不同烘丝方式对卷烟质量的影响研究进展

邵 宁，翟鲁文，杨佳玫，王 宇，庞红蕊

（贵州中烟工业有限责任公司技术中心 贵州，贵阳 550009）

作为卷烟制丝生产过程中关键工序之一的叶丝干燥工序，主要起到去除烟丝水分，提高叶丝感官质量及耐加工性的作用，对叶丝及卷烟加工质量有着重要影响。目前国内外主要应用的叶丝干燥处理工艺主要有滚筒干燥工艺和气流干燥工艺两种类型。前人对以上两种烘丝工艺的研究主要集中在对两种烘丝工艺在工作原理及处理工艺对物理指标、化学成分、烟气指标、感官质量和安全性等烟丝质量影响方面的差异性究。为此，本文针对两种不同烘丝方式对物理指标、化学成分、感官质量、烟气指标和安全性5个方面的研究进展进行总结归纳，旨在为充分发挥不同叶丝烘丝工艺特点，拓宽烟叶原料使用范围提供依据，为企业今后依据自己产品定位及品牌特点选择合适的加工方式提供相关参考。

1 两种不同烘丝方式的工作原理

烘丝工序是烟丝生产中最重要的加工工序之一，其工作原理是经过增温增湿处理后的烟丝快速脱水烘干定型，使烘后烟丝的含水率、温度达到均匀一致，通过烘丝工序来改善和提高烟丝的感官质量，提高叶丝填充能力和耐加工性，达到二者协调。

1.1 滚筒烘丝机的工作原理

滚筒式烘丝机的主要工作原理是筒内的薄板导热片和热风散热片经过饱和蒸汽加热，并通过风机将热风送入筒内，在薄板导热片和热风散热片这两种热源的共同作用下烟丝中的水分快速蒸发并由排潮风机排走，从而达到叶丝的膨胀状态，以此提高烟丝的填充值，并达到产品技术标准要求的含水率。烟丝通过吸收热量使叶丝的水分从内部向外部散失，热风系统的的主要作用就是吸收并带走蒸发气体，使烘丝干燥过程得以顺利进行。在加工过程中根据来料、来料含水率和物料流量情况，通过调整蒸汽压力、滚筒的转速及热风温度来达到较好的烘丝效果。

1.2 气流烘丝机的工作原理

经过充分加温加湿后的叶丝，通过进料振槽进入进料气锁，随后由气锁落入松散装置内。松散装置内提供高温蒸汽，在高温蒸汽作用下使叶丝快速松散，同时提高叶丝温度；之后叶丝从松散装置落下由高速的过热蒸汽带入干燥机内，叶丝经与高温蒸汽接触而迅速进行热交换，叶丝内部水分瞬间蒸发，叶丝在干燥的同时得以迅速膨化，同时也会带走部分青杂气。最后，叶丝进入旋风分离装置从下部的出料气锁排出，在装置内叶丝也蒸汽分离冷却并定型。

2 不同烘丝方式对卷烟质量的影响

2.1 不同烘丝方式对卷烟物理指标的影响

尽管两种烘丝工艺不同，但基本的原理都是根据烟草本身的吸湿特性。通过人为加入外界强制条件，使得烟草物料能向环境中散发水分，从而达到降低水分提高叶丝耐加工性的作用。高辉等以不同牌号的全配方烟丝为研究对象，通过改变不同的烘丝方式来研究对常规卷烟物理指标的影响。他们发现，全配方烟丝的整丝率和填充值经过以上两种不同烘丝方式处理后变化比较显著；气流干燥后的烟丝要比滚筒干燥处理后的整丝率和填充值有明显的提高。这也与王宗英研究的气流干燥处理后叶丝的填充值显著升高、碎丝率降低显著结果是一致的。周凯敏通过烘丝方式对烟支物理质量的影响研究发现，与滚筒烘丝相比，气流烘丝卷制时的机台平整盘位置值增大，压实量减小；相同的烟支重量下，气流烘丝卷制的烟支吸阻升高，硬度增大，端部落丝减小。近年来，细支卷烟发展迅速，得到广大消费者的青睐。在加工生产中，细支卷烟烟丝与常规卷烟烟丝存在较大差异，在烘丝方式的选择上也成为了大家关注的重点。赵静芬等研究发现：针对细支卷烟的生产，在出丝率方面，滚筒烘丝相比于气流烘丝要高出0.41%，且在生产过程中产生的造碎也小；在烟丝结构方面，滚筒烘丝工艺处理的后烟丝的中丝率和短丝率整体占比相比于气流烘丝的要高出2.88%；但在填充值方面比气流烘丝有明显的优势，气流烘丝处理后的烟丝填充值要高出滚筒烘丝处理的5.64%；且滚筒烘丝方式下细支卷烟中部烟支密度均匀性较气流烘丝的好。

