不同尺寸规格的烟梗吸湿特性及梗丝质量的影响

李 晓，周利军，纪晓楠，姚二民，丁美宙，顾小燕，王海滨

(1. 郑州轻工业学院食品与生物工程学院，河南 郑州 450000；2. 河南中烟工业有限责任公司洛阳卷烟厂，河南 洛阳 471003；3. 河南中烟工业有限责任公司技术中心，河南 郑州 450000)

不同尺寸规格的烟梗吸湿特性及梗丝质量的影响

李 晓1，周利军1，纪晓楠2，姚二民1，丁美宙3 *，顾小燕1，王海滨3

(1. 郑州轻工业学院食品与生物工程学院，河南 郑州 450000；2. 河南中烟工业有限责任公司洛阳卷烟厂，河南 洛阳 471003；3. 河南中烟工业有限责任公司技术中心，河南 郑州 450000)

为研究不同尺寸规格烟梗物理及加工特性的差异，采用单因素试验方法，首先研究了直径与长度对不同地区烟梗贮后含水率增量的影响，并对试验结果进行聚类分析，然后对比分析不同直径规格烟梗制得梗丝的成丝效果及物理质量。结果表明：①直径对烟梗贮后含水率增量的影响均达到极显著水平，随烟梗直径的增加，烟梗的含水率增量呈逐渐下降的趋势；长度对部分地区烟梗贮后含水率增量的影响均达到极显著水平，当烟梗长度为20～60 mm时，烟梗贮后含水率增量变化不大。根据聚类分析结果并结合实际生产，可将6地区不同直径烟梗分为4组。②对照样(直径2～7 mm混合烟梗)梗丝宽度均匀性较低；直径5～7 mm样品梗丝形态较宽，弹性差；直径2～5 mm样品梗丝的丝状效果较明显，形态更接近叶丝，弹性较好。综合来看，不同尺寸规格烟梗吸湿性差异较大，不宜进行混合加工，对烟梗进行尺寸划分，可改善梗丝物理质量。

烟梗；尺寸；吸湿性；梗丝质量

烟梗是烟叶的重要组成部分，通过梗叶分离后制得的烟梗占烟叶总重的25 %左右[1]。将烟梗经过合理的加工可制成填充力较高的梗丝，这样不仅能减少浪费、降低生产成本，还能增加燃吸时空气的透过量、提高烟支燃烧性，达到降低消耗、提高烟梗原料利用率的目的[2-5]。刘志华等[6]研究了梗丝填充能力与平衡含水率的关系，康金岭[7]等研究了预处理工艺对烟梗回透率的影响，李晓等[8]研究了不同地区烟梗吸湿性能对加工分组的影响。这些研究表明烟梗的物理特性对梗丝的加工质量有直接影响[9-15]。但是目前有关尺寸这一物理特性对梗丝质量的影响研究较少。本研究选取不同地区烟梗，模拟制梗丝线加工过程，研究不同尺寸对烟梗吸湿特性及梗丝质量的影响，为优化梗丝的加工质量提供参考。

表1 加工参数

1 材料与方法

1.1 材料

贵州、四川、福建南平、云南楚雄、云南临沧和云南丽江6地区库存一年的烟梗，由河南中烟工业责任有限公司技术中心提供。

1.2 仪器与设备

DHG～9145A型电热鼓风干燥箱(上海一恒科技有限公司)；HH～S4型数显恒温水浴锅(金坛市医疗仪器厂)；PL203型电子天平(梅特勒～托利多仪器(上海)有限公司)；KBF型恒温恒湿箱(德国Binder公司)；JG3型浸梗机(秦皇岛烟草机械有限责任公司)；SY112型压梗机(昆明船舶设备集团有限公司)；NQ411B型曲刃水平滚刀式切丝机(昆明船舶设备集团有限公司)；KLD～2型滚筒干燥机(HAUNI)；烟丝振动分选筛(郑州嘉德机电科技有限公司)；GDS～410型梗丝填充值检测仪(郑州嘉德机电科技有限公司)。

1.3 试验设计

先将6地区烟梗按直径划分为5～7、4～5、2～4 mm等3个梯度。实验室模拟制梗丝预处理加工过程(洗梗时间22 s，洗梗水温50 ℃)，对不同直径烟梗进行洗梗，滤水30 s左右后贮梗4 h[温度(22±1)℃，相对湿度(60±2) %]。贮梗完成后测定烟梗含水率并计算含水率增量。再将6地区烟梗按长度划分为大于60、40～60、20～40和小于20 mm的4个梯度。相同试验条件下测定烟梗含水率并计算含水率增量。根据以上研究结果，对某一地区烟梗进行尺寸划分，然后按照相同的制梗丝工艺参数(表1)进行加工，测定不同直径烟梗烘后梗丝的物理质量及成丝效果。按照文献[16-17]测定含水率、梗丝结构、填充值。

含水率增量=贮后含水率-原梗含水率图1 不同地区烟梗贮后含水率增量随直径的变化Fig.1 The change of moisture increment with stem diameter for different areas

