基于中棵煙高油分煙葉二潤潤葉工藝研究

譚昆 郭杰 李林朋 施旭

湖北煙草金葉復(fù)烤有限責(zé)任公司恩施復(fù)烤廠

煙草是我國重要的經(jīng)濟作物之一，在國內(nèi)乃至世界范圍內(nèi)均被廣泛種植。近年來，隨著國內(nèi)復(fù)烤技術(shù)的發(fā)展，復(fù)烤均質(zhì)化加工要求越來越高。作為卷煙企業(yè)的“第一生產(chǎn)車間”，打葉復(fù)烤企業(yè)必須對生產(chǎn)過程中各項指標進行不斷研究，以滿足卷煙企業(yè)的需要。

含水率、溫度及化學(xué)成分的穩(wěn)定性在煙葉復(fù)烤加工中具有重要意義，也是重要的評價指標。潤葉工序作為預(yù)處理的重要組成部分，是為后續(xù)加工工序提供符合標準的來料煙葉的重要保障。潤葉工序的合理處理，既可使煙葉含水率和溫度適宜，使之柔軟、易散，提高耐加工性，改善片型結(jié)構(gòu)，減少后續(xù)加工工序造碎，同時也通過促進煙葉化學(xué)變化，對其常規(guī)化學(xué)成分產(chǎn)生一定影響。目前為滿足工業(yè)企業(yè)需求，意味潤葉工序由單純的“提溫提濕”轉(zhuǎn)變?yōu)椤胺€(wěn)定后續(xù)來料含水率、改善致香成分含量”。作為工藝革新的必選項，利用湖北產(chǎn)區(qū)質(zhì)量特征中棵煙高油分煙葉的原料及二次潤葉設(shè)備，對潤葉工藝的系統(tǒng)研究成為工藝攻關(guān)的重點。為此，湖北煙草金葉復(fù)烤有限責(zé)任公司恩施復(fù)烤廠針對二次潤葉的相關(guān)工藝設(shè)置開展試驗，以期得到較為客觀準確的相關(guān)關(guān)系及合理的參數(shù)設(shè)置區(qū)間。

一、材料與方法

（一）材料與設(shè)備

湖北產(chǎn)區(qū)質(zhì)量特征接近中棵煙高油分煙葉的009上部煙模塊（湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司）。

湖北煙草金葉復(fù)烤有限責(zé)任公司恩施復(fù)烤廠12000kg·h-1五打十二分打葉復(fù)烤生產(chǎn)線，WF3218B型潤葉機（北京長征高科技公司）；16001型電子天平（感量0.1g，瑞士METTLER TOLEDO公司）、AL204電子天平（感量0.001g，瑞士METTLER TOLEDO公司）；FD23熱風(fēng)循環(huán)烘箱（德國Binder公司）；Testo735紅外測溫儀（德國德圖公司）。

車間溫度27℃，車間濕度59%rH。

（二）方法

試驗采用L9正交設(shè)計表安排試驗[7]，二潤設(shè)計調(diào)整參數(shù)為純蒸汽開度（η1）、雙介質(zhì)開度（η2）及熱風(fēng)溫度（T），每項參數(shù)取3個水平值。

因變量分別為：①含水率均值和變異系數(shù)；②化學(xué)成分的檢測均值；③感官評吸得分均值。

在加工流量穩(wěn)定在12000kg·h-1后，依據(jù)下表順序調(diào)整三個因素的參數(shù)。

表1 二次潤葉參數(shù)設(shè)置表

按照一潤加水、二潤提溫的原則對試驗煙葉原料進行加工處理，待打葉段葉中含梗率低于1.00%且穩(wěn)定后開始取樣。

1.出口含水率取樣

每個試驗號含水率需在二潤出口每隔30秒采集，取樣后迅速放入取樣袋中，由熱風(fēng)循環(huán)烘箱測定含水率。每個試驗號采集10次，共90次。

2.化學(xué)成分及感官評吸取樣

每個試驗號在潤葉后匯總皮帶處每隔30秒取樣一次，每次取樣量為500g，進行常規(guī)五項化學(xué)成分檢測，感官評吸樣由湖北中煙評吸人員進行評價。每個試驗號取樣10個，共90次。

