卷煙生產過程中焦油穩定性關鍵影響因素研究

摘 要：為探索卷煙生產過程各因素對卷煙焦油穩定性的影響，采用單因素試驗方法，分析切絲寬度、切絲水分、煙絲混合均勻度、梗絲加工工藝、煙支重量及劈刀盤規格對卷煙焦油批內均勻性和批間穩定性的影響。方差分析及T檢驗結果表明，切絲寬度不同對卷煙焦油的批間穩定性有顯著性影響，試驗范圍內，隨著切絲寬度的增加，批間焦油量減小；試驗范圍內，切絲水分、煙絲混合均勻度及梗絲加工工藝影響卷煙焦油的批內均勻性；煙支重量不同對卷煙焦油批間穩定性有顯著性影響，隨著煙支重量增加，焦油量增大；重量穩定的前提下，劈刀盤規格不同影響煙支密度的均勻性，從而影響卷煙焦油的批間穩定性和批內均勻性。

關鍵詞：切絲寬度；切絲含水率；煙絲混合均勻度；梗絲加工工藝；實物利用率；煙支重量；劈刀盤；焦油穩定性

中圖分類號：TS452 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）31-0050-05

Abstract： In order to explore the influence of various factors in the cigarette production process on the stability of cigarette tar， a single-factor test method was used to analyze the effects of cut width， cut hydration content， cut tobacco mixing uniformity， stem processing technology， cigarette weight and cleaver disk specifications on the intra-batch uniformity and inter-batch stability of cigarette tar. The results of variance analysis and T-test showed that： Different cut width had a significant impact on the inter-batch stability of cigarette tar. Within the test range， with the increase of cut width， the amount of tar between batches decreased; Within the test range， the moisture content of the cut， the mixing uniformity of cut tobacco and the processing technology of cut stem affected the intra-batch uniformity of cigarette tar; Different cigarette weights had a significant impact on the inter-batch stability of cigarette tar. As the cigarette weight increased， the amount of tar increased; Under the premise of stable weight， different specifications of the cleaver disc affect the uniformity of cigarette density， thereby affecting the stability of cigarette tar between batches and the uniformity within batches.

Keywords： cut width; cut moisture content; cut tobacco mixing uniformity; cut stem processing technology; physical utilization rate; cigarette weight; cleaver plate; tar stability

焦油的產生是卷煙燃燒時，煙草的燃燒、熱解、干餾和蒸餾產生了富集的高溫氣體混合物，當它通過煙支時迅速冷卻，冷凝為參數微粒，這些氣體中懸浮的微小粒子形成了氣溶膠。煙氣被劍橋濾片所截留的部分稱為總粒相物，總粒相物減去水分即為干粒相物，干粒相物中減去煙堿即為焦油。焦油中主要成分有稠環芳烴化合物、酚及芳香類化合物。在卷煙生產制造過程中，影響卷煙焦油量產生的因素較多，目前，行業主要是從原料、配方及卷煙材料控制卷煙焦油，對卷煙生產過程影響因素的研究過于零散，缺乏系統性。鑒于此，本文主要從生產過程出發，系統梳理加工過程中的相關因素，研究這些因素對卷煙批內批間焦油的影響，找出關鍵性影響因素，以期后續建立控制方法，達到焦油穩定性控制的目的。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

某牌號葉組及摻配物、某牌號接裝紙、醋纖濾棒及某牌號卷煙紙（透氣度（60±6） cu）。RM200A旋轉吸煙機、Agilent 7890A氣相色譜儀、QTM綜合測試臺、MW3220密度水分儀、TM710e型紅外水分儀（美國DNC公司）、CJ301煙絲振動分選篩（鄭州煙草研究院）、KBF240恒溫恒濕箱、FED240熱風循環烘箱。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計

