烟丝结构对细支卷烟质量影响研究进展

潘 著，崔晓梦，叶 蔚，*杨 帅，朱 强，裘雨灿，席攀攀，焦凯旋

（1.浙江中烟工业有限责任公司技术中心，浙江杭州310024；2.浙江中烟工业有限责任公司杭州卷烟厂，浙江杭州310024）

国家烟草专卖局印发的《关于规范和支持细支卷烟发展的通知》中指出细支卷烟是烟支圆周为（17±0.1）mm的卷烟制品。随着卷烟消费需求日趋多元化，细支卷烟纤细的外观受到诸多消费者的喜爱，得到了市场的认可，成为卷烟市场上常规卷烟产品的重要补充，并逐渐成为了近年来卷烟市场新的消费增长点。一般认为由于细支烟圆周更小，在相同密度和长度情况下，单支卷烟烟丝耗用量明显减少，焦油等有害物质释放量也相应减少，因此发展细支烟是引导卷烟消费向低焦低危害转变，缓解“吸烟与健康”问题有效途径之一[1-3]。同时，与采用新工艺、新材料等技术手段相比，开发细支卷烟在降焦减害、节能降耗、提升产品结构等方面的优势更加明显，是烟草制造企业更加乐意接受和采用的方式之一，也是卷烟市场供给侧结构性改革的重要手段[4-5]。我国细支烟的研究生产虽然起步较晚，但得益于细支卷烟生产设备和加工工艺等技术储备，也从发展初期进入快速发展期，尤其是“十三五”（2016—2020）期间，细支烟呈现爆发式增长的局面。

随着细支烟发展规模的快速增长，关于细支卷烟产品质量、生产效益等存在的问题也越来越被关注，如细支卷烟物理指标稳定性及控制水平与常规卷烟差距较大；原料成本高、过程损耗大、有效利用率较低；燃烧锥的持有能力不及常规卷烟，易导致燃烧锥落头等。多数研究认为烟丝结构是影响细支烟产品质量和生产效益的重要因素[6-8]。配方烟丝结构是指卷烟配方烟丝中不同尺寸段烟丝所占的质量比例。实际生产中，除烟丝结构比例外，烟丝宽度、长度、掺配比例等作为烟丝结构的重要特征因素也对细支烟产品质量及卷制过程产生重要影响。因此，开展烟丝结构对细支卷烟产品质量及生产过程的影响研究能够为细支卷烟烟丝结构优化和产品质量提升提供重要参考。

1 烟丝结构对细支卷烟物理指标的影响

烟丝结构及其均匀性对烟支卷制过程有直接影响。目前，关于烟丝结构对细支烟物理指标的影响研究主要以指标的稳定性研究为主。烟支物理指标一般包括烟支质量、圆周、吸阻、通风率、硬度等。这些指标都直接或间接影响着消费者吸食感受。因此，尽量保证这些指标的稳定是提升消费者满意度、忠诚度的关键。由于细支卷烟圆周比常规卷烟更小，烟支质量、吸阻、硬度稳定性较差，受到烟丝结构及其均匀性的影响也更加突显，与常规卷烟的控制水平存在一定差距，尤其是吸阻控制水平远低于常规卷烟[8]。

当前关于烟丝结构对细支卷烟物理指标稳定性的研究相对较多。一般认为烟丝长度通过影响烟丝轴向密度分布进而影响物理指标和主流烟气指标，过高的长丝率会给卷烟品质的稳定性带来较为明显的负面影响，适当降低烟丝的特征尺寸和长丝率，提高中、短丝比例，以及烟丝均匀性能够提高细支卷烟主要物理指标的稳定性[9-12]。

关于烟丝宽度对细支卷烟物理指标的影响存在不同的研究结果。这些结果差异可能与烟叶本身、切丝设备或者制丝工艺之间的差异有关。段海涛等人[13]研究认为切丝宽度降低后，长丝率和中丝率相对变化不明显，但碎丝率有所升高；切丝宽度对烟支吸阻略有影响，对其他物理指标影响不大。李晓玲[14]研究则认为切丝宽度的减小会显著影响烟丝整丝率、碎丝率、填充值和含签量；在细支烟卷制目标质量一定的情况下，切丝宽度降低对提高细支卷烟吸阻、总通风率和硬度指标稳定性有利。

