真空回潮工序不同参数对卷烟化学成分及危害性的影响

赵 喆,侯冰清,岳 恒,王艳丽,陈圣栋,赵铭钦*

(1.河南农业大学 烟草学院，河南 郑州 450002；2.吉林烟草工业有限责任公司 技术中心，吉林 长春 133001；3.江西省烟草公司 抚州市公司，江西 抚州 344000)



真空回潮工序不同参数对卷烟化学成分及危害性的影响

赵 喆1,侯冰清1,岳 恒1,王艳丽2,陈圣栋3,赵铭钦1*

(1.河南农业大学 烟草学院，河南 郑州 450002；2.吉林烟草工业有限责任公司 技术中心，吉林 长春 133001；3.江西省烟草公司 抚州市公司，江西 抚州 344000)

摘要：通过对真空回潮工序中抽真空度和保压时间两参数进行不同组合，检测卷烟烟气中焦油、7项有害成分、叶片常规化学成分等，以探明不同条件对卷烟常规化学成分及危害性的影响。结果表明：较低的抽真空度和保压时间能显著降低烟气中焦油、烟碱和总粒相物含量；CO、氨、B[α]P含量随抽真空度和保压时间的增大有升高趋势，巴豆醛含量随抽真空度和保压时间的增大则显著减小；烟碱、钾、氯含量受抽真空度和保压时间影响较小，总糖和还原糖含量在高真空度和长保压时间下显著减小，总氮含量在低真空度和短保压时间下显著减小；抽真空度与卷烟烟气危害性呈正比关系，对其影响较大，保压时间与烟气危害性则呈反比关系，且影响较小。

关键词：卷烟；真空回潮；有害成分；常规化学成分

制丝过程是卷烟工业生产的重要环节，通过真空回潮筛分加料、配叶贮叶、切丝、烘丝等工序，使烟丝满足卷烟可用性标准。其中，真空回潮作为制丝的关键工序之一，主要通过抽真空度和温度差来提高烟叶温湿度，以松散烟叶、降低碎损，提高烟叶耐加工性，满足后续工序加工要求[1-4]。研究表明，真空回潮工序对含水率较低或板结严重的烟叶十分必要，其能有效减少杂气，降低刺激性，改善抽吸品质[5-6]，但对香气成分有一定影响[5,7-9]。不同加工强度对烟叶回透率、含水率及烟丝质量也有不同影响[10]。

目前对于真空回潮的研究，多集中于此工序前后叶片质量的变化方面[5,7-10]，而对于工序中不同参数对叶片的影响研究较少[6]。随着卷烟精细化加工要求不断提高，对于采用真空回潮工序的企业来说，如何优化真空回潮参数、控制卷烟危害性将变得尤为重要。因此本文通过真空回潮中抽真空度和保压时间两参数的优化试验，探讨了不同参数对于卷烟烟气常规成分、有害成分、叶片常规化学成分的影响，以期为真空回潮工艺参数优化和工艺控制的稳定性提供参考。

1实验材料与方法

1.1实验材料和仪器

以2014年延吉卷烟厂提供的“长白山”品牌具有代表性的A类牌号正常生产的卷烟烟丝作为研究对象。主要仪器设备有：WZ1134C-YJ型在线式真空回潮机(巩义建设机械制造有限公司)、KTC45E切丝设备、PROTOS70卷接设备(德国Hauni公司)、 SM 450 直线型吸烟机、AAS 305 D 连续流动分析仪(美国路易公司)、高效液相色谱仪(配荧光/紫外检测器)、7890-5975 MSD气-质联用仪(美国 Agilent)、剑桥滤片。

1.2实验方法

1.2.1实验设计对真空回潮工序中抽真空度和保压时间两个参数进行优化试验，在保证其他工艺参数不变的情况下，对两个参数进行不同组合，并以T0(正常工艺参数)为对照。具体参数组合见表1。

1.2.2检测方法将各处理烟叶按生产标准制丝、卷制，其他工艺参数、烟用辅材不变。制作好的样品卷烟经综合测试台挑选出合格烟支后，在(22±1)℃、相对湿度(60±2)%的条件下平衡48 h，参照文献[11-19]对主流烟气中总粒相物、焦油、烟碱及7项有害成分进行测定。另取各处理烟叶进行常规化学成分测定，测定方法见文献[20]。

