煙絲含水率與其儲存條件相關(guān)性的研究

朱 濤，史俊杰，倪 霞，戚 瑩

（安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司滁州卷煙廠，安徽 滁州 239000）

隨著生活水平的快速提高，人們對卷煙從單純追求生理上的滿足感逐步轉(zhuǎn)向追求舒適感，提升卷煙制品的內(nèi)在品質(zhì)已經(jīng)成為增強中式卷煙核心競爭力的著眼點和出發(fā)點[1-4]。煙絲水分是指煙絲-水體系處于吸附平衡狀態(tài)時的含水率，是影響感官舒適度的重要指標(biāo)。影響煙絲平衡含水率的因素包括：空氣相對濕度、溫度、壓力和煙葉的產(chǎn)地、品種、部位、等級等。其中，空氣相對濕度、溫度對煙絲的吸濕、解濕性能影響最大[5-7]。

本文通過開展成品煙絲含水率與儲存條件相關(guān)性的研究，探索不同的儲存條件對煙絲含水率的影響，為實際生產(chǎn)過程中確定最優(yōu)的儲存方案提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器與設(shè)備

黃山品牌煙絲HS（YJY）、HS（YYP）、HSH（DJ），安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)；PL402-L電子天平，購自瑞士Mettler公司；KBF240恒溫恒濕箱，購自德國Binder公司；FD115熱風(fēng)循環(huán)烘箱，購自德國Binder公司。

1.2 試驗方法

根據(jù)CZ 卷煙廠貯絲房的環(huán)境溫濕度工藝參數(shù)，進(jìn)行各牌名煙絲與空氣溫度和空氣相對濕度相關(guān)性的單因素試驗。具體步驟為：在實際生產(chǎn)過程中，取2 000g HS（YJY）煙絲，分成10 等分，將各樣品平鋪在方形托盤（40 cm×25 cm×5 cm）上，分別放入恒溫恒濕箱內(nèi)，恒溫恒濕箱設(shè)定值分別是62%，（23℃、24℃、25℃、26℃、27℃）；25℃，（60%、61%、62%、63%、64%），平衡48 h 后測試其含水率[8]。HS（XYP）煙絲、HSH（DJ）煙絲的試驗方法與之相同。

在煙絲實際貯存過程中，從HS（YJY）貯柜中直接取樣，表層煙絲取樣點在貯柜內(nèi)煙絲表層，中層煙絲取樣點在貯柜內(nèi)距表層煙絲垂直高度40 cm 處，下層煙絲取樣點在貯柜內(nèi)距表層煙絲垂直高度80 cm 處；表層、中層、下層各取200 g，分別測試其含水率。HS（XYP）煙絲、HSH（DJ）煙絲的試驗方法與之相同。

用恒溫恒濕箱模擬各牌名煙絲表層煙絲含水率隨貯存時間的變化情況，取600 g HS（YJY）煙絲，分2 等分，將2 等分的樣品分別平鋪在方形托盤（40 cm×25 cm×5 cm）上，一起放入恒溫恒濕箱內(nèi)開始計時，恒溫恒濕箱設(shè)定值為27℃、60%，當(dāng)放置時間分別為8 h、16 h、24 h、32 h、40 h、48 h、56 h、64 h、72 h、80 h、88 h、96 h 時，從托盤中分別取少量樣品測試其含水率。HS（XYP）煙絲、HSH（DJ）煙絲的試驗方法與之相同。

1.3 檢測方法

樣品混合均勻后，取4～6 g 樣品置于已知質(zhì)量的樣品盒中，及時蓋上盒蓋并立即稱質(zhì)量，精確至0.001 g，每個樣品平行測定2 次。當(dāng)烘箱溫度穩(wěn)定在（100±1）℃時，將待測樣品盒蓋打開并將盒蓋放在盒子底部置入烘箱中層，關(guān)閉烘箱門并開始計時，2 h 后打開烘箱門，將樣品盒逐一加蓋后取出置于干燥皿內(nèi)，冷卻至室溫后分別稱質(zhì)量，精確至0.001 g[9]。

計算樣品含水率，公式為：

式中：W——樣品含水率，%；m1——烘前樣品質(zhì)量，kg；m2——烘后樣品質(zhì)量，kg。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙絲含水率與環(huán)境溫濕度的相關(guān)性

對各牌名煙絲含水率與空氣溫度和空氣相對濕度相關(guān)性的單因素試驗的試驗結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果見表1、表2。

表1 相對濕度62%時不同牌名煙絲溫度試驗含水率統(tǒng)計表Tab.1 Statistical table of moisture content in temperature test of different brands of picadura when the relative humidity is 62%

表2 溫度25℃時不同牌名煙絲相對濕度試驗含水率統(tǒng)計表Tab.2 Statistical table of moisture content of relative humidity test of different brands of picadura at 25℃

由表1可知，在相對濕度固定的情況下，各牌品煙絲的平衡含水率均會隨溫度的升高而降低，溫度每升高1℃，煙絲的平衡含水率降低0.1%左右，降幅較小。

由表2可知，在溫度固定的情況下，各牌品煙絲的平衡含水率會隨相對濕度的升高而升高，相對濕度每升高1%，煙絲的平衡含水率會升高0.3%左右，升高幅度較大。

根據(jù)表1、表2 中的數(shù)據(jù)，各牌名煙絲在溫濕度工藝參數(shù)范圍內(nèi)存在吸濕現(xiàn)象，因此，在實際儲存過程中，溫度參數(shù)應(yīng)控在上限，相對濕度參數(shù)應(yīng)控在下限。

