烟丝含水率与其储存条件相关性的研究

朱 涛，史俊杰，倪 霞，戚 莹

（安徽中烟工业有限责任公司滁州卷烟厂，安徽 滁州 239000）

随着生活水平的快速提高，人们对卷烟从单纯追求生理上的满足感逐步转向追求舒适感，提升卷烟制品的内在品质已经成为增强中式卷烟核心竞争力的着眼点和出发点[1-4]。烟丝水分是指烟丝-水体系处于吸附平衡状态时的含水率，是影响感官舒适度的重要指标。影响烟丝平衡含水率的因素包括：空气相对湿度、温度、压力和烟叶的产地、品种、部位、等级等。其中，空气相对湿度、温度对烟丝的吸湿、解湿性能影响最大[5-7]。

本文通过开展成品烟丝含水率与储存条件相关性的研究，探索不同的储存条件对烟丝含水率的影响，为实际生产过程中确定最优的储存方案提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料、仪器与设备

黄山品牌烟丝HS（YJY）、HS（YYP）、HSH（DJ），安徽中烟工业有限责任公司生产；PL402-L电子天平，购自瑞士Mettler公司；KBF240恒温恒湿箱，购自德国Binder公司；FD115热风循环烘箱，购自德国Binder公司。

1.2 试验方法

根据CZ 卷烟厂贮丝房的环境温湿度工艺参数，进行各牌名烟丝与空气温度和空气相对湿度相关性的单因素试验。具体步骤为：在实际生产过程中，取2 000g HS（YJY）烟丝，分成10 等分，将各样品平铺在方形托盘（40 cm×25 cm×5 cm）上，分别放入恒温恒湿箱内，恒温恒湿箱设定值分别是62%，（23℃、24℃、25℃、26℃、27℃）；25℃，（60%、61%、62%、63%、64%），平衡48 h 后测试其含水率[8]。HS（XYP）烟丝、HSH（DJ）烟丝的试验方法与之相同。

在烟丝实际贮存过程中，从HS（YJY）贮柜中直接取样，表层烟丝取样点在贮柜内烟丝表层，中层烟丝取样点在贮柜内距表层烟丝垂直高度40 cm 处，下层烟丝取样点在贮柜内距表层烟丝垂直高度80 cm 处；表层、中层、下层各取200 g，分别测试其含水率。HS（XYP）烟丝、HSH（DJ）烟丝的试验方法与之相同。

用恒温恒湿箱模拟各牌名烟丝表层烟丝含水率随贮存时间的变化情况，取600 g HS（YJY）烟丝，分2 等分，将2 等分的样品分别平铺在方形托盘（40 cm×25 cm×5 cm）上，一起放入恒温恒湿箱内开始计时，恒温恒湿箱设定值为27℃、60%，当放置时间分别为8 h、16 h、24 h、32 h、40 h、48 h、56 h、64 h、72 h、80 h、88 h、96 h 时，从托盘中分别取少量样品测试其含水率。HS（XYP）烟丝、HSH（DJ）烟丝的试验方法与之相同。

1.3 检测方法

样品混合均匀后，取4～6 g 样品置于已知质量的样品盒中，及时盖上盒盖并立即称质量，精确至0.001 g，每个样品平行测定2 次。当烘箱温度稳定在（100±1）℃时，将待测样品盒盖打开并将盒盖放在盒子底部置入烘箱中层，关闭烘箱门并开始计时，2 h 后打开烘箱门，将样品盒逐一加盖后取出置于干燥皿内，冷却至室温后分别称质量，精确至0.001 g[9]。

计算样品含水率，公式为：

式中：W——样品含水率，%；m1——烘前样品质量，kg；m2——烘后样品质量，kg。

2 结果与分析

2.1 烟丝含水率与环境温湿度的相关性

对各牌名烟丝含水率与空气温度和空气相对湿度相关性的单因素试验的试验结果进行统计，统计结果见表1、表2。

表1 相对湿度62%时不同牌名烟丝温度试验含水率统计表Tab.1 Statistical table of moisture content in temperature test of different brands of picadura when the relative humidity is 62%

表2 温度25℃时不同牌名烟丝相对湿度试验含水率统计表Tab.2 Statistical table of moisture content of relative humidity test of different brands of picadura at 25℃

