謝博文 朱智寅 崔程瑞 陳壯宇 周游

摘 要 煙葉在加工過(guò)程中要經(jīng)歷原料準(zhǔn)備、真空回潮、潤(rùn)葉、打葉風(fēng)分和烤葉等一系列打葉復(fù)烤環(huán)節(jié)。為了保證煙葉制品中煙絲的質(zhì)量，行業(yè)對(duì)復(fù)烤后的葉片質(zhì)量提出了一定的要求。基于此，綜合分析國(guó)內(nèi)外打葉復(fù)烤工藝與葉片結(jié)構(gòu)之間關(guān)系的研究現(xiàn)狀，介紹打葉復(fù)烤各環(huán)節(jié)的典型工藝參數(shù)對(duì)葉片結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，為進(jìn)一步優(yōu)化打葉復(fù)烤工藝，提高產(chǎn)品均質(zhì)化水平奠定理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 煙草;打葉復(fù)烤;葉片結(jié)構(gòu);工藝技術(shù)

中圖分類號(hào)：S572 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.27.100

國(guó)家煙草局頒布的2016版《卷煙工藝規(guī)范》將打葉復(fù)烤環(huán)節(jié)納入卷煙工藝規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)化文件系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)了打葉復(fù)烤的重要性[1]。葉片結(jié)構(gòu)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(biāo)。打葉復(fù)烤后煙葉送入后續(xù)卷煙加工企業(yè)進(jìn)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(jié)構(gòu)的影響。葉片尺寸越大，切絲后整煙絲的比例也會(huì)相應(yīng)升高。在一定范圍內(nèi)，煙絲的填充能力隨著煙絲的長(zhǎng)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(biāo)來(lái)衡量煙葉結(jié)構(gòu)。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(biāo)準(zhǔn)也明確指出葉中含梗率和梗中含葉率應(yīng)分別≤2.0%和≤1.2%[7]。

原煙在打葉復(fù)烤過(guò)程中要經(jīng)歷真空回潮、潤(rùn)葉、打葉和復(fù)烤等數(shù)個(gè)加工環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)的工藝途徑和參數(shù)設(shè)置對(duì)葉片結(jié)構(gòu)都具有一定的影響[8-9]。同時(shí)，這些葉片結(jié)構(gòu)的指標(biāo)會(huì)隨著工藝相互轉(zhuǎn)化，具有很強(qiáng)的相關(guān)性[10-11]?；诖?，綜合分析目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于打葉復(fù)烤工藝對(duì)葉片結(jié)構(gòu)的影響，為進(jìn)一步改善打葉復(fù)烤后的葉片結(jié)構(gòu)提供依據(jù)。

1 煙葉原料對(duì)葉片結(jié)構(gòu)的影響

不同等級(jí)和不同產(chǎn)地?zé)熑~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(yuǎn)高于中間部分煙葉[13]。不同的物理性能導(dǎo)致在相同的打葉方式下，打葉效果不同[14]。對(duì)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(huì)影響打葉后的葉片結(jié)構(gòu)質(zhì)量[16]。但在打葉分風(fēng)之前，原煙會(huì)先后經(jīng)過(guò)真空回潮和潤(rùn)葉等環(huán)節(jié)以控制打前含水量和溫度，因此在原料準(zhǔn)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(duì)葉片結(jié)構(gòu)的影響

真空回潮又被稱為預(yù)回潮階段，是通過(guò)對(duì)來(lái)料煙葉進(jìn)行抽真空后，再進(jìn)行增溫增濕的處理工藝。真空回潮一方面利用負(fù)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(fēng)分中產(chǎn)生的碎片率，有利于提高葉片結(jié)構(gòu)質(zhì)量[17-18]。歐清華等發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)真空回潮預(yù)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(huì)使得煙葉總糖、還原糖、總堿及糖堿比降低，導(dǎo)致煙氣濃度和香氣量降低[20-21]。

除此之外，真空回潮也會(huì)增加一定的生產(chǎn)成本。所以應(yīng)綜合考慮生產(chǎn)成本、感官質(zhì)量和葉片結(jié)構(gòu)來(lái)選擇是否需要真空回潮工序。通常在來(lái)料原煙水分<16%或者有結(jié)塊現(xiàn)象時(shí)，對(duì)其進(jìn)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(chǔ)存過(guò)久，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行鋪葉解把處理。

3 鋪葉解把對(duì)葉片結(jié)構(gòu)的影響

煙葉經(jīng)人工選葉和原煙初步混配后，在鋪葉臺(tái)進(jìn)行鋪葉解把。通過(guò)對(duì)煙葉進(jìn)行分切，可使解把率大于90%，為后續(xù)的潤(rùn)葉和打葉做準(zhǔn)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(duì)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(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)精細(xì)化加工。

