卷烟制丝加香工序加香均匀性及其影响因素研究

2021-08-06仲崇宝张磊崔嵬邱宇杰于富冬唐萍吴连川

新型工业化 2021年4期

关键词：加香香精卷烟

仲崇宝，张磊，崔嵬，邱宇杰，于富冬，唐萍，吴连川

（山东中烟工业有限责任公司济南卷烟厂，山东济南 250000）

0 引言

加香工序为制作卷烟的关键步骤，此项操作的均匀性关乎卷烟消费者体验。现如今，对此项指标的评价方式，以理论及标记物为主，其中前者可能和生产实际不符，而后者易降低卷烟质量，并要经过再次验证，才可实施批量生产。

1 卷烟制丝加香均匀性的试验准备

以某卷烟为例，根据其实际加香制作方式，确认试验变量，即香精流量和相应的喷嘴数量、区域、雾化压力等。同时结合卷烟生产情况，选定达到质量标准的加工工况。对于加香均匀性的影响内容包括雾化指数及物料停留时长，其中前者和香精流量、喷嘴数量及区域、雾化压。基于加香设备的确定转速，即每分钟九圈，所以停留时长只能被物料流量干扰。确认试验对象后，进行取样操作，设置对照样本，借此测验该道生产工序中，添加致香物质的成分及含量。在确认工况平稳后，在确定的出料口获取样本，频率为两分钟，且样本重量是250g。筛选去除不稳定样本，并确保每组样本超过二十个，实际采集数量需结合对应批次的产量加以调整，但要求样本应当包括全批次[1-3]。提取其中致香成分，称出五克样本，放入锥形瓶内，而后添加一定量的环己烷，经过超声处理，添加碳酸钠后，放置五分钟，提取清液。之后进行过滤处理，得到的液体放入色谱瓶内，用GC-MS专业仪器实施下一步分析。从卷烟产品表香角度提取提取样本，先称出两克的样本，同样放入锥形瓶内，但规格是上一道工序所用实验瓶的二倍，添加适当计量的环己烷以及苯甲酸正丙酯，缓慢摇晃实验瓶，而后用混合溶液浸湿样本。需要经过四十分钟的超声萃取，并放置十分钟，提取清液后，使用合适的滤膜进行过滤，同样实施GC-MS处理[4-7]。

2 卷烟制丝加香工序加香均匀性及其影响因素

据前期试验验证，选用检测方式基本能达到较高的水平，平均回收率超过98%。由此可以判断，检测致香与表香的分析方式，具备较好的稳定性。

2.1 加香目标物

借助GC-MS设备对卷烟香精进行扫描检测，确定其总离子情况。据扫描结果能得出，选定试验对象包括香精成分为薄荷醇、苯甲醇、丁香酚、环己酮等十余种能致香的成分。利用超声提取处理，针对加香工序实施前后的卷烟材料开展，而后继续使用GC-MS设备，形成总离子情况，通过前后两个总离子信息的对比，判断波动较为明显的化合物。整理好试验及分析结果数据后，综合卷烟添加香精的数据加以分析，最终可以得出卷烟香精内包含的致香成分。通过对加香工序处理后，烟丝样本呈现的成本含量变化，其中丁香酚、薄荷醇等物质，实际含量均出现不同程度地增多。所以此类物质应当是卷烟香精内具有特征的物质，能将其确定为致香的目标物[8-10]。

2.2 绝对施加量

正式开始检测前，需要在空车内填入适量的水，观察在多种环境条件下，加香工序所用设备的雾化程度，此过程需要借助专业技术人员开展判断。据最终观察结果显示，基于试验前期确定的喷嘴数量以及施加压力，在达到设定值后，现场雾化情况是：单侧喷嘴为0.3MPa；双侧喷嘴是0.2MPa；另一组双侧喷嘴为与单侧喷嘴压力相同。整个试验工序完全是根据卷烟生产程序实施并检测，实时计量安设装置显示的数据，同时所有操作步骤也均是根据试验对象原本的配方进行加香处理，最终生产所得的卷烟质量满足正常的生产标准。将香精样本分成三个实验组，各组取得的流量是50kg/h，由此，基于上一试验步骤中确定的目标物，开展绝对施加量以及雾化情况地探究，并分析二者之间存有的内在联系。在确定的四个目标物中，经过单一提取处理试验得出，绝对施加量最大的是异戊酸异戊酯成分，绝对施加量最小的是丁香酚。试验中，针对不同物质分别予以差异化的喷嘴及压力，由此得到的试验现象是单侧喷嘴条件下，施加量是最大的。产生此种情况是因为确认目标物都属于挥发及半挥发类的物质，所以雾化条件越充分，相应的耗散程度随之提升。此外，目标物中挥发效果最佳的物质，在不同试验中的变化最为明显，而且物质原本挥发程度下降，各组间的变化值便会减小。其中最大差值率接近24.7%，但挥发性最弱的丁香酚，其的最大差异值不足1.8%[11-13]。

