切絲寬度對(duì)中支卷煙煙絲結(jié)構(gòu)、煙支理化指標(biāo)及感官質(zhì)量的影響

王宗英，史建新，王永紅，趙 敏*，周獻(xiàn)禮，宋祖國(guó)，潘廣樂，張二強(qiáng)，趙漢文，鞏佳豪，薛 磊，鄧寶安

1.陜西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，陜西省寶雞市高新大道100號(hào) 721013

2.陜西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司寶雞卷煙廠，陜西省寶雞市高新大道100號(hào) 721013

近年來卷煙規(guī)格不斷創(chuàng)新，中細(xì)支卷煙成為中式卷煙中的一個(gè)重要品類分支，在降焦減害、節(jié)能環(huán)保和降本增效等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。中細(xì)支卷煙在快速發(fā)展的同時(shí)，關(guān)于中細(xì)支卷煙的研究也在加速開展［1］。目前，對(duì)細(xì)支卷煙的研究主要集中于制絲關(guān)鍵工序［2］、梗絲形態(tài)［3］、煙用材料［4-5］、卷煙煙氣成分［6-8］及煙支設(shè)計(jì)等方面［9-10］，而對(duì)中支卷煙相關(guān)研究鮮有報(bào)道。

切絲工序是卷煙制絲生產(chǎn)過程關(guān)鍵工序之一，其中切絲寬度作為重要參數(shù)，成為諸多學(xué)者的研究熱點(diǎn)。研究表明，合適的切絲寬度有利于提高卷煙香氣透發(fā)性和煙氣細(xì)膩度，且隨著切絲寬度降低，造碎雖然增大，但主流煙氣中的NH3釋放量呈降低趨勢(shì)［11-12］。另外，趙佳成等［13］研究了切絲寬度對(duì)煙絲結(jié)構(gòu)及其分布穩(wěn)定性的影響；段海濤等［14］、田忠等［2］分別開展了切絲寬度對(duì)細(xì)支煙理化指標(biāo)、感官質(zhì)量、燃燒溫度及主流煙氣成分的影響研究，認(rèn)為隨著細(xì)支煙切絲寬度的降低，碎絲率升高，中、長(zhǎng)絲率變化不明顯，卷煙燃燒錐溫度、焦油以及危害性指數(shù)升高，煙氣香味成分釋放量也隨之增加，卷煙香氣量和滿足感有所提高，同時(shí)吸阻也受到一定影響。上述研究對(duì)象均為常規(guī)卷煙和細(xì)支卷煙，而切絲寬度對(duì)中支卷煙綜合質(zhì)量的影響報(bào)道較少。因此從切絲寬度對(duì)中支卷煙煙絲結(jié)構(gòu)、理化指標(biāo)、煙氣香味成分及感官質(zhì)量等的影響進(jìn)行系統(tǒng)研究，旨在為合理確定中支卷煙的切絲寬度提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

原料為陜西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司“好貓（金絲猴）”卷煙配方葉組（純?nèi)~絲）。卷煙濾嘴、卷煙紙、接裝紙等卷煙材料均采用該牌號(hào)卷煙正常使用材料［陜西寶雞好貓實(shí)業(yè)（集團(tuán)）有限公司］。無水乙醇、異丙醇（色譜純，美國(guó)Sigma-Aldrich公司）；正十七烷（99%，比利時(shí)Acros公司）；二氯甲烷（色譜純，美國(guó)Thermo Fisher Scientific公司）；乙酸苯乙酯（≥99.5%，美國(guó)Supelco公司）。

YQ-2型煙絲振動(dòng)分選篩（鄭州嘉德機(jī)電科技有限公司）；DD60AS煙絲填充值測(cè)定儀、DTPC型煙支物理質(zhì)量綜合測(cè)試臺(tái)、RM200A型轉(zhuǎn)盤吸煙機(jī)（德國(guó)Borgwaldt KC公司）；CWT200煙絲寬度測(cè)定儀（合肥眾沃儀器技術(shù)有限公司）；7890B-5977A氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國(guó)Agilent公司）；HY-8型振蕩儀（常州國(guó)華電器有限公司）；有機(jī)相濾膜（0.45 μm，天津市津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）；CPA2P-F型電子天平（感量：0.000 1 g，德國(guó)Sartorius公司）。

1.2 方法

1.2.1 煙絲加工與煙支卷制

切絲工序切絲寬度設(shè)置0.80、0.85、0.90、0.95和1.00 mm 5個(gè)梯度，其余制絲過程加工參數(shù)和質(zhì)量指標(biāo)保持一致，5種煙絲在同一臺(tái)卷接機(jī)組卷制成同一規(guī)格煙支，卷煙圓周22.0 mm×長(zhǎng)度84.0 mm（濾嘴長(zhǎng)度25.0 mm+煙支長(zhǎng)度59.0 mm，接裝紙長(zhǎng)度34.0 mm），煙支質(zhì)量（0.750±0.040）g/支。

