基于混料設計的葉片結構對煙絲結構及中支卷煙物理指標的影響

權發香，繆祥凱，李春梅，尹國輝

（紅云紅河煙草（集團）有限責任公司會澤卷煙廠，云南 曲靖 654200）

0 引言

隨著對中支卷煙制作和處理技術的深入了解，煙草工業在研究煙絲組成部分的同時，基本確立了“控長、控碎”的制絲工藝處理理念，并逐漸認識到葉片結構對中支卷煙制絲質量的重要影響，從而將其延伸到卷煙加工的上游即打葉復烤環節。但葉片結構如何調節煙草物理特性，以及哪些物理特性目前尚不清楚[1]。針對上述問題，朱波[2]以煙絲特征長度表征煙絲形態，采用煙絲形態調控技術，分析了中支卷煙煙絲不同特征長度與質量指標及穩定性關系。其結果表明：煙絲特征長度為2.35 ～2.85 mm（卷制前），中支卷煙物理指標穩定性較好，煙支密度標準偏差和密度分布一致性系數η值均隨特征長度減小呈先降低后增大的趨勢。祁林[3]探索了筒壁溫度前高后低，前低后高變溫干燥和一段式恒溫干燥對煙絲理化特性及產品感官質量的影響規律。結果表明：滾筒變溫干燥模式均能夠提高葉絲長絲率，整絲率和填充性能，而恒溫干燥模式則有利于提升葉絲結構的分布均勻性；不同干燥模式對葉絲揮發性香味成分的形成與積累影響較小，采用125 ℃/145 ℃變溫干燥和135 ℃一段式恒溫干燥低強度處理模式更有利于提升葉絲化學成分的協調性和香味成分的積累量[4]。

因此，本項目擬利用混煉裝置對不同組織特性的煙葉進行混煉，分析混煉過程中各組織特性的變化規律，明確混煉過程葉片結構對煙絲組織特性和物理特性的強關聯性，此論證符合我國現行"減大、增中、控小"的指導思想，為我國現階段煙葉質量的提升提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料和儀器

原料：采用云南中煙A 級精支卷煙絲的工藝，不加梗塞，不加膨脹絲；云南中煙A 品牌中支煙制品，規格為97 mm（67+30）mm × 17 mm。設備：常德煙草公司生產的YJ118B 型卷煙機；TQ-2 型刀片式搖擺式篩板（鄭州煙葉研究所）；YQ-2 型卷煙絲濾網（鄭州煙葉研究所）；成都瑞拓技術有限公司生產的RTV 型卷煙機和濾筒集成試驗機；MV4420 型微波爐香煙水分濃度計（德國TEWS）；槳葉連續振蕩篩（自行研制的裝備，參考TQ-2 槳葉振動篩的篩面大小）；YDX— III 型端線測量機（中國科學院光學精密機械研究所，合肥威爾儀電子技術股份有限公司）[5]。

1.2 試驗方法

1.2.1 葉片結構混料設計

根據選葉后的煙片大片率、中片率、小片率的總數為100%，利用Minitab 統計分析軟件，進行極限定點混合料設計，得到的葉片結構如圖1 所示。得到的葉片結構混合物設計方案見表1。

表1 中支卷煙葉片結構混料設計方案

圖1 葉片結構

1.2.2 片型配比方式

選用按A 牌號大生產葉組配方，準備8000 kg 原材料，經過多次測量，準確測定出葉片成分，并對其進行了研究[1]。分葉后，均勻取樣2000 kg，采用葉片連續振動分選篩，將煙葉分為大片（大于25.4 mm），中片（12.7～25.4 mm），小片（6.35～12.7 mm），以及小碎片（≤6.35 mm），保證所篩出的各片型煙片質量比與配方煙葉葉片結構基本一致。根據每種組合的混合料，分析了大、中、小片需要添加的比例，以及小碎片需要補添的比例。根據計算結果，余下的6000 kg 煙葉被分成了5 組，每組煙葉的品質在800 ～1200 kg 之間，分別配上相應的大片、中片、小片和小碎片，分別存放在不同的煙葉儲藏箱里[6]。

1.2.3 中支卷煙樣品制備

根據混合后的煙草葉片結構，按121 A 系列煙草葉型的技術規范進行煙草葉型的制作。其煙草均是由同一操作人員和同一卷包機，根據A 品牌卷包技術規范中所確定的技術指標進行卷包和包裝。

1.2.4 物理指標檢測及分析方法

葉片結構的測量：在選葉步驟后，按照參考文獻所指定的方式，測量配方煙葉的葉片結構，不低于10次，并測量其大片率（≥25.4 mm）、中片率（12.7 ～25.4 mm）、小片率（6.35 ～12.7 mm）及小破片率（≤6.35 mm）的平均值[2]。

確定煙草纖維的組織：采用參考資料中所述的方法，對烘烤出口、加香出口以及煙草纖維的組織進行三次以上的測量，并將煙草纖維的長絲率（≥6.70 mm）、中絲率（3.35 ～12.7 mm）、整絲率（≥3.35 mm）、短絲率（1.00 ～3.35 mm）、破絲率（≤1.00 mm）計算平均數。

