精細化分選對打葉復烤均質化加工的影響

衛盼盼，吳曉梅，安銀立，馬建勛，杜家亮

（華環國際煙草有限公司，安徽 鳳陽 233100）

隨著模塊化配方的普及和均質化加工的推廣，工業分選已成為打葉復烤前的必備環節。工業分選不僅能夠提高煙葉等級的純度，有效控制煙葉中各類雜物［1-5］，還可顯著提升成品片煙的均勻性控制效果［6］。因此，各復烤企業根據自身情況從探索新方法［7-8］、構建新設備［9］、規范管理措施［10-11］等方面開展了系統的研究與應用；但是重點品牌的快速發展、收購計劃的壓縮、卷煙庫存的積壓等，造成了片煙原料結構性矛盾日益加劇。為此多家工業企業在增加工業分選比例的基礎上提出增加分選類別數量，由2類增加至3類甚至5類。而目前關于精片選對原料精細化利用重要性的研究大多集中于選后煙葉質量方面［12-13］，關于對成品片煙影響程度的研究甚少。本文通過對原料普選及精片選結果的對比分析，研究精片選對于煙葉利用率、片煙質量的提升效果，以期為進一步挖掘煙葉的使用潛能提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

某卷煙工業企業調入復烤企業的河南C2F等級初烤煙葉共計6.29萬擔。

1.2 試驗設計

為科學評價精細化分選對打葉復烤均質化加工的影響，僅引入“分選類別”作為試驗因素，其余環節均采用相同的工藝路徑及加工方法。按照《打葉復烤 初烤煙選葉指南》(YC/Z 575—2018)標準對工業企業調撥的初烤煙葉進行2次分選，試驗設置3種分選模式，分別為不分選(C2F，分選量為507擔)、普選(C2FA、C2FB，分選量共為3.12萬擔)、精片選(C21、C22、C23、CXK、BK，分選量共為3.12萬擔)。

1.3 儀器設備

Armor711 在線近紅外光譜儀（德國Carl Zeiss公司）、AntarisⅡ傅里葉變換近紅外光譜儀（美國ThermoFisher 公司）、 FED115 熱風循環烘箱（德國Binder 公司）、CSM-I 旋風磨［60目（250 μm)網篩，北京一輕研究院研制］、DFS197 粉碎機（上海鼎廣機械設備有限公司）。

1.4 指標檢測

1.4.1 工業分選 分選前制定各類別分選實物標準樣品，按照閉環管理措施開展工業分選。分選過程中取樣以檢測樣品的外觀質量及化學成分，評價其生產效果。

1.4.1.1 外觀質量檢測 每次隨機抽取20片煙葉，參照外觀評分表，對每片煙葉進行逐項打分。

1.4.1.2 選后半成品的化學成分檢測 每日上午下午各類別樣品分別取樣并檢測1次，采用Antaris Ⅱ傅里葉變換近紅外光譜儀檢測常規化學成分。

1.4.2 均質化配方加工 經工業分選后的各類別煙葉進入高架庫，入庫過程實時檢測煙葉煙堿化學成分，經高架庫自動控制系統，生產出庫隊列，形成均質化投料配方。

1.4.2.1 煙堿實時檢測 利用Armor711在線近紅外光譜儀，以6 s/次的頻次實時采集輸送帶上煙葉的煙堿信息；煙架裝滿后由計算機賦予相應的煙堿信息到高架庫煙箱的RFID標簽中。

1.4.2.2 成品片煙檢測 參照《煙葉 打葉復烤 工藝規范》(YC/T146—2010)檢測方法，每50箱取1個綜合樣(50 g)，干燥后使用旋風磨磨制成60目粉末，利用Antaris Ⅱ傅里葉近紅外光譜儀檢測常規化學成分。

