干燥方式对再造烟叶丝质量特性的影响研究

邹泉，廖晓祥，陈冉，牟定荣，赵云川，段黎跃，赵剑，马娟，武凯，李新，赵娟，徐文洁，凌琳，魏宏

云南中烟工业有限责任公司，技术中心，云南省玉溪市红塔大道118号 653100

干燥方式对再造烟叶丝质量特性的影响研究

邹泉，廖晓祥，陈冉，牟定荣，赵云川，段黎跃，赵剑，马娟，武凯，李新，赵娟，徐文洁，凌琳，魏宏

云南中烟工业有限责任公司，技术中心，云南省玉溪市红塔大道118号 653100

为提高再造烟叶制品的综合质量，研究了气流、滚筒、隧道三种不同的干燥方式对再造烟叶丝质量特性的影响。结果表明：①滚筒干燥对样品的含水率控制稳定性优于气流、隧道干燥；②气流干燥样品的填充性能明显优于滚筒、隧道干燥，过程造碎中尤以隧道干燥最低，滚筒、气流干燥相当；③三种干燥方式处理所得样品的常规化学成分无显著差异；④致香成分总含量高是滚筒干燥的一大特点；⑤气流干燥样品的焦油、烟碱、一氧化碳均低于滚筒及隧道干燥样品；⑥经干燥处理后，再造烟叶丝样品的感官品质提升，综合感官品质排序为：气流＞滚筒＞隧道。

再造烟叶；气流干燥；滚筒干燥；隧道干燥；化学成分；致香成分；感官质量

造纸法再造烟叶由于具有填充值高、燃烧性好、焦油释放量低等特点，在卷烟产品中的使用量越来越多[1-3]。目前，国内造纸法再造烟叶主要存在木质气重、纸质气息明显，刺激性大、有灼烧感，余味干涩、残留较重，烟气不协调等问题[4]。采用适宜的制丝加工工艺技术，不仅可有效提升造纸法再造烟叶品质，且可提高其在卷烟产品中的配方适应性。而在实际应用中，造纸法再造烟叶由于其物理化学特性与烟叶存在较大差异，主要表现在抗张强度、剪切力、弹性、吸湿特性等物理特性与烟叶有着较大差别[5-7]，混合制丝加工过程中常存在水分、流量波动大，中大片率高等问题[8-9]，从而能影响到配方的完整性及再造烟叶的有效利用率，即现有混合加工工艺不能完全满足精细化加工要求。近年来兴起的造纸法再造烟叶单独成丝技术在很多程度上解决了上述问题[10-12]，而与单独成丝配套的工艺研究却少有报道。干燥工序是制丝过程中影响再造烟叶丝物理、感官和化学质量的关键工序，因此选择目前常用的气流、滚筒及隧道三种干燥方式，对比研究干燥方式对再造烟叶丝综合质量的影响，旨在为再造烟叶单独制丝加工提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料及设备

CTS0231（云南中烟施伟策再造烟叶有限公司）；再造烟叶制丝试验线（自建）；RD5000滚筒式烘丝机、EVA500气流式烘丝机(意大利Garbuio Dickinson公司)、K99030隧道式烘丝机（美国Proctor公司）；便捷式Portix-B型红外测温仪（德国KELLER公司）；XP404S电子分析天平（感量：0.0001 g，瑞士Mettler-Toledo公司）；6890N/5975 质谱联用仪（美国Agilent公司）；R-215旋转蒸发仪（瑞士步琪公司）；旋风式样品磨（瑞典FOSS公司）；AV5170 烟支重量分选仪（中国电子科技集团公司第四十一研究所）；YQ－2烟丝振动分选筛（郑州烟草研究院）；RHYC152烟丝填充值测定仪（广州润湖仪器有限公司）；CH888精密恒温恒湿箱 （澳大利亚Thermoline公司）；RM200A转盘式吸烟机（德国Borgwaldt KC公司）；Protos70卷烟机（德国豪尼公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 再造烟叶丝样品制备

使用单等级原料（CTS0231）19200 kg，经过、超回加料、润叶加料、贮叶、切丝及丝片分离后，再将再造烟叶丝分成十五份共三组（每五份为一组），对应采用气流干燥、滚筒干燥及隧道干燥三种方式处理，分别得到再造烟叶丝的五组平行试验样品（图1），烘箱法[13]测定含水率。干燥过程中设置相同的脱水量即保证处理强度的相对一致性，干燥入口含水率设置为23.0 % ，干燥出口含水率设置为13.0 %。分别将气流、隧道、滚筒干燥得到的再造烟叶丝送至PROTOS 70机台卷制。将卷制样品置入恒温恒湿箱中于22 ℃、相对湿度60 %条件下平衡48 h，上综合测试台按（855±5）mg/支分选后备用。重量筛选过程中，随机选取三种干燥方式下的试验卷制样品各5组，每组20支，记录每组样品的重量均值和吸阻均值，用于主流烟气测定。

