叶丝干燥工序薄板烘丝机工艺参数优化研究

胡开利?韩明?朱建新?侯鹏娟?董振山

摘 要：为优化烘丝工艺参数，以不同工艺处理的烟丝中性香味成分、碱性香味成分和多酚类物质含量变化为考察指标，建立这些化学指标与烘丝参数之间的相关性及回归方程。通过分析得出筒壁温度和热风温度为影响各项化学指标的主要因素，并确立烘丝最优参数组合为：筒壁温度为

134 ℃、热风温度为110 ℃、排潮风门开度为75%、流量变化6700 kg/h、滚筒电机转速为28 Hz，在最佳烘丝工艺条件下烟丝的中性香味成分、碱性香味成分和多酚类物质含量均得到一定的提升。

关键词：叶丝干燥；薄板烘丝机；参数优化；相关性分析

叶丝干燥主要是对烟丝进行干燥、去除水分，使烟丝卷曲、松散，其是卷烟生产中制丝生产过程的一个重要工序。通过叶丝干燥工序，叶丝发生了一定的化学反应，同时叶丝的物理性状也发生变化，在提高其填充值、降低杂气的同时也可改善卷烟吸味及内在质量[1-2]。

卷烟的感官品质及其化学成分受制丝生产过程每一道工序不同工艺参数的影响 [3-5]。卷烟工业目前生产控制从产品外观质量及物理质量逐渐转变为内在质量，逐渐更加倾向于突出卷烟的内在品质指标，即香气风格及口味特征，从而更加注重对制丝生产过程中工艺参数的优化研究，以便来提升产品的感官质量。本文通过考察烟丝中性致香成分、碱性香味成分及多酚类物质含量在烘丝工序中不同工艺参数条件下的变化，优化研究烘丝工序参数，以期为提升卷烟质量提供理论依据及数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

（1）仪器

中草药粉碎机；电子天平；数显恒温水浴锅；低温冷却液循环泵；可调式电热套：SHSL型（上海树立仪器仪表有限公司）；气质联用仪：Agilent 7890GC/5975MS（美国Agilent公司）；电热鼓风干燥箱：DHG-9145A型（上海一恒科技有限公司）；同时蒸馏萃取装置：（郑州科技玻璃仪器厂）

（2）样品前处理

以某卷烟厂提供不同烘丝条件处理的了A牌号叶组原料烟丝样品为研究对象。烟丝样品自然风干后，将其粉碎成粉末状，储于密封袋中于4℃条件下冷藏备用。

1.2 實验方法

1.2.1实验方案设计

选取筒壁温度、热风温度、流量变化、排潮风门开度及滚筒转速共5个实验考察因子。结合生产实践经验，各因子都取4个水平，即：5因素4水平。选择均匀设计表并制定具体实验方案，见表1。在此设定条件下，以烘后叶丝的中性香味成分含量、碱性香味成分含量以及多酚含量为测定指标进行实验，并利用DPS 等统计分析软件对实验结果进行相关分析和回归分析。

1.2.1样品中性香味成分提取分析方法

称30 g烟末样品于圆底烧瓶中，加入一定量的氯化钠及pH=7.00去离子水，将其放入可调式电热套并连接到同时蒸馏萃取装置，装置另一端接盛有CH2Cl2的浓缩瓶，水浴加热，同时蒸馏萃取一定时间，结束后，向其中加1 mL乙酸苯乙酯（0.8128 mg/mL）内标溶液后旋蒸浓缩至1.0 mL，转移至色谱瓶，进行GC-MS分析。

1.2.2样品碱性香味成分提取分析方法

按文献[6]的方法提取和分析烟丝中的碱性香味成分

1.2.3样品多酚类物质成分提取分析方法

采用高效液相色谱法（YC/T 202-2006）对样品中的绿原酸、莨菪亭、芸香苷等3 种主要多酚类物质的含量进行测定。

2 结果与讨论

将烘丝机工艺参数的考察因子设为自变量，烟丝中性香味成分、碱性香味成分及多酚类物质含量设为因变量，用DPS7.05建立多元线性回归方程，其中筒壁温度、热风温度、流量变化、排潮风门开度及滚筒转速和各个化学指标分别用X1、X2、X3、X4、X5和Y表示。

