卷烟制丝松散回潮工序与主流烟气中TSNAs的关系分析

周丽娜　袁舒　杨波　魏毓　李富蓉　荔亮

摘要 为研究卷烟制丝环节的松散回潮工艺参数与卷烟主流烟气中3种TSNAs（NNN、NAT、NAB）含量的关系，采用均匀设计方案，分别对松散回潮工序、微波松散工序的参数进行了组合试验。结果表明，经过调整工艺参数，卷烟样品烟气中NNN、NAT和NAB的含量最高相对变幅在微波松散工序分别达到31.27%、16.28%和15.42%，在松散回潮工序分别达到28.56%、20.17%和49.28%。分别建立了松散回潮、微波松散工序NNN、NAT和NAB释放量与工艺参数的多项式回归方程，结果表明，松散回潮、微波松散工序对烟气中NNN、NAT和NAB的释放量并没有显著性的影响。

关键词 卷烟工序；松散回潮；TSNAs；正交设计；回归方程

中图分类号 TS452 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）20-0230-02

Abstract In order to study the relationship between main technological parameters of tobacco processing and the content of three TSNAs （NNN，NAT and NAB） in mainstream smoke，uniform design has been adopted to conduct composite experiments on these production processes including loosening and conditioning as well as loosening with microwave.The test results were as follows.After adjusting technological parameters，respectively，the relative maximum rangeability of NNN，NAT and NAB content in cigarette sample smoke achieved 31.27%，16.28% and 15.42% in loosening with microwave，and 28.56%，20.17% and 49.28% in loosening and conditioning.The polynomial regression equation between NNN，NAT and NAB emission in loosening and conditioning as well as loosening with microwave and technological parameters had been established and the process had no significant effects on the emission of NNN，NAT and NAB in flue gas.

Key words tobacco processing；loosening and conditioning；TSNAs；uniform design；regression equation

TSNAs是烟草及烟草制品中特有的一类亚硝胺，主要有NNN、NAT和NAB 3种，其中NNN具有强致癌活性，被证实与肺部、口腔、食道、胰腺、肝脏等部位肿瘤的发生有关[1-2]。对于TSNAs的形成，烟草植物碱是烟草和烟气中TSNAs形成的前提物，烟气中TSNAs的一部分是从烟草中直接转移的，其余部分是在吸烟过程中形成和输送的，其含量与烟草中的硝酸盐成正比[3-5]。

目前，对于降低此类有害成分的途径主要是滤嘴吸附，即在卷烟过滤嘴生产过程中加入对此类物质有吸附能力的材料或在烟丝中添加某些中草药萃取液，或者从配方设计出发選用低TSNAs的烟叶作为卷烟原料[6-7]，但关于卷烟加工制造过程的工艺参数对TSNAs释放量的影响则少有关注。

制丝是决定卷烟质量的关键环节，经过复烤醇化后的箱装片烟在进入生产线后，需要经过增温增湿以达到解块松散、舒展叶片的效果，这样既有利于减少工艺造碎，更有利于后续加香加料、烘丝干燥等工艺的实施，目前除了使用润叶桶松散润叶外，还有真空回潮、微波松散等辅助工艺保障松散润叶的效果。从生产经验看，松散润叶环节的工艺参数将直接影响整个制丝质量以及最终的卷烟品质[8-12]，而该工序的参数调整对卷烟主流烟气中TSNAs释放量的影响迄今还鲜见报道。

因此，本文就松散回潮和微波松散2个工序环节，对其工艺参数与主流烟气中NNN、NAT和NAB释放量的关系进行了探讨。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为某牌号的烤烟型卷烟样品。

1.2 试验设计

均匀设计（uniform design）是中国数学家方开泰和王元将数论与多元统计相结合，在正交设计的基础上创造出的一种新的适用于多因素、多水平试验的新型设计方法。与正交设计相比较，均匀设计具有试验次数少和均匀分散性好等特点[13]。

