CO2膨胀工艺参数对烟丝物理和感官质量的影响

赵敏 王宗英 张凤侠 周献礼 赵汉文 宋祖国 张二强

摘 要：该试验探究了切丝宽度对膨胀后烟丝结构和填充值的影响，并进行了膨胀前物料含水率、浸渍时间和升华温度对感官质量的影响评价。结果表明，切丝宽度由0.85mm增加至0.90mm，膨胀后烟丝整丝率增加3.7%，碎丝率减少1.2%，填充值一致，切丝宽度0.85mm的膨胀烟丝卷曲度更好，外观更接近正常烟丝;适当降低膨脹前物料含水率、降低升华温度、缩短浸渍时间，有利于膨胀烟丝的感官质量。

关键词：CO2膨胀烟丝;膨胀工艺参数;烟丝物理特性;感官质量

中图分类号 TS452文献标识码 A文章编号 1007-7731（2020）07-0126-03

Abstract： This paper studied the influence of the cutting width on the cut tobacco physical characteristics after dry-ice expansion， and evaluated the effects of material moisture content before expansion， impregnation time and sublimation temperature on the sensory quality of the cut tobacco. The results showed that when the cutting width increased from 0.85mm to 0.90mm， the expanded cut tobacco whole cut rate was increased by 3.7% and the broken cut rate is decreased by 1.2%， the filling power is closed. And when the cutting width is 0.85mm， the cut tobacco crispation state is better， and the visual appearance is closer to the normal cut tobacco. Properly reducing the material moisture content before expanded， lowering the sublimation temperature， and shortening the immersion time are beneficial to the sensory quality of the expanded cut tobacco.

Key words： CO2 expanded cut tobacco; Expansion process parameters; Cut tobacco physical characteristics; Sense evaluation.

CO2膨胀工艺是烟丝处理加工的重要工艺之一，有助于协调叶丝的物理质量和感官质量[1]，提高烟叶尤其是低等级烟叶的适用性。对膨胀烟丝的加工和应用开展了一系列研究发现：膨胀后烟丝填充性能明显改善，但烟丝整丝率有所降低[2-3]，显微结构检测发现膨胀后烟丝内部空隙明显变大，细胞壁破裂[4];膨胀后烟丝烟气焦油、烟碱量降低[5-6]，处理前后烟丝内部致香成分不同程度的升降，不同产地不同等级烟丝致香成分变化趋势不同[7]。本文结合陕西中烟工业有限责任公司自有品牌卷烟现状，探究了CO2膨胀工艺对烟丝物理指标和感官质量的影响，以期为改善烟支和感官质量提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料 烟叶原料采用陕西中烟工业有限责任公司某二类卷烟配方，使用陕西中烟工业有限责任公司宝鸡卷烟厂CO2膨胀烟丝生产线，膨胀烟丝生产工艺路径为：备料→开箱脱箱→切片→松散回潮→贮叶→切丝→贮丝→叶丝回潮→贮丝→浸渍→升华→冷却→叶丝加料回潮→柔性风选→膨胀丝贮丝。YQ-2型烟丝振动分选筛（郑州嘉德机电科技有限公司）;DD60AS烟丝填充值测定仪（德国Borgwaldt KC公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 切丝宽度试验 试验切丝宽度分别设置0.85mm和0.9mm，其他工序工艺参数和质量指标保持一致，检测膨胀后烟丝物理指标。

1.2.2 膨胀工艺参数试验 切丝宽度为0.85mm，其他工序工艺参数和质量指标保持一致，探究膨胀前物料含水率、浸渍时间、升华温度3个参数变化对膨胀后烟丝感官质量的影响。每个参数设置3个水平，膨胀前含水率18.0%，20.0%，22.0%;浸渍时间50s，100s，150s;升华热风温度240℃，280℃，320℃。实验参数设置如表1所示。

表1 试验参数

[试验编号 膨胀前物料含水率（%） 升华温度（℃） 浸渍时间（s） 1 18 240 50 2 18 280 100 3 18 320 150 4 20 240 50 5 20 280 100 6 20 320 150 7 22 240 50 8 22 280 100 9 22 320 150 ]

1.2.3 烟丝物理指示 按照YC/T178—2003标准[13]规定的方法检测烟丝整丝率、碎丝率等物理指标。

1.2.4 手工卷烟感观评估 按照YC/T152—2001标准[14]规定的方法检测烟丝填充值。膨胀后的烟丝手工卷烟，邀请5位具有感官评吸资格的专家进行香气、杂气、刺激性、余味4部分共12项指标进行感官质量评价，计算平均值进行分析。

2 结果与分析

2.1 切丝宽度对膨胀烟丝质量的影响

2.1.1 膨胀烟丝形状 2种切丝宽度的膨胀烟丝如图1所示，从图1可以看出，切丝宽度为0.9mm的膨胀烟丝较宽，且卷曲度较差，而切丝宽度为0.85mm的膨胀烟丝与常规烟丝配伍性更好，外观特性更接近。

2.1.2 膨胀烟丝物理指标 2种切丝宽度的膨胀烟丝和滚筒烘丝后烟丝物理指标检测结果如表2所示。由表2可知，切丝宽度由0.85mm增加至0.90mm，膨胀后烟丝整丝率由64.6%增加至68.3%，整丝率增加了3.7%，碎丝率由3.7%减少至2.5%，碎丝率减少了1.2%，2種切丝宽度的膨胀烟丝填充值差异较小;当切丝宽度同为0.85mm时，膨胀烟丝对比滚筒烘丝后烟丝整丝率降低17.65%，碎丝率增加1.4%，填充值增大1.30cm3/g。