1.2.2 煙絲與煙支質(zhì)量檢測(cè)

切絲寬度檢測(cè)：切絲后取30根煙絲在煙絲寬度測(cè)定儀上檢測(cè)實(shí)際切絲寬度，取平均值。

煙絲結(jié)構(gòu)檢測(cè)：按照 YC/T 178—2003［15］標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法檢測(cè)煙絲整絲率、碎絲率等物理指標(biāo)。

煙絲填充值檢測(cè)：按照 YC/T 152—2001［16］標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法檢測(cè)煙絲填充值。

煙支物理指標(biāo)檢測(cè)：按照GB/T 22838—2009［17］的要求進(jìn)行煙支質(zhì)量、吸阻、圓周、總通風(fēng)率等常規(guī)物理指標(biāo)的檢測(cè)。

煙支主流煙氣檢測(cè)：按照GB/T 5606.5—2005［18］的要求進(jìn)行主流煙氣指標(biāo)的檢測(cè)。

煙支感官質(zhì)量檢測(cè)：按照GB/T 5606.4—2005［19］要求，邀請(qǐng)10位具有卷煙感官評(píng)吸資質(zhì)的專家對(duì)5種卷煙進(jìn)行感官質(zhì)量評(píng)價(jià)。

1.2.3 煙氣粒相物致香成分檢測(cè)

煙氣粒相物樣品處理：用轉(zhuǎn)盤吸煙機(jī)抽吸20支卷煙，用1張劍橋?yàn)V片捕集煙氣粒相物，將濾片放于錐形瓶中，加入40 mL二氯甲烷及20 μL乙酸苯乙酯（內(nèi)標(biāo)，10 mg/mL），振搖30 min，靜置，取1 mL上清液過濾膜后上GC/MS分析。GC/MS分析條件：

色譜柱：HP-5MS毛細(xì)管柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm，美國(guó)Agilent公司）；載氣：氦氣；載氣流速：1.0 mL/min；分流比：10∶1；進(jìn)樣量：2 μL；程序升溫：初始溫度80℃，保持1 min，以2℃/min速率升溫至200℃，再以1℃/min升溫至240℃，再以15℃/min升溫至280℃，保持35 min；進(jìn)樣口溫度：280℃；傳輸線溫度：280℃；溶劑延遲：3.5 min；電離方式：EI；離子化能：70 eV；離子源溫度：230℃；四極桿溫度：150℃；掃描方式：Scan模式；掃描范圍：35～500 amu。采用NIST14標(biāo)準(zhǔn)譜庫檢索進(jìn)行定性及人工解析。成分定量方法為相對(duì)定量方法。

2 結(jié)果與討論

2.1 切絲寬度對(duì)煙絲結(jié)構(gòu)的影響

5個(gè)不同切絲寬度設(shè)定值切出的煙絲實(shí)際寬度檢測(cè)結(jié)果如表1所示，實(shí)際切絲寬度平均值與設(shè)定值偏差小于0.02 mm，能夠滿足后續(xù)試驗(yàn)要求。經(jīng)過加工后貯絲柜內(nèi)煙絲結(jié)構(gòu)檢測(cè)結(jié)果如表2所示。由表2可知，①當(dāng)切絲寬度在0.80～1.00 mm范圍內(nèi)，切絲寬度越大，長(zhǎng)度大于3.35 mm的長(zhǎng)絲比例越高，中短絲比例越低。②隨著切絲寬度的增大，成品煙絲整絲率呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)，切絲寬度由0.80 mm調(diào)整為1.00 mm，整絲率提高2.85百分點(diǎn)；煙絲碎絲率呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)，切絲寬度由0.80 mm增加至1.00 mm，煙絲碎絲率降低0.80百分點(diǎn)。并且如圖1和圖2所示，煙絲整絲率、碎絲率與切絲寬度之間分別呈現(xiàn)明顯的線性關(guān)系，R2均大于0.9。③當(dāng)切絲寬度在0.80～1.00 mm范圍內(nèi)時(shí)，成品煙絲填充值在3.68～3.86 cm3/g之間，填充值變化較小，填充值與切絲寬度之間無明顯的變化規(guī)律。

表1 煙絲實(shí)際切絲寬度Tab.1 Actual width of cut tobacco （mm）

表2 煙絲物理結(jié)構(gòu)檢測(cè)結(jié)果Tab.2 Test results of cut tobacco structure

圖1 煙絲整絲率與切絲寬度關(guān)系Fig.1 Relationship between integral strand proportion and cut tobacco width

