復烤后煙葉分切方式對烘后煙絲品質的影響

靳 毅 李安琪 李培培 邢建偉 李文偉 李 超

(1. 河南中煙工業有限責任公司安陽卷煙廠，河南 安陽 455004；2. 河南中煙工業有限責任公司黃金葉生產制造中心，河南 鄭州 450000；3. 河南中心線電子科技有限公司，河南 鄭州 450000；)

片煙結構指的是打葉復烤后煙片的尺寸分布[1](>25.3 mm為大片率、12.7～25.4 mm為中片率、6.35～12.7 mm為小片率、<6.35 mm為碎片率)。煙絲結構指的是切絲后不同尺寸煙絲所占的比例[2]。片煙結構是影響煙絲結構的重要因素，而煙絲的結構則與卷煙物理質量密切相關[3]，同理，不同的片煙結構會對卷煙加工過程產生一系列影響，進而影響烘后煙絲的化學質量乃至感官品質。打葉復烤后制絲投料前須對片煙進行不同的分切處理，研究不同的分切方式對烘后煙絲品質的影響十分必要。

劉志平等[4]通過研究發現>12.7 mm的片煙與3.2 mm以下的煙絲密切相關，<6.35 mm的片煙則對<1.4 mm的煙絲有顯著影響；White[5]的研究結果與劉志平類似，發現如果增加6.35 mm片煙的比例，則1.3 mm以下煙絲的比例也會隨之增加；袁行思[6]指出，當片煙尺寸<5.0 mm時，隨著片煙尺寸的減小，制絲產生1.5 mm以下短煙絲的比重增加極快，當片煙尺寸在5.0～10.0 mm時隨著片煙尺寸減小，產生1.5 mm以下碎煙絲的增長速度有所減緩。上述研究結果均說明投料前煙葉結構的改變直接影響加工后煙絲的結構，而煙絲結構的改變則會對卷煙的理化品質乃至感官質量造成不同程度的影響。周冰等[7]通過研究發現煙絲長度由小到大，綠原酸、蕓香苷及石油醚提取物等物質呈先降低后增大的規律，莨菪亭則呈逐漸減小的趨勢；孫東亮等[8]指出，煙絲結構能夠直接影響卷煙煙支的軸向密度，進而影響卷煙煙支的物理指標和卷煙煙氣指標，羅登山等[9]則通過相關研究直接指出不同結構的片煙組合會對煙絲結構產生影響，進而影響卷煙的物理品質；余娜[10]搭建了基于圖像法的片煙結構測試平臺，通過測試構建了片煙與煙絲結構的G-S粒度分布預測模型，該模型對單等級的煙葉結構與煙絲結構關系的研究有重要的指導意義，但是卷煙配方是一個復雜的混合體系，故該模型并不能直接用于工業生產。

上述研究均表明煙葉結構與煙絲結構存在密切的關系，煙葉結構的改變勢必會導致煙絲結構的變化，進而影響卷煙的物理化學品質及感官質量。但目前的研究多是在單等級煙葉基礎上得出來的，而卷煙配方是由不同產地、年份、不同等級煙葉原料混配而成的復雜體，與單等級煙葉原料存在較大的差異性，因此直接應用到生產實踐中存在一定的困難。鑒于此，試驗擬以某規格的配方煙葉為試驗原料，在投料前，采用不同的切分方式，改變其片煙結構，利用方差分析、多重比較、主成分分析等方法研究不同片煙結構對烘后煙絲結構、理化品質及感官品質的影響，旨在為提升卷煙加工水平提供參考。

1 材料與方法

1.1 儀器與材料

1.1.1 試驗儀器

葉片振動分選篩：YDS型，鄭州煙草研究院、鄭州嘉德機電科技有限公司；

煙絲振動分選篩：YQ-3型，鄭州煙草研究院、鄭州嘉德機電科技有限公司；

煙絲填充值測定儀：YGD560型，鄭州煙草研究院、鄭州嘉德機電科技有限公司；

篩分儀：AS 400 control型，弗爾德(上海)儀器設備有限公司；

烘箱：DHG-9623型，上海精宏實驗設備有限公司；

旋轉蒸發儀：R-215型，瑞士Buchi公司；

同時蒸餾裝置：自制；

GC/MS聯用儀：Trace GC Ultra-ISQ型，美國Thermo Fisher Scientific公司；

粉碎機：RD-800F型，榮事達集團有限責任公司；

40目篩網：浙江上虞市道墟張興沙篩廠。

1.1.2 試驗材料

某品牌全配方葉組400 kg。

1.2 試驗方法

1.2.1 煙葉樣品前處理 試驗主要考察超大片(≥42 mm)煙葉含量對烘后煙絲品質的影響。取某規格全配方葉組400 kg作為試驗樣品，將樣品混合均勻后平均分成4份，在投料前進行不同分切處理，不同的分切工藝分別用A、B、C、D表示。