烟丝在CO2膨胀加工过程中，由于CO2的快速升华，烟丝内部空隙增大，最终表现为烟丝填充性能的增加，烟丝内部空隙快速增大，会引起烟丝破碎，耐加工性能降低，并且烟丝升华冷却后含水率较低，会在后续传送及加料回潮过程中引起进一步造碎，最终导致膨胀烟丝整丝率明显低于滚筒烘丝，碎丝率高。切丝宽度减小，在升华干燥过程中烟丝内部水分和CO2更容易从烟丝内部通过烟丝内部空隙转移至外部，干燥升华速率相对快，烟丝干燥升华过程中内部空隙收缩加快[15]，最终表现为图1中烟丝卷曲程度差异。切丝宽度减小，烟丝的耐加工性能降低，烟丝在后续的浸渍、升华等过程中容易引起更大程度的造碎，这是导致随着切丝宽度增加，膨胀烟丝整丝率增加，碎丝率减小的主要原因。切丝宽度减小，整丝率降低、碎丝率增大，但膨胀加工后烟丝的卷曲程度增加，共同引起膨胀烟丝的填充值基本无变化。

2.2 膨胀工艺参数对烟丝感官质量的影响 不同膨胀工艺参数加工后的烟丝经人工卷制，进行感官评价，每项指标总分10分，感官评价结果如表3所示。由表3可知，感官质量总分方面，在相同的膨胀前物料含水率条件下，随着浸渍时间和升华温度的增加，膨胀后烟丝感官质量总分呈现明显的下降趋势;在相同的浸渍时间和升华温度条件下，随着膨胀前物料含水率增加，膨胀后烟丝感官质量总分也呈现下降趋势。

单一指标方面，在相同的膨胀前物料含水率条件下，随着浸渍时间和升华温度的增加，香气质、杂气、余味舒适性得分均呈下降趋势;当升华温度240℃、浸渍时间50s工艺条件下，鼻腔感官刺激性和余味浸润感明显好于其他2个试验条件。在相同的升华温度和浸渍时间条件下，随着膨胀前物料含水率的增加，膨胀后烟丝杂气、口腔刺激性、舒适性和浸润感得分呈现下降的趋势。膨胀前物料含水率对烟气状态和香气量影响较大，当膨胀前物料含水率为18%和20%时，不同升华温度和浸渍时间膨胀后的烟丝感官烟气状态和香气量基本保持一致，当膨胀前物料含水率在较高的22%时，膨胀后的烟丝感官烟气状态和香气量呈现下降的趋势。

感官质量评价过程中，要求评委对9个膨胀工艺条件下的膨胀烟丝进行整体感官质量排序，结果见表4。由表4可知，随着膨胀前物料含水率、升华温度、浸渍时间的增加，感官质量整体上呈下降趋势。从综合排序来看，在烟丝CO2膨胀工艺设计过程中适当降低膨胀前物料含水率、升华温度和浸渍时间，有利于膨胀烟丝的感官质量。

3 结论

（1）切丝宽度为0.85mm的CO2膨胀烟丝比0.95mm的CO2膨胀烟丝卷曲度更好，外观更接近正常烟丝。切丝宽度由0.85mm增加至0.90mm，膨胀后烟丝整丝率增加了3.7%，碎丝率减少了1.2%，填充值一致。相同切丝宽度，膨胀烟丝对比滚筒烘丝后烟丝整丝率明显降低，碎丝率增加，填充值明显增大。

（2）随着膨胀前烟丝含水率、升华温度和浸渍时间的增加，膨胀后烟丝感官质量总得分均呈现下降的趋势。随着浸渍时间和升华温度的增加，香气质、杂气、余味舒适性得分均呈下降趋势;随着膨胀前物料含水率的增加，CO2膨胀烟丝杂气、口腔刺激性、舒适性和浸润感得分呈现下降的趋势。

（3）适当降低膨胀前物料含水率、降低升华温度、缩短浸渍时间，有利于CO2膨胀烟丝的感官质量。

参考文献

[1]国家烟草专卖局.卷烟工艺规范[M].北京：中国轻工业出版社，2016.

[2]徐峻，邹鹏，郭东锋，等.二氧化碳膨胀处理对烟丝物理结构的影响[J].安徽农业大学学报，2015，42（4）： 638-641

[3]康金岭，范燕玲.干冰膨胀工艺参数对膨胀烟丝整丝率的影响[J].食品与机械，2013，29（3）：246-249.

[4]徐恒，宋光富，张艇，等.干冰膨胀对烟丝有害成分和显微结构的影响[J].西南师范大学学报（自然科学版），2018，43（2）：64-68.

[5]赵玉洁，熊安言.CO2烟丝膨胀线工艺参数与膨胀烟丝化学成分关系探讨[J].作物研究，2015，29（8）：879-881.

[6]熊安言，王二彬，宋伟民，等.CO2叶丝膨胀线工艺参数对烟气成分的影响[J].食品与机械，2015，31（5）：53-55.

[7]牛勇，邹鹏，舒俊生，等.二氧化碳膨胀处理对烟丝部分香味成分的影响[J].烟草科技，2014，9：57-60，72. （责编：张 丽）