烟梗尺寸对浸梗效果的影响

祁 林，王仕宏，高 辉，刘 泽，李思源，杨 露，高 记，唐习书*

(1.红云红河烟草(集团)有限责任公司，云南 昆明 650231;2.云南同创检测技术股份有限公司，云南 昆明 650106;3.云南中烟工业有限责任公司，云南 昆明 650231)

烟梗是烟叶的重要组成部分，通过梗叶分离后，可制得占烟叶总重25%～30%的烟梗，烟梗也是卷烟生产中的重要原料之一[1-3]。由烟梗制成的梗丝是卷烟配方烟丝的重要组成部分。烟梗的合理利用对降低卷烟成本、控制焦油量、改善卷烟的填充值和燃烧性能都具有非常重要的意义[3]。打叶复烤后的烟梗按尺寸或结构可分为长梗(长度>20 mm)、短梗(长度<6 mm)和碎梗(直径<2.5 mm)[4]。在制梗丝过程中，烟梗尺寸对制得梗丝的成丝效果和物理质量具有较大的影响[5]。2016版《卷烟工艺规范》明确规定了制梗丝的烟梗质量要求，即烟梗结构分布均匀，无梗拐、短梗和碎梗[4]。随着新版《卷烟工艺规范》对制梗丝烟梗尺寸的重新界定和量化，烟草行业对制梗丝的精细化加工水平要求也在不断提高。部分卷烟工业企业也在响应新版《卷烟工艺规范》的要求，拟计划对梗叶分离后的烟梗按照相应的尺寸区间进行筛分，并进行差异化加工和分类使用[6]。此外，在浸梗工艺优化研究方面，国内已有部分文献报道[7-10]，而针对不同尺寸烟梗的浸梗效果研究尚未见报道。浸梗是制梗丝过程的一个重要环节，主要工艺任务是增加烟梗的含水率，提高烟梗的耐加工性。为此，本研究对复烤醇化后不同尺寸的烟梗进行了浸梗试验，旨在探索不同尺寸烟梗在浸梗过程中的含水率变化趋势及达到相同含水率所需浸梗时间的变化趋势，为筛分后不同尺寸区间烟梗的浸梗时间优化提供数据支撑，提高烟梗的浸梗效果和制梗丝的精细化加工水平。

1 材料与方法

1.1 试验材料

2015年云南红河烤烟红大中部烟梗，复烤后已醇化2年，由红云红河烟草(集团)有限责任公司会泽卷烟厂提供。

1.2 试验方法

1.2.1 样品的选取 随机选取某一批次醇化后烟梗样品约2 kg，将烟梗铺展在实验室操作台上，通过目测和实际测量，从中挑选出6个不同尺寸的试验烟梗(外观无损，在直径和长度2个维度上均具有一定的梯度)，所挑选烟梗的尺寸基本可以涵盖该批次烟梗尺寸分布的范围，6个不同尺寸的烟梗直径、长度和质量数据如表1所示。

表1 试验烟梗的直径、长度和质量

注：直径数据为烟梗两端及中部3个位置测定值的平均值。

1.2.2 浸梗试验 为确保试验的准确性，浸梗试验在具有恒温恒湿条件的实验室内操作，每次浸梗试验只选取一个烟梗进行，步骤如下：将加有适量自来水的恒温水浴锅温度设置为60 ℃(与实际生产中的洗梗或浸梗水温相同)，待水温达到设定值后，将烟梗放入水浴锅中浸泡，每5 min用镊子取出烟梗，迅速用吸水纸吸取烟梗表面的水分，放置在电子天平上称量并记下重量，称完重量后再将烟梗立即放入水浴锅中，以此循环，每个烟梗样品浸梗1 h。

1.2.3 数据处理 (1)浸梗时间为t时的烟梗含水率WCt计算公式如下：

式中：mt为浸梗时间t时的烟梗质量(g)；m0为浸梗前烟梗的质量(g)；WC0为浸梗前烟梗的含水率(%)。按行业标准YC/T 31─1996[11]规定的方法测定浸梗前烟梗的含水率，约为9.52%。

(2)利用Microsoft Excel 2010软件对不同浸梗时间烟梗含水率的变化趋势进行作图和回归方程拟合。

2 结果与分析

2.1 不同尺寸烟梗浸梗过程中含水率的变化趋势分析

不同尺寸烟梗在不同浸梗时间点的质量记录结果如表2所示。再根据浸梗前烟梗的质量(m0)和含水率(WC0)，计算不同尺寸烟梗在不同浸梗时间点的含水率(WCt)。

表2不同浸梗时间的烟梗质量g

浸梗时间/minTS1TS2TS3TS4TS5TS600.09750.23450.45780.76011.16341.666850.15870.37720.72831.17311.70752.3242100.18890.43450.81791.31881.94272.6292150.20460.47250.88861.44112.11782.8663200.22140.50870.95971.54772.27753.0767250.23270.53030.99581.62702.39303.2257300.24330.55881.05821.71712.49403.3543350.25050.57261.09891.77832.61163.5151400.26440.60641.14671.85292.71323.6625450.26950.61891.16731.88132.77863.7695500.27730.63711.20131.95292.86353.8797550.28850.65011.21611.97632.93163.9973600.29220.65951.25162.06403.00634.1291

