卷煙生產(chǎn)過(guò)程中焦油穩(wěn)定性關(guān)鍵影響因素研究

摘 要：為探索卷煙生產(chǎn)過(guò)程各因素對(duì)卷煙焦油穩(wěn)定性的影響，采用單因素試驗(yàn)方法，分析切絲寬度、切絲水分、煙絲混合均勻度、梗絲加工工藝、煙支重量及劈刀盤(pán)規(guī)格對(duì)卷煙焦油批內(nèi)均勻性和批間穩(wěn)定性的影響。方差分析及T檢驗(yàn)結(jié)果表明，切絲寬度不同對(duì)卷煙焦油的批間穩(wěn)定性有顯著性影響，試驗(yàn)范圍內(nèi)，隨著切絲寬度的增加，批間焦油量減小；試驗(yàn)范圍內(nèi)，切絲水分、煙絲混合均勻度及梗絲加工工藝影響卷煙焦油的批內(nèi)均勻性；煙支重量不同對(duì)卷煙焦油批間穩(wěn)定性有顯著性影響，隨著煙支重量增加，焦油量增大；重量穩(wěn)定的前提下，劈刀盤(pán)規(guī)格不同影響煙支密度的均勻性，從而影響卷煙焦油的批間穩(wěn)定性和批內(nèi)均勻性。

關(guān)鍵詞：切絲寬度；切絲含水率；煙絲混合均勻度；梗絲加工工藝；實(shí)物利用率；煙支重量；劈刀盤(pán)；焦油穩(wěn)定性

中圖分類(lèi)號(hào)：TS452 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2024）31-0050-05

Abstract： In order to explore the influence of various factors in the cigarette production process on the stability of cigarette tar， a single-factor test method was used to analyze the effects of cut width， cut hydration content， cut tobacco mixing uniformity， stem processing technology， cigarette weight and cleaver disk specifications on the intra-batch uniformity and inter-batch stability of cigarette tar. The results of variance analysis and T-test showed that： Different cut width had a significant impact on the inter-batch stability of cigarette tar. Within the test range， with the increase of cut width， the amount of tar between batches decreased; Within the test range， the moisture content of the cut， the mixing uniformity of cut tobacco and the processing technology of cut stem affected the intra-batch uniformity of cigarette tar; Different cigarette weights had a significant impact on the inter-batch stability of cigarette tar. As the cigarette weight increased， the amount of tar increased; Under the premise of stable weight， different specifications of the cleaver disc affect the uniformity of cigarette density， thereby affecting the stability of cigarette tar between batches and the uniformity within batches.

Keywords： cut width; cut moisture content; cut tobacco mixing uniformity; cut stem processing technology; physical utilization rate; cigarette weight; cleaver plate; tar stability

焦油的產(chǎn)生是卷煙燃燒時(shí)，煙草的燃燒、熱解、干餾和蒸餾產(chǎn)生了富集的高溫氣體混合物，當(dāng)它通過(guò)煙支時(shí)迅速冷卻，冷凝為參數(shù)微粒，這些氣體中懸浮的微小粒子形成了氣溶膠。煙氣被劍橋?yàn)V片所截留的部分稱(chēng)為總粒相物，總粒相物減去水分即為干粒相物，干粒相物中減去煙堿即為焦油。焦油中主要成分有稠環(huán)芳烴化合物、酚及芳香類(lèi)化合物。在卷煙生產(chǎn)制造過(guò)程中，影響卷煙焦油量產(chǎn)生的因素較多，目前，行業(yè)主要是從原料、配方及卷煙材料控制卷煙焦油，對(duì)卷煙生產(chǎn)過(guò)程影響因素的研究過(guò)于零散，缺乏系統(tǒng)性。鑒于此，本文主要從生產(chǎn)過(guò)程出發(fā)，系統(tǒng)梳理加工過(guò)程中的相關(guān)因素，研究這些因素對(duì)卷煙批內(nèi)批間焦油的影響，找出關(guān)鍵性影響因素，以期后續(xù)建立控制方法，達(dá)到焦油穩(wěn)定性控制的目的。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

某牌號(hào)葉組及摻配物、某牌號(hào)接裝紙、醋纖濾棒及某牌號(hào)卷煙紙（透氣度（60±6） cu）。RM200A旋轉(zhuǎn)吸煙機(jī)、Agilent 7890A氣相色譜儀、QTM綜合測(cè)試臺(tái)、MW3220密度水分儀、TM710e型紅外水分儀（美國(guó)DNC公司）、CJ301煙絲振動(dòng)分選篩（鄭州煙草研究院）、KBF240恒溫恒濕箱、FED240熱風(fēng)循環(huán)烘箱。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究切絲寬度、切絲水分、煙絲混合均勻度、梗絲加工工藝、煙支重量及劈刀盤(pán)規(guī)格6個(gè)因素對(duì)卷煙焦油的影響。切絲寬度試驗(yàn)將烘后葉絲絲樣品人工送絲進(jìn)行卷制，梗絲加工工藝試驗(yàn)為保證各組分葉片混合均勻，葉片加料后過(guò)自翻柜。