2 結果與分析

2.1 不同分選模式的原料差異性分析

煙堿與卷煙產生的刺激性辣感有密切關系，煙堿含量的多少直接影響到卷煙的勁頭及吃味［14-15］。復烤企業也以煙堿均勻性作為衡量均質化加工的指標。總糖能夠促進煙氣的酸堿平衡，降低其刺激性，提高煙葉的柔軟性，進而影響其外觀質量的表達［16-17］。糖堿比是評價煙葉內在品質的重要指標之一，其能夠衡量煙葉的香氣、吸味、勁頭、濃度優劣［18］。由表1可知，3種分選模式的原料煙堿均值范圍為2.82%～2.89%，總糖均值范圍為19.95%～20.87%，糖堿比均值范圍為7.12～8.09；方差分析結果表明，煙堿、總糖及糖堿比的平均值均未達到顯著性差異；普選和精片選模式的變異系數相差不大，且均顯著高于不分選模式的，這可能與樣品量有關，因此可進一步考察不同分選模式對煙葉均質化加工的貢獻程度。3種分選模式的煙葉的化學成分相差不大（圖1）。

圖1 3種分選模式原料的化學成分箱線圖

2.2 精細化分選后煙葉質量差異分析

分選前強化仿制樣品管理，參照工業客戶制定的分選標準樣品。巡檢員、質檢員、分選工分別制定標準樣、現場仿制樣和工位仿制樣，分選工制作的工位仿制樣經審查合格后，方能開始分選生產，確保分選眼光的一致性。不同分選模式對應的分選代碼及標準樣品外觀質量特征見表2。

表2 各分選類別外觀質量特征

2.2.1 精細化分選對原料使用價值的影響 從圖2可以看出，C2FA類別的煙葉占比達到66.62%，C21和C22類別占比合計達到66.76%；C2FB類別占比33.38%，C23、CXK和BK類別一共占比33.24%，其中BK和CXK總占比僅為3.24%，且它們為質量較差等級，視為非主要等級。因此普選是對原料的細分，精片選是對普選煙葉的進一步細分。

圖2 經3種分選模式后各類別煙葉占比

2.2.2 精細化分選對煙葉外觀質量的影響 由表3、表4綜合來看，C21的外觀質量最佳，CXK和BK為外觀質量最差類別；各類別的外觀質量表現為：C21 ＞C2FA ＞C22 ＞C2F ＞C23 ＞C2FB ＞CXK/BK。普選和精片選的選后外觀質量差異顯著，與內在評吸質量一致。從進一步細分程度來看，C2F等級煙葉處于所有類別的中等位置，C2FA處于C21和C22的中間位置，即C21和C22是對C2FA的細分，C2FB處于C23、CXK和BK的中間位置即C23、CXK和BK是對C2FB的進一步細分，這與外觀質量評分結果相符，無質量交叉現象。

表3 3種分選模式分選后各類別外觀指標評價

表4 分選后各類別外觀質量評分

2.2.3 精細化分選對煙葉化學成分的影響 由圖3可以看出，相比于圖1，原料經過工業分選后化學成分均勻性得到極大提升，僅有精片選CXK的煙堿值存在一個異常數據。原料分選前后的差異表現為：一是化學成分均值方面，隨著煙葉質量的降低，普選和精片選的總糖和糖堿比均呈現下降的趨勢。二是顯著性差異方面，C2F與除C2FA外的其他各類別煙堿和總糖的差異均達到顯著水平，表明通過分選有利于相似化學成分煙葉的集中加工，從而提升煙葉均勻性；C21與C22的煙堿和總糖的差異未達到顯著水平，相鄰等級類別間的外觀質量具有相似性，其化學成分相對接近；C2FA與C2FB、C21與C23的煙堿和總糖的差異達到顯著水平，表明經過煙葉分選，外觀質量差異較大的跨等級煙葉實現了有效區分，避免了優劣混雜的現象。

圖3 分選后各類別化學成分箱線圖

從表5中可以看出，經過普選和精片選后，各類別化學成分的變異系數均呈現下降趨勢。在煙堿值方面，除BK和CXK這2個非主要等級外，其他主要等級的變異系數下降度均保持在20%～30%。在總糖方面，C2FA的變異系數下降度最大，其次是C21和C22的，說明經過煙葉分選，優質煙葉的總糖均勻性得到大幅度提高。綜上，精片選是對原料的細分，各類別之間外觀質量差異顯著，化學成分變化趨勢明顯。

