煙梗蒸汽爆破處理對(duì)煙草薄片基片物理性能和感官品質(zhì)的影響

關(guān)鍵詞：蒸汽爆破；煙草薄片基片；感官品質(zhì)；物理性能中圖分類號(hào)：TS76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10. 11980/j. issn. 0254-508X. 2025. 05. 008

Effects of Steam Blasting Treatment on the Physical Properties and Organoleptic Quality of Reconstituted Tobacco Base Sheets

WANG Fan1 LI Jiahao1 LI Yuhan1 QIU Jiajun1 LUO Chong2 WANG Runan2 LI Jin2 CHEN Shunhui2 CHEN Liqing3 WEN Yangbing1，*

（ Tianjin Key Lab of Pulp and Paper，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin，300457； 2. Henan Cigarette Industry Tobacco Flakes Co.，Ltd.，Xuchang，He’nan Province，461100； 3. China National Pulp and Paper Research Institute Co.，Ltd.，Beijing，100102） （*E-mail：yangbingwen@tust. edu. cn）

Abstract：Steam blasting technology was used to pretreat tobacco stems，and the microstructure and chemical composition of tobacco stems， as well as the physical properties of the reconstituted tobacco base sheets and the organoleptic quality of reconstituted tobacco sheets under different steam blasting pretreatment conditions were studied. The results showed that the maintained steam blasting pressure exerted consid‐ erable effects on the microstructure of tobacco stems and the physical properties of the reconstituted tobacco sheets. As the maintained steam blasting pressure rising，the microstructure of tobacco stems expanded，the void and gap spaces enlarged and increased. After beating，the beating degree of tobacco stem pulp increased，compared with untreated sample，the tensile index of the reconstituted tobacco base sheets could be increased by up to 65 times，the uniformity was increased by 60% ，and the softness was increased by 22% ，but it had a relative‐ ly small effect on bulk. When the maintained steam blasting pressure was 0.6MPa ，the microstructural damage of the tobacco stem was not obvious，and the water-soluble total sugar content was increased by 16% compared with that of the raw material，which could significantly improve the organoleptic quality of the reconstituted tobacco sheets. Appropriate steam blasting treatment of tobacco stems could significant‐ ly improve the physical properties of the reconstituted tobacco base sheets and organoleptic quality of reconstituted tobacco sheets，and the maintained steam blasting pressure should be lower than 0.6MPa in industrial application.

Key words： steam blasting； reconstituted tobacco base sheets；organoleptic quality；physical properties

卷煙行業(yè)所用煙絲主要為煙葉的葉面部分，而煙梗則作為煙葉的桿莖部分成為切絲過(guò)程的副產(chǎn)物，但其卻是制備造紙法煙草薄片的主要原料之一[1]。與葉面煙葉不同，煙梗結(jié)構(gòu)致密，類似于秸稈，由水溶性糖、木質(zhì)素、纖維素、半纖維素、蛋白和果膠等成分組成[2]。在傳統(tǒng)的造紙法煙草薄片制造過(guò)程中，通常先將煙梗和碎煙末經(jīng)抽提后用機(jī)械的方法破解成一定尺寸的煙草漿，而后與木漿纖維、填料等混合，抄造成基片，再將抽提液濃縮后，回涂至基片得到煙草薄片[3]。研究表明，煙梗的存在對(duì)卷煙感官質(zhì)量影響較大，其是煙草薄片卷煙抽吸過(guò)程中強(qiáng)烈刺激性的主要來(lái)源之一，因此對(duì)煙梗進(jìn)行適度的預(yù)處理，有助于改善煙草薄片的吸食品質(zhì)[4]。當(dāng)前煙梗的預(yù)處理方法主要有生物法[5]、微波膨脹法[6]等，但這些方法存在一些缺點(diǎn)，如無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制備、降解效率低、成本較高、處理?xiàng)l件較苛刻等，故在實(shí)踐中存在一定的挑戰(zhàn)，因此探索新型的煙梗預(yù)處理方法具備重要的實(shí)踐意義。

