打葉復烤工藝對提升煙葉葉片結構均勻性的影響研究現(xiàn)狀

謝博文 朱智寅 崔程瑞 陳壯宇 周游

摘 要 煙葉在加工過程中要經(jīng)歷原料準備、真空回潮、潤葉、打葉風分和烤葉等一系列打葉復烤環(huán)節(jié)。為了保證煙葉制品中煙絲的質(zhì)量，行業(yè)對復烤后的葉片質(zhì)量提出了一定的要求。基于此，綜合分析國內(nèi)外打葉復烤工藝與葉片結構之間關系的研究現(xiàn)狀，介紹打葉復烤各環(huán)節(jié)的典型工藝參數(shù)對葉片結構的影響規(guī)律，為進一步優(yōu)化打葉復烤工藝，提高產(chǎn)品均質(zhì)化水平奠定理論基礎。

關鍵詞 煙草;打葉復烤;葉片結構;工藝技術

中圖分類號：S572 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.27.100

國家煙草局頒布的2016版《卷煙工藝規(guī)范》將打葉復烤環(huán)節(jié)納入卷煙工藝規(guī)范的標準化文件系統(tǒng)，強調(diào)了打葉復烤的重要性[1]。葉片結構是指打葉后不同大小的葉片所占的比例，是衡量片煙均勻性加工水平的重要指標。打葉復烤后煙葉送入后續(xù)卷煙加工企業(yè)進行制絲等工藝加工，加工后成品煙絲質(zhì)量主要受煙葉葉片結構的影響。葉片尺寸越大，切絲后整煙絲的比例也會相應升高。在一定范圍內(nèi)，煙絲的填充能力隨著煙絲的長度而增加[2-4]。

通常根據(jù)葉片的尺寸，采用大片率（>25.4 mm）、中片率（12.7～25.4mm）、小片率（6.35～12.7 mm）、碎片率（<6.35 mm）、大中片率（>12.7 mm）、出片率（>6.35 mm）、葉中含梗率等指標來衡量煙葉結構。其中，>12.7 mm和≤12.7 mm葉片的比例直接影響煙葉制品中>3.2 mm和≤1.4 mm葉絲的比例[5-6]。因此，為提高卷煙質(zhì)量均勻性，需盡可能控制大片率，提高大中片率和中片率，減少碎片率和葉中含梗率。煙草行業(yè)標準也明確指出葉中含梗率和梗中含葉率應分別≤2.0%和≤1.2%[7]。

原煙在打葉復烤過程中要經(jīng)歷真空回潮、潤葉、打葉和復烤等數(shù)個加工環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)的工藝途徑和參數(shù)設置對葉片結構都具有一定的影響[8-9]。同時，這些葉片結構的指標會隨著工藝相互轉(zhuǎn)化，具有很強的相關性[10-11]?；诖耍C合分析目前國內(nèi)外關于打葉復烤工藝對葉片結構的影響，為進一步改善打葉復烤后的葉片結構提供依據(jù)。

1 煙葉原料對葉片結構的影響

不同等級和不同產(chǎn)地煙葉的抗張力、斷裂伸張量以及葉質(zhì)重等物理性能存在明顯差異。例如福建煙區(qū)三明、龍巖和南平產(chǎn)地的煙葉含梗率以中部葉最高，下部葉次之，上部葉最低[12]，而湖南張家界桑植葉基部分煙葉含梗率遠高于中間部分煙葉[13]。不同的物理性能導致在相同的打葉方式下，打葉效果不同[14]。對于較薄的煙葉，打后的大片率低于較厚的煙葉片[15]。除了物理性能之外，煙葉的含水量和溫度也會影響打葉后的葉片結構質(zhì)量[16]。但在打葉分風之前，原煙會先后經(jīng)過真空回潮和潤葉等環(huán)節(jié)以控制打前含水量和溫度，因此在原料準備環(huán)節(jié)只需要根據(jù)煙葉原料的物理性能選擇合適的工藝即可。