通过设定多样化的试验环境，得出加香目标物，实际绝对施加量的变化及对应数据。在确定香精流量时，目标物呈现的绝对检出值均达到确定指标，由此可以反映出，雾化水平满足设计标准的基础上，雾化程度和能检测出的绝对施加量呈反向变动关系，换言之，雾化程度相对更高的情况下致香物质耗散现象越显著。如果在加香设备转速确定的情况下，烟丝在设备内停留的时长和原料流量为反比例关系。通过试验现场观察，加香环境确定，原料在设备内停留的时长在半分钟左右，并且停留时长偏多的目标物，其绝对施加量也相对更多。

2.3 施加均匀性

针对目标物添加均匀性，仅对主要成分开展探究，笔者试验采用Minitab工具。把上述步骤完成后得到的数据录入到选定工具中，由此能快速得出目标成分特征数据与累计贡献值。该次试验涉及到的分析成分，数量均达到标准指标，同时，累积贡献率也超过90%。单就其中一次试验而言，开展二十一次检测，而后计算出对应的成分分值以及总评分数据，由此计算均匀性。计算公式如下：

式中Sd表示标准偏差，表示平均值。在各组检测中，由总评分数据得出的均匀性系数，能看成该次试验的加香均匀性指标。

通过在相应工具中填入试验信息，确定分析方式，便可得出对应的矩阵特征以及向量。继而得出主成分以及综合评分，计算各组的均匀性系数。通过整理试验数据结果可知，各试验组的数据有效率极高，且有效数据包含的主成分几乎涵盖所有数据。各组检测数据均匀性都超过90%，继而可以判断在单一检测操作过程中，加香工序的质量较好，都具备均匀性。根据试验数据来看，如果香精流量达到30kg/h，且烟丝制作原料是2700kg/h情况下，加香工序的质量和雾化程度为反向变动关系。如果香精流量仅在50kg/h，且烟丝制作原料流量在4500kg/h，以及香精流量是68kg/h，且烟丝制作原料流量在6100kg/h的两种情况下，加香质量和雾化程度为同向变动的关系。出现此类变化的原因在于香精内，致香成分通常拥有挥发性的特点，如果加香装置雾化水平超过卷烟生成标准时，雾化程度过大，也就是喷嘴数量、雾化压力偏大的条件下，会造成致香物质耗散，特别是香精流量偏少的情况，该类耗散会引起加香结果地变化，使得处理均匀性有所降低。所以，香精流量偏大时，应当适量添加喷嘴量及雾化压力。基于达到香精雾化程度标准，提高香精流量，能有效抵消香精耗量产生的波动。经过种种分析得出，在双喷嘴且雾化压力在0.3MPa情况下，加香工序处理质量最佳。而如果使用单喷嘴进行卷烟的生产处理，如果香精流量超过60kg/h，得到的卷烟质量不能适应基本的生产要求[14]。

如果应用单喷嘴生产处理，若香精流量达到制作标准时，停留时长较多，且雾化指数更高，呈现的加香均匀性较好。如果应用双喷嘴处理，在保证停留时长以及雾化指数均为最佳情况时，也就是在香精流量为50kg/h且停留时长为半分钟时，能得到最佳的加香均匀性。形成此种情况的原因在于，香精流量和卷烟制作原料混合时，后者流量少，会增加烟丝和香精之间的混合时长，由此增强材料的雾化系数，所以造成具有挥发性能的物质，其耗散程度对此道工序的均匀性起到较大的影响。此外，如果物料流量偏大，会减少二者的混合时长，由此便使雾化程度下降，均匀性也随之下调。经过对上文试验步骤及有关数据分析得出，加香工序中，填入的致香目标物，基于此开展定量与定性的探究。结合试验结果可知，如果加香达到一定程度后，香精流量和绝对施加量为反向变动。如果香精与物料确定的条件下，雾化水平同样和绝对施加量是反向变动。由此针对加香工序的均匀性加以探究，实际均匀性都满足90%的标准，基本达到卷烟生产均匀程度的需求。在加香比例确定的情况下，相应流量偏小，不易提高雾化程度，如果香料流量偏高，则需合理提高雾化系数，由此保证加香均匀性。