蒸汽爆破技術(shù)是一種針對(duì)木質(zhì)纖維素原料的物理-化學(xué)相結(jié)合預(yù)處理方法，在高溫高壓條件下利用蒸汽絕熱膨脹做功，可實(shí)現(xiàn)對(duì)木質(zhì)纖維素原料分子微觀結(jié)構(gòu)的破壞，有助于強(qiáng)力分解纖維束之間的連接，進(jìn)而打破木質(zhì)纖維素原料原有的抗降解屏障[7]。高溫高壓處理不僅能夠提高木質(zhì)纖維素原料的利用效率，還會(huì)導(dǎo)致其中部分不穩(wěn)定物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化成具有一定增值的產(chǎn)物。劉明宏等[8]研究發(fā)現(xiàn)，蒸汽爆破技術(shù)能夠有效改善煙草廢棄物中茄尼醇的提取效率，同時(shí)縮短提取過(guò)程所需時(shí)間。宋光富等[9]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)蒸汽爆破處理后，煙梗的總糖和還原糖含量分別減少了263% 和 23.46% ，同時(shí)芳香族類化合物和棕色化反應(yīng)類化合物等致香產(chǎn)物的含量顯著增加。在上述研究中，使用蒸汽爆破技術(shù)處理煙梗主要用于化學(xué)成分的提取或產(chǎn)物成分變化的分析，并未應(yīng)用于造紙法煙草薄片的制造過(guò)程，因此研究煙梗的蒸汽爆破處理對(duì)提升煙草薄片基片物理性能和提高煙草薄片吸食品質(zhì)均具有重要意義。

本研究利用蒸汽爆破技術(shù)對(duì)煙梗進(jìn)行預(yù)處理，探討不同蒸汽爆破預(yù)處理壓力對(duì)煙梗常規(guī)化學(xué)成分和微觀結(jié)構(gòu)的影響，并對(duì)所抄造基片的物理性能進(jìn)行分析，將抽提液濃縮回涂制備煙草薄片并進(jìn)行感官品質(zhì)評(píng)價(jià)，旨在尋求新方法增強(qiáng)基片物理性能，提升煙草薄片吸食品質(zhì)，提高煙梗資源的利用率。

1 實(shí) 驗(yàn)

1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器

1 實(shí)驗(yàn)原料和試劑

煙梗、煙末、針葉木漿（打漿度 26^°SR ）、闊葉木漿（打漿度 26^°SR） ），由河南卷煙工業(yè)煙草薄片有限公司提供；瓜爾膠（季銨鹽型，電荷密度 +0.840mmol/g ），購(gòu)自河北天時(shí)化工有限公司；沉淀碳酸鈣 （ D₅₀= 2.51μm， ），購(gòu)自岳陽(yáng)市興泰碳酸鈣生產(chǎn)有限公司。

濃硫酸（ H₂SO₄ ，質(zhì)量分?jǐn)?shù) 95.0%～98.0% ）、冰乙酸（ CH₃COOH ，質(zhì)量分?jǐn)?shù) ?99.5% ），均購(gòu)自天津渤化化學(xué)試劑有限公司；過(guò)氧化氫 （ ，質(zhì)量分?jǐn)?shù)30% ）、苯酚（ C₆H₅OH ，質(zhì)量分?jǐn)?shù) ?99% ）、亞氯酸鈉（ ΔNaClO₂ ，質(zhì)量分?jǐn)?shù) 9% ），均購(gòu)自天津市大茂化學(xué)試劑廠；氫氧化鈉（ ΔNaOH ，質(zhì)量分?jǐn)?shù) 96.0% ），購(gòu)自天津市江天化工技術(shù)股份有限公司。

2 實(shí)驗(yàn)儀器

汽爆試驗(yàn)臺(tái)（QBS-200B型），浙江滬德電氣有限公司；高濃磨漿機(jī)（2500-Ⅱ型），日本KRK公司；多功能酶標(biāo)儀（Infinite 200PRO型），瑞士TECAN公司；纖維測(cè)試分析儀（Fiber Fester 912型）、抗張強(qiáng)度測(cè)試儀（SE062型）、耐破度測(cè)試儀（181型）、標(biāo)準(zhǔn)厚度儀（251型），瑞典Lamp;W公司；掃描電子顯微鏡（SEM，SU1015型），日本日立公司；動(dòng)態(tài)紙頁(yè)成型器（FDA0813型），法國(guó)TECHPAP公司；紙張勻度計(jì)（LPA07型），加拿大OPT‐EST公司；柔軟度測(cè)試儀（TSA型），德國(guó)Emtec公司。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2. 1 原料化學(xué)成分測(cè)定

