切絲寬度對中支卷煙煙絲結構、煙支理化指標及感官質量的影響

王宗英，史建新，王永紅，趙 敏*，周獻禮，宋祖國，潘廣樂，張二強，趙漢文，鞏佳豪，薛 磊，鄧寶安

1.陜西中煙工業有限責任公司技術中心，陜西省寶雞市高新大道100號 721013

2.陜西中煙工業有限責任公司寶雞卷煙廠，陜西省寶雞市高新大道100號 721013

近年來卷煙規格不斷創新，中細支卷煙成為中式卷煙中的一個重要品類分支，在降焦減害、節能環保和降本增效等方面具有顯著優勢。中細支卷煙在快速發展的同時，關于中細支卷煙的研究也在加速開展［1］。目前，對細支卷煙的研究主要集中于制絲關鍵工序［2］、梗絲形態［3］、煙用材料［4-5］、卷煙煙氣成分［6-8］及煙支設計等方面［9-10］，而對中支卷煙相關研究鮮有報道。

切絲工序是卷煙制絲生產過程關鍵工序之一，其中切絲寬度作為重要參數，成為諸多學者的研究熱點。研究表明，合適的切絲寬度有利于提高卷煙香氣透發性和煙氣細膩度，且隨著切絲寬度降低，造碎雖然增大，但主流煙氣中的NH3釋放量呈降低趨勢［11-12］。另外，趙佳成等［13］研究了切絲寬度對煙絲結構及其分布穩定性的影響；段海濤等［14］、田忠等［2］分別開展了切絲寬度對細支煙理化指標、感官質量、燃燒溫度及主流煙氣成分的影響研究，認為隨著細支煙切絲寬度的降低，碎絲率升高，中、長絲率變化不明顯，卷煙燃燒錐溫度、焦油以及危害性指數升高，煙氣香味成分釋放量也隨之增加，卷煙香氣量和滿足感有所提高，同時吸阻也受到一定影響。上述研究對象均為常規卷煙和細支卷煙，而切絲寬度對中支卷煙綜合質量的影響報道較少。因此從切絲寬度對中支卷煙煙絲結構、理化指標、煙氣香味成分及感官質量等的影響進行系統研究，旨在為合理確定中支卷煙的切絲寬度提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

原料為陜西中煙工業有限責任公司“好貓（金絲猴）”卷煙配方葉組（純葉絲）。卷煙濾嘴、卷煙紙、接裝紙等卷煙材料均采用該牌號卷煙正常使用材料［陜西寶雞好貓實業（集團）有限公司］。無水乙醇、異丙醇（色譜純，美國Sigma-Aldrich公司）；正十七烷（99%，比利時Acros公司）；二氯甲烷（色譜純，美國Thermo Fisher Scientific公司）；乙酸苯乙酯（≥99.5%，美國Supelco公司）。

YQ-2型煙絲振動分選篩（鄭州嘉德機電科技有限公司）；DD60AS煙絲填充值測定儀、DTPC型煙支物理質量綜合測試臺、RM200A型轉盤吸煙機（德國Borgwaldt KC公司）；CWT200煙絲寬度測定儀（合肥眾沃儀器技術有限公司）；7890B-5977A氣相色譜-質譜聯用儀（美國Agilent公司）；HY-8型振蕩儀（常州國華電器有限公司）；有機相濾膜（0.45 μm，天津市津騰實驗設備有限公司）；CPA2P-F型電子天平（感量：0.000 1 g，德國Sartorius公司）。

1.2 方法

1.2.1 煙絲加工與煙支卷制

切絲工序切絲寬度設置0.80、0.85、0.90、0.95和1.00 mm 5個梯度，其余制絲過程加工參數和質量指標保持一致，5種煙絲在同一臺卷接機組卷制成同一規格煙支，卷煙圓周22.0 mm×長度84.0 mm（濾嘴長度25.0 mm+煙支長度59.0 mm，接裝紙長度34.0 mm），煙支質量（0.750±0.040）g/支。