不同煙葉的物理化學(xué)特性不同，甚至同一葉片的葉尖、葉中和葉基的內(nèi)在化學(xué)成分含量和熱失重比也存在差異，所以針對(duì)不同的煙葉采用不同的分切方式是非常有必要的[12-13]。當(dāng)來(lái)料煙葉的韌性較弱時(shí)，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(dāng)煙葉韌性較強(qiáng)時(shí)，采用兩刀三段式，在保障葉片結(jié)構(gòu)的前提下可以進(jìn)一步提高潤(rùn)葉潤(rùn)透率和復(fù)烤后的水分均勻性[22]。楊洋等認(rèn)為分切方式應(yīng)綜合考慮對(duì)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(chǔ)柜或者高架庫(kù)進(jìn)入潤(rùn)葉，不僅能提高原煙混配均勻性，還能實(shí)現(xiàn)定量喂料，減少調(diào)整頻次，提高生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性。

4 潤(rùn)葉對(duì)葉片結(jié)構(gòu)的影響

雖然煙葉經(jīng)過(guò)真空回潮后溫度和水分都有了一定程度提高，但是還沒(méi)有達(dá)到打葉風(fēng)分對(duì)來(lái)料的要求。且煙葉真空回潮后還要經(jīng)過(guò)其他工序才能進(jìn)行打葉，會(huì)導(dǎo)致水分和溫度散失，所以在打葉風(fēng)分之前需要進(jìn)行潤(rùn)葉加工。潤(rùn)葉過(guò)程主要包含一潤(rùn)和二潤(rùn)兩個(gè)環(huán)節(jié)。一潤(rùn)主要用來(lái)提高煙葉的含水率，而二潤(rùn)用來(lái)提高煙葉的溫度和松散程度，并補(bǔ)充煙葉在“一潤(rùn)”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(guò)高時(shí)，其韌性反而降低。在含水率合適的情況下，煙葉的梗片結(jié)合部位的強(qiáng)度比其他部位低，葉片能順利整齊地從結(jié)合部被撕下來(lái)，得到尺寸較大、形狀較好的葉片，且梗上基本不帶葉片。當(dāng)煙葉含水率和溫度都偏高時(shí)，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(guò)程中，葉片不易被從煙梗上撕裂分離，即使撕裂下來(lái)，由于煙葉含水率較高，也不易被風(fēng)分。煙葉含水率低時(shí)，在葉梗分離過(guò)程中梗片結(jié)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(huì)增加打葉碎片率。煙葉的含水量主要在一潤(rùn)環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以一潤(rùn)環(huán)節(jié)的水分和溫度對(duì)大中片率的影響顯著，對(duì)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(zhǎng)一潤(rùn)后的貯葉時(shí)間，可以使得水分更加充分地滲透進(jìn)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(zhǎng)梗率[25]。雖然與一潤(rùn)相比，二潤(rùn)的水分和溫度對(duì)大中片率的影響較小。但王強(qiáng)發(fā)現(xiàn)，出片率和二潤(rùn)水分、溫度正相關(guān)，因此在滿足其他要求的前提下，可以適當(dāng)提高二潤(rùn)水分和溫度來(lái)提高出片率[26]。

總而言之，潤(rùn)葉后煙葉的溫度和水分應(yīng)當(dāng)在一個(gè)合適的范圍內(nèi)，以保證葉片的韌性，一般相對(duì)含水量在18%～20%，溫度在65～75 ℃時(shí)打葉質(zhì)量較好[16，27]。潤(rùn)葉后水分和溫度主要通過(guò)調(diào)節(jié)蒸汽壓力、蒸汽（水）用量以及風(fēng)機(jī)頻率等潤(rùn)葉機(jī)設(shè)備參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)[28-29]。其中溫度主要受蒸汽（水）和風(fēng)機(jī)頻率的影響，當(dāng)實(shí)際溫度偏離預(yù)設(shè)溫度范圍較小時(shí)，主要通過(guò)調(diào)節(jié)熱風(fēng)風(fēng)機(jī)的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度微調(diào);而若溫度較大程度偏離預(yù)設(shè)值時(shí)，則需要調(diào)整蒸汽壓力和蒸汽量來(lái)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(guò)高引起的蒸片煙和水漬煙現(xiàn)象，蒸汽與水的比例通常設(shè)為7∶3，且在冬天只采用蒸汽進(jìn)行潤(rùn)葉。潤(rùn)后合格的煙葉可進(jìn)行后續(xù)打葉風(fēng)分，不合格的煙葉進(jìn)行回?fù)交蛘甙礋熑~損耗處理。