煙梗的灰分含量按照GB/T 742—2018 進(jìn)行測(cè)定； 熱水抽出物含量按照 GB/T 2677.4—1993 進(jìn)行測(cè)定； 綜纖維素含量按照GB/T 2677.10—1995進(jìn)行測(cè)定；酸 不溶木質(zhì)素含量按照 GB/T 2677.8—1994 進(jìn)行測(cè)定； 酸溶木質(zhì)素含量按照GB/T 10337—2008進(jìn)行測(cè)定。

2. 2 煙梗纖維性能表征

取適量煙梗試樣，切成火柴棍大小 （長(zhǎng)度 × 寬度 ?× 高度 ≈1mm×2mm×15mm） ），放入錐形瓶中，并加入 1：1 （體積比）的冰乙酸∶過(guò)氧化氫溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù) 30% ）混合液充分沒(méi)過(guò)試樣，在 60^°C 的恒溫水浴鍋中浸泡約 30～48h ，以使試樣變白、纖維分散，分散好的試樣經(jīng)充分洗滌后，置于 -65°C 下冷凍干燥，通過(guò)導(dǎo)電膠粘貼至金屬測(cè)試臺(tái)，用離子濺射儀鍍金，然后使用SEM 在 10.0kV 條件下對(duì)樣品進(jìn)行形貌觀察；另取試樣配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.1% 的水溶液，均勻分散，采用纖維測(cè)試分析儀檢測(cè)纖維形態(tài)參數(shù)。

2. 3 煙梗的蒸汽爆破預(yù)處理

按照固液比 1：4 （ ，下同），先將 1kg 煙梗用冷水浸泡 20min ，然后固液分離。以飽和水蒸汽作為工作介質(zhì)，當(dāng)蒸汽爆破試驗(yàn)臺(tái)蒸汽壓力達(dá)到工作壓力后，空爆1次，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱。將浸泡分離后的煙梗裝入蒸汽爆破裝置的高壓進(jìn)樣筒內(nèi)，升壓至壓力達(dá)到維壓壓力 （0.4、0.6、0.8、0和 2MPa ）后，維壓時(shí)間5min ，使原料得到充分浸潤(rùn)，點(diǎn)爆后得到蒸汽爆破預(yù)處理后的煙梗原料，蒸汽爆破預(yù)處理?xiàng)l件見(jiàn)表1。

表1 煙梗的蒸汽爆破預(yù)處理

Table 1 Steam blasting pretreatment of tobacco stems

2. 4 煙梗蒸汽爆破預(yù)處理前后磨漿及漿料性能表征

2. 4. 1 煙梗蒸汽爆破預(yù)處理前后磨漿

以未蒸汽爆破預(yù)處理且經(jīng)冷水按照固液比 1：4 浸泡 20min 的煙梗為對(duì)比樣，將蒸汽爆破前后的煙梗原料，在固液比 1：4 、溫度 60^°C 的條件下抽提 ^1h ，而后固液分離，液體經(jīng)旋蒸制得濃縮液，固體經(jīng)調(diào)濃后采用高濃磨漿機(jī)進(jìn)行磨漿。磨漿條件為：采取2道磨漿（磨盤間隙分別為0.25 和 ），漿濃 15% ，磨盤型號(hào)為J 型，所有樣品磨漿條件均保持一致，磨漿后的漿料立即使用肖伯爾打漿度儀（DRK116，山東德瑞克分析儀器有限公司）測(cè)定其打漿度。

2. 4. 2 蒸汽爆破后漿料性能表征

微觀形貌觀察：將蒸汽爆破前后樣品以及煙梗漿置于 -65^°C 的條件下冷凍干燥，通過(guò)導(dǎo)電膠粘貼至金屬測(cè)試臺(tái)，用離子濺射儀鍍金，然后使用SEM 在10.0kV 條件下對(duì)樣品進(jìn)行形貌觀察。

煙梗漿纖維性能分析：將煙梗漿配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5% 的待測(cè)樣品，使纖維均勻分散，采用纖維測(cè)試分析儀檢測(cè)纖維形態(tài)參數(shù)，主要包括纖維長(zhǎng)度、寬度、細(xì)小組分含量等。