圖2 煙絲碎絲率與切絲寬度關(guān)系Fig.2 Relationship between short strand proportion and cut tobacco width

隨著切絲寬度的減小，煙絲中碎絲率會(huì)相應(yīng)增加，并且寬度較小的煙絲耐加工性會(huì)相應(yīng)降低，在后續(xù)的干燥、加香等加工過程中將引起煙絲造碎比例增加，兩方面原因共同導(dǎo)致上述研究結(jié)果中煙絲整絲率隨著切絲寬度的增大而增大，煙絲碎絲率隨著切絲寬度的增大而減小，整絲率和碎絲率變化規(guī)律與相關(guān)研究［14，20］的結(jié)論一致。

2.2 切絲寬度對(duì)煙支物理指標(biāo)的影響

在卷制材料和卷煙單支質(zhì)量一致的情況下，5個(gè)切絲寬度條件下卷制的煙支物理指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果如表3所示。由表3可以看出，不同切絲寬度卷制成的煙支圓周變化在0.07 mm范圍內(nèi)，隨著切絲寬度的增加，煙支圓周呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)。隨著切絲寬度由0.80 mm逐漸增加至1.00 mm，煙支吸阻呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，煙支吸阻共降低164 Pa，其中，切絲寬度由0.85 mm增加至0.90 mm時(shí)，煙支吸阻變化幅度較大，減小了131 Pa。

切絲寬度由0.80 mm增加至0.85 mm時(shí)，單支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差和吸阻標(biāo)準(zhǔn)偏差有所減小，當(dāng)切絲寬度在0.85 mm至1.00 mm范圍內(nèi)，單支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差和吸阻標(biāo)準(zhǔn)偏差隨著切絲寬度的增加呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)，表明切絲寬度為0.85 mm時(shí)，單支質(zhì)量和吸阻穩(wěn)定性控制最好，當(dāng)切絲寬度在0.85 mm至1.00 mm范圍內(nèi)，切絲寬度越大，對(duì)單支質(zhì)量和吸阻的控制越不穩(wěn)定。

切絲寬度減小，煙絲的耐加工性降低，在煙絲加工和煙支卷制過程中更容易引起煙絲的造碎從而導(dǎo)致煙支內(nèi)部中短絲和含末率的增加。煙支卷制、煙條成型時(shí)，顆粒尺寸較小的碎絲會(huì)填充在顆粒尺寸較大的煙絲堆積的空隙中，在煙支卷制時(shí)控制單支質(zhì)量和煙支長(zhǎng)度一致的情況下，中短絲和碎絲率相對(duì)較大的煙絲卷制成的煙支填充密度會(huì)增加，煙支內(nèi)部煙絲間空隙率相應(yīng)減小，進(jìn)而引起煙支圓周隨著切絲寬度的減小呈現(xiàn)略微減小的趨勢(shì)。煙支圓周［21］和煙支內(nèi)部煙絲結(jié)構(gòu)的變化兩方面原因引起煙支吸阻隨著切絲寬度的減小而呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。切絲寬度小的煙絲耐加工性差，但中長(zhǎng)絲比例低，卷制形成的煙支內(nèi)部煙絲結(jié)構(gòu)分布更均勻，單支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差、吸阻標(biāo)準(zhǔn)偏差會(huì)相應(yīng)減小。

表3 煙支物理指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果Tab.3 Test results of physical indexes of cigarettes

2.3 切絲寬度對(duì)煙氣指標(biāo)的影響

不同切絲寬度煙絲卷制的卷煙煙氣指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見表4。由表4可知，隨著切絲寬度由0.80 mm逐漸增加至1.00 mm，煙氣CO量和切絲寬度之間呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)，煙氣CO量由10.76 mg/支下降至10.05 mg/支。煙氣煙堿量變化在0.04 mg/支范圍內(nèi)，隨著切絲寬度增加，煙氣煙堿量略微增大。隨著切絲寬度逐漸增大，煙氣焦油量呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，在切絲寬度為0.95 mm時(shí)達(dá)到最大，煙氣焦油量變化在0.23 mg/支范圍內(nèi)。煙支抽吸口數(shù)變化在0.23口/支范圍內(nèi)，煙氣總粒相物量（TPM）變化在0.18 mg/支范圍內(nèi)，抽吸口數(shù)和TPM值變化較小，且與切絲寬度變化之間無明顯相關(guān)性。

