不同蒸汽注入位置对气流干燥烟丝品质的影响

刘继辉，朱勇，申晓峰，徐大勇，华一崑，方志坤，邱昌桂，高辉，何邦华*

1.红云红河烟草（集团）有限责任公司技术中心，昆明市红锦路367号 650231

2.中国烟草总公司郑州烟草研究院烟草行业烟草工艺重点实验室，郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001

3.红云红河烟草（集团）有限责任公司昆明卷烟厂，昆明市红锦路181号 650202

4.云南瑞升烟草技术（集团）有限公司，昆明市高新开发区海源北路1699号650106

不同蒸汽注入位置对气流干燥烟丝品质的影响

刘继辉1，朱勇1，申晓峰1，徐大勇2，华一崑1，方志坤3，邱昌桂4，高辉4，何邦华*1

1.红云红河烟草（集团）有限责任公司技术中心，昆明市红锦路367号 650231

2.中国烟草总公司郑州烟草研究院烟草行业烟草工艺重点实验室，郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001

3.红云红河烟草（集团）有限责任公司昆明卷烟厂，昆明市红锦路181号 650202

4.云南瑞升烟草技术（集团）有限公司，昆明市高新开发区海源北路1699号650106

为了解过热蒸汽干燥机（HDT-FX）蒸汽注入位置对烟丝品质的影响，比较了两种不同的蒸汽注入位置（膨胀单元Winnover和燃烧炉前的回风管）对加工烟丝的物理指标、常规化学成分、致香成分和感官质量等方面的影响。结果表明：①在膨胀单元注入蒸汽生产的烟丝样品填充值较高，中丝率和短丝率较高；②在回风管注入蒸汽生产的烟丝样品总挥发碱增量较大，中性致香成分损失较多；③在膨胀单元注入蒸汽生产的卷烟样品香气丰富性较好，清香和甜香凸显，舒适性提升。

过热蒸汽干燥机；蒸汽注入位置；烟丝；感官质量；化学成分

随着中式卷烟特色工艺技术的发展，国内卷烟工业企业逐步采用气流干燥设备（如HXD，SH9和HDT）和薄板干燥设备进行分组加工。针对气流干燥工艺参数对设备和烟丝加工质量的影响研究较多［1-8］。通常，气流干燥设备入口配置有HT回潮隧道、RCC回潮滚筒或内置蒸汽喷射膨胀装置，用于快速提高烟丝的温度和含水率。昆明卷烟厂选用德国HAUNI公司生产的HDT-FX型过热蒸汽干燥机，可选择在膨胀单元Winnover或回风管注入蒸汽。设备厂家仅提出蒸汽注入位置的更换会对烟丝的填充值产生影响，但是不同蒸汽注入位置对烟丝物理指标、化学成分和感官质量的影响趋势未见报道。因此，选取昆明卷烟厂某牌号气流模组烟丝进行试验，研究两种不同蒸汽注入位置对烟丝的物理指标、常规化学成分、致香成分和感官质量的影响，旨在为气流干燥设备选择合适的加工方式提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

昆明卷烟厂某牌号气流模组烟丝。

HDT-FX型气流烘丝机（德国HAUNI公司）；TM710型在线水分仪（美国NDC红外技术公司）；MP150型红外测温仪（美国Raytex公司）；DHG-9070A型电热鼓风干燥箱（上海一恒科技有限公司）；PL602-S型电子天平（感量：0.0001 g，瑞士Mettler-Toledo公司）；YDZ430型填充值测定仪、YQ-2型烟丝振动分选筛（郑州烟草研究院）；BRAN-LUEBBE AA3+410连续流动分析仪（德国Seal Analytical公司）；6890N/5975N气相色谱/质谱联用仪（GC/MS），使用HP-5MS毛细管色谱柱（美国Agilent公司）；HY-A型振荡器（金坛市金南仪器厂）；BD 50S消化器（英国Seal Analytical公司）；自制的同时蒸馏萃取装置；R114旋转蒸发仪（瑞士Buchi公司）。