2. 5 蒸汽爆破后煙梗原料成分表征

煙梗中水抽出物含量的測(cè)定按照GB/T 2677.4— 1993 進(jìn)行測(cè)定；酸不溶木質(zhì)素含量測(cè)定按照GB/T 2677.8—1994進(jìn)行測(cè)定；酸溶木質(zhì)素含量的測(cè)定按照 GB/T 10337—2008 進(jìn)行測(cè)定。

總糖含量的測(cè)定采用苯酚硫酸法，將 1g 煙梗粉末置于 40mL 的 90°C 熱水中，處理 ^4h 使糖分溶出，后經(jīng)離心處理，取 1mL 上清液置于 10mL 試管中，加入 1mL 蒸餾水、 1mL 苯酚溶液 （質(zhì)量分?jǐn)?shù) 6% ）、 5mL 濃硫酸，混合均勻，放置于通風(fēng)櫥中，冷卻至室溫，利用多功能酶標(biāo)儀在波長(zhǎng) 490nm 處測(cè)定吸光度，使用此方法測(cè)定總糖含量時(shí)，通常將所有糖類的顯色響應(yīng)統(tǒng)一折算為等吸光度的葡萄糖質(zhì)量，以“葡萄糖當(dāng)量”表示檢測(cè)結(jié)果，故依據(jù)式（1）所示葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到水溶性總糖含量。

y=0.6542x+0.0047

式中， x 代表 490nm 處的吸光度； y 代表相應(yīng)吸光度下的總糖含量， g/L 。

2. 6 基片的制備

煙末經(jīng)固液比 1：4 、 60^°C 的條件下抽提 ^1h ，固液分離后，固體使用高濃磨漿機(jī)在漿濃 15% 、磨盤間隙 0.10mm 條件下進(jìn)行磨漿制得煙末漿料，將前文制得的煙梗漿與煙末漿、木漿按照煙梗∶煙末漿∶木漿 =4：4：2 的質(zhì)量比進(jìn)行配漿，制得煙草漿，其中針葉木漿∶闊葉木漿 =6：4 （質(zhì)量比），添加 15% 的沉淀碳酸鈣（PCC，相對(duì)于煙草絕干漿質(zhì)量，下同）作為填料，添加 1% 的陽(yáng)離子瓜爾膠作為助留劑，使用動(dòng)態(tài)紙頁(yè)成型器抄造定量 （60±2）g/m² 的基片。

2. 7 基片物理性能測(cè)定

將基片置于恒溫恒濕（溫度 （23.0±0.5）°C 、相對(duì)濕度 （50±1）% ）環(huán)境中，平衡水分 6h 后，對(duì)其定量、厚度、抗張強(qiáng)度、柔軟度進(jìn)行測(cè)定。定量按照GB/T452—2023 進(jìn)行測(cè)定；厚度按照 GB/T 453—2002進(jìn)行測(cè)定；抗張強(qiáng)度按照 GB/T 12914—2018 進(jìn)行測(cè)定；柔軟度使用柔軟度測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)定；以纖維柔軟度（TS7）來(lái)衡量柔軟度高低。

2. 8 煙草薄片感官品質(zhì)評(píng)價(jià)

基片在回涂濃縮的抽提液后，經(jīng)干燥、切絲，并按河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《加熱卷煙感官質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)要求》進(jìn)行打樣。由7 名專業(yè)品吸專家進(jìn)行評(píng)測(cè)，通過(guò)香氣、煙氣、衰減、余味等指標(biāo)，對(duì)煙草薄片進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與討論

2. 1 煙梗微觀結(jié)構(gòu)及化學(xué)組分分析圖1 為煙梗的實(shí)物圖與微觀結(jié)構(gòu)。由圖1 可知，煙梗為煙葉葉面部位的桿莖部分（圖1（b）），傳統(tǒng)卷煙切絲過(guò)程主要采用葉面部分，而煙梗則作為副產(chǎn)物被舍棄，但此部分煙梗卻是造紙法煙草薄片的主要原料，對(duì)煙草薄片物理性能和感官特性的優(yōu)化具有重要作用。煙梗的物理結(jié)構(gòu)如圖1（c）～圖1（e）所示。由圖1（c）所示的煙梗橫切面可知，煙梗由外到內(nèi)依次為表皮層、薄壁組織、導(dǎo)管，其中薄壁組織部細(xì)胞壁呈層疊狀緊密連接，無(wú)明顯孔洞；導(dǎo)管位于煙梗的中部；孔洞均勻且呈扇形排列，螺紋表面光滑，細(xì)胞間存在填充物質(zhì)。由圖1（d）所示的煙梗縱切面可知，煙梗纖維呈圓筒螺紋狀排列，纖維較小，表面覆蓋蠟質(zhì)形成層。圖1（e）為經(jīng)過(guò)氧化氫/冰乙酸體系處理后提取的煙梗纖維。由圖1（e）可知，煙梗纖維解螺旋后呈細(xì)長(zhǎng)狀，粗細(xì)均勻。表2為煙梗形態(tài)分析結(jié)果。由表2可知，煙梗纖維的平均長(zhǎng)度為 0.576mm ，平均寬度為 34.9μm 。