各牌名煙絲在儲存過程中會發(fā)生吸濕解濕現(xiàn)象，是由于物料內(nèi)較為活躍的多分子層水與環(huán)境發(fā)生交換導(dǎo)致的，所以物料是否會發(fā)生吸濕解濕現(xiàn)象，與環(huán)境空氣的絕對含濕量（絕對濕度）緊密相關(guān)，而環(huán)境的絕對含濕量（絕對濕度）、溫度、相對濕度三者之間存在相互作用。

空氣相對濕度的計算公式如公式（2）：

公式（2）中，RH——相對濕度，%；e——蒸汽壓，Pa；E——飽和水汽壓，Pa。

空氣絕對濕度的計算公式如公式（3）：

公式（3）中，ρw——絕對濕度，單位kg/m3；Rw——水的氣體常數(shù)=462 J/（kg·K）；T——溫度，K。

由公式（2）和公式（3）可得空氣絕對濕度與相對濕度之間相關(guān)性的計算公式（4）：

由公式（4）可知，空氣的絕對濕度與相對濕度成正比，與溫度成反比；各性狀物料與溫濕度相關(guān)性試驗的含水率變化趨勢與公式（4）一致。

根據(jù)各性狀物料與溫濕度相關(guān)性試驗的含水率變化趨勢可以看出，相對濕度對煙絲含水率的影響大于溫度的影響，這是因為當(dāng)環(huán)境溫度不變而相對濕度變化時，煙絲本身的蒸氣分壓保持不變，空氣蒸氣分壓的變化直接作用于煙絲表面，煙絲就會在內(nèi)外蒸氣分壓壓差的作用下吸濕或解濕，直至內(nèi)外蒸氣分壓達(dá)到平衡，其含水率會產(chǎn)生明顯的變化；而當(dāng)環(huán)境溫度改變而相對濕度不變時，煙絲蒸氣分壓會隨空氣溫度的升降而增減，且煙絲蒸氣分壓與空氣蒸氣分壓的變化方向一致，會抵消部分蒸氣分壓差，從而導(dǎo)致煙絲含水率變化不明顯。

2.2 煙絲含水率與儲存高度的相關(guān)性

對各牌名煙絲含水率與儲存高度相關(guān)性的試驗結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果見表3。

表3 不同牌名煙絲儲存高度試驗含水率統(tǒng)計表Tab.3 Statistical table of moisture content in test of storage height of different brands of picadura

由表3可以看出，各牌名煙絲處于中層和下層時，含水率趨于穩(wěn)定，無明顯的吸濕解濕過程；而表層煙絲的含水率則會隨著儲存時間的增加而增大。說明貯柜中的煙絲只有表層會與環(huán)境中的空氣發(fā)生水分遷移，里層煙絲被表層煙絲覆蓋后，不與環(huán)境中的空氣進(jìn)行水分傳遞。

2.3 煙絲含水率與儲存時間的相關(guān)性

對各牌名煙絲含水率與儲存時間相關(guān)性的試驗結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果見表4。

表4 不同牌名煙絲儲存時間試驗含水率統(tǒng)計表Tab.4 Statistical table of moisture content of different brands of picadura for storage time test

由表4 可以看出，當(dāng)存儲時間在16～56 h 時，各牌名煙絲的含水率會隨著存儲時間的增加而變大，儲存時間每增加8h，煙絲的含水率升高0.1%左右；當(dāng)儲存時間超過56 h后，含水率變化趨勢趨于平緩，說明煙絲與空氣的水分達(dá)到了平衡狀態(tài)。

在實際生產(chǎn)過程中，各牌名煙絲儲存時間的大致分布范圍是16～40 h，所以對16～40 h 儲存時間的試驗數(shù)據(jù)做線性擬合，擬合結(jié)果見圖1。

圖1 各牌名煙絲表層煙絲儲存時間試驗結(jié)果擬合圖Fig.1 The fitting diagram of the test results of the storage time of each brand surface picadura

由圖1 可以看出，HS（YJY）煙絲與儲存時間的線性模型為y=0.017 6x+12.354，R2=0.97，HS（XYP）煙絲與儲存時間的線性模型為y=0.011 1x+12.951，R2=0.988 3，HSH（DJ）煙絲與儲存時間的線性模型為y=0.016 5x+12.863，R2=0.9889；在實際生產(chǎn)儲存時間范圍內(nèi)，各牌名煙絲的含水率與儲存時間呈明顯的正相關(guān)性。

3 結(jié)論

貯絲房環(huán)境溫濕度參數(shù)會明顯影響CZ 卷煙廠生產(chǎn)的各牌名煙絲的含水率，各牌名煙絲的含水率會隨空氣溫度的升高而降低，隨空氣相對濕度的升高而升高。

在實際儲存過程中，成品煙絲進(jìn)入貯絲柜后，僅有表層煙絲會與貯絲房中的空氣發(fā)生水分轉(zhuǎn)移，里層煙絲被覆蓋后，幾乎不發(fā)生吸濕解濕現(xiàn)象；在固定的溫濕度條件下，各牌名煙絲的含水率與儲存時間呈明顯的正相關(guān)性。

在滿足卷煙工藝規(guī)范的要求下，各牌名煙絲的最優(yōu)指導(dǎo)溫濕度參數(shù)應(yīng)該為27℃、60%，同時在滿足生產(chǎn)調(diào)度的情況下，應(yīng)盡量減少煙絲的儲存時間。