5 打葉風(fēng)分對(duì)葉片結(jié)構(gòu)的影響

經(jīng)過(guò)潤(rùn)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(fēng)分環(huán)節(jié)通過(guò)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(fēng)分器將葉片風(fēng)分出來(lái)，從而達(dá)到葉梗分離的目的。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，打葉風(fēng)分通常采用“柔打細(xì)分”技術(shù)，即以多打多風(fēng)分的方式來(lái)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(jí)數(shù)下降。其中一級(jí)打葉單元最為關(guān)鍵，出片率達(dá)62%～65%，因此需要優(yōu)先考慮調(diào)整一級(jí)打葉單元的結(jié)構(gòu)和打葉方式，以獲得最大的效率。第二、三、四級(jí)出片率分別在22%、10%和3%左右時(shí)，打葉后葉片結(jié)構(gòu)質(zhì)量較為理想[25，30]。

打葉器是影響打后葉片結(jié)構(gòu)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(shù)中心青島研究所對(duì)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(zhǎng)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(zé)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(yáng)煙葉復(fù)烤有限責(zé)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(duì)打葉框欄孔徑進(jìn)行了改進(jìn)，增大1、2、6、7排的孔徑，縮小3、4、5排孔徑，改進(jìn)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(jié)構(gòu)外，當(dāng)葉片結(jié)構(gòu)偏離理想范圍時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)整打輥轉(zhuǎn)速和風(fēng)分頻率等設(shè)備參數(shù)來(lái)優(yōu)化葉片結(jié)構(gòu)[36]。不同地區(qū)、不同品種和等級(jí)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(jié)構(gòu)也會(huì)有所差異，所以需根據(jù)原料的特性，結(jié)合流量的大小來(lái)確定合適的加工強(qiáng)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(jī)的打輥轉(zhuǎn)速（強(qiáng)度）有利于提高打葉風(fēng)分后煙片的中片率和長(zhǎng)梗率，并降低葉中含梗率[32]。風(fēng)分頻率主要是影響葉中含梗率，如果葉含梗率過(guò)高，可以考慮適當(dāng)減小風(fēng)分頻率。但是考慮到風(fēng)分效率和梗中含葉率，風(fēng)分頻率不宜調(diào)整過(guò)低。安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心[39]通過(guò)降低流量，提高打輥轉(zhuǎn)速，降低風(fēng)機(jī)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(jié)構(gòu)，所以各參數(shù)的調(diào)節(jié)程度和組合方式還需進(jìn)一步探索。

6 復(fù)烤對(duì)葉片結(jié)構(gòu)的影響

煙葉經(jīng)過(guò)打葉風(fēng)分之后，葉片結(jié)構(gòu)基本成型。受溫度和水分變化，打后煙葉在復(fù)烤過(guò)程中會(huì)發(fā)生一定皺縮或者伸展，改變實(shí)際葉面積的大小。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(fù)烤過(guò)程分為干燥、冷卻和回潮三個(gè)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(huì)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(dāng)降低煙葉脫水速度，有效控制煙葉收縮[40-41]。低溫復(fù)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(lái)實(shí)現(xiàn)。其中復(fù)烤溫度不能超過(guò)100 ℃，冷卻區(qū)溫度在35～45 ℃[42]。簡(jiǎn)輝等認(rèn)為，復(fù)烤溫度保持在80～90 ℃有利于葉片結(jié)構(gòu)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(guān)系，而與水用量呈負(fù)線性關(guān)系[44]。所以在保證水分達(dá)標(biāo)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(jié)構(gòu)質(zhì)量。當(dāng)煙葉復(fù)烤后皺縮率過(guò)高時(shí)，應(yīng)及時(shí)降低各階段溫度，同時(shí)降低網(wǎng)帶速度來(lái)提高復(fù)烤時(shí)間，補(bǔ)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(jié)構(gòu)質(zhì)量。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，打葉復(fù)烤各個(gè)階段的工藝均會(huì)不同程度影響煙葉打后的葉片結(jié)構(gòu)。為了保障煙葉葉片質(zhì)量，提高葉片結(jié)構(gòu)均勻性，還應(yīng)從整體把握，依靠在線檢測(cè)手段，建立完整的打葉復(fù)烤質(zhì)量與工藝參數(shù)控制流程庫(kù)，優(yōu)化調(diào)整設(shè)備參數(shù)和打葉復(fù)烤工藝過(guò)程，在兼顧本階段的葉片結(jié)構(gòu)質(zhì)量的同時(shí)，應(yīng)盡可能考慮對(duì)后續(xù)工序質(zhì)量的影響，實(shí)現(xiàn)整體的參數(shù)協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)打葉復(fù)烤均質(zhì)化提升，推動(dòng)行業(yè)技術(shù)的發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：趙中正）