烟丝中的膨丝、薄丝及梗丝等掺配物也是配方烟丝的重要组成部分。这些掺配物的状态、加工工艺、掺配方式等也会通过影响烟丝结构特征而间接影响细支卷烟的物理指标。马丽等人[15]研究认为薄片的丝掺配模式比片掺配模式烟支端部落丝量更小，吸阻和密度稳定性更高。丁美宙等人[16]研究认为丝状梗丝与叶丝在混丝和卷制工序中的混合均匀度高、稳定性好；掺配丝状梗丝的细支卷烟比掺配片状梗丝的卷烟单支质量、吸阻稍大，但物理质量稳定性更好。廖晓祥等人[17]研究认为掺配微波膨胀梗丝卷制的样品与掺配正常气流梗丝卷制的样品相比，烟支密度分布标准偏差更小，吸阻稳定性更高。

2 烟丝结构对细支卷烟主流烟气的影响

烟支圆周减小后，其表面积和体积比增加，燃烧特性和主流烟气特性会发生改变。因此，细支卷烟烟气成分具有不同于常规卷烟的特点[18]。张大波等人[8]研究发现一定焦油释放量条件下，细支卷烟CO释放量小于常规卷烟，而且烟气质量指标稳定性和控制水平均优于常规卷烟。

切丝方式能够通过影响烟丝结构而间接影响主流烟气，多数研究认为，适度降低长丝比例有利于降低烟气中有害成分释放量。王夏婷等人[9]研究认为采用矩形刀切丝方式能降低长丝比例，提高中短丝比例，而且烟气中总粒相物、焦油、烟碱及一氧化碳释放量水平显著低于平刀切丝样品。朱成文等人[10，18]认为40 mm定长切丝可以明显提高烟丝结构的均匀性和主流烟气批次间的稳定性，且40 mm定长切丝样品与对照样相比巴豆醛、苯酚、HCN、氨、NNK等均有降低，苯并[a]芘、CO释放量略有上升，危害性指数低于对照样。孙东亮等人[12]研究认为烟丝长度与TPM、焦油量、水分、CO极显著正相关。

关于切丝宽度对细支卷烟主流烟气的影响有不同的研究结果。有研究认为切丝宽度变化对细支卷烟主流烟气化学成分无显著影响[13-14]。田忠等人[19]研究则认为切丝宽度是影响细支卷烟危害性指数H值的主要因素，相同干燥工序下，随着切丝宽度的减小，总粒相物、焦油和烟气烟碱含量均呈上升趋势，卷烟危害性指数H值的升高，其中CO和B[a]P含量增幅显著。

掺配物状态和掺配模式也对细支卷烟主流烟气产生一定影响。马丽等人[15]研究认为薄片离线加工后丝掺配模式比传统薄片叶掺配模式降低烟碱和CO的作用更加显著，且焦油、烟碱、CO等烟气指标更稳定，更有利于提高细支烟的品质稳定性。丁美宙等人[16]研究认为掺配丝状梗丝的细支卷烟烟气指标更稳定，抽吸口数和烟气烟碱较高，但卷烟危害性指数较低。廖晓祥等人[20]对微波膨胀梗丝、薄压气流梗丝及正常气流梗丝在细支卷烟中的应用效果进行对比评价后认为，3种梗丝掺配卷制样品的抽吸口数、烟碱的稳定性无显著差异，但焦油、CO释放量的稳定性有显著差异，其中掺配微波膨胀梗丝卷制的样品稳定性显著提高。

3 烟丝结构对细支卷烟感官品质的影响

从消费者角度来看，卷烟感官品质是消费者在抽吸时对卷烟物理指标、烟气成分等的综合感受，主要包括香气质、香气量、烟气细腻度、杂气、刺激性、余味等。烟丝结构特性对卷烟物理指标和主流烟气的影响都可以体现到消费者的感受上。

烟丝结构特性对细支卷烟感官品质的影响主要体现在感官品质的稳定性方面，其中关于定长切丝工艺对细支卷烟感官品质影响的研究相对较多。一般认为定长切丝能够改善细支卷烟烟丝结构分布，提高烟丝结构的均匀性，减小每口抽吸的感官差异，提高细支卷烟品质稳定性，同时能够改善烟气的细腻度[10-11]。

关于切丝宽度对细支卷烟感官品质的影响也有较多研究，随着研究对象、研究方法的不同，研究结果也有不同体现。一般认为相对较低的切丝宽度能够保持润感、提高口腔舒适度，对感官品质有较明显的正向影响。孙东亮等人[12]的研究认为宽度为0.85 mm的烟丝有利于抽吸品质中润感的保持。段海涛等人[13]研究认为0.9 mm切丝宽度烟气流畅、口腔舒适度有所提高。李晓玲[14]研究认为切丝宽度降低，有利于感官品质的改善，尤其切丝宽度为0.8 mm时，感官品质最佳。田忠等人[19]研究发现切丝宽度对细支卷烟感官品质的影响在不同制丝工序中表现不同，采用KLD干燥工艺，样品的整体感官品质随切丝宽度的减小而呈上升趋势，而采用HXD干燥工艺，则表现相反的影响规律。

