煙梗預處理關鍵工藝參數對梗絲色差的影響

高 輝， 唐習書， 王仕宏， 李思源， 劉 兵， 陳 闖， 祁 林*

(1.云南同創檢測技術股份有限公司， 云南 昆明 650106； 2.紅云紅河煙草(集團)有限責任公司， 云南 昆明 650231)

卷煙生產過程中，為了減少焦油與煙氣有害成分的釋放量，降低卷煙加工成本，需在煙絲中添加少量的煙草梗絲。而在制梗絲過程中，煙梗預處理作為第一道重要的工序，是后續加工的基礎，主要是對篩分后的煙梗進行加溫加濕和貯存，使煙梗與煙梗之間及煙梗表層與內部組織的含水率趨于一致，提高煙梗的柔軟性及耐加工性，滿足煙梗壓切的工藝要求[1]。近年來，煙梗預處理對煙梗或梗絲加工質量的影響研究較多，主要包括對煙梗回透率[2-7]、煙梗化學成分含量及顯微結構[8]、梗絲形態結構[9]、梗絲化學成分及感官質量[10]的影響等方面，而關于煙梗預處理關鍵工藝參數對梗絲色差的影響鮮見研究報道。在實際生產中，梗絲的顏色與煙絲相比較淺，兩者摻配之后顏色不協調，影響成品煙絲的外觀質量。因此，如何通過調節現有的加工工藝參數，使制成的梗絲顏色變深，是煙草加工研究的重點。為此，選擇煙梗預處理的洗梗水溫、洗梗刮板電機頻率、潤梗蒸汽壓力及蒸梗蒸汽壓力4個關鍵工藝參數進行L9(34)正交試驗，研究煙梗預處理關鍵工藝參數對梗絲色差的影響，分析煙梗預處理關鍵工藝參數與色差值的相關性，以期為制梗絲工藝參數的調整及提升梗絲外觀品質提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

煙梗：烤煙品種紅花大金元，為2017年云南昆明復烤后已醇化2年的中部煙梗。

色差計：DC-P3全自動測色色差計，北京興光測色儀器公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程 煙梗預處理主要工藝流程：煙梗備料→煙梗篩分→水洗梗→煙梗回潮(潤梗)→煙梗增溫(蒸梗)。

1.2.2 試驗設計 選擇洗梗水溫、洗梗刮板電機頻率、潤梗蒸汽壓力和蒸梗蒸汽壓力4個因素，每個因素設3個水平：洗梗水溫為40℃、50℃和60℃，洗梗刮板電機頻率為25 Hz、35 Hz和45 Hz，潤梗蒸汽壓力為0.2 MPa、0.3 MPa和0.4 MPa，蒸梗蒸汽壓力為0.2 MPa、0.3 MPa和0.4 MPa，進行L9(34)4因素3水平正交試驗(表1)， 3次重復。

1.2.3 梗絲色差的測定 在梗絲干燥工序出口的固定位置對9個處理梗絲進行連續多次取樣，每個處理取梗絲樣品約2 kg，樣品充分混勻后使用色差計分別測定其CIE-L*a*b*色空間值，其中，L*表示明度(從黑到白)，a*表示紅度(從綠到紅)，b*表示黃度(從藍到黃)，每個處理梗絲樣品測定30次。儀器主要技術指標參照文獻[11]的方法設置，參照文獻[12]的方法計算不同處理梗絲樣品的總色差值(△E)。

表1 煙梗預處理關鍵工藝參數的正交試驗設計

式中，L0*、a0*和b0*均表示其白板的顏色參數，其值分別為94.49、-0.20和2.60；△E值越大，說明梗絲的顏色越深，越接近煙絲。

1.3 數據處理

采用Excel 2010和SPSS 19.0對數據進行處理與分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對梗絲色差的影響