圖1 煙梗實(shí)物圖與微觀結(jié)構(gòu)

表2 煙梗纖維特性

Table 2 Fiber properties of tobacco stems

表3 為煙梗化學(xué)組分分析結(jié)果。由表3 可知，煙梗中熱水抽出物和灰分含量較高，纖維含量少，其中熱水抽出物含量為 47.41% ，灰分含量為 15.50% ，均遠(yuǎn)高于常見(jiàn)的草類造紙?jiān)希偰举|(zhì)素含量為6.80% ，綜纖維素含量為 33.25% ，均顯著低于常見(jiàn)植物[10]。由于高打漿度會(huì)造成原料破碎率過(guò)大，進(jìn)而影響抄造過(guò)程，低打漿度則會(huì)導(dǎo)致纖維分絲帚化不充分，造成紙張強(qiáng)度的下降[11]，結(jié)合本研究所用煙梗纖維素含量低的情況，在制漿過(guò)程中更需適度磨漿。

表3 煙梗原料化學(xué)組分

Table 3 Chemical composition of tobacco stems %

2. 2 蒸汽爆破預(yù)處理對(duì)煙梗結(jié)構(gòu)的影響

蒸汽爆破預(yù)處理的作用主要表現(xiàn)為煙梗空間結(jié)構(gòu)的膨脹、細(xì)胞壁形態(tài)及分子組成的破壞。蒸汽爆破預(yù)處理對(duì)煙梗的表面特征和細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的影響如圖2所示。由圖2 可以看出，未經(jīng)蒸汽爆破預(yù)處理的煙梗（圖2（a））質(zhì)地密實(shí)，梗皮光滑完整，薄壁組織連接緊實(shí)，導(dǎo)管和纖維細(xì)胞排列有序整齊，孔道之間的間隙很小；經(jīng)蒸汽爆破預(yù)處理的煙梗因受到熱解和機(jī)械分裂的雙重作用而細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)松散，且細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)隨維壓壓力增加而愈加疏松破損，當(dāng)蒸汽壓力為0.6 和0.8MPa 時(shí)，煙梗細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)已發(fā)生明顯破損，當(dāng)蒸汽壓力 gt;0.8MPa 時(shí)，薄壁組織破碎分離程度加大，導(dǎo)管螺旋結(jié)構(gòu)分解嚴(yán)重，空洞間隙擴(kuò)大增多，導(dǎo)管束也出現(xiàn)不同程度的斷裂損傷[12]。綜上所述，煙梗的蒸汽爆破預(yù)處理過(guò)程應(yīng)控制維壓壓力 lt;0.8MPa 。

