打叶复烤片型结构调控技术的研究进展

王发勇 侬福贵 徐超 胡春华 郭宇峰 朱思静 牛绍辉 解雯宇

摘    要：近年来，由于中支、细支卷烟市场的兴起，传统的打叶复烤片型结构已满足不了现在烟丝结构及烟支卷制质量的要求，为此，必须对打叶复烤片型结构进行针对性调控。从烟叶片型结构对烟丝及卷制质量的影响，气候及物理特性、设备参数、打叶框栏设备等对片型结构的影响进行了综述，并提出了将打叶复烤片型调控的焦点从“框栏”转移到“筛分”与“二次处理”的新方向上来，在展望的同时提出了具体的研究路线，以期对该领域发展提供参考方向。

关键词：打叶复烤;叶片结构;调控;降大提中

中图分类号：S572         文献标识码：A           DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2019.11.009

Abstract： In recent years， due to the rise of the middle and small cigarette market， the traditional structure of threshing and redrying sheets can not meet the requirements of the tobacco structure and the quality of cigarettes，Therefore， it was necessary to regulate the structure of threshing and redrying sheets. The effects of tobacco leaf type structure on the quality of tobacco and cigarette manufacturing， climate and physical properties， equipment parameters and framed columns were reviewed. In addition， a new direction was proposed to shift the focus of leaf-beating and rebaking sheet regulation from "framing" to "screening" and "secondary treatment". At the same time， a specific research route was proposed to provide a reference for the development of this field.

Key words： threshing and redrying; leaf structure; regulate and control; reduce the large film rate and increase the medium film rate

打叶复烤作为卷烟工艺中的关键一环，在卷烟工业中具有把控原料的源头性作用。传统的打叶复烤工艺对“大中片率”、“产品实物得率”等经济指标更为关注[1]，随着卷烟工业技术的发展，特别在中支、细支卷烟市场兴起的今天，传统的打叶复烤工艺已不能匹配以品牌为导向的卷烟工艺。新版《卷烟工艺规范》（2016版）提出将打分后烟叶大片率控制在小于45%范围内[2]，这意味着打叶复烤的片型结构指标从追求“大中片率”转变为“降低大片率、提升中片率、控制碎片率”，作为工艺革新的必选项，片型结构调控成为了打叶复烤新工艺攻关的难点与重点。

新工艺的形成，需要在现有研究成果的基础上进行不断总结、提炼和创新。为此，从片型结构对烟丝及卷制质量的影响、气候及烟叶物理特性对片型结构的影响、设备参数对片型结构的影响以及打叶框栏设备对片型结构的影响等4个方面的现有研究成果进行了综述，并对达成“降低大片率、提升中片率”的技术目标进行展望，以期对新工艺的发展方向提供一定的技术支撑。

1 片型结构对烟丝及卷制质量的影响

打叶复烤烟叶的片型结构包含大片率、中片率、大中片率等多项指标[1]。研究表明，打叶复烤后的片型结构对烟丝结构具有关联性影响，大片率可以提高烟丝结构的整丝性，减少碎丝率，但是较高的大中片率导致长丝率的增加，对烟支的填充性不利[3-5]。同样，过高的整丝率和整丝率变化率对卷制烟支的总体质量有负面影响[6-8]。不同尺寸的片型结构及不同长度的烟丝在内在化学成分的含量上存在差异[9]，可影响主流烟气中NNK的逐口释放量[9]及卷烟燃烧锥头的掉落率[11]，且关联到烟支的感官质量[12]。对于卷烟物理指标而言，烟丝结构对单支质量、烟支密度、吸阻、端部落丝量、空头等烟支质量具有显著的影响[13-15]，得到合理的烟丝结构是卷烟工业为之攻坚的目标。对烟叶片型结构而言，各项指标中呈一定的关联[16-17]，只有控制大片率、提高中片率以及降低碎片率，才能得到适宜的整丝率，提高烟丝的填充值，为企业取得良好的效益。