A工藝：對照樣，不做分切處理；

B工藝：篩分出1/3的超大煙片(>42 mm)，用剪切刀將篩出的超大煙沿中間部位分切；

C工藝：篩分出1/3的超大煙片(>42 mm)，用剪切刀將篩出的超大煙沿中間部位分切；

D工藝：篩分出超大煙片(>42 mm)，用剪切刀將篩出的超大煙沿中間部位分切。

分別將經A、B、C、D工藝處理過后的煙葉放入預混柜平鋪3次，充分混合均勻后于恒溫恒濕間(35 ℃，75%)暫存備用。

1.2.2 煙片結構分布測定 分別將經A、B、C、D工藝處理過后的樣品上葉片振動分選篩，測其葉片尺寸分布具體見表1。

表1 不同處理條件下片煙的結構

1.2.3 煙葉制絲處理 參照正常的工藝流程及參數分別對A、B、C、D工藝處理后樣品進行制絲。烘絲工序后A、B、C、D各工藝處理條件下煙絲分別取樣5次，根據文獻[11-14]檢測烘后煙絲結構、填充值、石油醚提取物含量、香味成分總量。

分別取烘絲工序后A、B、C、D工藝處理條件下煙絲500 g，平衡含水率(12.5±0.5)%，卷制。依據GB 5606.4—2005對卷煙的香氣、協調、雜氣、刺激性、余味5個指標進行打分，并取總分。

1.3 數據處理

使用Microsoft Excel 2010對原始數據進行處理，使用SPASS 19.0對數據進行方差分析、多重比較和主成分分析，作圖使用Origin 2017軟件。

2 結果與分析

2.1 不同處理條件下烘后煙絲質量指標方差分析

表1為不同處理條件下片煙結構數據。由表1可知，A、B、C、D工藝處理條件下，片煙結構中>25.40 mm的煙葉所占的比例呈降低的規律，2.36～25.40 mm的煙葉所占的比例呈增大的規律，<2.36 mm的煙葉所占的比例變化不大。將各樣品按照正常的工藝流程及參數進行制絲，在烘絲后取樣，各樣品分別取樣5次，按上述方法依次檢測煙絲結構、填充值、石油醚提取物含量、香味成分總量，并對其進行方差分析與多重比較結果如表2所示。

由表2可以看出，不同的處理條件，烘后煙絲各品質指標的標準偏差都比較低，說明試驗各指標的重復性較好；不同處理條件下S8、S9、S10 3個煙絲結構以及填充值，石油醚提取物含量，香味成分總量等指標差異性較大，S1、S3、S6、S7、S11 5個煙絲結構存在一定的差異，S2、S5 2個煙絲結構無差異，說明不同的處理條件對S8、S9、S10 3個煙絲結構分布以及填充值、石油醚提取物含量、香味成分總量等的影響較大，對S1、S3、S6、S7、S11 5個煙絲結構有一定程度的影響，對S2、S5 2個煙絲結構無影響。

表2 不同處理條件下烘后煙絲質量指標多重比較結果?

2.2 不同處理條件下煙絲結構主成分分析

對烘后煙絲而言質量指標之間具有一定的關聯性，且單個質量指標無法有效地反映不同處理條件對烘后煙絲品質的綜合影響，鑒于此，可以對不同處理條件下烘后煙絲質量指標(因不同處理條件下S2、S5 2個煙絲結構幾乎無差異，故不對該層煙絲作分析)進行主成分分析，將原來相關的指標重新組合，形成一系列無相關的綜合指標代替原來的指標。

使用SPASS 22.0軟件對不同處理條件下烘后煙絲質量指標作主成分分析，并進行KMO與Bartleet檢驗，該檢驗的KMO值為0.680，Bartiett球形度檢驗的Sig<0.001，說明該組數據適合作主成分分析，具體結果如表3所示。

表3 烘后煙絲質量指標特征值及方差貢獻率

由表3可以看出，不同處理條件下烘后煙絲的質量指標前3個主成分的特征值分別為6.163，1.733，1.230，均大于1，方差的貢獻率分別為51.356%，14.446%，10.251%。前3個主成分的累計方差貢獻率為76.053%，說明前3個主成分代表了原始成分76.053%的信息量，涵蓋了煙絲結構信息大部分的信息。

烘后煙絲質量指標主成分矩陣如表4所示。由表4可以看出，主成分1主要反映S1、S8、S9、S10、S11 5個煙絲結構，以及填充值、石油醚提取物含量，香味物質總量的信息，其能夠代表2.80 mm以下短煙絲和碎煙絲，8.00 mm以上超長煙絲以及填充值、石油醚提取物含量、香味物質總量等指標信息；主成分2主要反映S3、S4 2個煙絲結構信息，其能夠代表5.60～8.00 mm較長煙絲指標信息；S6、S7 2個煙絲結構則由主成分3反映，其代表2.80～4.00 mm長絲的信息。

