烟梗预处理关键工艺参数对梗丝色差的影响

高 辉， 唐习书， 王仕宏， 李思源， 刘 兵， 陈 闯， 祁 林*

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

卷烟生产过程中，为了减少焦油与烟气有害成分的释放量，降低卷烟加工成本，需在烟丝中添加少量的烟草梗丝。而在制梗丝过程中，烟梗预处理作为第一道重要的工序，是后续加工的基础，主要是对筛分后的烟梗进行加温加湿和贮存，使烟梗与烟梗之间及烟梗表层与内部组织的含水率趋于一致，提高烟梗的柔软性及耐加工性，满足烟梗压切的工艺要求[1]。近年来，烟梗预处理对烟梗或梗丝加工质量的影响研究较多，主要包括对烟梗回透率[2-7]、烟梗化学成分含量及显微结构[8]、梗丝形态结构[9]、梗丝化学成分及感官质量[10]的影响等方面，而关于烟梗预处理关键工艺参数对梗丝色差的影响鲜见研究报道。在实际生产中，梗丝的颜色与烟丝相比较浅，两者掺配之后颜色不协调，影响成品烟丝的外观质量。因此，如何通过调节现有的加工工艺参数，使制成的梗丝颜色变深，是烟草加工研究的重点。为此，选择烟梗预处理的洗梗水温、洗梗刮板电机频率、润梗蒸汽压力及蒸梗蒸汽压力4个关键工艺参数进行L9(34)正交试验，研究烟梗预处理关键工艺参数对梗丝色差的影响，分析烟梗预处理关键工艺参数与色差值的相关性，以期为制梗丝工艺参数的调整及提升梗丝外观品质提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

烟梗：烤烟品种红花大金元，为2017年云南昆明复烤后已醇化2年的中部烟梗。

色差计：DC-P3全自动测色色差计，北京兴光测色仪器公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程 烟梗预处理主要工艺流程：烟梗备料→烟梗筛分→水洗梗→烟梗回潮(润梗)→烟梗增温(蒸梗)。

1.2.2 试验设计 选择洗梗水温、洗梗刮板电机频率、润梗蒸汽压力和蒸梗蒸汽压力4个因素，每个因素设3个水平：洗梗水温为40℃、50℃和60℃，洗梗刮板电机频率为25 Hz、35 Hz和45 Hz，润梗蒸汽压力为0.2 MPa、0.3 MPa和0.4 MPa，蒸梗蒸汽压力为0.2 MPa、0.3 MPa和0.4 MPa，进行L9(34)4因素3水平正交试验(表1)， 3次重复。

1.2.3 梗丝色差的测定 在梗丝干燥工序出口的固定位置对9个处理梗丝进行连续多次取样，每个处理取梗丝样品约2 kg，样品充分混匀后使用色差计分别测定其CIE-L*a*b*色空间值，其中，L*表示明度(从黑到白)，a*表示红度(从绿到红)，b*表示黄度(从蓝到黄)，每个处理梗丝样品测定30次。仪器主要技术指标参照文献[11]的方法设置，参照文献[12]的方法计算不同处理梗丝样品的总色差值(△E)。

表1 烟梗预处理关键工艺参数的正交试验设计

式中，L0*、a0*和b0*均表示其白板的颜色参数，其值分别为94.49、-0.20和2.60；△E值越大，说明梗丝的颜色越深，越接近烟丝。

1.3 数据处理

采用Excel 2010和SPSS 19.0对数据进行处理与分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对梗丝色差的影响