烟丝中掺配物状态也会对卷烟感官品质产生影响，一般认为薄丝和梗丝均以丝状掺配优于片状掺配。马丽等人[15]研究认为薄片丝掺配模式比片掺配模式在香气、杂气、刺激性、余味等指标上较优。同样，掺配丝状梗丝的细支卷烟比掺配片状梗丝的卷烟抽吸口数和烟气烟碱较高，但烟气指标更稳定，卷烟危害性指数较低，感官品质稍好[16]。

4 烟丝结构对细支卷烟燃烧特性的影响

与常规卷烟相比，细支烟圆周减小后，其表面积和体积比增加，线性燃烧速率增加，抽吸口数减少，燃烧时外围热损失较大，燃烧特性发生改变。另外，细支卷烟圆周减小，烟支相对较长，支撑燃烧锥的稳定性较差，更容易发生燃烧锥落头现象。王亮等人[7]研究发现烟支中特定位置密度高点与密度低点之间的差值与燃烧锥落头率呈现良好的正相关。同时，中短丝比例较高时，燃烧锥长度较短、结构较为均匀、落头率较低。瞿中先等人[11]的研究认为，定长切丝能一定程度上改善细支卷烟烟丝结构分布，降低燃烧锥落头倾向性。朱成文等人[18]认为定长切丝改变了烟丝的结构特征，表现为长丝率降低，中丝率、短丝率、均匀性提高，进而改变了细支卷烟的燃烧状态，表现为燃烧锥升温速率加快，特征温度T0.5升高。田忠等人[19]研究发现细支烟燃烧锥温度明显低于常规卷烟，但随着切丝宽度的降低，燃烧温度升高。訾莹莹等人[21]研究认为不同切丝模式对叶丝结构的影响显著，其中采用错刃定长刀片切丝能明显改善燃烧锥掉头现象。

掺配物状态也会细支卷烟燃烧性产生一定影响。丁美宙等人[16]研究发现掺配丝状梗丝的细支卷烟燃烧温度低于掺配片状梗丝细支卷烟18℃左右，具有更好的燃烧稳定性。廖晓祥等人[20]研究发现掺配薄压细切气流梗丝的细支卷烟比掺配微波膨胀梗丝和常规气流梗丝的细支卷烟燃烧锥体积更大，燃烧速率更快，燃烧更充分。

5 烟丝结构对细支卷烟卷制生产的影响

由于细支烟圆周更小，其卷制过程对烟丝结构的均匀性、供料的稳定性有更高要求。同时，烟丝中的烟梗在卷制过程中更容易对细支卷烟形成刺破。因此，与常规卷烟相比，细支烟对卷制工艺和制丝过程中筛分、除梗都有更高的要求。

从当前多数研究结果来看，烟丝结构特征对细支烟卷制生产和产品质量的影响存在一定的矛盾，主要表现在烟丝及其掺配物宽度和长度的降低有利于改善烟丝结构的均匀性，提高产品质量的稳定性，同时又容易造成加工过程原料损耗增大，碎丝率、含末率增加，烟叶有效利用率降低，以及卷接设备故障率升高，有效作业率降低等系列问题[8，14]。针对这些问题，也有诸多改进研究。朱成文等人[10]认为采用40 mm定长切丝后碎丝率和填充值变化不大，虽然过程造碎略有增加，出丝率下降0.18%，但烟丝均匀性明显改善，机台作业效率明显提高，空头剔除率和总剔除率明显下降。瞿中先等人[11]研究也认为定长切丝能一定程度上改善细支卷烟烟丝结构分布，降低烟丝消耗。孙东亮等人[12]通过对烟丝“控长、控碎、控宽”处理，即降低长丝、短丝比例，提高中丝比例，烟支吸阻稳定性提升，硬度略有增加，卷烟机剔除率降低，运行效率有所提升。

6 结语

目前，有关细支烟的研究主要是基于常规烟的基础上进行的推导、对比、验证等。对细支卷烟制丝工艺和卷制工艺的优化，都可以在一定程度上改善细支烟品质与生产效益，提高卷烟综合质量[22-27]。实际上，细支卷烟与常规卷烟很多特征差异是由多种因素协同作用导致的[28]。综合来看，关于烟丝结构比例如何影响细支烟物理指标及卷制过程稳定性的看法相对统一，而关于烟丝宽度、掺配物状态等因素对细支卷烟主流烟气、燃烧性、感官品质等方面的影响则存在较多不同研究结论。因此，在对细支烟开展深入的系统研究时还需要结合更多的个性化研究，充分考虑研究对象的特性。