1.2 方法

1.2.1 样品制备

HDT-FX过热蒸汽干燥机正常运转条件下，当选择在回风管注入蒸汽时，Winnover膨胀单元耙钉内的蒸汽被关闭，燃烧炉前的回风管内蒸汽开启；当选择在Winnover膨胀单元注入蒸汽时，蒸汽从Winnover膨胀单元的中空耙钉内喷出，燃烧炉前的回风管内蒸汽关闭。试验样品分2批进行试验，一批在Winnover膨胀单元注入蒸汽，得到样品1（下同）；另一批在回风管注入蒸汽，得到样品2（下同）。两批试验其他参数设定相同：工艺气流温度为（150±5）℃，蒸汽流量为（730±20）kg/h，工艺流量为（6500±500）kg/h，入口含水率为（19.1±0.3）%，出口含水率为（13.0±0.3）%。试验过程在保证烘丝机出口烟丝含水率前提下采用自动反馈控制，通过调节工艺流量控制烘丝机出口烟丝含水率。

1.2.2 取样方法

每批试验稳定运行10 min后，在叶丝干燥设备入口、出口处每间隔5 min各取样500 g，共取样5次，样品均匀混合后做好标识待检。

1.2.3 物理指标测定

按照标准YC/T 31—1996，YC/T 152—2001，YC/T 178—2003规定的方法检测烘丝机入口、出口烟丝的含水率、烘丝机出口烟丝填充值和烟丝结构。

1.2.4 常规化学成分分析

按照标准YC/T 159—2002，YC/T 160—2002，YC/T 161—2002，YC/T 162—2002和YC/T 217—2007规定的方法分别测定样品中的总糖及还原糖、烟碱、总氮、氯和钾含量。

1.2.5 致香成分分析

样品前处理：将烟丝用粉碎机粉碎，过40目筛，所得烟末在温度22℃，湿度60%的条件下平衡24 h，准确称取平衡后的烟末样品25.0 g，放入同时蒸馏萃取装置中，采用二氯甲烷作为溶剂对烟末进行动态萃取2 h，所得提取物经无水硫酸钠干燥后，于旋转蒸发仪中浓缩至1.0 mL，加入50 μL乙酸苯甲酯（0.1 mol/L）的无水乙醇溶液，摇匀，采用GC/MS进行分析。分析条件为：

1.2.6 感官质量评价

在烘丝机出口按对应的时间间隔取样3次，混合均匀后，用“四分法”缩减至1个样品，将样品贮存于温度22℃、湿度60%条件下平衡48 h，采用同一卷烟材料卷制成评吸样品。

感官评吸小组由14位评吸专家组成，选择样品1作为对照样，采用对比评吸法，对样品2的香气特性（香气质、香气量、杂气、透发性）、烟气特性（劲头、浓度、细腻性、顺畅度）和口感特性（刺激性、津润感、甜度、余味）变化方向和变化程度进行衡量。计分共5档：-2，-1，0，+1，+2（其中“+”、“-”表示各项评吸指标的变化方向；“0”、“1”、“2”表示各项评吸指标的变化程度。）

2 结果与讨论

2.1 物理指标

从两次试验烘丝后的烟丝结构及填充值的检测结果（表1）可以看出，样品1的填充值较高，达5.4 g/cm3。说明蒸汽注入Winnover膨胀单元，通过中空耙钉向烟丝瞬间喷射大量蒸汽的方式对烟丝填充值的改善作用优于向回风管道注入蒸汽。设备内置Winnover膨胀单元后，HDT气流烘丝工序前不需要再配置回潮设备。同时，样品1的中丝率和短丝率较高，但整丝率稍低，碎丝率偏高；样品2的长丝率和整丝率较高。两次试验的出口含水率结果表明，烘丝机出口烟丝含水率及其标准偏差无明显差异，均符合工艺要求。由于HDT气流烘丝的烟丝缠绕主要出现在干燥管后段及旋风落料器中［9］，在烘丝机出口现场观察，两种蒸汽注入位置对烟丝结团无显著影响。

表1 烘后烟丝物理指标检测结果及出口含水率数据

2.2 常规化学成分

两种不同蒸汽注入位置加工前后烟丝常规化学成分分析结果见表2。从表2可知，样品1与样品2的总糖和还原糖含量与烘丝前相比均有小幅下降，样品2的下降幅度较大；总挥发酸含量与烘丝前相比均有明显升高。样品1与样品2的变化差异主要体现在总植物碱和总挥发碱上，样品1的总挥发碱较烘丝前减少了21.1%，而样品2则增加了5.3%。烟草中总挥发碱的含量直接影响卷烟的口感特性，总挥发碱含量高则烟气刺激性强，烟味苦而辛辣［10］。因此，不同蒸汽注入位置可能影响气流干燥烟丝的口感特性，如刺激性、余味等；选择在Winnover膨胀单元注入蒸汽更有利于降低气流干燥烟丝的刺激性、提升口腔的舒适性。