采用DPS统计软件（DPS？誖v 12.01数据处理系统）[14]，依据均匀设计的因素和水平选择原则，并结合实际生产条件，确定本试验的因素、水平及工艺参数调整方案，具体见表1、2。

1.3 试验方法

根据试验方案，调整工艺参数，待设备运行平稳、流量稳定后，等时间间隔取样3次（25 kg/次），取样后立即将叶丝平摊在洁净的地面上，自然冷却至室温后混合均匀，用四分法分取样品约40 kg。所有样品均自然平衡到水分为11.8%～12.5%，然后用同一机台卷包。所试制卷烟的原辅材料、重量、圆周和长度等参数均严格与该牌号卷烟的工艺标准一致。对照烟KB-2为参数调整前按照正常工艺流程和加工标准生产的卷烟。

1.4 检测方法

依据《卷烟 主流烟气总粒相物中烟草特有N-亚硝胺的测定气相色谱-热能分析聯用法》（GB/T 23228—2008）对样品的NNN、NAT、NAB进行检测。

2 结果与分析

2.1 参数调整与NNN、NAT、NAB关系的直观分析

从图1、2可以看出，调整松散润叶工序的工艺参数，试验样品的烟气中3种TSNAs的含量均有不同程度的变化，调整松散回潮工艺参数，样品烟气中NNN、NAT和NAB含量最高相对变幅分别达到28.56%、20.17%和49.28%。调整微波松散工艺参数，样品烟气中NNN、NAT和NAB含量最高相对变幅分别达到31.27%、16.28%和15.42%。

2.2 调整参数与NNN、NAT及NAB释放量关系的试验优化

2.2.1 回归模型建立及方程拟合性、显著性检验。依据均匀试验结果，分别建立了松散回潮和微波松散工序参数与NNN、NAT及NAB释放量的多项式回归方程，并对建立的方程进行显著性和拟合性检验，结果见表3、4。

从表3可以看出，松散回潮工序NNN、NAT和NAB与工艺参数建立的回归方程显著水平都>0.05，表明在0.05水平上所建立的回归方程不显著，方程中的自变量与因变量没有显著的线性关系；调整决定系数表明，回归方程中的自变量对NNN、NAT和NAB的解释能力都较弱。

从表4可以看出，微波松散工序NNN、NAT和NAB与工艺参数建立的回归方程显著水平都>0.05，由此表明在0.05水平上所建立的回归方程均不显著，方程中的自变量与因变量没有显著的线性关系；调整决定系数都为0.000 0，表明回归方程中的自变量对NNN、NAT和NAB没有解释能力。

2.2.2 因素分析。对进入回归方程中的各自变量对因变量的影响进行因素分析，结果见表5、6。

从表5可以看出，松散回潮工序回风温度对NNN、NAB和NAT的影响都不显著。

从表6可以看出，微波功率对NNN和NAB的影响都不显著；微波功率和加工时间的交互作用对NAT的作用不显著。

3 结论与讨论

试验结果表明，调整微波松散工序和松散回潮工序的参数，对烟气中TSNAs释放量有较大的影响，样品间差异较大，2个工序NNN释放量的相对变幅分别达到31.27%和28.56%；NAT和NAB释放量变化也较大，变幅为15.42%～49.28%。但是通过回归方程的建立和因素分析，并未找到导致烟气TSNAs发生变化的显著性影响因素或关键参数。分析主要原因，可能是与后续加料储叶、切丝烘丝等工序相比，微波松散工序和松散回潮工序湿热作用的强度和时间都趋于温和，物理性质的变化大于内在化学成分的变化，虽然样品间相对变化幅度大，但绝对含量其实并不大，加之存在的样本误差和检查误差叠加导致了上述试验结果。但从生产经验看，松散润叶的效果对后续加工质量以及最终卷烟的内在品质都有明显的影响。因此，在后续的研究中还应该考虑加料储叶、切丝烘丝等全过程主要工序的综合影响[15-18]。

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