葉絲干燥工序薄板烘絲機工藝參數優化研究

胡開利?韓明?朱建新?侯鵬娟?董振山

摘 要：為優化烘絲工藝參數，以不同工藝處理的煙絲中性香味成分、堿性香味成分和多酚類物質含量變化為考察指標，建立這些化學指標與烘絲參數之間的相關性及回歸方程。通過分析得出筒壁溫度和熱風溫度為影響各項化學指標的主要因素，并確立烘絲最優參數組合為：筒壁溫度為

134 ℃、熱風溫度為110 ℃、排潮風門開度為75%、流量變化6700 kg/h、滾筒電機轉速為28 Hz，在最佳烘絲工藝條件下煙絲的中性香味成分、堿性香味成分和多酚類物質含量均得到一定的提升。

關鍵詞：葉絲干燥；薄板烘絲機；參數優化；相關性分析

葉絲干燥主要是對煙絲進行干燥、去除水分，使煙絲卷曲、松散，其是卷煙生產中制絲生產過程的一個重要工序。通過葉絲干燥工序，葉絲發生了一定的化學反應，同時葉絲的物理性狀也發生變化，在提高其填充值、降低雜氣的同時也可改善卷煙吸味及內在質量[1-2]。

卷煙的感官品質及其化學成分受制絲生產過程每一道工序不同工藝參數的影響 [3-5]。卷煙工業目前生產控制從產品外觀質量及物理質量逐漸轉變為內在質量，逐漸更加傾向于突出卷煙的內在品質指標，即香氣風格及口味特征，從而更加注重對制絲生產過程中工藝參數的優化研究，以便來提升產品的感官質量。本文通過考察煙絲中性致香成分、堿性香味成分及多酚類物質含量在烘絲工序中不同工藝參數條件下的變化，優化研究烘絲工序參數，以期為提升卷煙質量提供理論依據及數據支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

（1）儀器

中草藥粉碎機；電子天平；數顯恒溫水浴鍋；低溫冷卻液循環泵；可調式電熱套：SHSL型（上海樹立儀器儀表有限公司）；氣質聯用儀：Agilent 7890GC/5975MS（美國Agilent公司）；電熱鼓風干燥箱：DHG-9145A型（上海一恒科技有限公司）；同時蒸餾萃取裝置：（鄭州科技玻璃儀器廠）

（2）樣品前處理

以某卷煙廠提供不同烘絲條件處理的了A牌號葉組原料煙絲樣品為研究對象。煙絲樣品自然風干后，將其粉碎成粉末狀，儲于密封袋中于4℃條件下冷藏備用。

1.2 實驗方法

1.2.1實驗方案設計

選取筒壁溫度、熱風溫度、流量變化、排潮風門開度及滾筒轉速共5個實驗考察因子。結合生產實踐經驗，各因子都取4個水平，即：5因素4水平。選擇均勻設計表并制定具體實驗方案，見表1。在此設定條件下，以烘后葉絲的中性香味成分含量、堿性香味成分含量以及多酚含量為測定指標進行實驗，并利用DPS 等統計分析軟件對實驗結果進行相關分析和回歸分析。

1.2.1樣品中性香味成分提取分析方法

稱30 g煙末樣品于圓底燒瓶中，加入一定量的氯化鈉及pH=7.00去離子水，將其放入可調式電熱套并連接到同時蒸餾萃取裝置，裝置另一端接盛有CH2Cl2的濃縮瓶，水浴加熱，同時蒸餾萃取一定時間，結束后，向其中加1 mL乙酸苯乙酯（0.8128 mg/mL）內標溶液后旋蒸濃縮至1.0 mL，轉移至色譜瓶，進行GC-MS分析。

1.2.2樣品堿性香味成分提取分析方法

按文獻[6]的方法提取和分析煙絲中的堿性香味成分

1.2.3樣品多酚類物質成分提取分析方法

采用高效液相色譜法（YC/T 202-2006）對樣品中的綠原酸、莨菪亭、蕓香苷等3 種主要多酚類物質的含量進行測定。

2 結果與討論

將烘絲機工藝參數的考察因子設為自變量，煙絲中性香味成分、堿性香味成分及多酚類物質含量設為因變量，用DPS7.05建立多元線性回歸方程，其中筒壁溫度、熱風溫度、流量變化、排潮風門開度及滾筒轉速和各個化學指標分別用X1、X2、X3、X4、X5和Y表示。