1.2.2 煙絲與煙支質量檢測

切絲寬度檢測：切絲后取30根煙絲在煙絲寬度測定儀上檢測實際切絲寬度，取平均值。

煙絲結構檢測：按照 YC/T 178—2003［15］標準規定的方法檢測煙絲整絲率、碎絲率等物理指標。

煙絲填充值檢測：按照 YC/T 152—2001［16］標準規定的方法檢測煙絲填充值。

煙支物理指標檢測：按照GB/T 22838—2009［17］的要求進行煙支質量、吸阻、圓周、總通風率等常規物理指標的檢測。

煙支主流煙氣檢測：按照GB/T 5606.5—2005［18］的要求進行主流煙氣指標的檢測。

煙支感官質量檢測：按照GB/T 5606.4—2005［19］要求，邀請10位具有卷煙感官評吸資質的專家對5種卷煙進行感官質量評價。

1.2.3 煙氣粒相物致香成分檢測

煙氣粒相物樣品處理：用轉盤吸煙機抽吸20支卷煙，用1張劍橋濾片捕集煙氣粒相物，將濾片放于錐形瓶中，加入40 mL二氯甲烷及20 μL乙酸苯乙酯（內標，10 mg/mL），振搖30 min，靜置，取1 mL上清液過濾膜后上GC/MS分析。GC/MS分析條件：

色譜柱：HP-5MS毛細管柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm，美國Agilent公司）；載氣：氦氣；載氣流速：1.0 mL/min；分流比：10∶1；進樣量：2 μL；程序升溫：初始溫度80℃，保持1 min，以2℃/min速率升溫至200℃，再以1℃/min升溫至240℃，再以15℃/min升溫至280℃，保持35 min；進樣口溫度：280℃；傳輸線溫度：280℃；溶劑延遲：3.5 min；電離方式：EI；離子化能：70 eV；離子源溫度：230℃；四極桿溫度：150℃；掃描方式：Scan模式；掃描范圍：35～500 amu。采用NIST14標準譜庫檢索進行定性及人工解析。成分定量方法為相對定量方法。

2 結果與討論

2.1 切絲寬度對煙絲結構的影響

5個不同切絲寬度設定值切出的煙絲實際寬度檢測結果如表1所示，實際切絲寬度平均值與設定值偏差小于0.02 mm，能夠滿足后續試驗要求。經過加工后貯絲柜內煙絲結構檢測結果如表2所示。由表2可知，①當切絲寬度在0.80～1.00 mm范圍內，切絲寬度越大，長度大于3.35 mm的長絲比例越高，中短絲比例越低。②隨著切絲寬度的增大，成品煙絲整絲率呈現逐漸增加的趨勢，切絲寬度由0.80 mm調整為1.00 mm，整絲率提高2.85百分點；煙絲碎絲率呈現逐漸減小的趨勢，切絲寬度由0.80 mm增加至1.00 mm，煙絲碎絲率降低0.80百分點。并且如圖1和圖2所示，煙絲整絲率、碎絲率與切絲寬度之間分別呈現明顯的線性關系，R2均大于0.9。③當切絲寬度在0.80～1.00 mm范圍內時，成品煙絲填充值在3.68～3.86 cm3/g之間，填充值變化較小，填充值與切絲寬度之間無明顯的變化規律。

表1 煙絲實際切絲寬度Tab.1 Actual width of cut tobacco （mm）

表2 煙絲物理結構檢測結果Tab.2 Test results of cut tobacco structure

圖1 煙絲整絲率與切絲寬度關系Fig.1 Relationship between integral strand proportion and cut tobacco width

圖2 煙絲碎絲率與切絲寬度關系Fig.2 Relationship between short strand proportion and cut tobacco width