2 真空回潮對葉片結構的影響

真空回潮又被稱為預回潮階段，是通過對來料煙葉進行抽真空后，再進行增溫增濕的處理工藝。真空回潮一方面利用負壓和高溫使得原煙中混雜的甲蟲、螟蟲及其蟲卵死亡，有效減少煙葉的雜氣和刺激性[17];另一方面可以在一定范圍提高原煙含水率和溫度，從而提高其抗破碎性，減小打葉風分中產(chǎn)生的碎片率，有利于提高葉片結構質(zhì)量[17-18]。歐清華等發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過真空回潮預處理的煙葉烤后>12.7 mm的葉片較未經(jīng)真空回潮的煙葉平均高出1.08%，而<3.18 mm的葉片比例平均降低了0.04%[19]。陳彩霞等的研究中經(jīng)真空回潮后再經(jīng)65 ℃滾筒回潮的“哈德門（清香）”卷煙比直接經(jīng)75 ℃滾筒回潮大片率提高了2.69%，碎片率降低了0.12%[20]。

但有研究表明，真空回潮會使得煙葉總糖、還原糖、總堿及糖堿比降低，導致煙氣濃度和香氣量降低[20-21]。

除此之外，真空回潮也會增加一定的生產(chǎn)成本。所以應綜合考慮生產(chǎn)成本、感官質(zhì)量和葉片結構來選擇是否需要真空回潮工序。通常在來料原煙水分<16%或者有結塊現(xiàn)象時，對其進行真空回潮處理[19]。經(jīng)真空回潮后將煙葉溫度控制在50～75 ℃，水分控制在16%～19%[7]。為防止水分和溫度散失，回潮后的煙葉不宜儲存過久，應及時進行鋪葉解把處理。

3 鋪葉解把對葉片結構的影響

煙葉經(jīng)人工選葉和原煙初步混配后，在鋪葉臺進行鋪葉解把。通過對煙葉進行分切，可使解把率大于90%，為后續(xù)的潤葉和打葉做準備[7]。煙葉的分切方式主要有“一刀兩段式”和“兩刀三段式”。針對不同地區(qū)或部位的煙葉選擇不同的分切方式，可以改善葉片結構質(zhì)量?？梢詫⒎智卸尾捎梅謩e加工的形式，形成特色配方模塊，以實現(xiàn)精細化加工。

不同煙葉的物理化學特性不同，甚至同一葉片的葉尖、葉中和葉基的內(nèi)在化學成分含量和熱失重比也存在差異，所以針對不同的煙葉采用不同的分切方式是非常有必要的[12-13]。當來料煙葉的韌性較弱時，采用一刀兩段式，有利于提高葉片的大中片率，減少碎片率;當煙葉韌性較強時，采用兩刀三段式，在保障葉片結構的前提下可以進一步提高潤葉潤透率和復烤后的水分均勻性[22]。楊洋等認為分切方式應綜合考慮對感官質(zhì)量的影響，建議下部葉采用“兩段式”全葉加工方式，中部葉采用“兩段式”去葉基加工方式，上部葉采用“三段式”全葉加工方式[23]。煙葉分切解把后經(jīng)儲柜或者高架庫進入潤葉，不僅能提高原煙混配均勻性，還能實現(xiàn)定量喂料，減少調(diào)整頻次，提高生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性。

4 潤葉對葉片結構的影響

雖然煙葉經(jīng)過真空回潮后溫度和水分都有了一定程度提高，但是還沒有達到打葉風分對來料的要求。且煙葉真空回潮后還要經(jīng)過其他工序才能進行打葉，會導致水分和溫度散失，所以在打葉風分之前需要進行潤葉加工。潤葉過程主要包含一潤和二潤兩個環(huán)節(jié)。一潤主要用來提高煙葉的含水率，而二潤用來提高煙葉的溫度和松散程度，并補充煙葉在“一潤”后散失的水分。