二、結(jié)果與分析

（一）對二潤煙葉含水率的工藝影響

試驗結(jié)果見表2。

表2 二次潤葉含水率試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

通過對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析，結(jié)果見表3。

表3 二次潤葉含水率方差分析P值表

從表3可得，對于二潤出口煙葉含水率，因素η1、η2的P值均低于0.10，表明在α=0.10水平下，純蒸汽和雙介質(zhì)開度對含水率均值具有顯著性影響；同理對于含水率變異系數(shù)，三個因素的α均低于0.10，表明三者對其均具有顯著性影響。

依據(jù)結(jié)論，使用Minitab18軟件進行田口分析，對含水率均值及含水率變異系數(shù)做主效應(yīng)圖，見圖1。

圖1 含水率均值與變異系數(shù)的主效應(yīng)圖

根據(jù)湖北中煙加工技術(shù)協(xié)議要求，生產(chǎn)調(diào)度令中對二潤出口煙葉的含水率范圍為18.5±1%，根據(jù)圖1，在加工類似中棵煙高油分上部煙葉模塊時，最佳參數(shù)搭配應(yīng)為純蒸汽開度50%、雙介質(zhì)開度50%-100%、熱風(fēng)溫度140℃；為保障后續(xù)煙葉原料質(zhì)量的穩(wěn)定性，對于含水率變異系數(shù)應(yīng)控制在最低，故最佳參數(shù)搭配應(yīng)為純蒸汽開度50%、雙介質(zhì)開度50%、熱風(fēng)溫度110℃。綜合考慮兩者，為使二潤出口煙葉含水率盡可能接近設(shè)計值且波動最小，二次潤葉參數(shù)應(yīng)為純蒸汽開度50%、雙介質(zhì)開度50%、熱風(fēng)溫度110-140℃。

（二）對二潤煙葉化學(xué)成分的工藝影響

試驗結(jié)果見表4。

表4 二次潤葉化學(xué)成分試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

同樣使用2.1中的方法，對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析，結(jié)果見表5。

表5 二次潤葉化學(xué)成分方差分析P值表

從表5可得，在確保煙葉來料化學(xué)成分溫度的前提下，對于二潤處理后煙葉的化學(xué)成分，僅有雙介質(zhì)開度對還原糖和總糖含量具有顯著性影響，隨著雙介質(zhì)開度的增加，還原糖和總糖含量隨著增加，雙介質(zhì)方式潤葉主要是通過不飽和水汽混合物進行，其熱焓值較低但含濕量較高，有利于煙葉細胞間的汁液外滲和氧氣進入，促進美拉德反應(yīng)的進行，增加煙葉內(nèi)糖類代謝產(chǎn)物。這與龍明海等以不同潤葉方式對煙葉化學(xué)成分含量的試驗結(jié)論相同；熱風(fēng)溫度對煙堿含量具有顯著性影響。對于其他化學(xué)成分指標，在本次試驗條件及水平設(shè)置下，未發(fā)現(xiàn)具有顯著性差異的因素，可在今后試驗中調(diào)整水平范圍再做探討。

依據(jù)結(jié)論，使用Minitab18軟件進行田口分析，對片型結(jié)構(gòu)各指標做主效應(yīng)圖，見圖2。

圖2 各化學(xué)成分的主效應(yīng)圖

根據(jù)上述主效應(yīng)圖，還原糖及總糖含量隨著純蒸汽和雙介質(zhì)開度的增加而增加，隨著熱風(fēng)溫度的增加先增加后降低；煙堿含量隨著純蒸汽和雙介質(zhì)開度的增加先增加后降低，隨著熱風(fēng)溫度的增加先降低后增加；總氮含量隨著純蒸汽開度的增加而增加、隨著雙介質(zhì)開度的增加而減少，隨著熱風(fēng)溫度的增加先降低后增加；氯與鉀含量隨著三者的增加均出現(xiàn)先降低后增加的趨勢。

（三）對二潤煙葉感官評吸的工藝影響

試驗結(jié)果見表6。

表6 二次潤葉感官評吸數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

同樣使用2.1和2.2中的方法，對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析，結(jié)果見表7。

表7 感官評吸方差分析P值表

從表7可得，在α=0.10水平下，對于二潤處理后煙葉的感官評吸結(jié)果，純蒸汽開度和熱風(fēng)溫度對香氣量具有顯著性影響，純蒸汽開度對余味具有顯著性影響。從前文表5中可得，熱風(fēng)溫度對煙堿具有顯著性影響，而陳頤等通過烤煙香氣前體物與感官評吸的研究指出，煙堿是對不同香型煙葉感官評吸質(zhì)量影響最大的堿性成分，對香氣量和余味均有顯著性影響。該結(jié)論從側(cè)面印證了熱風(fēng)溫度和香氣量及余味的關(guān)系，其中一個原因可能為使用二潤使用純蒸汽進行處理時，其熱焓值較高但含濕率較低，使煙葉細胞中的部分酶類不能接觸或接觸較少，控制了煙葉中多酚等酶促氧化反應(yīng)的發(fā)生，使其香氣量降低。