隨著切絲寬度的減小，煙絲中碎絲率會相應增加，并且寬度較小的煙絲耐加工性會相應降低，在后續的干燥、加香等加工過程中將引起煙絲造碎比例增加，兩方面原因共同導致上述研究結果中煙絲整絲率隨著切絲寬度的增大而增大，煙絲碎絲率隨著切絲寬度的增大而減小，整絲率和碎絲率變化規律與相關研究［14，20］的結論一致。

2.2 切絲寬度對煙支物理指標的影響

在卷制材料和卷煙單支質量一致的情況下，5個切絲寬度條件下卷制的煙支物理指標檢測結果如表3所示。由表3可以看出，不同切絲寬度卷制成的煙支圓周變化在0.07 mm范圍內，隨著切絲寬度的增加，煙支圓周呈現逐漸增大的趨勢。隨著切絲寬度由0.80 mm逐漸增加至1.00 mm，煙支吸阻呈現逐漸降低的趨勢，煙支吸阻共降低164 Pa，其中，切絲寬度由0.85 mm增加至0.90 mm時，煙支吸阻變化幅度較大，減小了131 Pa。

切絲寬度由0.80 mm增加至0.85 mm時，單支質量標準偏差和吸阻標準偏差有所減小，當切絲寬度在0.85 mm至1.00 mm范圍內，單支質量標準偏差和吸阻標準偏差隨著切絲寬度的增加呈現逐漸增大的趨勢，表明切絲寬度為0.85 mm時，單支質量和吸阻穩定性控制最好，當切絲寬度在0.85 mm至1.00 mm范圍內，切絲寬度越大，對單支質量和吸阻的控制越不穩定。

切絲寬度減小，煙絲的耐加工性降低，在煙絲加工和煙支卷制過程中更容易引起煙絲的造碎從而導致煙支內部中短絲和含末率的增加。煙支卷制、煙條成型時，顆粒尺寸較小的碎絲會填充在顆粒尺寸較大的煙絲堆積的空隙中，在煙支卷制時控制單支質量和煙支長度一致的情況下，中短絲和碎絲率相對較大的煙絲卷制成的煙支填充密度會增加，煙支內部煙絲間空隙率相應減小，進而引起煙支圓周隨著切絲寬度的減小呈現略微減小的趨勢。煙支圓周［21］和煙支內部煙絲結構的變化兩方面原因引起煙支吸阻隨著切絲寬度的減小而呈現增加的趨勢。切絲寬度小的煙絲耐加工性差，但中長絲比例低，卷制形成的煙支內部煙絲結構分布更均勻，單支質量標準偏差、吸阻標準偏差會相應減小。

表3 煙支物理指標檢測結果Tab.3 Test results of physical indexes of cigarettes

2.3 切絲寬度對煙氣指標的影響

不同切絲寬度煙絲卷制的卷煙煙氣指標檢測結果見表4。由表4可知，隨著切絲寬度由0.80 mm逐漸增加至1.00 mm，煙氣CO量和切絲寬度之間呈現顯著負相關，煙氣CO量由10.76 mg/支下降至10.05 mg/支。煙氣煙堿量變化在0.04 mg/支范圍內，隨著切絲寬度增加，煙氣煙堿量略微增大。隨著切絲寬度逐漸增大，煙氣焦油量呈現先增大后減小的趨勢，在切絲寬度為0.95 mm時達到最大，煙氣焦油量變化在0.23 mg/支范圍內。煙支抽吸口數變化在0.23口/支范圍內，煙氣總粒相物量（TPM）變化在0.18 mg/支范圍內，抽吸口數和TPM值變化較小，且與切絲寬度變化之間無明顯相關性。

切絲寬度增加，煙支內部空隙率會相應增大，卷制形成的煙支圓周略微增大，抽吸過程中燃燒錐與空氣的接觸面積增加，且切絲寬度大的煙絲卷制的煙支會燃燒更充分，最終表現為煙氣CO量的降低。這一結論與常規和細支卷煙中的研究結論［12，22-24］也一致。

