成絲工藝參數對梗絲形態及有效利用率的影響

摘要：為了改善梗絲形態分布，提高絲狀梗絲比例，采用正交試驗，考察物料水分、壓梗間隙和切梗絲寬度對絲狀梗絲比例、梗絲物理質量的影響，確定成絲工藝參數組合；將梗絲以15%的比例添加到卷煙配方中，分析梗絲形態分布改善對梗絲有效利用率及卷煙物理質量的影響。結果表明，物料水分含量在29%～31%范圍內波動對梗絲形態分布及物理質量的影響不顯著，壓梗間隙是影響梗絲形態分布及填充值的關鍵因素，切梗絲寬度是影響梗絲物理質量的關鍵因素。確定最佳煙梗成絲參數為物料水分含量30%，壓梗間隙0.8 mm，切梗絲寬度0.18 mm；在最佳成絲條件下，絲狀梗絲比例提高101.90%，片狀梗絲比例降低49.00%，煙支中梗絲含量提高6.08%，標準偏差降低65.90%，端部落絲量降低15.15%，吸阻標準偏差降低21.15%，煙絲密度標偏降低16.56%。通過優化的成絲工藝參數，梗絲形態分布得到改善，卷煙物理質量及穩定性有所提高。

關鍵詞：成絲工藝參數；梗絲形態分布；梗絲有效利用率；卷煙物理質量

中圖分類號：TS44 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）01-0096-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.01.027

煙梗是煙葉的重要組成部分，將其加工制成梗絲摻兌于卷煙配方中，不僅能夠降低配方成本，而且可以降低卷煙煙氣焦油量，減少吸煙對人體的危害[1-5]。然而，由于煙梗的地區特性差異以及加工后梗絲的形態多為片狀，與葉絲形態差異較大，不易均勻摻配，卷制后引起卷煙吸阻、單支重及煙絲密度的波動，從而影響卷煙品質[6，7]。因此，梗絲較多使用在低檔卷煙中，高檔卷煙中不使用或用量很少。

近年來關于梗絲形態改善的研究日益受到關注，但是這些研究主要集中在梗絲形態分布對摻配均勻性的影響[8]、梗絲結構對卷煙質量穩定性的影響[9]等方面，對梗絲形態改善的研究仍較少。葉鴻宇等[7]研究了成絲工藝參數對梗絲結構和卷煙吸阻穩定性的影響，但并未提出較優的成絲工藝參數。因此，以提高絲狀梗絲比例為研究目標，通過煙梗成絲工藝參數研究，確定較優的成絲工藝參數，并對梗絲有效利用率及卷煙物理質量進行分析，旨在改善梗絲形態分布，提高梗絲在卷煙中的應用效果。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

試驗材料為許昌卷煙廠配方煙梗、黃金葉（帝豪）牌號配方煙絲；試驗儀器有YQ-2型煙絲振動分選篩、D51填充值測定儀、QTM8型綜合測試臺、YDX-3型端部落絲儀、HP6890型氣相色譜儀。

1.2 試驗方法

1.2.1 正交試驗 利用正交試驗表L9（34）進行物料含水率（貯梗后煙梗含水率）、壓梗間隙和切梗絲寬度間的3因素3水平正交試驗（表1）。

1.2.2 取樣和檢測方法

1）梗絲物理質量取樣檢測方法。參數調整并運行穩定后，在梗絲干燥出口處取樣檢測，按照YC/T 178-2003檢測梗絲整絲率、碎絲率[10]，按照YC/T 163-2003[11]檢測梗絲填充值。

2）梗絲形態界定及檢測方法。各組試驗完成后隨機取樣3組（10 g/組）梗絲，采用目測輔以電子數字型游標卡尺的方式對梗絲形態進行檢測。綜合分析梗絲加工效果及實際測定情況，并查閱相關文獻[7]對梗絲形態進行如下界定：

絲狀梗絲：膨脹后梗絲寬度≤3 mm，最長邊與最短邊之比≥3；

片狀梗絲：膨脹后梗絲寬度≥4 mm，最長邊與最短邊之比≤2。

3）應用效果評價取樣檢測方法。卷煙物理質量檢測方法：按照GB/T 22838.4-2009檢測卷煙質量[12]，按照GB/T 22838.5-2009檢測卷煙吸阻[13]，按照GB/T 22838.6-2009檢測卷煙硬度[14]，按照GB/T 22838.16-2009檢測卷煙端部落絲量[15]，按照YC/T 476-2013檢測煙支煙絲密度[16]。