依據(jù)結(jié)論，使用Minitab18軟件進行田口分析，對感官評吸各指標做主效應(yīng)圖，見圖3。其中燃燒性、灰色、濃度及成團性得分因無差異，故未在圖中列出。

圖3 各感官評吸得分的主效應(yīng)圖

根據(jù)上述主效應(yīng)圖，香氣質(zhì)和雜氣均隨著純蒸汽開度的增加而降低，隨著雙介質(zhì)開度的增加先平穩(wěn)后增加，隨著熱風(fēng)溫度的增加先增加后平穩(wěn)；香氣量和細膩程度隨著純蒸汽開度的增加先降低后平穩(wěn)，隨著雙介質(zhì)開度的增加先降低后上升，隨著熱風(fēng)溫度的增加先增加后降低；刺激性隨著純蒸汽和雙介質(zhì)開度的增加先降低后增加，隨著熱風(fēng)溫度的增加先增加后降低；余味隨著純蒸汽開度的增加先降低后平穩(wěn)，隨著雙介質(zhì)開度的增加而增加，隨著熱風(fēng)溫度的增加先增加后降低；燃燒性、灰色、濃度和成團性在本次試驗中差異不突出，基本可視為同一水平；勁頭隨著純蒸汽開度的增加先增加后降低，隨著雙介質(zhì)開度的增加先降低后上升，隨著熱風(fēng)溫度的增加而降低；回味和干燥感隨著純蒸汽開度的增加而降低，隨著雙介質(zhì)的增加而增加，隨著熱風(fēng)溫度的增加先增加后降低。

鑒于此，在處理中棵煙高油分煙葉時，應(yīng)充分考慮其工藝目標再選擇參數(shù)搭配，若煙葉整體質(zhì)量較高，工藝目標為提香，則應(yīng)選擇香氣質(zhì)和香氣量最高的組合，即為純蒸汽開度為0%、雙介質(zhì)開度100%、熱風(fēng)溫度為110-140℃；若煙葉整體質(zhì)量一般，工藝目標主要為除雜，則應(yīng)選擇雜氣最低的組合，即純蒸汽開度100%、雙介質(zhì)開度0-50%、熱風(fēng)溫度為80℃。通過分析煙葉來料特性，靈活選擇二潤參數(shù)，來契合該批次的煙葉的加工工藝目標。

三、小結(jié)

（一）二潤參數(shù)對煙葉含水率的影響

為使二潤出口煙葉含水率盡可能接近設(shè)計值且波動最小，二次潤葉參數(shù)應(yīng)為純蒸汽開度50%、雙介質(zhì)開度50%、熱風(fēng)溫度110-140℃。

（二）二潤參數(shù)對煙葉化學(xué)成分的影響

雙介質(zhì)開度對還原糖和總糖含量具有顯著性影響，熱風(fēng)溫度對煙堿含量具有顯著性影響。還原糖及總糖含量隨著純蒸汽和雙介質(zhì)開度的增加而增加，隨著熱風(fēng)溫度的增加先增加后降低；煙堿含量隨著純蒸汽和雙介質(zhì)開度的增加先增加后降低，隨著熱風(fēng)溫度的增加先降低后增加；總氮含量隨著純蒸汽開度的增加而增加、隨著雙介質(zhì)開度的增加而減少，隨著熱風(fēng)溫度的增加先降低后增加；氯與鉀含量隨著三者的增加均出現(xiàn)先降低后增加的趨勢。

（三）二潤參數(shù)對煙葉感官評吸的影響

純蒸汽開度和熱風(fēng)溫度對香氣量具有顯著性影響，純蒸汽開度對余味具有顯著性影響。若工藝目標為提香，選擇純蒸汽開度為0%、雙介質(zhì)開度100%、熱風(fēng)溫度為110-140℃；若工藝目標主要為除雜，則選擇純蒸汽開度100%、雙介質(zhì)開度0-50%、熱風(fēng)溫度為80℃。