由表3可知，随着浸梗时间的延长，烟梗含水率逐渐增加，浸梗时间达到1 h后，6个烟梗样品的含水率均未达到平衡状态，只是单位时间内烟梗含水率的增加幅度明显减小。同时可以看出，在相同的浸梗时间内，随着烟梗尺寸的增大(TS1TS6)，烟梗含水率呈逐渐降低的变化趋势。说明烟梗尺寸对其吸收水分的速率具有一定的影响。

为进一步分析不同浸梗时间烟梗含水率的变化趋势，利用表3中的数据进行作图和回归方程拟合，结果如图1所示。可以看出，无论烟梗尺寸如何，在浸梗过程中，其含水率与浸梗时间之间的关系均符合对数函数曲线，且回归方程的拟合度均较高(R2>0.99)。

2.2 不同体积烟梗浸梗时间的判定分析

根据上述对数曲线方程，可以分别计算TS1～TS6烟梗含水率达到某一含水率时所需的浸梗时间，按照2016版《卷烟工艺规范》对浸梗后烟梗含水率的要求(28%～38%)，分别计算TS1～TS6烟梗含水率达到28%和38%时所需的浸梗时间，结果如表4所示。

图1 不同浸梗时间烟梗含水率的变化趋势

此外，烟梗的尺寸主要包括2个维度或参数：直径和长度，且直径和长度综合表现为烟梗的体积(按圆柱体积公式进行计算)。为进一步分析烟梗体积与烟梗含水率达到某一特定值所需浸梗时间之间的关系，利用表4中的数据进行作图和回归方程拟合，结果如图2所示。可以看出，烟梗体积与其达到特定含水率所需的浸梗时间之间存在严格的指数函数关系(R2>0.99)，即随着烟梗体积的增加，其含水率达到某一特定值所需的浸梗时间呈指数增加。

2.3 浸梗后烟梗尺寸变化率的分析

不同尺寸烟梗样品(TS1～TS6)浸梗1 h后，其直径、长度、体积及其变化率如表5所示。可以看出，与浸梗前相比，浸梗1 h后，不同尺寸烟梗的直径、长度和体积均有所增加，但增加幅度存在较大差异。

为进一步分析不同尺寸烟梗(TS1～TS6)浸梗1 h后，其直径、长度和体积变化率的变化趋势，利用表5中的数据进行作图和回归方程拟合，结果如图3所示。可以看出，烟梗直径、长度、体积与浸梗1 h后其变化率之间均存在幂函数关系(R2>0.99)，随着烟梗直径、长度和体积的增加，浸梗后其相应尺寸的变化率均呈先快速降低后缓慢降低的幂函数变化趋势，即烟梗尺寸越大，其浸梗后的尺寸变化率越小。

图2 不同体积烟梗达到某一含水率所需浸梗时间的变化趋势

图3 不同尺寸烟梗浸梗1 h后直径、长度和体积变化率的变化趋势

表3不同浸梗时间的烟梗含水率%

浸梗时间/minTS1TS2TS3TS4TS5TS6544.4143.7543.1341.3738.3535.111053.3051.1749.3647.8545.8142.641556.8855.1053.3952.2850.2947.392060.1558.2956.8455.5653.7850.982562.0959.9958.4057.7356.0153.253063.7462.0360.8659.9557.7955.043564.7862.9562.3161.3359.6957.104066.6365.0163.8862.8861.2058.824567.2765.7264.5163.4462.1159.995068.1966.7065.5264.7863.2461.135569.4267.3665.9465.2064.0962.276069.8167.8366.9066.6864.9863.48

表4 不同体积烟梗达到某一含水率的浸梗时间

3 结论

利用回归分析研究了不同尺寸烟梗在浸梗过程中的含水率变化趋势，达到相同含水率所需浸梗时间的变化趋势，以及浸梗一定时间后直径、长度和体积变化率的变化趋势。发现烟梗尺寸对浸梗效果的影响较大，烟梗在浸梗过程中的含水率变化趋势符合对数函数曲线，不同体积烟梗达到相同含水率所需的浸梗时间变化趋势符合指数函数曲线，不同尺寸烟梗浸梗一定时间后，其直径、长度及体积变化率的变化趋势均符合幂函数曲线。该结论可以为筛分后不同尺寸区间烟梗的浸梗时间提供数据支撑，对提升切梗丝前的浸梗效果和烟梗的精细化加工水平具有指导意义。因此，在制梗丝工艺过程中，应根据筛分后烟梗的尺寸区间分布差异化，设定适宜的浸梗和贮梗时间，可以有效提升烟梗的回透率和含水率的均匀性，进而提高梗丝的加工质量。

表5 浸梗1 h后烟梗的直径、长度、体积及其变化率