成丝工艺参数对梗丝形态及有效利用率的影响

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摘要：为了改善梗丝形态分布，提高丝状梗丝比例，采用正交试验，考察物料水分、压梗间隙和切梗丝宽度对丝状梗丝比例、梗丝物理质量的影响，确定成丝工艺参数组合；将梗丝以15%的比例添加到卷烟配方中，分析梗丝形态分布改善对梗丝有效利用率及卷烟物理质量的影响。结果表明，物料水分含量在29%～31%范围内波动对梗丝形态分布及物理质量的影响不显著，压梗间隙是影响梗丝形态分布及填充值的关键因素，切梗丝宽度是影响梗丝物理质量的关键因素。确定最佳烟梗成丝参数为物料水分含量30%，压梗间隙0.8 mm，切梗丝宽度0.18 mm；在最佳成丝条件下，丝状梗丝比例提高101.90%，片状梗丝比例降低49.00%，烟支中梗丝含量提高6.08%，标准偏差降低65.90%，端部落丝量降低15.15%，吸阻标准偏差降低21.15%，烟丝密度标偏降低16.56%。通过优化的成丝工艺参数，梗丝形态分布得到改善，卷烟物理质量及稳定性有所提高。

关键词：成丝工艺参数；梗丝形态分布；梗丝有效利用率；卷烟物理质量

中图分类号：TS44 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）01-0096-04

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.01.027

烟梗是烟叶的重要组成部分，将其加工制成梗丝掺兑于卷烟配方中，不仅能够降低配方成本，而且可以降低卷烟烟气焦油量，减少吸烟对人体的危害[1-5]。然而，由于烟梗的地区特性差异以及加工后梗丝的形态多为片状，与叶丝形态差异较大，不易均匀掺配，卷制后引起卷烟吸阻、单支重及烟丝密度的波动，从而影响卷烟品质[6，7]。因此，梗丝较多使用在低档卷烟中，高档卷烟中不使用或用量很少。

近年来关于梗丝形态改善的研究日益受到关注，但是这些研究主要集中在梗丝形态分布对掺配均匀性的影响[8]、梗丝结构对卷烟质量稳定性的影响[9]等方面，对梗丝形态改善的研究仍较少。叶鸿宇等[7]研究了成丝工艺参数对梗丝结构和卷烟吸阻稳定性的影响，但并未提出较优的成丝工艺参数。因此，以提高丝状梗丝比例为研究目标，通过烟梗成丝工艺参数研究，确定较优的成丝工艺参数，并对梗丝有效利用率及卷烟物理质量进行分析，旨在改善梗丝形态分布，提高梗丝在卷烟中的应用效果。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

试验材料为许昌卷烟厂配方烟梗、黄金叶（帝豪）牌号配方烟丝；试验仪器有YQ-2型烟丝振动分选筛、D51填充值测定仪、QTM8型综合测试台、YDX-3型端部落丝仪、HP6890型气相色谱仪。

1.2 试验方法

1.2.1 正交试验 利用正交试验表L9（34）进行物料含水率（贮梗后烟梗含水率）、压梗间隙和切梗丝宽度间的3因素3水平正交试验（表1）。

1.2.2 取样和检测方法

1）梗丝物理质量取样检测方法。参数调整并运行稳定后，在梗丝干燥出口处取样检测，按照YC/T 178-2003检测梗丝整丝率、碎丝率[10]，按照YC/T 163-2003[11]检测梗丝填充值。

2）梗丝形态界定及检测方法。各组试验完成后随机取样3组（10 g/组）梗丝，采用目测辅以电子数字型游标卡尺的方式对梗丝形态进行检测。综合分析梗丝加工效果及实际测定情况，并查阅相关文献[7]对梗丝形态进行如下界定：

丝状梗丝：膨胀后梗丝宽度≤3 mm，最长边与最短边之比≥3；

片状梗丝：膨胀后梗丝宽度≥4 mm，最长边与最短边之比≤2。

3）应用效果评价取样检测方法。卷烟物理质量检测方法：按照GB/T 22838.4-2009检测卷烟质量[12]，按照GB/T 22838.5-2009检测卷烟吸阻[13]，按照GB/T 22838.6-2009检测卷烟硬度[14]，按照GB/T 22838.16-2009检测卷烟端部落丝量[15]，按照YC/T 476-2013检测烟支烟丝密度[16]。

梗丝有效利用率取样检测方法：以5支卷烟中的烟丝为一个计量单位，将卷制后成品卷烟中的烟丝取出，挑出其中梗丝称量并计算单支卷烟梗丝含量，取5次平行试验平均值作为检测结果。

2 结果与分析

2.1 成丝工艺参数对梗丝形态分布的影响

根据正交试验设计（表1）进行不同物料含水率、压梗间隙和切梗丝宽度的正交试验，在烘丝机出口处取样检测丝状梗丝比例、片状梗丝比例、整丝率、碎丝率及填充值，结果如表2所示。

对正交试验结果进行方差分析，结果如表3所示。方差分析结果显示，物料水分在29%～31%范围内波动对梗丝形态分布及物理质量的影响不显著，压梗间隙对丝状梗丝比例、片状梗丝比例和填充值的影响显著，切梗丝宽度对梗丝整丝率和碎丝率的影响显著。因此，压梗间隙是影响梗丝形态分布及填充值的关键因素，切梗丝宽度是影响梗丝物理质量的关键因素。比较各因素对应的数据之和大小（表4），确定最优水平。丝状梗丝比例、整丝率和填充值越大越好，片状梗丝比例和碎丝率越小越好，因此，烟梗成丝最优参数组合为A2B1C3，即物料水分30%，压梗间隙0.8 mm，切梗丝宽度0.18 mm。

