3种梗丝不同掺配比例对卷烟质量的影响

2012-09-14朴永革黄树永李玉娥袁新凯

烟草科技 2012年12期

金哲，朴永革，黄树永，付祺，李玉娥，袁新凯

吉林烟草工业有限责任公司技术中心，吉林省延吉市长白山东路2099号 133001

目前，梗丝膨胀干燥方法主要有梗丝滚筒干燥处理技术、膨化塔式梗丝膨胀技术［1-3］、ESS（Expanded Shredded Stem，ESS）梗丝处理技术［4-7］、烟梗微波处理技术［8-10］等。膨化塔式梗丝膨胀技术处理的梗丝具有较高的填充性，但后续的耐加工性和对烟梗固有杂气的去除不甚理想［1-3］；ESS梗丝处理技术和烟梗微波处理技术生产的烟梗颗粒是新型的卷烟用材料，形态呈颗粒状，具有较强的填充性和后续的耐加工性，且对去除烟梗杂气有一定作用［4-10］；而采用滚筒式干燥处理的梗丝具有与烟丝较为接近的物理性状，且同样体现出较强的填充性和耐加工性。因此，拟采用均匀设计方法，对膨化塔式梗丝膨胀技术、烟梗微波处理技术及滚筒干燥处理3种不同方法制备的梗丝进行掺配比例试验，旨在综合考察3种掺配物对混合烟丝物理指标、烟支卷制质量、卷烟主流烟气和感官质量的影响，为进一步开展低焦卷烟配方设计提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料、设备与仪器

供试叶丝：吉林烟草工业有限责任公司正常生产的A牌号卷烟叶丝。

供试梗丝：片状梗丝，即膨化塔式梗丝膨胀技术制备的梗丝；丝状梗丝，即滚筒干燥技术处理的梗丝；颗粒状梗丝，即烟梗经微波处理后制得的梗丝，梗丝长度为3～6 mm。

GDS410梗丝填充值测定仪、YQ-2型烟丝振动分选筛（郑州烟草研究院）；Protos70卷烟机（德国豪尼公司）；YDX-Ⅲ旋转箱法卷烟端部落丝测量仪（中国科学院合肥智能机械研究所）；Sodimax烟支物理综合测试台（法国Sodimat公司）；ASM500吸烟机（英国斯茹林有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 试验设计方法及检验

利用均匀设计方法对3种掺配物的掺配比例进行试验设计，试验方案见表1。

取180 kg A牌号卷烟叶丝，均匀分成6等份，每份30 kg，按表1中的掺配比例将掺配物与试验叶丝掺配均匀，混合烟丝置贮丝房中平衡4 h以上。对以上6种混合烟丝各取6 kg，测定混合烟丝的烟丝结构和填充值；将6种混合烟丝卷制成烟支，测定其物理指标及主流烟气成分，并进行感官质量评价。试验均重复3次，试验结果取平均值。最后对各组检测结果进行回归分析，并建立回归方程，以考察3种掺配物不同掺配比例对混合烟丝物理指标、烟支卷制质量、感官评吸质量和卷烟主流烟气的影响。同时以正常生产A牌号卷烟各指标检测结果与回归方程预测值进行比较，以验证回归方程的准确性。

表1 3种掺配物比例的均匀设计试验方案（%）

1.2.2 检测方法

采用文献［11-12］规定的方法测定各样品的烟丝填充值和烟丝结构；采用文献［13-21］规定的方法测定烟支物理指标；采用文献［22-25］规定的方法测定各卷烟主流烟气指标。

由吉林烟草工业有限责任公司评吸委员组成评吸小组，依据标准［26］规定的方法对各样品进行感官质量评价。

2 结果与分析

2.1 3种掺配物对混合烟丝物理指标的影响

对6组混合试验烟丝物理指标进行检测，结果见表2。根据表2的试验结果进行回归分析，结果见表3。由表3可知，在置信限小于0.05条件下，3个回归方程复相关系数均大于0.98，说明变量间有较强的线性相关性，各回归方程拟合效果良好。

表2 3种掺配物掺配比例不同时烟丝的填充值、整丝率和碎丝率

由掺配物与填充值的回归方程可以看出，在一定范围内，增加任何一种梗丝的掺配量，均可提升混合烟丝填充值，其中丝状梗丝对混合烟丝填充值影响最小。

由掺配物与整丝率的回归方程可以看出，丝状梗丝对烟丝整丝率的影响可以忽略，片状梗丝与颗粒状梗丝存在交互作用，当颗粒状梗丝取固定值时，随着片状梗丝的比例增加，整丝率呈先升高后下降的趋势，当片状梗丝取固定值时，增加颗粒状梗丝会导致整丝率下降。

由掺配物与碎丝率的回归方程可以看出，当其他两个变量取固定值时，随着片状梗丝比例增加，碎丝率逐渐增加，这是由于膨化塔式梗丝膨胀技术制备的梗丝较薄，在掺配过程中易导致二次造碎；随着颗粒状梗丝比例增加，碎丝率呈下降趋势，可能是由于采用烟梗微波处理技术制备的颗粒梗丝长度为3～6 mm，且耐加工性较强，不易产生二次造碎；随着丝状梗丝比例的增加，碎丝率呈先降低后升高趋势，可能是由于滚筒干燥处理的梗丝膨化效果较弱，梗丝呈现烟丝的物理性状，丝长且有一定韧性，在后续加工过程中不易产生造碎，但丝状梗丝达到一定比例后会使碎丝率增加。