2. 3 蒸汽爆破維壓壓力對(duì)煙梗化學(xué)組分含量的影響

蒸汽爆破維壓壓力對(duì)煙梗化學(xué)組分含量的影響如表4 所示。由表4 可知，隨著蒸汽爆破維壓壓力的增加，煙梗總抽出物含量從對(duì)比樣的 34.45% 增至 T₅"的45.37% （維壓壓力 2MPa ），增加了10.92個(gè)百分點(diǎn)；總木質(zhì)素含量從對(duì)比樣的 6.80% 增至 T₅"的 175% （維壓壓力 2MPa ），增加了4.95 個(gè)百分點(diǎn)；水溶性總糖含量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，由對(duì)比樣的419% 先增至 T₂"的 45.97% （維壓壓力 0.6MPa ）后降至 T₅"的 32.56% （維壓壓力 2MPa ）。這是因?yàn)楦邷馗邏浩茐牧藷煿５娘@微結(jié)構(gòu)，打破了其原有的抗降解屏障，使總抽出物含量顯著升高。另外，雖然木質(zhì)素含有大量的芳醚鍵且易在高溫高壓下發(fā)生轉(zhuǎn)化，但蒸汽爆破預(yù)處理后的煙梗中木質(zhì)素含量呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，這主要是因?yàn)樵跓煿Ｕ羝祁A(yù)處理過(guò)程中，木質(zhì)素、纖維素、半纖維素等物質(zhì)發(fā)生解聚并產(chǎn)生大量可揮發(fā)性物質(zhì)，相對(duì)于纖維素、半纖維素等物質(zhì)，木質(zhì)素?zé)峤馑俾瘦^低，故其相對(duì)含量會(huì)呈現(xiàn)升高趨勢(shì)[13]。水溶性總糖含量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，最高可增多 16% ，這是因?yàn)榫S壓壓力增加導(dǎo)致煙梗中半纖維素和水溶性糖類等物質(zhì)的內(nèi)部發(fā)生糖苷鍵斷裂，產(chǎn)生酸性自水解，進(jìn)而形成更小片段的低聚糖或還原糖，因此當(dāng)蒸汽爆破維壓壓力較低時(shí)，煙梗中水溶性總糖含量會(huì)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；盡管煙梗中糖類物質(zhì)含量的增多可有效平衡含氮化合物含量，且糖類物質(zhì)在燃吸過(guò)程中可通過(guò)美拉德反應(yīng)、焦糖化反應(yīng)等多種途徑，形成許多具有愉悅感受的香氣物質(zhì)，對(duì)煙氣勁頭和刺激性顯著改善[14]，從而有利于煙草薄片感官質(zhì)量的提升，但當(dāng)蒸汽爆破維壓壓力過(guò)高時(shí)，極易導(dǎo)致戊糖和己糖組分過(guò)度降解形成甲酸、乙酸及糠醛等副產(chǎn)物，造成水溶性總糖含量的降低[15-16]。

圖2 不同蒸汽爆破預(yù)處理?xiàng)l件下煙梗的SEM圖和實(shí)物圖

Fig. 2 Actual pictures and SEM images of tobacco stems under different steam blasting pretreatment conditions

表4 不同蒸汽爆破預(yù)處理?xiàng)l件下煙梗的化學(xué)組分

Table 4 Chemical composition of tobacco stems under different steam blasting pretreatment conditions

2. 4 蒸汽爆破維壓壓力對(duì)煙梗漿漿料性能的影響

采用高濃磨漿機(jī)對(duì)不同蒸汽爆破預(yù)處理?xiàng)l件下的煙梗進(jìn)行相同水平的磨漿，表5為蒸汽爆破維壓壓力對(duì)煙梗漿纖維尺寸的影響。由表5可知，與未進(jìn)行蒸汽爆破預(yù)處理的煙梗漿相比，增加蒸汽爆破壓力所得煙梗漿的打漿度明顯增加，如當(dāng)蒸汽爆破壓力為0.4MPa 時(shí)，煙梗打漿度為 30^°SR ，相比于未經(jīng)蒸汽爆破預(yù)處理的煙梗漿，增加了 87.5% 。由表5還可知，蒸汽爆破預(yù)處理對(duì)煙梗漿的纖維長(zhǎng)度影響較大，隨著蒸汽爆破維壓壓力的增加，煙梗漿纖維長(zhǎng)度逐漸減小，如當(dāng)蒸汽爆破維壓壓力為 2MPa 時(shí)，纖維長(zhǎng)度從對(duì)比樣的 0.593mm 降低至 0.415mm ，這是因?yàn)檎羝祁A(yù)處理能夠使煙梗細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)膨脹，表面分離破碎，增加了打漿過(guò)程中纖維間的內(nèi)摩擦力，從而降低了纖維長(zhǎng)度。此外，蒸汽爆破維壓壓力的增加對(duì)纖維寬度的影響較小，對(duì)細(xì)小纖維含量的影響較大，且隨著蒸汽爆破維壓壓力的增加，細(xì)小纖維含量增加，如當(dāng)蒸汽爆破維壓壓力為 0.4MPa 時(shí)，煙梗漿細(xì)小組分含量為 24.56% ，相比于未經(jīng)蒸汽爆破預(yù)處理的煙梗漿，增加了2.21個(gè)百分點(diǎn)。

表5 蒸汽爆破維壓壓力對(duì)煙梗漿纖維特性的影響

Table 5 Effects of maintained steam blasting pressure on fiber properties of tobacco stem pulp