采用Excel、SPSS软件对试验数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 直径对烟梗含水率及其增量的影响

由图1可以看出，随烟梗直径的增加，6地区烟梗的含水率增量均呈逐渐下降的趋势，两地区相同直径烟梗之间含水率增量极差分别达到6.01、4.82和6.30个百分点。其中福建南平烟梗含水率增量明显高于其他地区，不同直径烟梗之间含水率增量极差达到4.44个百分点；云南楚雄和贵州烟梗含水率增量最低，同一地区不同直径烟梗之间含水率增量极差分别为3.22和4.46个百分点；四川、丽江和临沧烟梗的含水率增量基本相同，同一地区不同直径烟梗之间极差分别为3.39、3.77和4.24个百分点。说明在烟梗预处理过程中，采用不同直径烟梗同参数加工容易造成烟梗的贮后含水率存在较大差异。对6地区不同直径烟梗在相同加工参数条件下的含水率增量进行方差分析(表2)，直径对6地区烟梗的贮后含水率增量的影响均达到极显著水平。

图2 不同地区烟梗贮后含水率增量随长度的变化Fig.2 The change of moisture increment with stem length for different areas

表2 6地区不同直径烟梗贮后含水率增量的方差分析

注：P≤0.05为显著，P≤0.01为极显著。下同。

Note:P≤0.05 was significant,P≤0.01 was extremely significant. The same as below.

2.2 长度对烟梗含水率及其增量的影响

由图2可以看出，随烟梗长度的增加，不同地区烟梗含水率增量变化趋势不一致。其中，福建南平、四川、云南楚雄和贵州梗含水率增量随长度增加整体上逐渐降低，且福建南平梗显著高于其它地区，同一地区不同长度烟梗之间含水率增量极差分别为4.36、1.26、3.18和1.70个百分点；云南丽江和云南临沧梗含水率增量随长度增加波动较小，相同长度两地区烟梗含水率增量差异不明显。当长度20～60 mm时，同一地区烟梗含水率增量变化不明显，福建南平、贵州、云南临沧、四川、云南楚雄、丽江不同长度烟梗之间含水率增量极差分别为1.08、1.96、0.39、1.26、2.88和0.39个百分点。对6地区不同长度烟梗在相同加工参数条件下的含水率增量进行方差分析。由表3可知，长度对临沧和丽江地区烟梗贮后含水率增量的影响不显著，对其他四地区烟梗贮后含水率增量的影响达到极显著水平。

2.3 不同地区不同直径烟梗聚类分析

根据聚类分析结果(图3)并结合实际生产情况，当分类系数取值约等于5时，6地区不同直径烟梗可以分为4组，其中福建南平2～4 mm烟梗单独为一组，丽江、临沧、四川2～4 mm和南平5～7、4～5 mm烟梗分为一组，丽江、四川4～5 mm和楚雄、贵州2～4 mm烟梗分为一组，其他烟梗分为1组。说明不同地区不同直径烟梗可选择同组烟梗进行代替加工，进而提高原料利用率。同时，可以设置不同尺寸筛网对烟梗进行筛分，满足后序加工质量要求，筛网设置可定为4个：7、5、4及2 mm筛网(或直接采用碎梗筛网)，即筛后烟梗直径分别为梗拐、5～7 mm，4～5 mm，2～4 mm及碎梗(2 mm以下烟梗均作为碎梗处理)。

2.4 直径对梗丝物理质量的影响

为探讨烟梗尺寸对梗丝质量的影响，根据以上研究结果和生产实际情况，选取云南丽江烟梗为原料，筛选出长度为20～60 mm、直径为2～7 mm的烟梗，再将烟梗划分为直径2～5和5～7 mm 2种样品，记为编号1#和2#，以直径2～7 mm的烟梗作为对照样。对比分析3种不同直径范围烟梗制得梗丝的物理质量。

由图4可知，对照样(2～7 mm混合烟梗)梗丝宽度均匀性较低；直径5～7 mm样品梗丝形态较宽，弹性差，有结团现象发生；直径2～5 mm样品梗丝的丝状效果较明显，形态更接近叶丝，弹性好。

表3 6地区不同长度烟梗贮后含水率增量的方差分析

图中1、2、3分别表示直径5～7、4～5、2～4 mm的烟梗图3 不同地区不同直径烟梗系统聚类图Fig.3 The system clustering graph of stem diameter for different areas

图4 不同尺寸烟梗烘后梗丝外观形态对比Fig.4 The appearance forms of cut stem for different diameter stems