气流烘丝相较于滚筒烘丝具有叶丝膨胀率高，速度快，效率高，整丝率与填充值显著提升，烟支吸阻升高，硬度增大，端部落丝减小的优点。在卷烟制丝工艺中，由于原料配方的差异采用分组加工的方法根据烟叶原料的加工特性进行加工处理，选择一定比例的原料单独采用气流干燥工艺，有效降低烟支的单支克重有利于提高成品烟丝的整丝率及填充性能，所以气流烘丝的方式还可以用来解决短支卷烟端部落丝较大的问题，对卷烟企业降低原料消耗，提高加工质量具有重要意义。

2.2 不同烘丝方式对化学成分和香味物质的影响

卷烟加工中的烘丝工序是烟丝经过加温、加湿和干燥等一系列处理以达到相应的水分，满足后续加工要求的目的，其中温湿度等外界条件的不断变化，必会引起叶丝的化学成分和致香成分的变化。而烟叶内在化学成分和香味物质是烤烟品质的物质基础也决定着卷烟感官质量。因此不同烘丝加工工艺对烟叶化学成分与香味在物质的影响研究具有重要意义。周跃飞等选用中部单等级烟叶进行不同烘丝方式进行处理后发现在相同烘丝强度下，两种烘丝工艺处理的烟丝中莨菪亭、绿原酸和芸香苷含量水平相当；在同一烘丝强度下气流干燥处理后的烟丝主要挥发酚释放总量高于滚筒干燥模式。王宗英等选取同等级不同产地的3 个烟叶样本进行不同烘丝加工处理发现相对于滚筒烘丝，叶丝中的硬脂酸和亚油酸含量在经过气流烘丝干燥处理后有明显升高，而绿原酸含量有明显降低，其他几种非挥发性有机酸和常规化学成分及多酚类物质的变化不明显。以两个不同价类的全配方烟丝为实验样品高辉等通过不同干燥工艺处理后检测烟丝化学成分发现由于不同牌号卷烟配方原料的差异性导致不同干燥方式对烟丝常规化学成分的影响差异性较大。但整体来看气流烘丝工艺处理后，两种不同价类卷烟全配方烟丝中的总氮、β－大马酮、绿原酸、糠醛、芸香苷、巨豆三烯酮和NH3有不同程度的增加；多酚类化合物和部分重要致香物质含量的增加对感官质量的提升有利。田忠等通过研究叶丝不同切丝宽度下，经过不同烘丝工艺处理样品发现在0.6mm 低切丝宽度下，滚筒烘丝处理后比气流烘丝的卷烟样品烟气香味成分含量高，且香气指标、口感指标、烟气指标均表现良好。而在相同切丝宽度下，滚筒烘丝干燥工艺处理后的卷烟样品的香气指标、烟气指标、口感指标均优于气流干燥工艺。

相较于滚筒烘丝，气流烘丝加工强度要大，叶丝内含物减少过多，特别是香味物质的损失；滚筒烘丝由于整体加工强度低因此在加工过程中内含物中低沸点成分的减少要多与气流式烘丝，同样，高沸点成分则损失较少。所以气流干燥方式适合中低档烟片加工，滚筒烘丝则更适于高档烟叶的加工