综上所述，作为打叶复烤重要的考核經济指标，片型结构直接影响到烟丝的结构，继而影响到卷烟的卷制质量与经济效益。得到合理的烟丝结构区间必须以打叶复烤后的烟叶片型结构“控制大片率，提高中片率”的调控要求为抓手。

2 气候及烟叶物理特性对片型结构的影响

烟叶属于农业经济作物，受基因与环境互作作用的影响，同一品种烟草在不同生态区域内，因气候、土壤、大田生育期、降水量分布等条件的不同，烟叶内在化学成分、物理特性以及感官质量等方面均存在显著差异[18-21]。在气候正常年份，烟草各生育期分布合理，烟叶生长正常，叶片18～22片，田间烟株能顺利落黄，经初烤调制后的烟叶身份、叶片结构等外观质量较佳，打叶复烤能得到较好的叶片结构;而气候异常年份，当烟草生长前期受低温寡照影响，植物矮小，叶片小而厚，叶内组织紧密;当采收期间遇连绵大雨等不良天气，烟叶易容贪青旺长，形成粗筋暴叶，身份较厚、结构紧密，该类烟叶往往需要加大打叶复烤加工强度，大中片率稍差。当烟草旺长期连续高温多雨，烟草田间长势过旺，易形成身份较薄、结构疏松的烟叶，该类烟叶同样需要加大打叶复烤加工强度，碎片率将会上升[22]。烟叶的物理特性是打叶复烤取得良好成品经济指标的关键因素[23-25]，同时是打叶复烤片型结构调控策略的重要依据[26]。张其龙等[27]进行了物理特性与打叶复烤出片率的相关性分析，发现不同部位烟叶的物理特性与出片率呈现出不同的差异性，为此，打叶复烤针对不同部位的烟叶应采用不同的打叶风分策略。吴祚友等[28]的研究发现，烟叶物理特性对打叶复烤的片型结构具重要影响，其中，拉力与中片率呈正向相关关联。刘配文[23]则认为叶片密度一致性较好的烟叶可获取较高的出片率。

气候是烟叶物理特性形成的主因，而烟叶物理特性又是打叶复烤工艺加工的重要参考依据。烟叶的物理特性包括烟叶密度、身份（烟叶薄厚）、填充性、弹性、抗破碎性等多方面内容，随着烟叶种植区域、烟叶生长部位的不同，其物理特性表现不同。打叶复烤为获得良好的片型结构，必须根据来料品种、部位、等级及生态区域所表现的不同烟叶物理特性，针对性制定打叶复烤策略，如叶片身份厚、密度大的烟叶，应适当提高打辊转速、润叶水分、温度走下限，适当减小框栏尺寸，以降低大片率，提高中片率。

3 设备参数对片型结构的影响

工艺设备参数设置是影响打叶复烤获得良好片型结构的关节一环。罗海燕等[29]的研究发现，打叶流量与叶中含梗率、梗中含叶率呈正向关联，而在一定范围在内，随着润叶机出口烟叶温度与含水率的提高，大中片率呈提高趋势[30]，碎片率、梗中含叶率降低，但是叶中含梗率与会随之增高。皇甫东有等[31]在2次润叶的控制模式下，认为一次润叶的烟叶水分、温度的控制对大中片率贡献率大于二次润叶控制。而对于打辊转速的设定，刘利峰等[32]通过较高的一打转速与较低的四打转速可明显提高烟叶的中片率。杨洋等[33]研究发现，一二润“润透率”、打叶风分强度对中片率的提升具有正相关关系。此外，稳定的流量有助于烟叶加工水分、温度的控制[34]。以上从不同的角度对打后烟叶片型结构进行了研究，认为润叶机出口温度与含水率、润叶机控制模式、加工强度等均对烟叶片型结构有调控的意义。但是以上的研究更多聚焦于大中片率的获得，距离打叶风分后大片率<45%的调控要求还有一定差距。