图1 再造烟叶单独成丝流程图Fig.1 Cutting process of reconstituted tobacco

试验过程中以物料脱水量为评价指标对气流、隧道、滚筒三种方式的干燥工艺条件和参数进行设置（表1）。

表1 不同干燥方式的干燥参数设置Tab.1 Parameters of three different drying methods

1.2.2 再造烟叶丝卷制样品均匀性验证

随机从制备好的卷制样品中各取出1000支卷烟用于样品均匀性验证检验，主要进行长度、圆周、通风率、重量、吸阻等物理检测[14]。按CNASGL03∶2006[15]分析样品均匀性验证数据，单因素方差值均小于临界F值，表明样品组内无显著性差异，各样品符合均匀性要求。

1.2.3 再造烟叶丝样品关键指标的测定

含水率检测：待流量稳定后，分别在干燥工序入、出口处取样。取样规则为：每间隔5分钟取样一次，每组取5份（50g/份）平行样，烘箱法[13]测定含水率。

再造烟叶丝填充性能：分别取干燥处理后的再造烟叶丝样本2000 g/份，样品在温度（22±1）℃、相对湿度（60±2）%的恒温恒湿箱中平衡48 h后测量填充值。填充值按照YC/T152—2001《烟丝填充值测定》[16]中的方法测定，每种干燥方式样品以五组平行试验结果的均值计，同时运用方差分析判定三种干燥方式处理后再造烟叶丝的填充值是否存在显著差异（显著性水平a为0.05）。

结构分布测定：取再造烟叶丝样品各5份，每份500 g，按《卷烟工艺规范》[17]及YC/T 178—2003标准[18]要求测量结构。

常规化学成分检测：分别取三种干燥方式处理后的再造烟叶丝样品各五份，取平行测定结果的均值。常规化学成分检测采用行业标准方法测定[19-24]。

致香成分检测：采用同时蒸馏萃取装置（SDE）对再造烟叶中的致香成分进行萃取，利用气质联用仪（GC/MS）对萃取物进行分析测定。将再造烟叶丝样品磨碎过40目筛，置于恒温恒湿箱中在温度（22±1）℃和相对湿度60 %的条件下平衡24 h。称取平衡后的烟末样品25.0 g，置入同时蒸馏萃取装置中，并加入2 mL内标化合物（100 mg/mL的萘乙醇溶液），采用二氯甲烷作为溶剂对烟末进行连续动态萃取2 h，所得提取物经干燥后浓缩定容至1.0 mL。提取液采用Agilent 6890N/5975气质联用分析仪进行分析，所得图谱经计算机谱库（NIST05，Wiley275）检索，计算各峰的相对含量。色谱条件为：毛细管柱HP-5MS（30 m×0.25 mm i.d.×0.25μm d.f.）；进样口温度：240 ℃；载气：He，1 mL/min；程序升温：从50 ℃（1 min）升温至160 ℃（保持2 min），再升温到260 ℃（保持15 min）；进样量：1 μL；分流比为25：1；传输线温度：280 ℃；电离方式：El；电离能量：70 eV；离子源温度：230 ℃；四级杆温度：160 ℃；质量范围35～455 aum。

主流烟气检测：分别从制备好的卷制样品中取出主流烟气测试样品，按行业标准方法[25-28]检测主流烟气指标。运用方差分析对不同干燥方式处理的再造烟叶丝样品的主流烟气测定结果进行差异分析。

感官质量：参考卷烟感官技术要求[29]，按《再造烟叶(造纸法)感官评价方法》[30]进行再造烟叶丝卷制样品的感官评吸，并进行评分与描述。

2 结果与讨论

2.1 干燥方式对再造烟叶丝含水率稳定性的影响

对气流、隧道、滚筒三种干燥方式下的五组再造烟叶丝样品的含水率进行测定，以得到干燥方式对再造烟叶丝含水率稳定性的影响，具体含水率检测结果见表2。可以看出，三种干燥方式下，入口的物料含水率稳定性均较好，且方差分析结果表明（P=0.861＞0.05），各干燥方式下的入口物料含水率无显著差异，即来料样品水分符合一致性要求，可用以分析干燥方式对再造烟叶丝水分稳定性的影响研究。进一步分析可以发现，干燥方式对出口物料含水率的稳定性影响较大，其中以滚筒干燥出口的物料含水率稳定性最好，而气流、隧道干燥出口的物料含水率波动均较大。