从表2看出，不同处理梗丝的明度值(L*)、红度值(a*)、黄度值(b*)和总色差值(△E)的变化。明度值：不同处理变幅为41.99～46.59，其中T6最大，T1其次，T7最小；T6显著高于除T1外的其余处理，T7显著低于除T3、T4和T8外的其余处理，T2、T3、T5、T8和T9间差异不显著。红度值：不同处理变幅为12.27～13.21，其中T7最大，T4其次，T6最小；除T6与T7差异显著外，其余处理间差异均不显著。黄度值：不同处理变幅为28.36～30.79，其中T6最大，T1其次，T7最小；T6与T1、T2、T5和T9间差异不显著，显著高于其余处理；T7与T2～T5和T8间差异不显著。总色差值：不同处理变幅为56.96～60.01，其中T7最大，T4其次，T6最小；T7显著高于T1、T2、T6和T9，T6显著低于除T1、T2和T9外的其余处理。总体看，烟梗预处理的关键工艺参数以T7效果最好，即洗梗水温为60℃、洗梗刮板电机频率为25 Hz、润梗蒸汽压力为0.4 MPa和蒸梗蒸汽压力为0.3 MPa时，梗丝的总色差值最大，为60.01，颜色最深，可作为烟梗预处理的最佳工艺参数组合。

表2 不同处理梗丝的色差变化

注：同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。

Note: Different lowercase letters in the same column indicate significance of difference among different treatments atP<0.05 level.

2.2 烟梗预处理关键工艺参数与色差值的相关性

从表3看出，洗梗水温、洗梗刮板电机频率、润梗蒸汽压力和蒸梗蒸汽压力与明度值(L*)、红度值(a*)、黄度值(b*)和总色差值(△E)的相关性。其中，洗梗水温与L*和b*呈负相关(r为-0.849和-0.756)，与a*和△E呈正相关(r为0.866和0.890)；洗梗刮板电机频率与L*呈显著正相关(r为0.996)，与b*呈极显著正相关(r为1.000)，与a*呈极显著负相关(r为-1.000)，与△E呈显著负相关(r为-0.997)；润梗蒸汽压力与L*呈显著负相关(r为-0.992)，与b*呈负相关(r为-0.982)，与a*和△E呈显著正相关(r为0.998和0.995)；蒸梗蒸汽压力与L*和b*呈负相关(r为-0.933和-0.978)，与a*呈显著正相关(r为0.998)，与△E呈正相关(r为0.931)。表明，在一定范围内，适当提高洗梗水温、润梗和蒸梗蒸汽压力，降低洗梗刮板电机频率，可一定程度上增加梗丝的总色差值，使梗丝颜色加深。

表3 烟梗预处理关键工艺参数与色差值的相关性

注：* 表示在0.05水平上显著相关(单侧)，** 表示在0.01水平上显著相关(单侧)。

Note: * and ** mean correlation significance (unilateral) atP< 0.05 andP<0.01 level respectively.

3 结论

选择洗梗水温、洗梗刮板电机频率、润梗蒸汽压力和蒸梗蒸汽压力4个指标，每个指标设3个水平，通过4因素3水平的正交试验，研究烟梗预处理关键工艺参数对梗丝明度值(L*)、红度值(a*)、黄度值(b*)和总色差值(△E)的影响，分析其与色差值的相关性。研究结果表明，在9个工艺参数组合处理中，以洗梗水温60℃、洗梗刮板电机频率25 Hz、润梗蒸汽压力0.4 MPa和蒸梗蒸汽压力0.3 MPa的预处理效果最好，其制梗丝的总色差值最大，为60.01，颜色最深；经相关分析，4个工艺参数对梗丝色差值的影响较大，其中洗梗刮板电机频率与明度值呈显著正相关(r为0.996)，与黄度值呈极显著正相关(r为1.000)，与红度值呈极显著负相关(r为-1.000)，与总色差值呈显著负相关(r为-0.997)；润梗蒸汽压力与明度值呈显著负相关(r为-0.992)，与红度值和总色差值呈显著正相关(r为0.998和0.995)；蒸梗蒸汽压力与红度值呈显著正相关(r为0.998)。一定范围内，适当提高洗梗水温、润梗和蒸梗蒸汽压力，降低洗梗刮板电机频率，可一定程度上增加梗丝的总色差值，使梗丝颜色加深，外观品质最好。