李 旭,崔曉夢,彭鈺涵,焦凱旋,樊 虎,沈 凱,邊騰飛, 潘凡達
(浙江中煙工業(yè)有限責任公司技術中心,浙江杭州 310024)
切絲是卷煙加工制絲生產(chǎn)過程中一個十分重要的工序,切絲寬度作為關鍵的工藝參數(shù),其大小能直接影響卷煙產(chǎn)品的品質[1-3]。煙絲的寬度不同時,單位體積或質量煙絲的比表面積也會不同,在涉及熱濕處理的工序(如增溫增濕、烘絲等) 必然會顯示出對水分不同的吸濕和放濕能力,進而會影響煙絲的物理性能[4]。切絲寬度稍微變窄時,會顯著提升卷煙產(chǎn)品的煙氣細膩度和香氣透發(fā)性,而切絲寬度過窄時,會使后續(xù)生產(chǎn)過程的造碎增加;煙絲寬度過大時,雖然對整絲率的提升及碎絲率的降低有正向作用,但同時會減弱卷煙香氣的透發(fā)性,增強刺激性,對卷煙產(chǎn)品的物理品質及感官品質都有不同程度的影響[5]。
陳良元[6]研究表明,設置合理的切絲寬度,對降低原料消耗、減少煙支單支質量、提高卷煙品質等方面都會起到積極的作用。為了更充分掌握切絲寬度與卷煙品質的關系,綜述了切絲寬度對煙絲結構、填充值、煙支物理指標、卷煙主流煙氣和感官品質影響的研究進展,以期為卷煙制絲工藝提供一定的理論基礎及依據(jù)。
煙絲結構即為煙絲在不同尺寸區(qū)間的分布情況,包括長絲率、中絲率、整絲率、短絲率、碎絲率共5 個指標,其測試方法[7]是通過多層篩網(wǎng)使不同尺寸的煙絲相互分離,測試結果表示為每層篩網(wǎng)上累積的煙絲質量占總煙絲質量的百分比[8]。煙絲結構可通過影響卷制過程中煙支物理指標的穩(wěn)定性,進一步對產(chǎn)品的燃吸品質產(chǎn)生重要影響[9]。大量研究表明,切絲后各工序有均勻穩(wěn)定的煙絲結構有利于提高卷煙品質[10-13]。
在卷煙加工工藝參數(shù)和葉組配方維持不變的條件下,切絲寬度是影響煙絲結構的主要因素[14],增加切絲寬度,可降低煙絲碎絲率,提高整絲率,但對卷煙感官品質有不利的影響;減小切絲寬度,可以提高煙絲的填充值,但造碎增加[15]。為了避免單一切絲寬度的不利因素,可依據(jù)原料自身的特性對其進行分組加工,為降低過程損耗,對耐加工性相對差的煙葉可設定稍寬的切絲寬度,為提升不同長度煙絲在摻配工序中的均勻性,對耐加工性相對好的煙葉可設定稍細的切絲寬度[16]。
近年來,一些學者開展了葉絲寬度組合的相關研究。于存峰等人[5]在模塊加工中對不同葉絲寬度組合進行了相關研究,發(fā)現(xiàn)切絲寬度為0.9 mm 的A 模塊與切絲寬度為1.0 mm 的B 模塊進行組合為最佳工藝條件,對比原產(chǎn)品,適當增加B 模塊中的切絲寬度,可使煙絲經(jīng)過氣流干燥環(huán)節(jié)時適度膨脹,減少煙絲造碎,其中葉絲出柜煙末的篩分量及過程中的碎絲率均有所降低。
填充值又稱填充力,是指單位質量的煙絲在恒定壓力下,歷經(jīng)一定時長后所具有的體積[17]。煙絲填充值的大小可直接影響卷煙產(chǎn)品的原料消耗和生產(chǎn)成本,而且還與卷煙的外觀品質及吸食品質密切相關,是卷煙生產(chǎn)過程中的一個極為關鍵的物理指標[18-19]。
目前,有關切絲寬度對填充值影響的研究相對較多。有研究表明,高低檔煙葉在加工過程適宜的切絲寬度有區(qū)別,低檔煙葉的切絲寬度設置在1.10~1.20 mm 內時填充力最佳,高檔煙葉填充力達到最佳應設置的切絲寬度為0.95 mm[20]。而在分組加工中通過測定不同切絲寬度條件下混合煙絲的填充值,結果表明干燥過程采取氣流烘絲的方式,適當增加切絲寬度對增加混合煙絲的填充性能有利[21]。近年來,關于葉絲干燥后的填充值隨切絲寬度的變化規(guī)律存在爭議,劉國棟等人[22]和段海濤等人[23]的研究顯示,隨著切絲寬度的增加,填充值逐漸增加。王高杰等人[15]和殷儒鴻[24]研究結果呈現(xiàn)相反的規(guī)律,導致這種現(xiàn)象的原因可能是填充值還與煙絲結構[25]、水 分[26]及環(huán)境溫濕度[27]等因素密切相關。