卷煙的物理指標測定：用參考文獻[3,4]中描述的方法測定。

卷煙濃度測定：按照參考文獻[5,7]描述的測定。

1.3 數據處理

采用Minitab 統計分析軟件對試驗數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 葉片結構對煙絲結構的影響

2.1.1 煙絲結構變化

在對煙絲整條卷煙的烘絲、加香、卷制（卷筒出口）三大關鍵環節的煙絲組織進行了測量，結果表明，在該工藝中煙絲結構表現為整絲率和長絲率逐漸減小，中絲率和短絲率逐漸增大，從長絲率到短絲率逐漸增大，整體由長到短。在各工藝過程中，煙絲整體結構呈現為N∶1∶1（長絲、中絲、短絲率比值）的特征，即煙絲中絲率、短絲率之間的關系十分密切，且受長絲率的反向作用，長絲率越高，中絲率、短絲率就會越低，根據煙絲長絲率的變化，可以進行推測中絲率、短絲率的變化。在烘烤中，不同葉片結構組合的煙絲成絲率差異較大；添加調味料后不同配方的成絲速度差異減小；而采用機煙槍后成絲速度的差異進一步增大，如圖2 所示。

圖2 煙絲結構變化

2.1.2 混料回歸分析

從初步研究結果可以看出，不同葉片結構會使煙草的組織形態發生較大的變化，進而會影響煙草的品質。為進一步闡明不同葉片結構對煙絲結構的影響機制，采用混合回歸方法對煙絲形態結構進行分析，得出不同葉片結構對煙絲結構的變化規律[7]。

分析所建立的回歸模型（表2），得出烘絲后各工藝的煙絲結構均與葉片結構呈一定的相關關系，但該回歸模型的調整后R2 均不高，說明葉片結構只對煙絲結構有一部分的影響，而切絲、烘絲等工藝對其有很大的影響。當煙草到達加香機時，該回歸模型的一致性有所提高，整絲比R2 達到93.06%，調整后R2達到86.12%（P=0.069，接近005），說明葉片結構對最終的煙草有一定影響；在卷煙機相對高強度卷制之后，葉片結構混合料回歸模型的擬合度更是發生了變化，中絲率模型呈現出較高的擬合度，R2 為98.84%，調節后R2 為95.38%（p=0.137>0.05），表明不同葉片結構對卷煙煙支中絲的影響不顯著。進一步分析了具有較高擬合能力的混合料回歸方程中的因素得出：在卷煙前，增加寬幅比有利于提高整條煙葉的成絲率，降低破絲率（采用A_sl 法計算）；在卷制后，中片率和小片率的提高有助于提高碎片率（p=0.18）。通過模型系數比分析（A_rs 和C_rs），葉片結構對整絲率的影響程度排序為C≤A≤B（小片≤大片≤中片），對碎絲率影響排序為（A≤C≤B）（大片≤小片≤中片）。

表2 混料回歸分析模型

2.2 葉片結構對煙支物理指標的影響

在研究煙絲結構時，測量分析了中支卷煙煙支物理指標，從中選取了與葉片結構有一定關系的檢測指標。研究表明，葉片結構對煙葉物理性質有一定影響，而這種影響的大小不僅是影響煙葉品質的一個重要指標，更是評判煙葉品質的重要因素。

通過混合線性回歸顯示（表3），煙支密度變異系數、開吸吸阻、閉吸吸阻和端部絲率等參數與各參數之間的關系都比較密切，R2 都在90%以上，經修正后R2 的最小值為88.41%（P 值在0.05 附近），說明回歸模型能夠用來對各參數進行合理的描述，從某種意義上說明各參數之間存在著一種關系。回歸模型研究表明，中片率模型因子（B_sl）一般比大片率和小片率的模型因子（A_sl 和C_sl）小得多，說明提高中片率可以實現對中支卷煙物理指標（望小）的效果。通過對模型系數的分析，對煙支密度變異系數、端部落絲量的影響次序為C≥A≥B（小片>大片>中片），對開吸吸阻的作用次序為A≥C≥B（大片>小片>中片）。綜合各項指標對煙葉質量的影響，提出了在提高煙葉中薄層厚度的同時還應減小厚層厚度，并對小層厚度進行有效調控以提高煙葉質量。

表3 葉片結構混料設計的煙支物理指標

3 結語

采用混料試驗法對煙葉在精制卷煙中所占比例進行試驗，并與成品煙葉物理性質進行比較。本項目擬采用混合線性回歸分析方法，研究中支卷煙物理指標與葉片結構的關系，揭示粗、中、小三種煙葉結構對中支卷煙物理指標的影響規律。結果表明：

（1）在加工過程中，煙絲結構與葉片結構及反映中支煙穩定性的某些物理指標有密切聯系。

（2）葉片結構在一定程度上影響著煙絲結構，但隨生產過程的變化表現出一定的規律性，卷曲后煙絲形態均呈N∶1∶1（長中短絲）之比。

（3）增加中片率、減少大片率、控制小片率，可顯著改善中支煙葉的物理性能。