2结果与分析

2.1不同参数组合对卷烟烟气中焦油、烟碱、总粒相物的影响

不同真空回潮参数组合对烟气常规成分的影响见表2。由表2可知：4个处理中，T1处理的总粒相物、焦油、烟碱含量在1%水平上比其他处理均显著降低，表明较低的抽真空度和较短的保压时间能显著降低烟气中焦油、烟碱和总粒相物含量。T2、T3处理总粒相物含量较T0无显著变化，焦油含量较T0显著减小，可说明超出一定的抽真空度和保压时间范围，烟气中焦油含量会显著降低，这可能是由于在合适的真空状态下，大分子物质降解会加快。另外，T2处理烟碱含量较T0对照差异不大，而T3烟碱含量较对照则显著升高，表明抽真空度增加5 kPa能显著升高烟碱含量。

注：同列数据后不同小写字母代表差异达到5%显著水平;不同大写字母代表差异达到1%显著水平。下同。

2.2不同参数组合对卷烟烟气中7项有害成分释放量的影响

通过对谢剑平等[21]提出的卷烟中7项主要有害成分的检测，得出结果如表3。不同真空回潮参数组合中，T1处理CO、氨、苯酚、B[α]P含量较其他处理在5%水平上显著降低，而巴豆醛则显著高于其他处理，表明较低的抽真空度和较短的保压时间能显著降低CO、氨、苯酚、B[α]P含量，且不利于巴豆醛释放量的控制。

T2处理中氨、B[α]P、NNK含量均最高;CO和HCN与处理T3无明显差异;苯酚显著低于T0,与T3无显著差异；巴豆醛含量最低。即当抽真空度相同时，增加保压时间能显著增加叶片中氨、B[α]P、NNK含量，降低苯酚、巴豆醛释放量。

T3处理NNK、HCN含量与T0、T2无显著差异；CO含量显著高于T0，与T2无显著差异；氨含量显著低于T2，高于T0；苯酚显著低于T0，与T2无明显差异；B[α]P显著低于T2；巴豆醛显著低于T0，高于T2。表明在保压时间相同情况下，抽真空度高使氨释放量显著增大，苯酚、巴豆醛释放量显著减小。

总的来说，7项有害成分中CO、氨、B[α]P含量随抽真空度和保压时间的增大有升高趋势，巴豆醛含量随抽真空度和保压时间的增大会显著减小，超出一定的范围，苯酚含量会显著减小，而NNK和HCN含量随两参数变化有一定变化，但变化不大。其中，保压时间增加30 s对CO、HCN、巴豆醛的影响低于抽真空度增加5 kPa对CO、HCN、巴豆醛的影响，同样，对氨、B[α]P、NNK含量来说，保压时间增加30 s对三者的影响要高于抽真空度增加5 kPa对三者的影响。

2.3不同参数组合中叶片常规化学成分的变化

由表4可看出，烟碱、钾、氯不随抽真空度和保压时间变化而变化。T1的还原糖和总糖含量与T0无显著差异，T3的还原糖和总糖含量、T2的总糖含量显著低于T0对照，T2的还原糖含量略低于对照，但差异不显著，这可能与压力影响美拉德反应的速度和产物类型有关。T1总氮含量显著低于其他处理，T0、T2、T3之间无显著差异，表明降低抽真空度和保压时间对总氮的含量有减小作用，可能是因为较低的压力更有利于胺类降解为氨。

表4不同真空回潮参数组合叶片常规化学成分差异分析

2.4基于卷烟危害性进行参数分析

2.4.1不同参数组合卷烟危害性谢剑平等[21]对于卷烟烟气危害性已作了明确的解释，可通过公式1计算卷烟危害性指数：

H=YCO/C1+YHCN/C2+YNNK/C3+YNH3/C4+YB[α]P/C5+YPHE/C6+YCRO/C7

(1)

式(1)中：H为卷烟烟气危害性指数；Y为主流烟气有害成分释放量；C1～C7为参考值，C1=14.8，C2=126.7，C3=4.7，C4=7.8，C5=8.2，C6=22.1，C7=19.4。

烟气危害性指数越高，表明样品危害性越大。不同真空回潮参数下卷烟样品危害性如表5。由表5可看出，T1危害性指数显著低于其他处理，表明较低的抽真空度和较短的保压时间能显著降低卷烟危害性，但哪个因素对于危害性降低更为有利仍需继续分析。

2.4.2依据卷烟烟气危害性构建回归方程以烟气危害性指数为y，以抽真空度为x1，保压时间为x2，利用SPSS进行非线性回归分析，得回归方程如下：

y=0.981+0.183x1-0.091x2-0.001x12+0.001x1x2

(2)