采用單因素試驗設計，研究切絲寬度、切絲水分、煙絲混合均勻度、梗絲加工工藝、煙支重量及劈刀盤規格6個因素對卷煙焦油的影響。切絲寬度試驗將烘后葉絲絲樣品人工送絲進行卷制，梗絲加工工藝試驗為保證各組分葉片混合均勻，葉片加料后過自翻柜。

1.2.2 樣品制備

濾棒樣品的制備：試制15盤（6萬支）醋纖濾棒（標準（2 800±100） Pa），按照試驗前調試的車速進行生產，AQL（可接受的質量水平）=10%。抽樣方案為對每盤進行檢驗判定，采用GB/T 2828.1—2012《計數抽樣檢驗程序 第1部分：按接收質量限（AQL）檢索的逐批檢驗抽樣計劃》，檢驗水平為Ⅱ的二次正常抽樣方案。樣本量為n1=n2=125，Ac1 Re1Ac2 Re2=11 1626 27；卷煙樣品制備為切絲寬度試驗將烘后葉絲絲樣品人工送絲進行卷制，卷制時按照試驗牌號正常卷制參數進行卷制。卷制順序按照切絲寬度從低到高進行，卷制重量設定900 mg/支，其他參數重量設定均為875 mg/支，將樣品按照設定值±10 mg，圓周（24.4±1） mm的標準進行挑選。

1）切絲寬度：切絲寬度按照0.6、0.8、1.0、1.2和1.4 mm進行設計，通過在切絲機處手動修改切絲寬度參數制備樣品，每個參數切絲約790 kg，就地風選后切絲寬度0.6 mm參數的樣品取80 kg，其他均取60 kg分別裝箱標識存放在貯絲房。葉絲干燥段工藝流量設定為4 000 kg/h，其他按照常規工藝標準執行。將烘絲樣品人工送絲進行卷制，卷制時按照試驗牌號正常卷制參數進行卷制。卷制順序按照切絲寬度從低到高進行，卷制重量設定900 mg/支。

2）切絲水分：切絲水分按照19.0%、21.0%進行設計，通過調整松散回潮加水量制備樣品，卷制重量設定875 mg/支，其他按照常規工藝標準執行。

3）煙絲混合均勻度：煙絲混合均勻度試驗是通過改變加香前工藝路徑的方法。卷制重量設定為875 mg/支，其他按照常規工藝標準執行。

4）梗絲加工工藝：摻配梗絲（常規梗絲、高壓梗絲）均按篩分后人工摻配方式進行，卷制重量設定875 mg/支，其他按照常規工藝標準執行。

5）煙支重量：煙支重量按照835、875、915 mg進行設計，通過調整卷煙機重量控制參數制備樣品，其他按照常規工藝標準執行。

6）劈刀盤規格：劈刀盤參數按照3槽（槽深3.8 mm）、6槽（槽深4.5 mm，2.0 mm）進行設計（目前本廠僅有此2種劈刀盤配件），通過更換劈刀盤的方式制備樣品，卷制重量設定875 mg/支，其他按照常規工藝標準執行。

2 研究結果與討論

2.1 切絲寬度對卷煙焦油影響的研究

切絲寬度對卷煙物理指標及煙氣指標影響的試驗結果見表1。

試驗結論：①表1結果表明，在一定切絲寬度范圍內，卷煙焦油及CO釋放量與切絲寬度呈顯著的負相關（相關系數R焦油=-0.96，RCO=-0.95），隨著葉絲寬度的增加卷煙焦油及CO均降低。②煙支吸阻及密度與切絲寬度無相關性規律。

2.2 切絲水分對卷煙焦油影響的研究

切絲水分對卷煙焦油影響的數據檢測及數據分析結果見表2。

試驗結論：①由表2—表3表明，在此試驗范圍內，不同切絲水分的卷煙焦油的均值無顯著性差異，說明經過氣流干燥的葉絲其卷煙焦油批間穩定性不受切絲水分的影響。②說明不同切絲水分影響卷煙批內焦油的穩定性。③切絲水分19.41%的吸阻較切絲水分20.53%的吸阻穩定。