梗絲有效利用率取樣檢測方法：以5支卷煙中的煙絲為一個計量單位，將卷制后成品卷煙中的煙絲取出，挑出其中梗絲稱量并計算單支卷煙梗絲含量，取5次平行試驗平均值作為檢測結果。

2 結果與分析

2.1 成絲工藝參數對梗絲形態分布的影響

根據正交試驗設計（表1）進行不同物料含水率、壓梗間隙和切梗絲寬度的正交試驗，在烘絲機出口處取樣檢測絲狀梗絲比例、片狀梗絲比例、整絲率、碎絲率及填充值，結果如表2所示。

對正交試驗結果進行方差分析，結果如表3所示。方差分析結果顯示，物料水分在29%～31%范圍內波動對梗絲形態分布及物理質量的影響不顯著，壓梗間隙對絲狀梗絲比例、片狀梗絲比例和填充值的影響顯著，切梗絲寬度對梗絲整絲率和碎絲率的影響顯著。因此，壓梗間隙是影響梗絲形態分布及填充值的關鍵因素，切梗絲寬度是影響梗絲物理質量的關鍵因素。比較各因素對應的數據之和大小（表4），確定最優水平。絲狀梗絲比例、整絲率和填充值越大越好，片狀梗絲比例和碎絲率越小越好，因此，煙梗成絲最優參數組合為A2B1C3，即物料水分30%，壓梗間隙0.8 mm，切梗絲寬度0.18 mm。

2.2 最優組合驗證試驗

采用成絲工藝最優參數組合將煙梗加工成梗絲，以原參數（物料水分30%，壓梗間隙1.6 mm，切梗絲寬度0.16 mm）生產的梗絲為對照，對比分析參數優化前后絲狀和片狀梗絲比例、整絲率、碎絲率和填充值變化情況，結果如表5所示。由表5分析可知，參數優化后絲狀梗絲比例提高101.90%，片狀梗絲比例降低49.00%，梗絲形態分布得到改善。同時，整絲率提高5.60%，碎絲率降低33.10%，填充值提高15.50%，梗絲的物理質量提高。

2.3 梗絲形態分布改善對梗絲有效利用率的影響

按照“1.2.2”中的方法對卷制后煙支中的梗絲進行挑選和稱量，檢測結果如表6所示。由表6可知，與對照樣卷煙相比，試驗樣卷煙的梗絲含量提高6.08%，標準偏差降低65.91%，即提高絲狀梗絲的質量占比能夠提高煙支中梗絲含量，降低梗絲含量的波動，卷煙品質更加穩定。因此，改善梗絲形態分布，提高絲狀梗絲的質量占比能夠提高梗絲的有效利用率。

2.4 改善梗絲形態分布對卷煙物理質量的影響

將參數優化前后生產的2種梗絲均按照15%的比例摻兌到卷煙配方中進行加香、卷制，對比試驗樣卷煙和對照樣卷煙的吸阻、硬度和煙絲密度等指標，并計算標準偏差，分析梗絲形態分布改善對卷煙物理質量的影響，檢測結果見表7。表7結果顯示，絲狀梗絲質量占比提高后，端部落絲量降低15.15%，吸阻標偏降低21.15%，煙絲密度標偏降低16.56%。吸阻標偏和煙絲密度標偏降低，卷煙的物理質量穩定性提高，端部落絲量降低，卷煙卷制質量提高。因此，改善梗絲形態分布，提高絲狀梗絲的質量占比能夠在一定程度上改善和提高卷煙的物理質量。

3 小結

物料水分在29%～31%范圍內波動對梗絲形態分布及物理質量的影響不顯著，壓梗間隙對絲狀梗絲比例、片狀梗絲比例和填充值的影響顯著，切梗絲寬度對梗絲整絲率和碎絲率的影響顯著。煙梗成絲最優參數組合為物料水分30%，壓梗間隙0.8 mm，切梗絲寬度0.18 mm。

參數優化后，絲狀梗絲比例提高101.90%，片狀梗絲比例降低49.00%，梗絲形態分布得到改善。整絲率提高5.60%，碎絲率降低33.10%，填充值提高15.50%，梗絲的物理質量提高。

梗絲形態分布改善后，煙支中梗絲含量提高6.08%，標準偏差降低65.91%，煙支中梗絲含量提高，梗絲含量波動降低，卷煙品質更加穩定。梗絲形態分布改善后，端部落絲量降低15.15%，吸阻標偏降低21.15%，煙絲密度標偏降低16.56%，卷煙的物理質量及其穩定性提高。

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