该方程R2=0.941，说明方程与实测值拟合度较高，该回归方程能代表不同真空回潮参数下卷烟烟气危害性变化的实际情况。

2.4.3基于卷烟烟气危害性进行参数优化根据回归方程(2)，在Excel中构建危害性指数随两因素变化的曲面图，结果如图1。在两因素限定的范围内，当抽真空度为87 kPa、保压时间为90 s时，危害性指数达到最大；当抽真空度为77 kPa、保压时间为150 s时，危害性指数最小。从方程1及图1皆可看出，抽真空度与卷烟烟气危害性呈正比关系，保压时间与烟气危害性呈反比关系，抽真空度越小，保压时间越长，则烟气危害性指数越小。当抽真空度相同、保压时间不同时烟气危害性指数的变化较保压时间相同抽真空度不同时的变化小，表明抽真空度对卷烟烟气危害性指数影响较大，保压时间对危害性指数影响较小。因此，在保证较高的香气及化学质量的前提下，适当降低抽真空度，延长保压时间有利于减少卷烟烟气危害性。

3结论

通过真空回潮工序中抽真空度和保压时间两参数的不同组合，分析其对卷烟烟气常规成分、7项有害成分、叶片常规化学成分等的影响，发现：较低的抽真空度和较短的保压时间能显著降低烟气中焦油、烟碱和总粒相物含量；CO、氨、B[α]P含量随抽真空度和保压时间的增大有升高趋势，巴豆醛含量随抽真空度和保压时间的增大会显著减小。超出一定的范围，苯酚含量会显著减小，而NNK和HCN含量随两参数变化有一定变化，但变化不大；叶片中烟碱、钾、氯含量受抽真空度和保压时间影响较小，总糖和还原糖含量在高真空度和长保压时间下显著减小，总氮在低真空度和短保压时间下显著减小；抽真空度与卷烟烟气危害性呈正比关系，对其影响较大，保压时间与卷烟烟气危害性呈反比关系，影响较小。在保证较高的香气及化学质量的前提下，适当降低抽真空度，延长保压时间有利于减少卷烟烟气危害性。

从以上分析结果来看，抽真空度和保压时间参数的变化对卷烟危害性影响较大，对烟叶化学成分影响稍小，表明通过两参数的调整来降低卷烟危害性具有可行性。通过对两参数的回归分析，可以看出其对卷烟烟气危害性的影响。本试验研究结果能够为真空回潮工序精细化控制提供一定参考。今后就卷烟危害性与吸味品质进行两参数的优化组合研究仍需进一步开展。

参考文献:

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(责任编辑：许晶晶)

Effects of Different Parameters of Vacuum Resurgence Process on Chemical Compositions and Danger of Cigarettes

ZHAO Zhe1, HOU Bing-qing1, YUE Heng1, WANG Yan-li2, CHEN Sheng-dong3, ZHAO Ming-qin1*

(1. College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China; 2. Technology Center of Jilin Tobacco Industrial Limited Company, Changchun 133001, China; 3. Fuzhou Tobacco Company of Jiangxi Tobacco Limited Company, Fuzhou 344000, China)

Abstract：Through different combinations of vacuum degree and pressure holding time in vacuum resurgence process, detected the content of tar, seven harmful components, conventional chemical composition and so on, the influence of different conditions on the chemical composition and the harmfulness of cigarette were explored. The results showed that the low vacuum degree and pressure holding time could significantly reduce the content of tar, nicotine and total particulate matter in smoking. The content of CO, NH3, B[α]P increased with the increasing of vacuum degree and pressure holding time, crotonaldehyde content significantly increased with the reducing of vacuum degree and pressure holding time. The content of nicotine, potassium and chlorine were influenced little by vacuum degree and pressure holding time, the content of total sugar and reducing sugar were decreased significantly under high vacuum degree and high pressure holding time, and the total nitrogen content was were decreased significantly under low vacuum degree and low pressure holding time. The vacuum degree was proportional to the hazard of cigarette smoking, which had a big influence on it, the pressure holding time and the harm of the smoking were inversely related, and the influence was small.

Key words：Cigarette; Vacuum resurgence process; Harmful components; Chemical components

收稿日期：2015-12-29

基金项目：吉林中烟工业公司科技攻关项目(JY201203)。

作者简介：赵喆(1991─)，硕士研究生，研究方向：烟草化学与生理。*通讯作者:赵铭钦。

中图分类号：S572

文献标志码：A

文章编号：1001-8581(2016)05-0051-04