煙支物理指標由單支質量、吸阻、圓周、總通風率、含末率、端部落絲量等指標構成。大量研究表明,減小切絲寬度會導致煙絲的耐加工性能變差,同時造碎增大導致含末率增加,而煙絲的中長絲比例有一定的降低不僅使卷制后煙支內部的煙絲結構的分布相對較均勻,也使煙支單支質量標偏與吸阻標偏均有所降低,總通風率有所降低,單支質量略微增加[15,24];而切絲寬度較大時,控制單支質量和吸阻的穩(wěn)定性會變弱[28]。切絲寬度變小后煙支圓周[29]和煙支內部煙絲結構的變化導致煙支吸阻有所增加。在試驗范圍內,隨著切絲寬度的增加,端部落絲量呈逐漸增加的趨勢,可能是由于較細煙絲間的纏繞力相對較大,導致煙支端部煙絲難以掉落;而較寬煙絲之間有一定的空隙,導致煙絲受到振動后易掉落[30]。
煙支燃燒包括吸燃(抽吸時的燃燒)、陰燃或靜燃(抽吸間隙時的燃燒) 2 種形式。卷煙煙氣是指煙支被點燃后,卷煙紙中包裹的煙絲歷經(jīng)復雜的燃燒過程形成的不斷發(fā)生變化且高度濃集的氣溶膠系統(tǒng)。主流煙氣是吸煙者抽吸時在煙支的濾嘴端形成的煙氣。卷煙的感官品質是指煙支燃吸過程中產(chǎn)生的主流煙氣對人體感覺器官的整體感受,其中包括口感的舒適度、香氣的質與量、余味,以及表征產(chǎn)品風格的因素,如煙氣勁頭大小、雜氣、刺激、香氣特征與類型等。感官品質不僅是產(chǎn)品質量的核心與基礎,也是對卷煙品質進行評價必不可少的一項指標。
2009 年,謝劍平人等[31]依據(jù)卷煙主流煙氣中的7種有害成分[HCN,NH3,CO,NNK (尼古丁衍生的亞硝胺酮)、B[a]P (苯并芘)、苯酚、巴豆醛]的釋放量,首次建立了評價卷煙危害性程度的煙氣危害性指數(shù)。近年來,許多研究者對不同切絲寬度卷煙煙氣中的成分進行了相關研究,邱玉春等人[32]研究發(fā)現(xiàn),切絲寬度的改變會引起主流煙氣中7 種有害成分釋放量的變化,在試驗范圍內,切絲寬度增大會有利于降低單位焦油的釋放量與主流煙氣中苯酚及HCN 的釋放量;而切絲寬度變小可以有效降低主流煙氣中的NH3。王艷麗等人[33]通過使用2 種低焦油含量的煙葉進行了相關研究,發(fā)現(xiàn)切絲寬度的變化對兩種焦油含量卷煙中的有害成分(巴豆醛、苯酚、HCN、B[a]P、NH3、NNK) 的單口及單支釋放量均會產(chǎn)生不同程度的影響。
在感官品質方面,殷鴻儒[24]經(jīng)過評吸發(fā)現(xiàn)感官品質最佳時的切絲寬度還與地域有關,使用0.90 mm煙絲的卷煙在低海拔高溫高濕地區(qū)感官品質相對較好,使用1.00 mm 煙絲的卷煙在其他地區(qū)的感官品質相對較好。王宗英等人[28]研究發(fā)現(xiàn),卷煙整體的感官品質隨切絲寬度的增加有變差的趨勢,煙氣煙堿量隨切絲寬度的增加小幅度增大,煙氣焦油量隨切絲寬度的增加呈先增后減的趨勢,在單項指標方面,煙支刺激性、雜氣、余味及香氣的得分呈逐漸下降的趨勢。
在煙草制品初加工過程中,切絲寬度作為較關鍵的工藝參數(shù)之一,對卷煙各指標有著多方面的影響。近年來,隨著精細化加工水平的不斷提升,越來越多的卷煙工業(yè)企業(yè)通過改善切絲寬度的途徑來控制過程消耗,適當增加切絲寬度,合理調整工藝參數(shù),可以降低煙葉單箱耗葉[34]。目前,有關切絲寬度對常規(guī)煙產(chǎn)品品質影響的研究在逐步深入開展,而對細支卷煙的相關研究[23,35-37]在近2 年才開始進行,還缺乏系統(tǒng)性的基礎研究,隨著國內外細支煙市場的迅速發(fā)展,細支煙技術的開發(fā)將是未來重要的研究方向。