2.3 煙絲混合均勻度對卷煙焦油影響的研究

焦油檢測及數據分析結果見表4—表6。

試驗結論：①表4結果表明，2種工藝路徑模式影響卷煙的批內焦油穩定性。煙絲的混合均勻度越高，卷煙焦油批內波動就越小。②由表4—表6的研究結果表明，2種工藝路徑的卷煙焦油均值無顯著性差異，說明以上2種工藝路徑并不影響卷煙焦油的批間穩定性。

2.4 梗絲加工工藝對卷煙焦油影響的研究

煙梗化學成分、梗絲物理指標、卷煙煙氣檢測及數據分析結果和梗絲感官質量評價見表7—表10。

試驗結論：①表9實驗結果表明，摻配梗絲的不同會影響卷煙焦油的批內均勻性。摻兌高壓梗絲的卷煙焦油批內均勻性好于常規梗絲。②表9—表10試驗結果表明，摻兌相同比例的上述2種梗絲對卷煙的總粒相物無差異性影響，說明并不會影響卷煙焦油的批間穩定性。

分析：①據表7的常規化學成分檢測結果表明，通過2種工藝加工模式的煙梗在水溶性糖的方面存在巨大差異，經過高壓蒸梗后的煙梗其總糖及還原糖含量分別降低34.5%和35.8%，由于糖含量是卷煙焦油產生的重要因素之一，所以糖含量的降低導致單克高壓梗絲產生的焦油較常規梗絲降低，理論上攙兌相同比例2種梗絲的卷煙在煙氣指標上會產生差異。②表9檢測結果表明，高壓梗絲與常規梗絲在物理結構填充值方面存在差異，因此2種梗絲作為摻配物攙兌到煙絲中會影響卷煙的燃燒性能，最終也會影響到煙氣指標。

2.5 煙支重量對卷煙焦油影響的研究

焦油、物理指標檢測及數據分析結果見表11—表12。

試驗結論：①表11—12結果表明，煙支重量對卷煙焦油均值有顯著性影響。隨著煙支重量的增加，卷煙焦油、煙支吸阻及煙支密度均有所增加，這主要與煙支凈含絲量的增加有關。②表12結果表明，在煙支重量相差40 mg情況下，卷煙焦油均值最大相差0.64 mg/支。

2.6 劈刀盤規格對卷煙焦油影響的研究

焦油檢測及數據分析結果見表13。

試驗結論：表13研究結果表明，劈刀盤槽數不同的卷煙焦油均值存在顯著性差異，3槽劈刀盤的煙支在煙氣指標的均勻性上好于6槽劈刀盤。

分析：由表13可知，重量穩定的情況下，劈刀盤3槽的煙支吸阻及煙支密度分布均勻性均好于6槽的煙支。煙支密度及吸阻的波動影響卷煙的燃燒性能，因而2種劈刀盤卷煙焦油的差異是由煙支的燃燒性能不同導致的。

3 結論

1）切絲寬度不同對卷煙焦油的批間穩定性有顯著性影響，試驗范圍內，隨著切絲寬度的增加，批間焦油量減小。

2）試驗范圍內，切絲水分不同、煙絲混合均勻度不同及摻配梗絲的不同對卷煙焦油的批間穩定性無顯著性影響，但影響卷煙焦油的批內穩定性。適宜的切絲水分保證切絲松散，能夠提高卷煙焦油批內的穩定性；煙絲混合均勻度越高，焦油批內穩定性越好；高壓梗絲較常規梗絲，能夠提升焦油的批內穩定性及改善卷煙的感官質量。

3）在現有工藝加工模式下，實物質量利用率對卷煙焦油穩定性無顯著性影響。

4）煙支重量不同對卷煙焦油批間穩定性有顯著性影響，隨著煙支重量增加，焦油量增大。

5）重量穩定的前提下，劈刀盤規格不同影響煙支密度的均勻性，從而影響卷煙焦油批間穩定性和批內均勻性。

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