不同蒸汽爆破預(yù)處理?xiàng)l件下煙梗漿的纖維形貌如圖3 所示。由圖3 可知，在相同磨漿條件下，未經(jīng)蒸汽爆破預(yù)處理的煙梗漿纖維，其組織結(jié)構(gòu)較為完整，表面無(wú)明顯的分絲帚化現(xiàn)象，經(jīng)蒸汽爆破預(yù)處理后的煙梗漿纖維則細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)破損，纖維膨脹，組織間隙增加；當(dāng)蒸汽爆破維壓壓力gt;0.8MPa 后，煙梗纖維細(xì)胞壁破損程度變大，纖維變得不規(guī)則。綜上所述，煙梗應(yīng)采取輕度蒸汽爆破預(yù)處理的方式，蒸汽爆破維壓壓力應(yīng) lt;0.8MPa 。

2. 5 不同蒸汽爆破維壓壓力對(duì)基片物理性能的影響

圖4 為蒸汽爆破維壓壓力對(duì)基片物理性能的影響。松厚度作為基片的關(guān)鍵物理指標(biāo)，直接影響了涂布液的滲透和致香物質(zhì)負(fù)載，進(jìn)而決定了煙草薄片的感官品質(zhì)[17-18]。一般來(lái)說(shuō)，隨著打漿度的增加，纖維交織更加緊密，基片的松厚度會(huì)降低。由圖4（a）可知，隨著蒸汽爆破維壓壓力的增加，打漿度上升，基片的松厚度無(wú)明顯變化，均為 2.50cm³/g 左右，可見(jiàn)蒸汽爆破預(yù)處理對(duì)基片的松厚度影響較小。圖5為基片橫截面的SEM圖。由圖5可知，與對(duì)比樣相比，蒸汽爆破預(yù)處理后煙梗漿所抄造基片的結(jié)構(gòu)疏松多孔，可以抵消因打漿度提高帶來(lái)的松厚度降低的影響，使其松厚度穩(wěn)定。高抗張指數(shù)有利于提升生產(chǎn)穩(wěn)定性，減少斷紙情況的發(fā)生，不同蒸汽爆破壓力對(duì)基片抗張指數(shù)的影響如圖 所示。由圖 可知，隨著蒸汽爆破維壓壓力的增加，基片的抗張指數(shù)呈增加趨勢(shì)，當(dāng)蒸汽爆破維壓壓力為 2MPa 時(shí)，基片的抗張指數(shù)最大，為 14.1N?m/g ，是對(duì)比樣的65 倍，這是因?yàn)檎羝祁A(yù)處理促使煙梗細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)被破壞，在相同水平的磨漿條件下，蒸汽爆破預(yù)處理程度越高，煙梗漿的打漿度便越高，纖維分絲帚化程度則越深，故纖維與纖維之間的結(jié)合力上升，有利于提高紙張的抗張強(qiáng)度[19]。勻度的增加不僅可改善煙草薄片產(chǎn)品的外觀，還可提升涂布液在基片中的吸收均勻性[20]，不同蒸汽爆破維壓壓力對(duì)基片勻度的影響如圖4（c）所示。由圖4（c）可知，隨著蒸汽爆破維壓壓力的增加，基片的勻度顯著提升，與對(duì)比樣相比，勻度指數(shù)由15 增至最大值24，提升 60% ，這是因?yàn)檎羝祁A(yù)處理使煙梗漿的打漿度增加，導(dǎo)致煙梗纖維長(zhǎng)度變短，令煙梗漿的均勻性得到提升，漿料的均勻分散改善了造紙過(guò)程中纖維絮聚的情況。基片的柔軟度與煙葉口感、舒適度和吸食體驗(yàn)息息相關(guān)，TS7 指數(shù)越低，柔軟性越高，不同蒸汽爆破維壓壓力對(duì)基片柔軟度的影響如圖4（d）所示。由圖4（d）可知，TS7 指數(shù)由對(duì)比樣的 133.54 降至 103.98，降低 22% ，可見(jiàn)蒸汽爆破預(yù)處理可顯著增加基片的柔軟度，這主要是因?yàn)檎羝祁A(yù)處理使煙梗纖維膨脹，組織間隙增加，導(dǎo)致基片結(jié)構(gòu)疏松多孔，進(jìn)而有利于柔軟度的提升。