從表2看出，不同處理梗絲的明度值(L*)、紅度值(a*)、黃度值(b*)和總色差值(△E)的變化。明度值：不同處理變幅為41.99～46.59，其中T6最大，T1其次，T7最小；T6顯著高于除T1外的其余處理，T7顯著低于除T3、T4和T8外的其余處理，T2、T3、T5、T8和T9間差異不顯著。紅度值：不同處理變幅為12.27～13.21，其中T7最大，T4其次，T6最小；除T6與T7差異顯著外，其余處理間差異均不顯著。黃度值：不同處理變幅為28.36～30.79，其中T6最大，T1其次，T7最小；T6與T1、T2、T5和T9間差異不顯著，顯著高于其余處理；T7與T2～T5和T8間差異不顯著。總色差值：不同處理變幅為56.96～60.01，其中T7最大，T4其次，T6最小；T7顯著高于T1、T2、T6和T9，T6顯著低于除T1、T2和T9外的其余處理。總體看，煙梗預處理的關鍵工藝參數以T7效果最好，即洗梗水溫為60℃、洗梗刮板電機頻率為25 Hz、潤梗蒸汽壓力為0.4 MPa和蒸梗蒸汽壓力為0.3 MPa時，梗絲的總色差值最大，為60.01，顏色最深，可作為煙梗預處理的最佳工藝參數組合。

表2 不同處理梗絲的色差變化

注：同列不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。

Note: Different lowercase letters in the same column indicate significance of difference among different treatments atP<0.05 level.

2.2 煙梗預處理關鍵工藝參數與色差值的相關性

從表3看出，洗梗水溫、洗梗刮板電機頻率、潤梗蒸汽壓力和蒸梗蒸汽壓力與明度值(L*)、紅度值(a*)、黃度值(b*)和總色差值(△E)的相關性。其中，洗梗水溫與L*和b*呈負相關(r為-0.849和-0.756)，與a*和△E呈正相關(r為0.866和0.890)；洗梗刮板電機頻率與L*呈顯著正相關(r為0.996)，與b*呈極顯著正相關(r為1.000)，與a*呈極顯著負相關(r為-1.000)，與△E呈顯著負相關(r為-0.997)；潤梗蒸汽壓力與L*呈顯著負相關(r為-0.992)，與b*呈負相關(r為-0.982)，與a*和△E呈顯著正相關(r為0.998和0.995)；蒸梗蒸汽壓力與L*和b*呈負相關(r為-0.933和-0.978)，與a*呈顯著正相關(r為0.998)，與△E呈正相關(r為0.931)。表明，在一定范圍內，適當提高洗梗水溫、潤梗和蒸梗蒸汽壓力，降低洗梗刮板電機頻率，可一定程度上增加梗絲的總色差值，使梗絲顏色加深。

表3 煙梗預處理關鍵工藝參數與色差值的相關性

注：* 表示在0.05水平上顯著相關(單側)，** 表示在0.01水平上顯著相關(單側)。

Note: * and ** mean correlation significance (unilateral) atP< 0.05 andP<0.01 level respectively.

3 結論

選擇洗梗水溫、洗梗刮板電機頻率、潤梗蒸汽壓力和蒸梗蒸汽壓力4個指標，每個指標設3個水平，通過4因素3水平的正交試驗，研究煙梗預處理關鍵工藝參數對梗絲明度值(L*)、紅度值(a*)、黃度值(b*)和總色差值(△E)的影響，分析其與色差值的相關性。研究結果表明，在9個工藝參數組合處理中，以洗梗水溫60℃、洗梗刮板電機頻率25 Hz、潤梗蒸汽壓力0.4 MPa和蒸梗蒸汽壓力0.3 MPa的預處理效果最好，其制梗絲的總色差值最大，為60.01，顏色最深；經相關分析，4個工藝參數對梗絲色差值的影響較大，其中洗梗刮板電機頻率與明度值呈顯著正相關(r為0.996)，與黃度值呈極顯著正相關(r為1.000)，與紅度值呈極顯著負相關(r為-1.000)，與總色差值呈顯著負相關(r為-0.997)；潤梗蒸汽壓力與明度值呈顯著負相關(r為-0.992)，與紅度值和總色差值呈顯著正相關(r為0.998和0.995)；蒸梗蒸汽壓力與紅度值呈顯著正相關(r為0.998)。一定范圍內，適當提高洗梗水溫、潤梗和蒸梗蒸汽壓力，降低洗梗刮板電機頻率，可一定程度上增加梗絲的總色差值，使梗絲顏色加深，外觀品質最好。