2.2 最优组合验证试验

采用成丝工艺最优参数组合将烟梗加工成梗丝，以原参数（物料水分30%，压梗间隙1.6 mm，切梗丝宽度0.16 mm）生产的梗丝为对照，对比分析参数优化前后丝状和片状梗丝比例、整丝率、碎丝率和填充值变化情况，结果如表5所示。由表5分析可知，参数优化后丝状梗丝比例提高101.90%，片状梗丝比例降低49.00%，梗丝形态分布得到改善。同时，整丝率提高5.60%，碎丝率降低33.10%，填充值提高15.50%，梗丝的物理质量提高。

2.3 梗丝形态分布改善对梗丝有效利用率的影响

按照“1.2.2”中的方法对卷制后烟支中的梗丝进行挑选和称量，检测结果如表6所示。由表6可知，与对照样卷烟相比，试验样卷烟的梗丝含量提高6.08%，标准偏差降低65.91%，即提高丝状梗丝的质量占比能够提高烟支中梗丝含量，降低梗丝含量的波动，卷烟品质更加稳定。因此，改善梗丝形态分布，提高丝状梗丝的质量占比能够提高梗丝的有效利用率。

2.4 改善梗丝形态分布对卷烟物理质量的影响

将参数优化前后生产的2种梗丝均按照15%的比例掺兑到卷烟配方中进行加香、卷制，对比试验样卷烟和对照样卷烟的吸阻、硬度和烟丝密度等指标，并计算标准偏差，分析梗丝形态分布改善对卷烟物理质量的影响，检测结果见表7。表7结果显示，丝状梗丝质量占比提高后，端部落丝量降低15.15%，吸阻标偏降低21.15%，烟丝密度标偏降低16.56%。吸阻标偏和烟丝密度标偏降低，卷烟的物理质量稳定性提高，端部落丝量降低，卷烟卷制质量提高。因此，改善梗丝形态分布，提高丝状梗丝的质量占比能够在一定程度上改善和提高卷烟的物理质量。

3 小结

物料水分在29%～31%范围内波动对梗丝形态分布及物理质量的影响不显著，压梗间隙对丝状梗丝比例、片状梗丝比例和填充值的影响显著，切梗丝宽度对梗丝整丝率和碎丝率的影响显著。烟梗成丝最优参数组合为物料水分30%，压梗间隙0.8 mm，切梗丝宽度0.18 mm。

参数优化后，丝状梗丝比例提高101.90%，片状梗丝比例降低49.00%，梗丝形态分布得到改善。整丝率提高5.60%，碎丝率降低33.10%，填充值提高15.50%，梗丝的物理质量提高。

梗丝形态分布改善后，烟支中梗丝含量提高6.08%，标准偏差降低65.91%，烟支中梗丝含量提高，梗丝含量波动降低，卷烟品质更加稳定。梗丝形态分布改善后，端部落丝量降低15.15%，吸阻标偏降低21.15%，烟丝密度标偏降低16.56%，卷烟的物理质量及其稳定性提高。

参考文献：

[1] 国家烟草专卖局.卷烟工艺规范[M].北京：中央文献出版社，2003.

[2] 陈良元.卷烟加工工艺[M].河南：河南科学技术出版社，2003.

[3] 秦前浩，刘朝贤，戴晓军.卷烟工艺测试分析大纲[M].成都：四川大学出版社，2004.

[4] SMITH E T.Method for utilizing tobacco stems in smoking products[P].US patent：4076030，1978-02-28.

[5] DAVIS D L，NIELSEN M T.Tobacco Production，Chemistry and Technology[M].London，Blackwell Publishing，1999.

[6] 李 晓，纪晓楠，姚二民，等.不同地区烟梗吸湿性能对加工分组的影响[J].烟草科技，2014（6）：5-7.

[7] 叶鸿宇，许 峰，张建中，等.成丝工艺参数对梗丝结构和卷烟吸阻稳定性的影响[J].烟草科技，2013（11）：11-14.

[8] 陈景云，李东亮，夏莺莺，等.梗丝分布形态对其掺配均匀度的影响[J].烟草科技，2004（8）：8-10.

[9] 高尊华，鲍文华，程红军，等.梗丝结构对卷烟质量稳定性的影响[J].烟草科技，2007（2）：5-7.

[10] YC/T 178-2003，烟丝整丝率、碎丝率的测定方法[S].

[11] YC/T 163-2003，卷烟膨胀梗丝填充值的测定[S].

[12] GB/T 22838.4-2009，卷烟和滤棒物理性能的测定第4部分：卷烟质量[S].

[13] GB/T 22838.5-2009，卷烟和滤棒物理性能的测定第5部分：卷烟吸阻和滤棒压降[S].

[14] GB/T 22838.6-2009，卷烟和滤棒物理性能的测定第6部分：硬度[S].

[15] GB/T 22838.16-2009，卷烟和滤棒物理性能的测定第16部分：卷烟端部掉落烟丝的测定旋转笼法[S].

[16] YC/T 476-2013，烟支烟丝密度测定微波法[S].