1.2.2 樣品制備

濾棒樣品的制備：試制15盤(pán)（6萬(wàn)支）醋纖濾棒（標(biāo)準(zhǔn)（2 800±100） Pa），按照試驗(yàn)前調(diào)試的車(chē)速進(jìn)行生產(chǎn)，AQL（可接受的質(zhì)量水平）=10%。抽樣方案為對(duì)每盤(pán)進(jìn)行檢驗(yàn)判定，采用GB/T 2828.1—2012《計(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)程序 第1部分：按接收質(zhì)量限（AQL）檢索的逐批檢驗(yàn)抽樣計(jì)劃》，檢驗(yàn)水平為Ⅱ的二次正常抽樣方案。樣本量為n1=n2=125，Ac1 Re1Ac2 Re2=11 1626 27；卷煙樣品制備為切絲寬度試驗(yàn)將烘后葉絲絲樣品人工送絲進(jìn)行卷制，卷制時(shí)按照試驗(yàn)牌號(hào)正常卷制參數(shù)進(jìn)行卷制。卷制順序按照切絲寬度從低到高進(jìn)行，卷制重量設(shè)定900 mg/支，其他參數(shù)重量設(shè)定均為875 mg/支，將樣品按照設(shè)定值±10 mg，圓周（24.4±1） mm的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行挑選。

1）切絲寬度：切絲寬度按照0.6、0.8、1.0、1.2和1.4 mm進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)在切絲機(jī)處手動(dòng)修改切絲寬度參數(shù)制備樣品，每個(gè)參數(shù)切絲約790 kg，就地風(fēng)選后切絲寬度0.6 mm參數(shù)的樣品取80 kg，其他均取60 kg分別裝箱標(biāo)識(shí)存放在貯絲房。葉絲干燥段工藝流量設(shè)定為4 000 kg/h，其他按照常規(guī)工藝標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。將烘絲樣品人工送絲進(jìn)行卷制，卷制時(shí)按照試驗(yàn)牌號(hào)正常卷制參數(shù)進(jìn)行卷制。卷制順序按照切絲寬度從低到高進(jìn)行，卷制重量設(shè)定900 mg/支。

2）切絲水分：切絲水分按照19.0%、21.0%進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)調(diào)整松散回潮加水量制備樣品，卷制重量設(shè)定875 mg/支，其他按照常規(guī)工藝標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

3）煙絲混合均勻度：煙絲混合均勻度試驗(yàn)是通過(guò)改變加香前工藝路徑的方法。卷制重量設(shè)定為875 mg/支，其他按照常規(guī)工藝標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

4）梗絲加工工藝：摻配梗絲（常規(guī)梗絲、高壓梗絲）均按篩分后人工摻配方式進(jìn)行，卷制重量設(shè)定875 mg/支，其他按照常規(guī)工藝標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

5）煙支重量：煙支重量按照835、875、915 mg進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)調(diào)整卷煙機(jī)重量控制參數(shù)制備樣品，其他按照常規(guī)工藝標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

6）劈刀盤(pán)規(guī)格：劈刀盤(pán)參數(shù)按照3槽（槽深3.8 mm）、6槽（槽深4.5 mm，2.0 mm）進(jìn)行設(shè)計(jì)（目前本廠僅有此2種劈刀盤(pán)配件），通過(guò)更換劈刀盤(pán)的方式制備樣品，卷制重量設(shè)定875 mg/支，其他按照常規(guī)工藝標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

2 研究結(jié)果與討論

2.1 切絲寬度對(duì)卷煙焦油影響的研究

切絲寬度對(duì)卷煙物理指標(biāo)及煙氣指標(biāo)影響的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

試驗(yàn)結(jié)論：①表1結(jié)果表明，在一定切絲寬度范圍內(nèi)，卷煙焦油及CO釋放量與切絲寬度呈顯著的負(fù)相關(guān)（相關(guān)系數(shù)R焦油=-0.96，RCO=-0.95），隨著葉絲寬度的增加卷煙焦油及CO均降低。②煙支吸阻及密度與切絲寬度無(wú)相關(guān)性規(guī)律。

2.2 切絲水分對(duì)卷煙焦油影響的研究

切絲水分對(duì)卷煙焦油影響的數(shù)據(jù)檢測(cè)及數(shù)據(jù)分析結(jié)果見(jiàn)表2。

試驗(yàn)結(jié)論：①由表2—表3表明，在此試驗(yàn)范圍內(nèi)，不同切絲水分的卷煙焦油的均值無(wú)顯著性差異，說(shuō)明經(jīng)過(guò)氣流干燥的葉絲其卷煙焦油批間穩(wěn)定性不受切絲水分的影響。②說(shuō)明不同切絲水分影響卷煙批內(nèi)焦油的穩(wěn)定性。③切絲水分19.41%的吸阻較切絲水分20.53%的吸阻穩(wěn)定。