由图4可知，与对照样(2～7 mm混合烟梗)相比，直径范围为2～5和5～7 mm烟梗制得的梗丝整丝率和长丝率均有所提高，中丝率、碎丝率和短丝率则均有所下降。其中5～7 mm烟梗制得的梗丝结构变化幅度较大，整丝率增加了4.46个百分点，达到85.12 %，短丝率和碎丝率分别降低34.9和38.2个百分点，分别下降至13.39 %和1.49 %。由于烟梗在预处理和压梗过程中主要为径向发生变化，又根据烟梗表面伸延性变化可知，不同直径范围烟梗一起压制成同一厚度，切后梗丝物理结构有所下降。就填充值而言，对照样和5～7 mm烟梗加工梗丝没有明显差别，为6.24 cm3/g左右，稍高于2～5 mm烟梗。由表4方差分析可知，不同直径范围烟梗制得梗丝的整丝率、中丝率、短丝率、碎丝率和填充值存在1 %水平上的极显著差异。这表明，对不同直径烟梗混合加工不利于提高梗丝物理结构。

图5 不同直径烟梗加工烘后梗丝物理质量检测结果Fig.5 The physical qualities of cut stem for different diameter stems

表4 不同直径烟梗加工后梗丝物理指标的方差分析结果

3 讨 论

与之前的相关研究相比，在本实验研究当中主要分析了烟梗尺寸对烟梗吸湿特性及梗丝质量的影响。结果表明：直径对6地区地区烟梗贮后含水率增量的影响均为极显著，且随直径的增加，烟梗含水率增量降低。长度对除临沧和丽江外其他4地区烟梗贮后含水率增量的影响为极显著，不同地区烟梗随长度增加，含水率增量变化趋势不一致，当长度为20～60 mm时，同一地区烟梗含水率增量变化不大。

对不同地区不同直径进行聚类分析，可划分为四组，其中福建南平2～4mm烟梗单独为一组，丽江、临沧、四川2～4 mm和南平5～7、4～5 mm烟梗分为一组，丽江、四川4～5 mm和楚雄、贵州2～4 mm烟梗分为一组，其他烟梗分为一组。说明不同地区不同直径烟梗可选择同组烟梗进行代替加工。可设置不同尺寸筛网对烟梗进行筛分，筛网设置可定为4个：7 mm筛网、5 mm筛网、4 mm筛网及2 mm筛网(或直接采用碎梗筛网)。

对照样(2～7 mm混合烟梗)梗丝宽度均匀性较低；直径5～7 mm样品梗丝形态较宽，弹性差；直径2～5 mm样品梗丝的丝状效果较明显，形态更接近叶丝，弹性好。烟梗直径对梗丝结构有极显著影响，与对照样(2～7 mm混合烟梗)相比，直径为2～5和5～7 mm烟梗加工的梗丝整丝率和长丝率增加，短丝率和碎丝率降低；直径5～7 mm烟梗较2～5 mm烟梗加工后梗丝填充值和整丝率略高，有结团现象发生。因此，不同尺寸烟梗混合加工会影响烟梗加工特性，对烟梗进行尺寸划分可提高梗丝质量。

4 结 论

综合来看，不同尺寸规格烟梗吸湿性差异较大，不宜进行混合加工，对烟梗进行尺寸划分，可改善梗丝物理质量。

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(责任编辑 李 洁)

EffectofDifferentSizeonTobaccoStemsMoistureAbsorptionandCutStemQuality

LI Xiao1, ZHOU Li-jun1, JI Xiao-nan2, YAO Er-min1, DING Mei-zhou3 *, GU Xiao-yan1, WANG Hai-bin3

(1.College of Food and Bioengineering, Zhengzhou University of Light Industry, Henan Zhengzhou 450000, China;2.Luoyang Cigarette Factory, China Tobacco Henan Industrial Co.,Ltd., Henan Luoyang 471003, China;3.Technology Center, China Tobacco Henan Industrial Co., Ltd., Henan Zhengzhou 450000, China)

To study the difference of physical and processing properties from different size tobacco stem，the single factor was used to analyze the effect of diameter and length on the increase of moisture content from different areas, and the cluster analysis of experimental data were conducted. Then the filamentation and physical properties of cut stem made of tobacco stem of different diameter range were contrasted. The results showed: (i) The increase of moisture content in stem was extremely significantly affected by diameter, and decreased with the increase of diameter; the length had an extremely significantly effect for the increase of moisture content in stem, when length was 20-60mm, the increase of moisture content was little change. According to the results of cluster analysis, it was recommended to divide from 6 areas into 4 groups. (ii) The width of contrasted cut stem was low uniformity, the cut stem made of 5-7 mm stem had a wide distribution, less elastic. the cut stem made of 2-5 mm stem had a evident filamentous effect, was the same to cut tobacco, well elastic. Generally, the moisture made a great difference from different size tobacco stem, andnot fit for mixed processing. The size classification of tobacco stems could improve the physical qualities of cut stem.

Tobacco stem; Size; Moisture absorption; Quality of cut stem

1001-4829(2017)3-0675-06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.3.034

S572

A

2016-04-22

烟草行业烟草加工形态研究重点实验室资助项目“黄金叶中高档烟用梗丝加工技术研究”(ZW2014034)

李 晓(1967-)，女，河南南召人，硕士，教授，主要从事烟草科学教学与研究，E-mail:：lixiao6712@126.com，*为通讯作者：丁美宙(1978-)，硕士，工程师，主要从事卷烟工艺研究，E-mail：dingmeizhou999@163.com。