由表1可知，在相对湿度固定的情况下，各牌品烟丝的平衡含水率均会随温度的升高而降低，温度每升高1℃，烟丝的平衡含水率降低0.1%左右，降幅较小。

由表2可知，在温度固定的情况下，各牌品烟丝的平衡含水率会随相对湿度的升高而升高，相对湿度每升高1%，烟丝的平衡含水率会升高0.3%左右，升高幅度较大。

根据表1、表2 中的数据，各牌名烟丝在温湿度工艺参数范围内存在吸湿现象，因此，在实际储存过程中，温度参数应控在上限，相对湿度参数应控在下限。

各牌名烟丝在储存过程中会发生吸湿解湿现象，是由于物料内较为活跃的多分子层水与环境发生交换导致的，所以物料是否会发生吸湿解湿现象，与环境空气的绝对含湿量（绝对湿度）紧密相关，而环境的绝对含湿量（绝对湿度）、温度、相对湿度三者之间存在相互作用。

空气相对湿度的计算公式如公式（2）：

公式（2）中，RH——相对湿度，%；e——蒸汽压，Pa；E——饱和水汽压，Pa。

空气绝对湿度的计算公式如公式（3）：

公式（3）中，ρw——绝对湿度，单位kg/m3；Rw——水的气体常数=462 J/（kg·K）；T——温度，K。

由公式（2）和公式（3）可得空气绝对湿度与相对湿度之间相关性的计算公式（4）：

由公式（4）可知，空气的绝对湿度与相对湿度成正比，与温度成反比；各性状物料与温湿度相关性试验的含水率变化趋势与公式（4）一致。

根据各性状物料与温湿度相关性试验的含水率变化趋势可以看出，相对湿度对烟丝含水率的影响大于温度的影响，这是因为当环境温度不变而相对湿度变化时，烟丝本身的蒸气分压保持不变，空气蒸气分压的变化直接作用于烟丝表面，烟丝就会在内外蒸气分压压差的作用下吸湿或解湿，直至内外蒸气分压达到平衡，其含水率会产生明显的变化；而当环境温度改变而相对湿度不变时，烟丝蒸气分压会随空气温度的升降而增减，且烟丝蒸气分压与空气蒸气分压的变化方向一致，会抵消部分蒸气分压差，从而导致烟丝含水率变化不明显。

2.2 烟丝含水率与储存高度的相关性

对各牌名烟丝含水率与储存高度相关性的试验结果进行统计，统计结果见表3。

表3 不同牌名烟丝储存高度试验含水率统计表Tab.3 Statistical table of moisture content in test of storage height of different brands of picadura

由表3可以看出，各牌名烟丝处于中层和下层时，含水率趋于稳定，无明显的吸湿解湿过程；而表层烟丝的含水率则会随着储存时间的增加而增大。说明贮柜中的烟丝只有表层会与环境中的空气发生水分迁移，里层烟丝被表层烟丝覆盖后，不与环境中的空气进行水分传递。

2.3 烟丝含水率与储存时间的相关性

对各牌名烟丝含水率与储存时间相关性的试验结果进行统计，统计结果见表4。

表4 不同牌名烟丝储存时间试验含水率统计表Tab.4 Statistical table of moisture content of different brands of picadura for storage time test

由表4 可以看出，当存储时间在16～56 h 时，各牌名烟丝的含水率会随着存储时间的增加而变大，储存时间每增加8h，烟丝的含水率升高0.1%左右；当储存时间超过56 h后，含水率变化趋势趋于平缓，说明烟丝与空气的水分达到了平衡状态。

在实际生产过程中，各牌名烟丝储存时间的大致分布范围是16～40 h，所以对16～40 h 储存时间的试验数据做线性拟合，拟合结果见图1。

图1 各牌名烟丝表层烟丝储存时间试验结果拟合图Fig.1 The fitting diagram of the test results of the storage time of each brand surface picadura

由图1 可以看出，HS（YJY）烟丝与储存时间的线性模型为y=0.017 6x+12.354，R2=0.97，HS（XYP）烟丝与储存时间的线性模型为y=0.011 1x+12.951，R2=0.988 3，HSH（DJ）烟丝与储存时间的线性模型为y=0.016 5x+12.863，R2=0.9889；在实际生产储存时间范围内，各牌名烟丝的含水率与储存时间呈明显的正相关性。

3 结论

贮丝房环境温湿度参数会明显影响CZ 卷烟厂生产的各牌名烟丝的含水率，各牌名烟丝的含水率会随空气温度的升高而降低，随空气相对湿度的升高而升高。

在实际储存过程中，成品烟丝进入贮丝柜后，仅有表层烟丝会与贮丝房中的空气发生水分转移，里层烟丝被覆盖后，几乎不发生吸湿解湿现象；在固定的温湿度条件下，各牌名烟丝的含水率与储存时间呈明显的正相关性。

在满足卷烟工艺规范的要求下，各牌名烟丝的最优指导温湿度参数应该为27℃、60%，同时在满足生产调度的情况下，应尽量减少烟丝的储存时间。