2.3 煙絲混合均勻度對(duì)卷煙焦油影響的研究

焦油檢測(cè)及數(shù)據(jù)分析結(jié)果見(jiàn)表4—表6。

試驗(yàn)結(jié)論：①表4結(jié)果表明，2種工藝路徑模式影響卷煙的批內(nèi)焦油穩(wěn)定性。煙絲的混合均勻度越高，卷煙焦油批內(nèi)波動(dòng)就越小。②由表4—表6的研究結(jié)果表明，2種工藝路徑的卷煙焦油均值無(wú)顯著性差異，說(shuō)明以上2種工藝路徑并不影響卷煙焦油的批間穩(wěn)定性。

2.4 梗絲加工工藝對(duì)卷煙焦油影響的研究

煙?；瘜W(xué)成分、梗絲物理指標(biāo)、卷煙煙氣檢測(cè)及數(shù)據(jù)分析結(jié)果和梗絲感官質(zhì)量評(píng)價(jià)見(jiàn)表7—表10。

試驗(yàn)結(jié)論：①表9實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，摻配梗絲的不同會(huì)影響卷煙焦油的批內(nèi)均勻性。摻兌高壓梗絲的卷煙焦油批內(nèi)均勻性好于常規(guī)梗絲。②表9—表10試驗(yàn)結(jié)果表明，摻兌相同比例的上述2種梗絲對(duì)卷煙的總粒相物無(wú)差異性影響，說(shuō)明并不會(huì)影響卷煙焦油的批間穩(wěn)定性。

分析：①據(jù)表7的常規(guī)化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果表明，通過(guò)2種工藝加工模式的煙梗在水溶性糖的方面存在巨大差異，經(jīng)過(guò)高壓蒸梗后的煙梗其總糖及還原糖含量分別降低34.5%和35.8%，由于糖含量是卷煙焦油產(chǎn)生的重要因素之一，所以糖含量的降低導(dǎo)致單克高壓梗絲產(chǎn)生的焦油較常規(guī)梗絲降低，理論上攙兌相同比例2種梗絲的卷煙在煙氣指標(biāo)上會(huì)產(chǎn)生差異。②表9檢測(cè)結(jié)果表明，高壓梗絲與常規(guī)梗絲在物理結(jié)構(gòu)填充值方面存在差異，因此2種梗絲作為摻配物攙兌到煙絲中會(huì)影響卷煙的燃燒性能，最終也會(huì)影響到煙氣指標(biāo)。

2.5 煙支重量對(duì)卷煙焦油影響的研究

焦油、物理指標(biāo)檢測(cè)及數(shù)據(jù)分析結(jié)果見(jiàn)表11—表12。

試驗(yàn)結(jié)論：①表11—12結(jié)果表明，煙支重量對(duì)卷煙焦油均值有顯著性影響。隨著煙支重量的增加，卷煙焦油、煙支吸阻及煙支密度均有所增加，這主要與煙支凈含絲量的增加有關(guān)。②表12結(jié)果表明，在煙支重量相差40 mg情況下，卷煙焦油均值最大相差0.64 mg/支。

2.6 劈刀盤(pán)規(guī)格對(duì)卷煙焦油影響的研究

焦油檢測(cè)及數(shù)據(jù)分析結(jié)果見(jiàn)表13。

試驗(yàn)結(jié)論：表13研究結(jié)果表明，劈刀盤(pán)槽數(shù)不同的卷煙焦油均值存在顯著性差異，3槽劈刀盤(pán)的煙支在煙氣指標(biāo)的均勻性上好于6槽劈刀盤(pán)。

分析：由表13可知，重量穩(wěn)定的情況下，劈刀盤(pán)3槽的煙支吸阻及煙支密度分布均勻性均好于6槽的煙支。煙支密度及吸阻的波動(dòng)影響卷煙的燃燒性能，因而2種劈刀盤(pán)卷煙焦油的差異是由煙支的燃燒性能不同導(dǎo)致的。

3 結(jié)論

1）切絲寬度不同對(duì)卷煙焦油的批間穩(wěn)定性有顯著性影響，試驗(yàn)范圍內(nèi)，隨著切絲寬度的增加，批間焦油量減小。

2）試驗(yàn)范圍內(nèi)，切絲水分不同、煙絲混合均勻度不同及摻配梗絲的不同對(duì)卷煙焦油的批間穩(wěn)定性無(wú)顯著性影響，但影響卷煙焦油的批內(nèi)穩(wěn)定性。適宜的切絲水分保證切絲松散，能夠提高卷煙焦油批內(nèi)的穩(wěn)定性；煙絲混合均勻度越高，焦油批內(nèi)穩(wěn)定性越好；高壓梗絲較常規(guī)梗絲，能夠提升焦油的批內(nèi)穩(wěn)定性及改善卷煙的感官質(zhì)量。

3）在現(xiàn)有工藝加工模式下，實(shí)物質(zhì)量利用率對(duì)卷煙焦油穩(wěn)定性無(wú)顯著性影響。

4）煙支重量不同對(duì)卷煙焦油批間穩(wěn)定性有顯著性影響，隨著煙支重量增加，焦油量增大。

5）重量穩(wěn)定的前提下，劈刀盤(pán)規(guī)格不同影響煙支密度的均勻性，從而影響卷煙焦油批間穩(wěn)定性和批內(nèi)均勻性。

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