表2 不同蒸汽注入位置加工前后烟丝常规化学成分（%）

表3 不同蒸汽注入位置加工前后烟丝致香物质

2.3 致香物质

将两次试验烘丝后及烘丝前的烟丝样品进行致香成分分析，共检测出76种物质，均为烟草本身含有的致香成分，将其按官能团进行分类，结果见表3。以烘丝前样品致香物质为对照，计算其相应的变化率。从表3可知，除酸类和杂环类物质，样品1与样品2的其他几类致香物质总量变化趋势相反，样品1的几类致香物质含量均不同程度地增加，尤其是酸类、酯类及醇类的含量显著增加，而样品2仅有酸类显著增加，杂环类少量增加，其余几类致香物质含量均少量降低。

根据中性致香成分检测结果，并结合相关文献［11-12］报道，选择了3种美拉德反应产物、3种类西柏烷降解产物、4种苯丙氨酸降解产物、10种类胡萝卜素降解产物和1种叶绿素降解产物作为分析对象。不同蒸汽注入位置干燥后烟丝主要致香前体物降解产物含量的变化趋势见表4。由表4可知，样品1除美拉德反应产物和苯丙氨酸降解产物有微弱降低外，其余类别降解产物均不同程度升高；样品2所有类别的降解产物总量均有不同程度的降低，在20种降解产物中，仅有β-紫罗兰酮高于样品1。此外，对烤烟香味贡献较大的物质如糠醛、糠醇、5-甲基糠醛、苯甲醇、苯乙醇、苯乙醛、大马酮、二氢猕猴桃内酯、巨豆三烯酮、新植二烯等，样品2比样品1的损失量大。致香成分的两种分类方式均显示样品2致香成分含量较样品1偏低。造成上述致香成分含量差异的原因可能是，选择在回风管注入蒸汽时，一方面烟丝未经膨胀单元的增温增湿过程，样品2的入口温度和含水率较低；另一方面蒸汽与高温气体混合后，回风管内的工艺气体温度升高，传热传质效率提高，样品2的出口温度高于样品1。因此，样品2的加工强度更大一些。同时，过高的温度也造成部分挥发性致香成分大量散失，从而使样品的风格特征发生改变。

2.4 感官质量

以样品1为对照，样品2的感官质量评价结果如图1所示。由图1可知，样品2在劲头、浓度和顺畅度等烟气特性方面较样品1有所改善，但香气的质感和量略显不足，刺激性略大；样品1的清香和甜香较为突出，余味干净。

结合样品的常规化学、致香成分分析结果可知，样品1中的叶绿素降解产物和类胡萝卜素降解产物含量较高，新植二烯、茄酮、巨豆三烯酮、大马酮和金合欢基丙酮等均具有清香或甜香的香气特征［13-15］，清香和甜香更为突出，香气的丰富性和层次感增加；样品2的总挥发碱含量较高，致香成分损失较多，香气单调而刺激性偏大，余味发苦。

表4 不同蒸汽注入位置加工前后中性致香成分

图1 不同蒸汽注入位置加工后叶丝感官质量对比

3 结论

不同蒸汽注入位置对烘后烟丝的物理指标、化学成分和感官质量均有一定的影响：①在Winnover膨胀单元注入蒸汽干燥后，烟丝的填充值较高，但整丝率稍低、碎丝率偏高；在回风管注入蒸汽干燥后，烟丝的长丝率和整丝率较高；②不同蒸汽注入位置对干燥后烟丝中总挥发碱含量影响差异显著，在Winnover膨胀单元注入蒸汽干燥后烟丝中总挥发碱含量明显减少；③在Winnover膨胀单元注入蒸汽干燥后烟丝中各类致香物质均增加，而在回风管注入蒸汽干燥后烟丝中除酸类和杂环类物质外，其余致香物质的量均不同程度减少；④在Winnover膨胀单元注入蒸汽干燥后，样品的清香和甜香较为突出、余味干净；在回风管注入蒸汽干燥后样品的烟气特性得到改善，但香气质和香气量略显不足，刺激性较大。

［1］丁美宙，王宏生.气流干燥在烟草加工中的应用研究进展［J］.烟草科技，2005（9）：9-13.