在一定范圍內(nèi)，煙葉韌性隨含水率的增加而增加，但含水率過高時，其韌性反而降低。在含水率合適的情況下，煙葉的梗片結合部位的強度比其他部位低，葉片能順利整齊地從結合部被撕下來，得到尺寸較大、形狀較好的葉片，且梗上基本不帶葉片。當煙葉含水率和溫度都偏高時，煙葉易纏繞在打刀或框欄上，出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。而且在打葉過程中，葉片不易被從煙梗上撕裂分離，即使撕裂下來，由于煙葉含水率較高，也不易被風分。煙葉含水率低時，在葉梗分離過程中梗片結合部位難以整齊分離，梗上留下大量鋸齒狀小葉片。這些小葉片經(jīng)打葉后轉(zhuǎn)化成為碎末，會增加打葉碎片率。煙葉的含水量主要在一潤環(huán)節(jié)進行調(diào)節(jié)，所以一潤環(huán)節(jié)的水分和溫度對大中片率的影響顯著，對碎片率和葉含梗率影響極其顯著[24]。劉其聰?shù)劝l(fā)現(xiàn)，延長一潤后的貯葉時間，可以使得水分更加充分地滲透進入煙葉內(nèi)部，煙葉內(nèi)水分分布更加均勻，從而增加打葉后的大中片率和長梗率[25]。雖然與一潤相比，二潤的水分和溫度對大中片率的影響較小。但王強發(fā)現(xiàn)，出片率和二潤水分、溫度正相關，因此在滿足其他要求的前提下，可以適當提高二潤水分和溫度來提高出片率[26]。

總而言之，潤葉后煙葉的溫度和水分應當在一個合適的范圍內(nèi)，以保證葉片的韌性，一般相對含水量在18%～20%，溫度在65～75 ℃時打葉質(zhì)量較好[16，27]。潤葉后水分和溫度主要通過調(diào)節(jié)蒸汽壓力、蒸汽（水）用量以及風機頻率等潤葉機設備參數(shù)來調(diào)節(jié)[28-29]。其中溫度主要受蒸汽（水）和風機頻率的影響，當實際溫度偏離預設溫度范圍較小時，主要通過調(diào)節(jié)熱風風機的頻率來實現(xiàn)溫度微調(diào);而若溫度較大程度偏離預設值時，則需要調(diào)整蒸汽壓力和蒸汽量來快速升降溫。水分主要受蒸汽量和水用量的影響，為防止溫度和水分過高引起的蒸片煙和水漬煙現(xiàn)象，蒸汽與水的比例通常設為7∶3，且在冬天只采用蒸汽進行潤葉。潤后合格的煙葉可進行后續(xù)打葉風分，不合格的煙葉進行回摻或者按煙葉損耗處理。

5 打葉風分對葉片結構的影響

經(jīng)過潤葉環(huán)節(jié)的增溫增濕后，煙葉的抗破碎性已經(jīng)有了較大程度提高。打葉風分環(huán)節(jié)通過打刀和框欄之間的摩擦力和拉扯力將葉片與葉梗分離，再利用風分器將葉片風分出來，從而達到葉梗分離的目的。在實際生產(chǎn)過程中，打葉風分通常采用“柔打細分”技術，即以多打多風分的方式來減少碎片率，提高大中片率。在四打十一分的生產(chǎn)模式中，出片率隨著打葉級數(shù)下降。其中一級打葉單元最為關鍵，出片率達62%～65%，因此需要優(yōu)先考慮調(diào)整一級打葉單元的結構和打葉方式，以獲得最大的效率。第二、三、四級出片率分別在22%、10%和3%左右時，打葉后葉片結構質(zhì)量較為理想[25，30]。

打葉器是影響打后葉片結構的核心單元，包括框欄形狀、尺寸和打刀形狀、排列等，目前以菱形框欄和矩形打刀使用最為普遍[31]。山東中煙工業(yè)公司技術中心青島研究所對比7.62 cm框欄代替8.89 cm框欄，發(fā)現(xiàn)采用7.62 cm框欄后大中片率、中片率、長梗率均略有提高，碎片率有所降低[32];安徽中煙工業(yè)有限責任公司采用六邊形框欄替代菱形框欄，打葉后大片率降低13%，中片率提高12%，葉含梗下降0.5%[33];咸陽煙葉復烤有限責任公司采用加密菱形框欄，打刀采用矩形和梯形混用形式，打刀以品字形排列，使大片率降低了12.37%，中片率提高了18.22%[34];紅河卷煙廠對打葉框欄孔徑進行了改進，增大1、2、6、7排的孔徑，縮小3、4、5排孔徑，改進后大中片率提高了0.7%，超大片率減小了4.8%[35]。