圖3 不同蒸汽爆破預(yù)處理?xiàng)l件下煙梗漿纖維的SEM圖

Fig. 3 SEM images of fiber of tobacco stem pulp under different steam blasting pretreatment conditions

圖4 蒸汽爆破維壓壓力對(duì)基片物理性能的影響

Fig. 4 Effects of maintained steam blasting pressure on the physical properties of base sheets

圖5 基片橫截面的SEM圖

Fig. 5 Cross-sectional SEM images of base sheets

2. 6 蒸汽爆破預(yù)處理對(duì)煙草薄片感官質(zhì)量的影響

蒸汽爆破預(yù)處理對(duì)煙草薄片感官評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表6。由表6 可知，與對(duì)比樣相比， T₁ 和 T₂ 感官品質(zhì)明顯變好， T₂ 的感官品質(zhì)達(dá)到最佳狀態(tài)，煙氣細(xì)膩流暢，木質(zhì)氣和燒紙氣有明顯改善，刺激性小，余味干凈綿長(zhǎng)； T₃"、 ΔT₄"、 T₅"的煙氣濃度和香氣降低，刺激性逐漸增大，這與水溶性總糖含量和木質(zhì)素的變化相吻合。這是因?yàn)樘穷愇镔|(zhì)能明顯改善煙氣勁頭和刺激性[21]，木質(zhì)素等細(xì)胞壁物質(zhì)在燃吸過(guò)程中則會(huì)產(chǎn)生木質(zhì)氣和刺激性[22]，隨著蒸汽爆破維壓壓力的增加，木質(zhì)素含量逐漸增加，水溶性總糖含量先增加后降低，T₁"、 T₂"增多的水溶性總糖含量可中和增加的木質(zhì)素含量所帶來(lái)的負(fù)面影響；隨著蒸汽爆破維壓壓力的持續(xù)增加，水溶性總糖含量的下降和木質(zhì)素含量的增多導(dǎo)致煙草薄片刺激性變大。綜上所述，蒸汽爆破維壓壓力 lt;0.6MPa 時(shí)，煙梗水溶性總糖含量較高，有利于煙草薄片感官質(zhì)量的提升。

表6 蒸汽爆破對(duì)煙草薄片感官質(zhì)量影響

Table 6 Effects of steam blasting on the organoleptic quality of reconstituted tobacco sheets

3 結(jié) 論

本研究利用蒸汽爆破技術(shù)對(duì)煙梗進(jìn)行處理，研究其化學(xué)成分和微觀結(jié)構(gòu)變化，重點(diǎn)探討了不同爆破壓力下的煙梗對(duì)煙草薄片基片物理性能的影響，并將抽提液濃縮回涂至基片制備煙草薄片，探究對(duì)其感官品質(zhì)的影響。

3. 1 適當(dāng)?shù)恼羝祁A(yù)處理能夠使煙梗結(jié)構(gòu)疏松破損，薄壁組織破碎分離，水溶性總糖含量相比原料最高可提升 16% ；蒸汽爆破維壓壓力 gt;0.6MPa 時(shí)，煙梗螺旋結(jié)構(gòu)解聚，結(jié)構(gòu)破損程度增大，總抽出物含量和木質(zhì)素含量增加，水溶性總糖含量降低。

3. 2 蒸汽爆破預(yù)處理使煙梗漿打漿度增加，纖維分絲帚化程度加大，組織間隙擴(kuò)大，細(xì)小組分含量增加，當(dāng)蒸汽爆破維壓壓力 gt;0.8MPa 時(shí)，煙梗細(xì)胞壁破損程度過(guò)大，纖維形狀不規(guī)則，故蒸汽爆破維壓壓力應(yīng) lt;0.8MPa 。

3. 3 蒸汽爆破預(yù)處理煙梗可以促進(jìn)基片物理性能的提高，隨著蒸汽爆破維壓壓力的增加，與未處理樣品相比，基片的抗張指數(shù)最高可提升 65 倍，勻度提升 60% ，柔軟度提升 22% ，同時(shí)可保持松厚度的穩(wěn)定。

3. 4 當(dāng)蒸汽爆破維壓壓力 lt;0.6MPa 時(shí)，煙梗的水溶性總糖含量較高，有利于改善煙草薄片感官質(zhì)量。

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（責(zé)任編輯：魏琳珊）