-min1, DING Mei-zhou3 *, GU Xiao-yan1, WANG Hai-bin3

(1.College of Food and Bioengineering, Zhengzhou University of Light Industry, Henan Zhengzhou 450000, China;2.Luoyang Cigarette Factory, China Tobacco Henan Industrial Co.,Ltd., Henan Luoyang 471003, China;3.Technology Center, China Tobacco Henan Industrial Co., Ltd., Henan Zhengzhou 450000, China)

To study the difference of physical and processing properties from different size tobacco stem，the single factor was used to analyze the effect of diameter and length on the increase of moisture content from different areas, and the cluster analysis of experimental data were conducted. Then the filamentation and physical properties of cut stem made of tobacco stem of different diameter range were contrasted. The results showed: (i) The increase of moisture content in stem was extremely significantly affected by diameter, and decreased with the increase of diameter; the length had an extremely significantly effect for the increase of moisture content in stem, when length was 20-60mm, the increase of moisture content was little change. According to the results of cluster analysis, it was recommended to divide from 6 areas into 4 groups. (ii) The width of contrasted cut stem was low uniformity, the cut stem made of 5-7 mm stem had a wide distribution, less elastic. the cut stem made of 2-5 mm stem had a evident filamentous effect, was the same to cut tobacco, well elastic. Generally, the moisture made a great difference from different size tobacco stem, andnot fit for mixed processing. The size classification of tobacco stems could improve the physical qualities of cut stem.

Tobacco stem; Size; Moisture absorption; Quality of cut stem

1001-4829(2017)3-0675-06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.3.034

S572

A

2016-04-22

煙草行業煙草加工形態研究重點實驗室資助項目“黃金葉中高檔煙用梗絲加工技術研究”(ZW2014034)

李 曉(1967-)，女，河南南召人，碩士，教授，主要從事煙草科學教學與研究，E-mail:：lixiao6712@126.com，*為通訊作者：丁美宙(1978-)，碩士，工程師，主要從事卷煙工藝研究，E-mail：dingmeizhou999@163.com。