除了改變打葉器結構外，當葉片結構偏離理想范圍時，可以通過調(diào)節(jié)調(diào)整打輥轉(zhuǎn)速和風分頻率等設備參數(shù)來優(yōu)化葉片結構[36]。不同地區(qū)、不同品種和等級煙葉的收縮特性和韌性不同，同一工藝條件下所得的葉片結構也會有所差異，所以需根據(jù)原料的特性，結合流量的大小來確定合適的加工強度[37-38]。其中，打輥轉(zhuǎn)速主要影響大中片率、中片率和葉含梗率。提高打葉機的打輥轉(zhuǎn)速（強度）有利于提高打葉風分后煙片的中片率和長梗率，并降低葉中含梗率[32]。風分頻率主要是影響葉中含梗率，如果葉含梗率過高，可以考慮適當減小風分頻率。但是考慮到風分效率和梗中含葉率，風分頻率不宜調(diào)整過低。安徽中煙工業(yè)有限責任公司技術中心[39]通過降低流量，提高打輥轉(zhuǎn)速，降低風機頻率和皮帶速度的參數(shù)優(yōu)化方法，成功將葉中含梗率由1.35%降低至0.86%。但由于各參數(shù)共同作用于葉片結構，所以各參數(shù)的調(diào)節(jié)程度和組合方式還需進一步探索。

6 復烤對葉片結構的影響

煙葉經(jīng)過打葉風分之后，葉片結構基本成型。受溫度和水分變化，打后煙葉在復烤過程中會發(fā)生一定皺縮或者伸展，改變實際葉面積的大小。行業(yè)標準規(guī)定煙葉的收縮率需控制在上等煙<4%，中等煙<5%，下等煙<6%[7]。

復烤過程分為干燥、冷卻和回潮三個階段。在干燥階段和冷卻階段，煙葉主要受干燥溫度和冷卻溫度的影響，會發(fā)生失水收縮的現(xiàn)象。在煙葉干燥的快速脫水階段，煙葉收縮速度隨著含水率的降低而降低，通常收縮速度下部煙>中部煙>上部煙。因此采用低溫慢烤方式，可適當降低煙葉脫水速度，有效控制煙葉收縮[40-41]。低溫復烤主要靠盡可能降低主網(wǎng)帶速度和煙葉厚度、降低干燥溫度和冷卻溫度，提高回潮區(qū)的霧化質(zhì)量來實現(xiàn)。其中復烤溫度不能超過100 ℃，冷卻區(qū)溫度在35～45 ℃[42]。簡輝等認為，復烤溫度保持在80～90 ℃有利于葉片結構的改善和致香成分的保留。在回潮階段，煙葉因內(nèi)部水分含量的回升而伸展[43]。王金明等發(fā)現(xiàn)，葉片皺縮率與回潮區(qū)蒸汽壓力和蒸汽量呈正線性關系，而與水用量呈負線性關系[44]。所以在保證水分達標的情況下，盡量減少蒸汽用量，增加水用量可以減小皺縮率，改善葉片結構質(zhì)量。當煙葉復烤后皺縮率過高時，應及時降低各階段溫度，同時降低網(wǎng)帶速度來提高復烤時間，補充所需熱量，且回潮區(qū)盡量減少蒸汽用量，保障煙葉回潮后的伸展性，從而改善葉片結構質(zhì)量。

7 結語

綜上所述，打葉復烤各個階段的工藝均會不同程度影響煙葉打后的葉片結構。為了保障煙葉葉片質(zhì)量，提高葉片結構均勻性，還應從整體把握，依靠在線檢測手段，建立完整的打葉復烤質(zhì)量與工藝參數(shù)控制流程庫，優(yōu)化調(diào)整設備參數(shù)和打葉復烤工藝過程，在兼顧本階段的葉片結構質(zhì)量的同時，應盡可能考慮對后續(xù)工序質(zhì)量的影響，實現(xiàn)整體的參數(shù)協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)打葉復烤均質(zhì)化提升，推動行業(yè)技術的發(fā)展。

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（責任編輯：趙中正）