表5 分選后各類別化學成分變異系數及下降度

2.3 精細化分選對均質化加工的影響

2.3.1 不同分選模式對成品片煙水分均勻性的影響 片煙水分含量的大小和均勻性均會影響到煙葉儲存安全性，是保障煙葉安全儲存和最佳醇化的重要指標，片煙水分含量的平均值和CV值均屬于打葉復烤的一類控制指標。表6中各批次成品的片煙水分保持在11.50%～12.50%的加工指標范圍之內，可確保陳化期間煙葉儲存的安全性。通過成品片煙的水分變化幅度可以看出，未分選的C2F與普選煙葉C2FA和C2FB的片煙水分幅度基本一致；而精片選后4個成品片煙批次的水分波動幅度范圍（1.24%～1.60%）明顯小于未分選和普選煙葉的。

表6 各成品批次水分情況

未分選的C2F片煙水分變異系數為4.54%，明顯高于普選和精片選的批次；普選的C2FA和C2FB的變異系數高于精片選的批次，表明高等級煙葉的片煙水分控制水平及均勻性比低等煙葉好。根據《打葉煙葉 烤煙質量均勻性評價》（YC/T 366—2010）［19］，除不分選模式(原C2F)的含水率均勻性評價等級為b外，其余分選類別的含水率均勻性評價等級均為a。因此原料的分選模式不同，其成品片煙的水分波動幅度不同，分選模式越精細，煙葉等級越高，水分波動幅度越小，其穩定性越好。

2.3.2 不同分選模式對成品片煙化學成分均勻性的影響 煙葉化學成分含量的多少主要取決于原料本身，煙葉分選和組配加工最主要的作用是提升其均勻性。由表7可知，C2FA的煙堿變異系數明顯大于C21和C22的；C2FB的煙堿變異系數明顯大于C23的，糖堿比變異系數表現出相似的規律。說明原料分選越精細，打葉復烤后成品片煙的煙堿均勻性控制水平越好。根據行業均勻性評價方法，所有批次的糖堿比均勻性均達到a水平。

2.3.3 不同分選模式對成品片煙葉片結構均勻性的影響 通過對大片率、中片率、小片率及葉中含梗率等多個葉片結構指標的綜合分析，采用葉片結構均勻性指標評價打葉結果的穩定性。葉片結構均勻性指標越小代表均勻性控制越好。由表8可以看出，精片選C21和C22的糖堿比均勻性指數均小于C2FA，精片選C23的糖堿比均勻性指數小于C2FB，表明原料分選越精細，煙葉質量越好，均勻性指數越小，其均勻性控制效果越好。

表8 各成品批次片煙結構情況

根據均勻性評價方法，形成綜合判定結果（表9）。由表9可知，除了HK外，其余各批次均達到了“好”的等級水平。C21的3項均勻性評價指標均達到a水平，均勻性控制效果最好。本文參照的均勻性評價方法是2010年發布實施的標準，而自2020年開始，我國煙葉公司持續深入開展了重點品牌原料區域加工中心標準化對標建設（中煙葉復〔2022〕79號），對煙葉均質化加工的要求越來越高，該指標已滿足不了工業企業的生產需求。

表9 各成品綜合評價結果

3 結論與討論

本研究通過對原料至成品的三大環節均質化加工指標進行跟蹤分析，詳細掌握了不同分選類別對于均勻性控制水平的影響。結果顯示，3種分選模式的煙堿、總糖及糖堿比無明顯差異，說明試驗原料的內在質量差別不大。通過對各分選類別制定相應分選實物標樣及文字標準，經分選結果表明，普選是對原料的細分，精片選是對普選的進一步細分，無質量交叉情況；同時分選越精細，其均勻性控制效果越好。

采用同樣的均質化加工方法，精片選成品的水分波動幅度明顯小于不分選和普選模式的，說明分選越精細，煙葉等級越高，成品的水分均勻性、化學成分均勻性及葉片結構均勻性控制效果越好。雖然最終成品綜合判定結果顯示基本一致，但重點品牌區域加工中心除明確了片煙水分和煙堿變異系數的達標指標外，提出了更高要求的優秀指標，均勻性控制仍是行業今后繼續努力的目標。

綜上，對初烤煙葉實施精片選不僅不會降低煙葉的使用價值，還可以進一步提升煙葉的精細化利用程度，充分挖掘煙葉的使用潛能，尤其在上等煙原料緊缺的情況下，可以較好地緩解高端原料的結構性矛盾，同時可針對性地處置基本無使用價值的雜色煙葉，優化庫存片煙結構，提升片煙原料的保障能力。