表3 3种掺配物的掺配比例与烟丝物理指标的回归分析结果

2.2 3种掺配物对烟支物理指标的影响

对6组试验烟支物理指标进行检测，并对试验结果进行回归分析，结果见表4、表5。由表5可知，在置信限小于0.05条件下，卷烟单支质量、吸阻和端部落丝量回归方程复相关系数均大于0.98，说明变量间有较强的线性相关性，回归方程拟合精度较高，而硬度回归方程拟合度相对较低，故暂不讨论。

由表4和表5可知，试验范围内提高任一梗丝的掺配比例可适当降低卷烟单支质量，但影响都较小。由卷烟吸阻回归方程可知，当其他两变量取固定值时，增加片状梗丝或颗粒状梗丝的掺配比例，卷烟吸阻均随之增加；提高丝状梗丝掺配比例一定程度上可降低卷烟吸阻，其中片状梗丝对卷烟吸阻的影响最大，颗粒状梗丝和丝状梗丝对卷烟吸阻的影响相对较小。由端部落丝量检测结果及回归方程可以看出，随片状梗丝掺配比例的提高，端部落丝量呈下降趋势，提高丝状梗丝的掺配比例使端部落丝量增加，随着颗粒状梗丝的增加，端部落丝量先下降后上升。在一定范围内，提高片状梗丝和颗粒状梗丝的掺配比例有利于降低卷烟端部落丝量。

表4 3种掺配物掺配比例不同时烟支物理指标

表5 3种掺配物的掺配比例与烟支物理指标的回归分析结果

2.3 3种掺配物对卷烟主流烟气的影响

对6组试验卷烟主流烟气成分进行检测，结果见表6。根据表6的试验结果进行回归分析，结果见表7。由表7可知，在置信限小于0.06条件下，3个回归方程复相关系数均大于0.98，说明变量间有较强的线性相关性，方程拟合效果较好。

由烟气烟碱释放量检测结果及回归方程可以看出，当其他变量保持不变时，单独增加颗粒状梗丝或丝状梗丝掺配比例，烟气烟碱量均呈下降趋势；单独增加片状梗丝烟气烟碱量呈先下降后上升趋势。

由焦油释放量检测结果及回归方程可以看出，当其他变量保持不变时，单独增加片状梗丝添加比例焦油释放量量呈先下降后上升的趋势，而提高颗粒状梗丝或丝状梗丝添加比例可适当降低卷烟焦油释放量，但下降趋势较缓。

由CO释放量检测结果及回归方程可以产出，当其他变量保持不变时，单独提高颗粒状梗丝添加比例可适当降低CO释放量，而随片状梗丝和丝状梗丝比例增加，CO释放量随之增加。

由抽吸口数回归方程可以看出，在试验考察范围内，随各掺配物掺配比例的增加，抽吸口数均呈下降趋势。

表6 3种掺配物掺配比例不同时卷烟主流烟气指标

表7 3种掺配物的掺配比例与烟支主流烟气指标的回归分析结果

由此可见，增加各掺配物的用量在一定程度上均可降低卷烟焦油释放量，但增加片状梗丝和丝状梗丝会导致CO释放量的升高。

2.4 回归方程检验

以正常生产的A牌号卷烟混合烟丝检测结果作为检验项，比较方程预测值与实测值间的误差，考察回归方程预测的准确性，结果见表8。由表8可知，除碎丝率方程预测值与实测值误差较大外，其余各方程误差均较小，说明方程可信度较高，可作为掺配比例设计的预测模型。

碎丝率方程预测值与实测值误差较大，可能是由于为使烟丝与掺配物达到较好的混合效果，人工混配次数较多导致烟丝造碎增加，因此试验结果中碎丝率的检测结果均偏高。而在线生产时，加香前振筛可筛除部分碎末，而烟丝碎丝率检测取样点在加香后，所以在线生产烟丝碎丝率检测结果较预测值低。

表8 方程预测值与实测值的比较①

3 结论与讨论

从混合烟丝物理性能来看，添加3种梗丝均可提高烟丝填充值，其中丝状梗丝对烟丝填充值影响相对较小，颗粒状梗丝影响最大；片状梗丝和颗粒状梗丝添加比例提高会导致整丝率下降，丝状梗丝对烟丝整丝率的影响可以忽略；在一定范围内，随着颗粒状梗丝和丝状梗丝的增加，碎丝率有所降低。

从烟支的物理指标看，3种梗丝对烟支单支质量和硬度的影响较小；增加片状梗丝和颗粒状梗丝会增加烟支吸阻，在一定范围内增加丝状梗丝可降低烟支吸阻；适当添加片状梗丝和颗粒状梗丝可降低烟支端部落丝量。

从卷烟的烟气指标来看，随丝状梗丝和颗粒状梗丝比例增加焦油释放量均呈降低趋势，随片状梗丝比例增加焦油释放量呈先降低后上升趋势；随颗粒状梗丝比例提高CO释放量呈下降趋势，片状梗丝和丝状梗丝比例增加都会导致CO释放量增加。综上所述，适当增加颗粒状梗丝和丝状梗丝以替代传统的片状梗丝，可在一定程度上可提高卷烟综合质量。

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