表4 卷煙煙氣指標檢測結果Tab.4 Test results of cigarette smoke indexes

2.4 切絲寬度對煙氣致香成分的影響

不同切絲寬度卷制成的卷煙樣品煙氣粒相物中致香成分釋放量檢測結果見表5。根據致香物質化學官能團分為羰基類化合物、雜環類化合物、酚類化合物。由表5可知，隨著切絲寬度在0.80 mm至1.00 mm范圍內逐漸增大，煙氣粒相物致香成分總量，以及3類致香成分化合物釋放量均呈現先增加后降低并趨于穩定的趨勢，在切絲寬度為0.85 mm時達到最大。單一致香成分含量方面，切絲寬度為0.85 mm的煙支煙氣粒相物中3-甲基-2-環戊烯-1-酮、2,3-二氫-3,5-二羥基-6-甲基-4（H）-吡喃-4-酮、巨豆三烯酮2、3-乙烯基吡啶、5-甲基呋喃醛、5-羥甲基糠醛、間甲酚、新植二烯、西柏三烯二醇釋放量均高于其他切絲寬度的煙支，其中3-甲基-2-環戊烯-1-酮、3-乙烯基吡啶、5-甲基呋喃醛釋放量明顯高于其他切絲寬度煙支釋放量。

表5 煙氣粒相物致香成分檢測結果（相對內標物）Tab.5 Aroma components in TPM of cigarette smoke（Relative internal standard content）

2.5 切絲寬度對卷煙感官質量的影響

10位評委感官質量評價的統計結果見表6。由表6可知，隨著切絲寬度的增加，煙支整體感官質量得分在89.45至88.29分范圍內呈現下降的趨勢。單項指標方面，煙支香氣、雜氣、刺激性、余味的得分隨著切絲寬度的增加均呈逐漸下降趨勢。

表6 感官質量得分統計Tab.6 Scores of sensory quality （分）

由表6可知，感官質量總體評價得分以及單項指標得分差距較小，感官評價過程中要求評委針對5個切絲寬度卷煙進行排序，統計結果見表7。由表7可知，切絲寬度0.80～0.90 mm樣品感官質量明顯好于切絲寬度0.95 mm以上樣品，因此在0.80～0.90 mm范圍內設定切絲寬度較為適宜。

表7 感官質量排序統計Tab.7 Rank of sensory quality

3 結論

（1）切絲寬度從0.80 mm到1.00 mm，煙絲整絲率提高2.85百分點，碎絲率降低0.80百分點；煙絲填充值無明顯變化；煙支圓周呈現逐漸增大的趨勢，煙支吸阻呈現逐漸減小的趨勢，煙支吸阻減小164 Pa。切絲寬度為0.85 mm時，煙支單支質量和吸阻標準偏差最小，穩定性控制最好。

（2）切絲寬度對抽吸口數和TPM值變化影響較小，且無明顯的相關性；隨著切絲寬度增加，煙氣煙堿量略微增大，煙氣焦油量呈現先增大后減小的趨勢，在切絲寬度為0.95 mm時達到最大；煙氣CO量和切絲寬度之間呈現顯著負相關。

（3）切絲寬度從0.80 mm到1.00 mm，煙氣粒相物致香成分總量，以及羰基類化合物、雜環類化合物、酚類化合物3類致香成分化合物釋放量均呈先增加后降低并趨于穩定的趨勢，在切絲寬度為0.85 mm時達到最大。單一致香成分含量方面：切絲寬度為0.85 mm的卷煙煙氣粒相物中3-甲基-2-環戊烯-1-酮、3-乙烯基吡啶、5-甲基呋喃醛含量明顯高于其他切絲寬度的卷煙。

（4）隨著切絲寬度的增加，煙支整體感官質量得分和單項指標得分均呈現下降的趨勢。切絲寬度為0.80～0.90 mm樣品感官質量明顯好于切絲寬度0.95 mm以上樣品。