2.3 不同烘丝方式对感官质量的影响

感官质量是评价卷烟产品质量的重要指标，正是由于卷烟产品的感官质量的差异才造就了卷烟产品的不同风格和香味特征，消费者才会对卷烟产品有认同感，所以说卷烟的感官质量是卷烟产品风格的重要体现。不同干燥方式对感官质量的影响主要表现在香味特征、刺激性、口感舒适度等方面，高辉等研究发现气流干燥处理后的烟丝能提升卷烟的津润感，但另一方面高强度的加工处理也会导致杂气和刺激性增加，香气的透发性降低。这与王宗英等研究结果不同干燥工艺对感官质量的影响主要表现在香气量和丰满程度上是一致，气流干燥会导致香气量减少、丰满程度降低。气流干燥处理后亚油酸含量增加及绿原酸含量降低对感官质量不利。李永生等发现在一定范围内烟气水分越高，产品感官舒适性越高而滚筒烘丝方式可有效提高烟气水分且滚筒烘丝参数中热风温度的提高也会增加产品的烟气水分相比于气流烘丝来说会有更好的舒适性。李丹等针对上部烟叶通过不同烘丝方式进行研究，结果表明针对上部烟叶的香气量、香气丰富度方面的提升上气流干燥具有显著优势，但另一方面对去杂气的效果不是很理想；对上部烟叶的整体改善效果来看滚筒干燥工艺对上部叶感官质量的提升最好，对干燥感改善效果也较好，各项指标均衡。

干燥工艺对感官质量的影响在不同烟叶原料和叶组配方上存在较大差异。在日常生产中卷烟企业根据烟叶自身性质、叶组配方、品牌特点的差异进行干燥工艺的选择是十分必要的。

2.4 不同烘丝方式对烟气指标和安全性的影响研究

由于两种烘丝工艺的加工方法原理及加工条件的差异大，烟叶经过不同的干燥处理，其内含物、香味物质、化学反应的程度等均存在较大差异，势必会对烟丝及烟气成分产生重要影响。高辉等发现配方烟丝经气流干燥后的七种有害物种中包括一氧化碳、巴豆醛、NNK及其他有害成分如苯酚、苯甲醇和苯乙醇的含量相比于滚筒烘丝处理的样品降低的明显。同时这也与周丽娜等的研究结果保持一致，他们发现，经过气流干燥工艺处理后的叶丝中苯甲醇和苯乙醇含量有所降低，这种变化在一定程度上是有利于烟丝感官质量的提升。但经气流干燥工艺处理后的卷烟由于加工温度计强度相对于要大于滚筒干燥，其主流烟气挥发性成分含量下降较多，这对卷烟的香气量方面有一定的负面影响。田忠等发现不同处理工艺对烟气总粒相物和焦油影响显著。王宗英等研究发现烘丝方式对烟气指标的影响还是比较的显著，主要表现在总粒相物、焦油和一氧化碳上，气流干燥相对于滚筒干燥来说在总粒相物、焦油和一氧化碳指标上有明显降低。王镇增通过对比不同干燥方式对卷烟烟气指标的影响研究发现，与滚筒干燥相比，气流干燥处理工艺的焦油量、烟气烟碱量和一氧化碳量均有不同程度地下降。

总的来说，气流干燥对降低卷烟中的有害成分和危害性指数具有显著作用，且气流干燥对在降低卷烟消耗和降焦减害方面效果明显，有利于提高卷烟吸食的安全性。

3 结论与展望

综上，滚筒干燥和气流干燥对烟丝加工质量的影响各有利弊。气流烘丝相较于滚筒烘丝具有叶丝膨胀率高，速度快，效率高，整丝率与填充值可大大提升的优点，但气流烘丝加工强度大，叶丝内含物减少多，特别是香味物质的损失；滚筒干燥工艺改善烟叶感官质量的整体效果较好，各项指标均衡。能耗方面，气流干燥工艺的能耗要远高于滚筒干燥。因此，在制丝加工生产过程中对烘丝设备及工艺方法的选择上，应从卷烟原料配方的加工特性和卷烟产品的风格特征出发，利用滚筒烘丝工艺的柔性保香的特点对能体现香味和风格特征的感官模块、高价位卷烟烟丝进行加工处理，而利用气流烘丝工艺来进行生产提高降焦减害的烟丝填充模块、低价位卷烟烟丝。

目前我国结合中国卷烟企业的实际生产情况在引进国外先进技术及设备的同时，也研制了一系列可靠的具有先进性和经济性的国产干燥设备，如气流-滚筒两段式烘丝设备；以及采用滚筒干燥和气流干燥并行的“两尾式”分组加工模式来满足叶组配方差异化处理的需求,这些都是围绕我国烟叶原料和产品风格特点做的研究和努力。但真正掌握适合中式卷烟的创新工艺形成自己的加工技术和方法，打造适合中式卷烟的干燥工艺还是今后的研究重点。