2.1 各工藝參數對不同化學指標的影響

2.2.1中性香味成分的相關性及回歸分析

通過對試驗數據進行相關性分析以及回歸分析，得到的以煙絲中的中性香味成分含量為指標的回歸方程為：

Y=1870.25-7.31X2+12.19X1*X1-0.23X4*X4+0.0018X3*X4-1.61X4*X5。

由于相關系數為0.9999，F值不顯著的概率為p=0.0007<0.01，所以所建立的多元二次方程極顯著，與實驗數據擬合得很好。各因素主次順序為：X1^2 > X2>X4*X5 >X4^2 >X3*X4。

2.2.2 堿性香味成分的相關性及回歸分析

通過對試驗數據進行相關性分析以及回歸分析，得到的以煙絲中的堿性香味成分含量為指標的回歸方程為：

Y=12.53-0.00046X4+0.067X1*X2+0.00044X1*X3-0.0022X2*X5-0.000002X3*X4。

由于相關系數為0.9940，F值不顯著的概率為p=0.0295<0.05，所以所建立的多元二次方程達到顯著水平，與實驗數據擬合得很好。各因素主次順序為：X1*X2 >X2*X5 >X4 > X1*X3 > X3*X4。

2.2.3多酚類物質的相關性及回歸分析

通過對試驗數據進行相關性分析以及回歸分析，得到的以煙絲中的多酚物質含量為指標的回歸方程為：

Y3=-93.15+0.81X2-0.0060X4*X4+0.00098X1*X3-0.20X1*X4+0.3882X1*X5。

由于相關系數為0.9959，F值不顯著的概率為p=0.0203<0.05，所以所建立的多元二次方程達到顯著水平，與實驗數據擬合得很好。各因素主次順序為：X2 >X1*X5 >X1*X4 >X4^2 >X1*X3。

2.2 最佳工藝參數組合的確定

通過上述相關性分析及回歸分析，得出5個工藝參數與不同指標的相關性及各個參數對每個指標的影響趨勢。根據回歸分析結果及結合生產實踐分析可得，最佳烘絲工藝參數組合為：筒壁溫度134℃，熱風溫度115℃，流量變化6700 kg/h，滾筒轉速28Hz、排潮風門開度75% 。

2.3 應用效果驗證

將上述優化得到的筒壁溫度、熱風溫度、流量變化、滾筒轉速、排潮風門開度5個烘絲工藝參數應用到實際生產中，測定各項指標并與優化前的8組實驗樣品分析結果對比可知，優化后的烘絲參數組合對應的各項指標均高于優化前的平均水平，應用效果較好。

3 結論

本實驗對A牌號葉組原料在薄板烘絲不同的工藝參數下，烘后煙絲的不同化學指標中性香味成分、堿性香味成分和多酚物質含量與各項工藝參數之間的相關性進行了分析。筒壁溫度和熱風溫度是影響三項化學指標的主要因素，在實驗所考察的參數水平范圍內，升筒壁溫度和熱風溫度有助于提高葉組各化學成分的含量，同時卷煙的品質特征也得到明顯的改善。綜合回歸分析結果和生產實踐得出，最佳烘絲工藝參數組合為：筒壁溫度134℃，熱風溫度115℃，流量變化6700 kg/h，滾筒轉速28Hz、排潮風門開度75% 。此研究可為實際生產實踐過程中烘絲工藝參數的優化以及對卷煙在制品及成品卷煙質量的影響提供依據。

參考文獻

[1] 廖惠云，甘學文，陳晶波，等；卷煙烘絲工序中揮發性、半揮發性香味成分變化的應用研究，煙草科技， 2004（2）：28-31.

[2] 王鎮增， 李春光， 孫覓， 等.不同葉絲分組干燥技術比較.[J].煙草科技， 2010（2）： 8-10.

[3] 陳小林，李飛宇，李清.不同葉絲干燥方式對煙支物理指標的影響[J] .重慶與世界， 2012， 29（11）： 147-149.

[4] 趙靜芬，李斌，朱文魁，等.滾筒干燥過程中葉絲表面溫度變化特征[J].煙草科技，2011（06）：12-15

[5] 劉江生，賴偉玲，蔡國華，等.KLD2-3滾筒烘絲機筒壁溫度不同控制模式對化學成分的影響[J]. 安徽農業科學， 2013， 41（2）： 824-826.

[6] 宮長榮，汪耀富，趙銘欽，等.烘烤過程中煙葉香氣成分變化的研究[J].煙草科技，1995（5）：31-33.