表2 干燥工序再造烟叶丝含水率统计表Tab.2 Moisture content of cut reconstituted tobacco in drying process

2.2 干燥方式对再造烟叶丝物理结构的影响

三种不同干燥方式处理后再造烟叶丝样品的填充值测定结果见表3。可以看出，三样品填充值测定结果的相对标准偏差均＜5 %，表明各平行样本填充值的稳定性较好，也即各干燥方式处理后的样品均匀性较好。其中气流干燥处理后所得样品的填充值最高，滚筒干燥处理后样品的填充值最低。同时对三种干燥方式处理后的再造烟叶丝的填充值进行单因素方差分析，P＝0.000≤0.05，表明三样品的填充值存在显著差异，也即干燥方式会对再造烟叶丝填充值产生显著影响。

表3 再造烟叶丝填充值记录表Tab.3 Filling value of cut reconstituted tobacco

取气流、隧道、滚筒干燥后的再造烟叶丝进行结构测试，其中整丝率%（＞2.5 mm）、碎丝率%（＜1.0 mm）统计结果见表4。三样品的整丝率无显著差异（P=0.056＞0.05），而碎丝率存在显著差异（P=0.000≤0.05）。以隧道干燥处理后的再造烟叶丝样品碎丝率最低。这是因为与其他两种干燥方式相比，隧道干燥为静态处理过程，能够有效减少再造烟叶丝干燥过程中的卷曲缠绕成团性及过程造碎。

表4 再造烟叶丝整丝率、碎丝率统计表Tab.4 Proportion of long strands and broken strands of cut reconstituted tobacco

2.3 干燥方式对再造烟叶丝常规化学、致香成分的影响

三种干燥方式处理后的再造烟叶丝样品的常规化学成分及糖碱比、施木克值、钾氯比值及氮碱比值分别见图2、表5。可以看出，干燥方式对再造烟叶丝的常规化学成分影响较小。具体比较而言，滚筒干燥后的总糖、还原糖含量、糖碱比、施木克值、钾氯比均最低，其他各项差异均较小。

表5 再造烟叶丝常规化学综合指标统计表Tab.5 SUR/NIT, NIT/NIC, K/Cl and sugar alkali of cut reconstituted tobacco

图2 再造烟叶常规化学成分柱状图Fig.2 Routine chemical components histogram of reconstituted tobacco

三种干燥方式处理后的再造烟叶丝样品的致香成分结果见表6。可以看出，干燥方式对致香成分的影响较为显著，其中以滚筒干燥样品的总致香成分含量最高，气流干燥样品的总致香成分含量最低。各致香成分中，尤以新植二烯、苯甲醇、去氢去甲基烟碱、2,3'-联吡啶、棕榈酸的含量差异最为显著。其中，新植二烯是叶绿素调制过程中生成的叶醇进一步脱水制得，在烟草燃烧时可直接进入烟气，具有减轻刺激性、醇和烟气的作用。同时具有携带挥发性香气物质和致香成分进入烟气的能力，是重要的增香剂[31-36]。新植二烯可进一步分解转化为植物呋喃，具有清香气味。这些物质都会对形成烤烟的清香风格产生积极的影响。

表6 再造烟叶丝致香成分统计表Tab.6 Aroma components of reconstituted tobacco with different drying processes µg/g

续表6

续表6

2.4 干燥方式对再造烟叶丝样品主流烟气的影响

对重量筛选平衡后的再造烟叶丝卷制样品进行主流烟气差异分析，结果见表7。可知三样品的抽吸口数无显著差异（P=0.191＞0.05），而焦油、烟碱、一氧化碳释放量均存在显著差异（P值分别为0.000、0.000、0.000均＜0.05）。气流干燥样品的焦油、烟碱、一氧化碳释放量最低。滚筒干燥样品的焦油、烟碱、一氧化碳释放量最高。这可能和再造烟叶丝的物理化学特性有关，不同干燥方式处理后再造烟叶丝的填充值差异明显，因此在样品卷烟质量一致时，吸阻存在较大差异，气流、隧道、滚筒干燥对应的卷制样品吸阻分别为1176.78Pa/支、1042.94Pa/支及1052.84 Pa/支，从而改变了卷烟的燃烧状态。