［2］张大波，刘志平，李跃峰，等.HXD运行参数与工作段气流初始温度相关性的回归分析［J］.烟草科技，2004（9）：12-15.

［3］舒芳誉，王道宽，林志平，等.HXD气流式干燥过程工艺气流传热分析［J］.烟草科技，2007（3）：5-8．

［4］郑利锋，丁康钟，廖强.黄金分割截距法在优化HXD燃烧炉温度上的应用［J］.烟草科技，2010（7）：11-13，16.

［5］谷超林，陈顺辉，崔龙吉，等.SH9在线高速膨胀系统工艺参数优化研究［J］.中国烟草学报，2011，17（2）：29-31.

［6］席年生，胡建新，陈建军，等.HXD叶丝进料状态对其综合质量的影响［J］.烟草科技，2006（8）：5-8，32.

［7］席年生，张大波，李跃锋，等.HXD蒸气喷射量对叶丝膨胀效果及卷烟内在质量的影响［J］.烟草科技，2005（3）：3-6.

［8］马宇平.HXD在线膨胀工艺参数和膨胀率与卷烟质量的关系［J］.烟草科技，2004（7）：4-9．

［9］杜雅琴.HDT烟丝缠绕的影响因素分析［J］.硅谷，2012（14）：140，152.

［10］谢剑平.烟草与烟气化学成分［M］.北京：化学工业出版社，2011.

［11］邵慧芳，杨永锋，刘国顺，等.烤烟发育过程中香气成分的变化动态研究［J］.河南农业大学学报，2007，41（4）：368-373.

［12］周冀衡，王勇，邵岩，等.产烟国部分烟区烤烟质体色素及主要挥发性香气物质含量的比较［J］.湖南农业大学学报，2005，31（2）：128-132.

［13］赵晓丹，史宏志，钱华，等.不同类型烟草常规化学成分与中性致香物质含量分析［J］.华北农学报，2012（3）：234-238.

［14］杨虹琦，周冀衡，罗泽民，等.不同产区烤烟中质体色素及降解产物的研究［J］.西南农业大学学报，2004（5）：640-644.

［15］任民，王日新，贾兴华，等.普通烟草种内主要栽培类型间烟叶香味成分的比较与分析［J］.中国烟草科学，2008（6）：36-41.

Effects of Steam Inlet Position on Quality of Pneumatically Dried Cut Tobacco

LIU Jihui1，ZHU Yong1，SHEN Xiaofeng1，XU Dayong2，HUA Yikun1，FANG Zhikun3，QIU Changgui4，GAO Hui4，and HE Banghua*1
1.Technology Center，HongyunHonghe Tobacco（Group）Co.，Ltd.，Kunming 650231，China
2.Key Laboratory of Tobacco Processing Technology of CNTC，Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC，Zhengzhou 450001，China
3.Kunming Cigarette Factory，HongyunHonghe Tobacco（Group）Co.，Ltd.，Kunming 650202，China
4.Yunnan Reascend Tobacco Technology（Group）Co.，Ltd.，Kunming 650106，China

In order to investigate the effects of steam inlet position in superheated steam drier HDT-FX on the quality of dried cut tobacco，two positions（expansion unit Winnover and the recirculated air duct to the combustion chamber）were tested and the physical indexes，routine chemical components，aroma components and sensory quality of dried cut tobacco were compared.The results showed that：1）the filling value of and the proportions of middle and short strands in dried cut tobacco were higher when steam was introduced into the expansion unit；2）the total volatile bases’increment increased，while more neutral aroma components decreased in dried cut tobacco when steam was introduced into the recirculated air duct；3）the cigarette made of cut tobacco dried by steam introduced into the expansion unit featured better aroma abundance，enhanced fresh aroma and sweet aroma，and improved comfortableness.

Superheated steam drier；Steam inlet position；Cut tobacco；Sensory quality；Chemical component

TS432，TS411.1

B

1002-0861（2014）11-0010-05

红云红河集团科技项目“叶丝干燥技术在‘云烟’品牌中的应用研究”（HYHH2012GY08）。

刘继辉（1983—），硕士，工程师，主要从事烟草生物技术及卷烟工艺等研究。E-mail：bobbyrna@sina.cn；*

何邦华E-mail：hehua76@126.com

2014-05-14

责任编辑：周雅宁E-mail：zyn0626@126.com

电话：0371-67672778