2.1 各工艺参数对不同化学指标的影响

2.2.1中性香味成分的相关性及回归分析

通过对试验数据进行相关性分析以及回归分析，得到的以烟丝中的中性香味成分含量为指标的回归方程为：

Y=1870.25-7.31X2+12.19X1*X1-0.23X4*X4+0.0018X3*X4-1.61X4*X5。

由于相关系数为0.9999，F值不显著的概率为p=0.0007<0.01，所以所建立的多元二次方程极显著，与实验数据拟合得很好。各因素主次顺序为：X1^2 > X2>X4*X5 >X4^2 >X3*X4。

2.2.2 碱性香味成分的相关性及回归分析

通过对试验数据进行相关性分析以及回归分析，得到的以烟丝中的碱性香味成分含量为指标的回归方程为：

Y=12.53-0.00046X4+0.067X1*X2+0.00044X1*X3-0.0022X2*X5-0.000002X3*X4。

由于相关系数为0.9940，F值不显著的概率为p=0.0295<0.05，所以所建立的多元二次方程达到显著水平，与实验数据拟合得很好。各因素主次顺序为：X1*X2 >X2*X5 >X4 > X1*X3 > X3*X4。

2.2.3多酚类物质的相关性及回归分析

通过对试验数据进行相关性分析以及回归分析，得到的以烟丝中的多酚物质含量为指标的回归方程为：

Y3=-93.15+0.81X2-0.0060X4*X4+0.00098X1*X3-0.20X1*X4+0.3882X1*X5。

由于相关系数为0.9959，F值不显著的概率为p=0.0203<0.05，所以所建立的多元二次方程达到显著水平，与实验数据拟合得很好。各因素主次顺序为：X2 >X1*X5 >X1*X4 >X4^2 >X1*X3。

2.2 最佳工艺参数组合的确定

通过上述相关性分析及回归分析，得出5个工艺参数与不同指标的相关性及各个参数对每个指标的影响趋势。根据回归分析结果及结合生产实践分析可得，最佳烘丝工艺参数组合为：筒壁温度134℃，热风温度115℃，流量变化6700 kg/h，滚筒转速28Hz、排潮风门开度75% 。

2.3 应用效果验证

将上述优化得到的筒壁温度、热风温度、流量变化、滚筒转速、排潮风门开度5个烘丝工艺参数应用到实际生产中，测定各项指标并与优化前的8组实验样品分析结果对比可知，優化后的烘丝参数组合对应的各项指标均高于优化前的平均水平，应用效果较好。

3 结论

本实验对A牌号叶组原料在薄板烘丝不同的工艺参数下，烘后烟丝的不同化学指标中性香味成分、碱性香味成分和多酚物质含量与各项工艺参数之间的相关性进行了分析。筒壁温度和热风温度是影响三项化学指标的主要因素，在实验所考察的参数水平范围内，升筒壁温度和热风温度有助于提高叶组各化学成分的含量，同时卷烟的品质特征也得到明显的改善。综合回归分析结果和生产实践得出，最佳烘丝工艺参数组合为：筒壁温度134℃，热风温度115℃，流量变化6700 kg/h，滚筒转速28Hz、排潮风门开度75% 。此研究可为实际生产实践过程中烘丝工艺参数的优化以及对卷烟在制品及成品卷烟质量的影响提供依据。

参考文献

[1] 廖惠云，甘学文，陈晶波，等；卷烟烘丝工序中挥发性、半挥发性香味成分变化的应用研究，烟草科技， 2004（2）：28-31.

[2] 王镇增， 李春光， 孙觅， 等.不同叶丝分组干燥技术比较.[J].烟草科技， 2010（2）： 8-10.

[3] 陈小林，李飞宇，李清.不同叶丝干燥方式对烟支物理指标的影响[J] .重庆与世界， 2012， 29（11）： 147-149.

[4] 赵静芬，李斌，朱文魁，等.滚筒干燥过程中叶丝表面温度变化特征[J].烟草科技，2011（06）：12-15

[5] 刘江生，赖伟玲，蔡国华，等.KLD2-3滚筒烘丝机筒壁温度不同控制模式对化学成分的影响[J]. 安徽农业科学， 2013， 41（2）： 824-826.

[6] 宫长荣，汪耀富，赵铭钦，等.烘烤过程中烟叶香气成分变化的研究[J].烟草科技，1995（5）：31-33.