表7 再造烟叶丝卷制样品主流烟气统计表Tab.7 Regular components in mainstream cigarette smoke of reconstituted tobacco

2.5 干燥方式对再造烟叶丝样品感官品质的影响

表8为不同干燥方式处理得到的再造烟叶丝卷制样品与干燥入口样品的比对感官评吸结果。由于干燥入口来料为同一批样品，即三种干燥方式下的来料感官评吸样为同一个。可以看出，经干燥处理后，样品的整体感官质量得到改善，感官得分（取十一位感官评吸人员的打分均值）整体提升，其中以气流干燥样品的感官得分最高，隧道干燥样品的感官得分最低。结合感官评吸描述来看，来料样品表现为整体香气不够纯净，木质气、枯焦气明显，喉部刺激，余味尚干净，回焦苦，烟气浓度适中。

表8 再造烟叶丝卷制样品感官得分统计表Tab.8 Sensory quality of different samples made of cut reconstituted tobacco

与来料样品相比，气流干燥样品香气纯净度、甜韵均有提升，烟气浓度适中，木质气、枯焦气、刺激性降低，回焦苦感减弱；滚筒干燥样品香气纯净度提升，浓度、丰满度提升，但口腔的干燥感、焦苦、刺激性上升；隧道干燥样品香气纯净度稍有提升，木质气稍重，刺激性有降低，余味有改善，口腔有明显的回青感。感官品质综合排序为：气流干燥＞滚筒干燥＞隧道干燥＞来料样品。

3 结论与讨论

干燥方式影响再造烟叶的综合品质，具体表现为：①滚筒干燥方式中，过程含水率控制稳定，干燥后再造烟叶丝样品的含水率均匀性优于气流、隧道干燥；②干燥方式对再造烟叶的填充值产生显著影响，其中以气流干燥获得的样品填充值最高。隧道干燥的造碎率最低，滚筒、气流干燥过程的造碎率相当；③干燥方式对常规化学成分的影响较小，而对致香成分的影响显著，其中以滚筒干燥样品的总致香成分含量最高；④主流烟气中焦油、烟碱、一氧化碳的释放量均以气流干燥样品最低，滚筒干燥样品最高；⑤经干燥处理后，再造烟叶样品的感官品质提升，综合排序为：气流干燥＞滚筒干燥＞隧道干燥＞来料样品。

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Influences of drying means on quality characteristics of cut reconstituted tobacco

ZOU Quan, LIAO Xiaoxiang, CHEN Ran, MOU Dingrong, ZHAO Yunchuan, DUAN Liyue, ZHAO Jian, MA Juan, WU Kai,LI Xin, ZHAO Juan, XU Wenjie, LING Lin, WEI Hong
R&D Center, China Tobacco Yunnan Industrial Co.,Ltd., Yuxi 653100, Yunnan, China

In order to improve quality of reconstituted tobacco, three different drying modes, namely airflow drying, drum drying and tunnel drying, were studied. Results showed that∶ drum drying is better than both airflow drying and tunnel drying in maintaining moisture of samples. The padding values of reconstituted tobacco after airflow drying was the highest compared with other two drying methods.Tobacco damage ratio of airflow drying was the same as drum drying and both of which were higher than tunnel drying. All three drying methods have no obvious impact on chemical components. Among them, drum drying resulted in the highest aroma contents. Compared with other two drying methods, airflow drying resulted in reduced tar delivery, nicotine and CO in mainstream cigarette smoke. Sensory quality were all improved after three drying treatments while airflow drying resulted in the biggest improvement followed by drum drying and tunnel drying.

reconstituted tobacco; airflow drying; drum drying; tunnel drying; routine chemical components; aroma components; sensory properties

邹泉，廖晓祥，陈冉，等. 干燥方式对再造烟叶丝质量特性的影响研究[J]. 中国烟草学报，2016,22（5）

中国烟草总公司重大专项项目（110201301019（ZZ—08））“再造烟叶工业应用的特色工艺研究”资助；中国烟草总公司重点项目（110201502008）“基于精益制造的制丝关键质量特性控制技术研究及应用”

邹 泉（1971—），学士，高级工程师，主要从事卷烟工艺方面的研究工作，Email∶ zq@hongta.com；

廖晓祥（1984—），Email∶ zijinwangzhe@hongta.com

2015-10-16

：ZOU Quan, LIAO Xiaoxiang, CHEN Ran, et al. Influences of drying means on quality characteristics of cut reconstituted tobacco [J]. Acta Tabacaria Sinica, 2016, 22(5)