表4 烘后煙絲質量指標主成分輸出矩陣

由上文分析可以了解主成分1主要反映2.80 mm以下短煙絲的數據，并與其呈正比關系，反于8.00 mm以上超長煙絲的數據，填充值、石油醚提取物含量、香味物質總量數據，并與其呈反比關系，屬于負向指標；主成分2主要代表5.60～8.00 mm長煙絲結構數據，2.80～4.00 mm的煙絲則由主成分3反映，并與其呈正比屬于正向指標。為了減少原料的浪費，生產實際中需要提高整絲的含量(2.80～4.00 mm)，降低碎絲的含量(<2.00 mm)，為了提升卷煙品質，需要提高填充值、石油醚提取物含量、香味物質總量，這就需要找出片煙尺寸分布和煙絲尺寸分布的關系，主成分1與主成分3兩個主成分恰好能夠反映試驗關注的烘后煙絲的品質指標。

根據煙絲結構數據的特征值和載荷量，可以得到不同處理條件下煙絲結構主成分1與主成分3的計算公式：

PC1=-0.148Z1-0.028Z3-0.055Z4+0.098Z6+0.096Z7+0.112Z8+0.147Z9+0.144Z10+0.118Z11-0.112Z12-0.119Z13-0.141Z14，

(1)

PC3=-0.118Z1-0.204Z3+0.320Z4+0.642Z6+0.602Z7+0.256Z8+0.002Z9-0.232Z10-0.361Z11+0.206Z12-0.003Z13+0.107Z14，

(2)

式中：

PC1——主成分1得分；

PC3——主成分3得分；

Z1～Z14——不同處理條件下煙絲S1～S11層烘后煙絲結構以及煙絲填充值、石油醚提取物含量，香味成分總量原始數據經過Z-score法標準化變換的標準變量(均值為0，標準偏差為1)。

根據方差貢獻率可以得出主成分1與主成分3的綜合得分計算公式，見式(3)與式(4)，根據綜合得分計算公式計算主成分1與主成分3的綜合得分，結果如圖1所示?？芍鞒煞?得分越高烘后煙絲產生的碎煙絲(<2.8 mm)越多，填充值越小，石油醚提取物含量以及香味物質總量越低，從生產需要角度而言，主成分1得分越低，烘后煙絲綜合品質越好。由圖2可知，C工藝處理條件下主成分1結果最優，明顯優于其他工藝處理條件；主成分3得分越高，烘后煙絲產生的整絲(2.80～4.00 mm)越多，由圖1可知，D工藝處理條件下主成分3的結果最優，C工藝處理條件次之，明顯優于其他兩個工藝處理條件。

F1=0.513 56PC1，

(3)

F3=0.102 51PC3，

(4)

式中：

F1——主成分1綜合得分；

F3——主成分3綜合得分。

圖1 不同處理條件下烘后煙絲主成分綜合得分

2.3 不同處理條件下烘后煙絲感官質量的變化

為進一步驗證不同處理條件對烘后煙絲品質的影響，依據GB 5606.4—2005對烘后煙絲進行感官質量評價，評吸得分與結論如表5所示。

表5 不同處理條件下烘后煙絲卷煙評吸結果

由表5可以看出，各工藝處理條件下卷煙感官評吸得分標偏均較低，說明感官評委之間的意見較為一致。從評吸結論來看，A與C工藝處理條件下卷煙感官評吸結果最優，香氣質與香氣量均較好，還可以改善卷煙口感，B工藝處理條件可導致卷煙雜氣上升，D工藝處理條件則導致卷煙透發性變差；從評吸得分來看，A工藝處理條件下得分最高，C工藝處理條件下得分稍低于A，B與D工藝處理條件下得分明顯較低，因此，對于感官評價而言，A、C工藝處理條件均能提升卷煙品質。

3 結論

(1) 試驗研究了復烤后煙葉分切方式對烘后煙絲結構及填充值、石油醚提取物含量、香味物質總量等品質指標的影響。研究結果表明：2.8 mm以下短煙絲含量越高，石油醚提取物含量與香味物質總量越低。為提升卷煙品質，可通過降低烘絲后2.8 mm以下短煙絲含量來實現。

(2) 不同處理條件下烘后煙絲品質指標主成分分析結果表明：C工藝處理條件下主成分1結果最優，明顯優于其他工藝處理條件，對于主成分3而言D工藝處理條件表現最優，C工藝處理條件次之且明顯優于其他兩個工藝處理條件。感官評價的結果則表明：A與C工藝處理條件下卷煙香氣質、香氣量及口感均較好，明顯優于另外兩個工藝處理條件，造成這種現象的原因可能為：在感官評價中香氣所占的權重最大，A與C工藝處理條件下烘后煙絲的香味物質總量最大，明顯高于其他工藝處理條件；此外，相對于D工藝處理條件，A與C工藝處理條件下卷煙的填充值維持在較為適宜的水平，更有利于卷煙燃燒與香味物質的釋放。

(3) 綜合主成分分析結果與感官評價可知，C工藝處理條件下卷煙填充值、石油醚提取物含量、香味物質總量、感官質量以及整絲含量都處在較理想的水平，因此，在片煙投料之前對片煙結構進行適當的處理，可以提升烘后煙絲的品質。

(4) 試驗僅僅研究了復烤后的煙葉分切方式對烘后煙絲品質的影響，由于處理工藝較簡單，切后片煙的結構并不能可知可控，故下一步可以開展特定片煙結構對烘后煙絲品質的影響研究，以期為提升卷煙加工精細化提供參考。