切絲寬度增加，煙支內(nèi)部空隙率會(huì)相應(yīng)增大，卷制形成的煙支圓周略微增大，抽吸過程中燃燒錐與空氣的接觸面積增加，且切絲寬度大的煙絲卷制的煙支會(huì)燃燒更充分，最終表現(xiàn)為煙氣CO量的降低。這一結(jié)論與常規(guī)和細(xì)支卷煙中的研究結(jié)論［12，22-24］也一致。

表4 卷煙煙氣指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果Tab.4 Test results of cigarette smoke indexes

2.4 切絲寬度對(duì)煙氣致香成分的影響

不同切絲寬度卷制成的卷煙樣品煙氣粒相物中致香成分釋放量檢測(cè)結(jié)果見表5。根據(jù)致香物質(zhì)化學(xué)官能團(tuán)分為羰基類化合物、雜環(huán)類化合物、酚類化合物。由表5可知，隨著切絲寬度在0.80 mm至1.00 mm范圍內(nèi)逐漸增大，煙氣粒相物致香成分總量，以及3類致香成分化合物釋放量均呈現(xiàn)先增加后降低并趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)，在切絲寬度為0.85 mm時(shí)達(dá)到最大。單一致香成分含量方面，切絲寬度為0.85 mm的煙支煙氣粒相物中3-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、2,3-二氫-3,5-二羥基-6-甲基-4（H）-吡喃-4-酮、巨豆三烯酮2、3-乙烯基吡啶、5-甲基呋喃醛、5-羥甲基糠醛、間甲酚、新植二烯、西柏三烯二醇釋放量均高于其他切絲寬度的煙支，其中3-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、3-乙烯基吡啶、5-甲基呋喃醛釋放量明顯高于其他切絲寬度煙支釋放量。

表5 煙氣粒相物致香成分檢測(cè)結(jié)果（相對(duì)內(nèi)標(biāo)物）Tab.5 Aroma components in TPM of cigarette smoke（Relative internal standard content）

2.5 切絲寬度對(duì)卷煙感官質(zhì)量的影響

10位評(píng)委感官質(zhì)量評(píng)價(jià)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表6。由表6可知，隨著切絲寬度的增加，煙支整體感官質(zhì)量得分在89.45至88.29分范圍內(nèi)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。單項(xiàng)指標(biāo)方面，煙支香氣、雜氣、刺激性、余味的得分隨著切絲寬度的增加均呈逐漸下降趨勢(shì)。

表6 感官質(zhì)量得分統(tǒng)計(jì)Tab.6 Scores of sensory quality （分）

由表6可知，感官質(zhì)量總體評(píng)價(jià)得分以及單項(xiàng)指標(biāo)得分差距較小，感官評(píng)價(jià)過程中要求評(píng)委針對(duì)5個(gè)切絲寬度卷煙進(jìn)行排序，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表7。由表7可知，切絲寬度0.80～0.90 mm樣品感官質(zhì)量明顯好于切絲寬度0.95 mm以上樣品，因此在0.80～0.90 mm范圍內(nèi)設(shè)定切絲寬度較為適宜。

表7 感官質(zhì)量排序統(tǒng)計(jì)Tab.7 Rank of sensory quality

3 結(jié)論

（1）切絲寬度從0.80 mm到1.00 mm，煙絲整絲率提高2.85百分點(diǎn)，碎絲率降低0.80百分點(diǎn)；煙絲填充值無明顯變化；煙支圓周呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)，煙支吸阻呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)，煙支吸阻減小164 Pa。切絲寬度為0.85 mm時(shí)，煙支單支質(zhì)量和吸阻標(biāo)準(zhǔn)偏差最小，穩(wěn)定性控制最好。

（2）切絲寬度對(duì)抽吸口數(shù)和TPM值變化影響較小，且無明顯的相關(guān)性；隨著切絲寬度增加，煙氣煙堿量略微增大，煙氣焦油量呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，在切絲寬度為0.95 mm時(shí)達(dá)到最大；煙氣CO量和切絲寬度之間呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)。

（3）切絲寬度從0.80 mm到1.00 mm，煙氣粒相物致香成分總量，以及羰基類化合物、雜環(huán)類化合物、酚類化合物3類致香成分化合物釋放量均呈先增加后降低并趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)，在切絲寬度為0.85 mm時(shí)達(dá)到最大。單一致香成分含量方面：切絲寬度為0.85 mm的卷煙煙氣粒相物中3-甲基-2-環(huán)戊烯-1-酮、3-乙烯基吡啶、5-甲基呋喃醛含量明顯高于其他切絲寬度的卷煙。

（4）隨著切絲寬度的增加，煙支整體感官質(zhì)量得分和單項(xiàng)指標(biāo)得分均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。切絲寬度為0.80～0.90 mm樣品感官質(zhì)量明顯好于切絲寬度0.95 mm以上樣品。