最佳的参数设置是挖掘工艺设备潜力的关键因素。对于烟叶片型结构的获得，除烟叶本身的物理特性外，与润叶水分、含水率、打辊转速、风分参数等因素息息相关。但是，受原有设备自身工艺设计标准的限制，想在参数控制上获得根本性的转变结果显然不行，还得依托于对设备局部的创新性改造。

4 打叶框栏设备对片型结构的影响

目前，对于打叶复烤片型结构调控更多聚焦于打叶框栏上。孔祥等[35]在一、二级打叶器上将原有的菱形框栏换成六边形框栏后，大片率降低了10.42%，中片率与小片率分别上升了7.51%和2.43%，打后烟叶形状较方正。如此应用六边形框栏的方法[36-38]得到了 “降低大片率，提升中片率”的片型结构调控效果。也有研究表明[39]，在一级打叶器中设置不同的框栏开口尺寸可以提高大中片率，显著降低超大片率（50 mm×50 mm）。蔡联合等[40]在一定范围内减小一级打叶器的框栏开口尺寸，发现大片率有降低趋势，但是降低幅度不大。而高伟等[41]对一级打叶器结构进行了部分调整与改造，发现以加密菱形框栏、矩形打刀和梯形打刀混用、打刀品字形排列可降低大片率（6.55%）和提升中片率（6.35%），达到片型调控的目的。

综上所述，一级打叶器、特别是框栏的改造与利用是片型结构调控的重点，框栏开口形状、尺寸的组合与打叶器打刀的设置，均对片型结构调控具有显著作用。在生产运用中，对打叶框栏进行喷涂处理以提高撕叶率，对烟叶片型结构有一定的调控作用。框栏的设计与应用可以有多种组合，但一个规格的框栏可以对应到几个烟叶等级上，或是配方打叶（多个等级）时应选择何种规格的框栏，仍需打叶复烤单位针对原烟加工属性进行匹配性试验或改进。

5 结论与展望

打叶复烤获得的片型结构直接影响到制丝工艺烟丝结构，从而关联到卷包工艺烟支的卷制质量与烟叶的消耗。因此，打叶复烤工艺在整个卷烟工藝中具源头性作用。中支、细支卷烟的兴起拉开了打叶复烤片型结构需求转变的调控帷幕，“降低大片率、提升中片率”是目前打叶复烤片型调控的重中之重，是亟待解决的技术难题。（1）烟叶物理特性是影响打叶复烤片型结构的重要因素，而气候、生态区域、品种等因素是造成烟叶物理特性差异的原因，依据不同烟叶的物理特性选择相应的加工模式及制定相应的工艺设备参数是进行烟叶片型结构调控的有效策略;（2）对于工艺设备而言，最优的参数组合是挖掘工艺设备潜力的途径，但是受工艺设备设计理念与设计标准的限制，单纯调整工艺参数对片型结构的大幅调控无明显作用，所以，在局部关键工序上的改造与创新上大有可为。目前做局部创新与改造的焦点在于一级打叶器的框栏，不同开口尺寸组合、与框栏形状的改良均可达到“降低大叶片、提升中片率”的效果，但是离行业片型控制的目标（大片率<45%）有一定差距。

为此，可以把局部改造与创新点后移到一级、二级打叶风分后的工序上来：（1）将一打、二打分离而出的纯叶片进行单独或汇集筛分，将超大片（>40 mm×40 mm）筛分而出，待二次片型处理;（2）研发超大片处理装置，对超大片烟叶进行分切或打叶处理，降低超大片率，提升中片率;（3）对超大片进行筛分时，在振筛物料流畅性的基础上，保障筛分效率、筛分准确率;研发超大片二次处理装置时应注意加工造碎的情况，达到较为合适的中片率和碎片率;（4）针对不同打叶配方的组成，产生基于不同配方烟叶的提高大中片率或中片率、降低碎片率的控制模型，形成系统化、可调可控的打叶复烤控片技术标准。通过以上4个方面的技术探索，达到打叶复烤片型调控的目的。

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