精细化分选对打叶复烤均质化加工的影响

卫盼盼，吴晓梅，安银立，马建勋，杜家亮

（华环国际烟草有限公司，安徽 凤阳 233100）

随着模块化配方的普及和均质化加工的推广，工业分选已成为打叶复烤前的必备环节。工业分选不仅能够提高烟叶等级的纯度，有效控制烟叶中各类杂物［1-5］，还可显著提升成品片烟的均匀性控制效果［6］。因此，各复烤企业根据自身情况从探索新方法［7-8］、构建新设备［9］、规范管理措施［10-11］等方面开展了系统的研究与应用；但是重点品牌的快速发展、收购计划的压缩、卷烟库存的积压等，造成了片烟原料结构性矛盾日益加剧。为此多家工业企业在增加工业分选比例的基础上提出增加分选类别数量，由2类增加至3类甚至5类。而目前关于精片选对原料精细化利用重要性的研究大多集中于选后烟叶质量方面［12-13］，关于对成品片烟影响程度的研究甚少。本文通过对原料普选及精片选结果的对比分析，研究精片选对于烟叶利用率、片烟质量的提升效果，以期为进一步挖掘烟叶的使用潜能提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

某卷烟工业企业调入复烤企业的河南C2F等级初烤烟叶共计6.29万担。

1.2 试验设计

为科学评价精细化分选对打叶复烤均质化加工的影响，仅引入“分选类别”作为试验因素，其余环节均采用相同的工艺路径及加工方法。按照《打叶复烤 初烤烟选叶指南》(YC/Z 575—2018)标准对工业企业调拨的初烤烟叶进行2次分选，试验设置3种分选模式，分别为不分选(C2F，分选量为507担)、普选(C2FA、C2FB，分选量共为3.12万担)、精片选(C21、C22、C23、CXK、BK，分选量共为3.12万担)。

1.3 仪器设备

Armor711 在线近红外光谱仪（德国Carl Zeiss公司）、AntarisⅡ傅里叶变换近红外光谱仪（美国ThermoFisher 公司）、 FED115 热风循环烘箱（德国Binder 公司）、CSM-I 旋风磨［60目（250 μm)网筛，北京一轻研究院研制］、DFS197 粉碎机（上海鼎广机械设备有限公司）。

1.4 指标检测

1.4.1 工业分选 分选前制定各类别分选实物标准样品，按照闭环管理措施开展工业分选。分选过程中取样以检测样品的外观质量及化学成分，评价其生产效果。

1.4.1.1 外观质量检测 每次随机抽取20片烟叶，参照外观评分表，对每片烟叶进行逐项打分。

1.4.1.2 选后半成品的化学成分检测 每日上午下午各类别样品分别取样并检测1次，采用Antaris Ⅱ傅里叶变换近红外光谱仪检测常规化学成分。

1.4.2 均质化配方加工 经工业分选后的各类别烟叶进入高架库，入库过程实时检测烟叶烟碱化学成分，经高架库自动控制系统，生产出库队列，形成均质化投料配方。

1.4.2.1 烟碱实时检测 利用Armor711在线近红外光谱仪，以6 s/次的频次实时采集输送带上烟叶的烟碱信息；烟架装满后由计算机赋予相应的烟碱信息到高架库烟箱的RFID标签中。

1.4.2.2 成品片烟检测 参照《烟叶 打叶复烤 工艺规范》(YC/T146—2010)检测方法，每50箱取1个综合样(50 g)，干燥后使用旋风磨磨制成60目粉末，利用Antaris Ⅱ傅里叶近红外光谱仪检测常规化学成分。

2 结果与分析

2.1 不同分选模式的原料差异性分析

烟碱与卷烟产生的刺激性辣感有密切关系，烟碱含量的多少直接影响到卷烟的劲头及吃味［14-15］。复烤企业也以烟碱均匀性作为衡量均质化加工的指标。总糖能够促进烟气的酸碱平衡，降低其刺激性，提高烟叶的柔软性，进而影响其外观质量的表达［16-17］。糖碱比是评价烟叶内在品质的重要指标之一，其能够衡量烟叶的香气、吸味、劲头、浓度优劣［18］。由表1可知，3种分选模式的原料烟碱均值范围为2.82%～2.89%，总糖均值范围为19.95%～20.87%，糖碱比均值范围为7.12～8.09；方差分析结果表明，烟碱、总糖及糖碱比的平均值均未达到显著性差异；普选和精片选模式的变异系数相差不大，且均显著高于不分选模式的，这可能与样品量有关，因此可进一步考察不同分选模式对烟叶均质化加工的贡献程度。3种分选模式的烟叶的化学成分相差不大（图1）。

图1 3种分选模式原料的化学成分箱线图

2.2 精细化分选后烟叶质量差异分析

分选前强化仿制样品管理，参照工业客户制定的分选标准样品。巡检员、质检员、分选工分别制定标准样、现场仿制样和工位仿制样，分选工制作的工位仿制样经审查合格后，方能开始分选生产，确保分选眼光的一致性。不同分选模式对应的分选代码及标准样品外观质量特征见表2。

表2 各分选类别外观质量特征

2.2.1 精细化分选对原料使用价值的影响 从图2可以看出，C2FA类别的烟叶占比达到66.62%，C21和C22类别占比合计达到66.76%；C2FB类别占比33.38%，C23、CXK和BK类别一共占比33.24%，其中BK和CXK总占比仅为3.24%，且它们为质量较差等级，视为非主要等级。因此普选是对原料的细分，精片选是对普选烟叶的进一步细分。

图2 经3种分选模式后各类别烟叶占比

2.2.2 精细化分选对烟叶外观质量的影响 由表3、表4综合来看，C21的外观质量最佳，CXK和BK为外观质量最差类别；各类别的外观质量表现为：C21 ＞C2FA ＞C22 ＞C2F ＞C23 ＞C2FB ＞CXK/BK。普选和精片选的选后外观质量差异显著，与内在评吸质量一致。从进一步细分程度来看，C2F等级烟叶处于所有类别的中等位置，C2FA处于C21和C22的中间位置，即C21和C22是对C2FA的细分，C2FB处于C23、CXK和BK的中间位置即C23、CXK和BK是对C2FB的进一步细分，这与外观质量评分结果相符，无质量交叉现象。

表3 3种分选模式分选后各类别外观指标评价

表4 分选后各类别外观质量评分

2.2.3 精细化分选对烟叶化学成分的影响 由图3可以看出，相比于图1，原料经过工业分选后化学成分均匀性得到极大提升，仅有精片选CXK的烟碱值存在一个异常数据。原料分选前后的差异表现为：一是化学成分均值方面，随着烟叶质量的降低，普选和精片选的总糖和糖碱比均呈现下降的趋势。二是显著性差异方面，C2F与除C2FA外的其他各类别烟碱和总糖的差异均达到显著水平，表明通过分选有利于相似化学成分烟叶的集中加工，从而提升烟叶均匀性；C21与C22的烟碱和总糖的差异未达到显著水平，相邻等级类别间的外观质量具有相似性，其化学成分相对接近；C2FA与C2FB、C21与C23的烟碱和总糖的差异达到显著水平，表明经过烟叶分选，外观质量差异较大的跨等级烟叶实现了有效区分，避免了优劣混杂的现象。

图3 分选后各类别化学成分箱线图

从表5中可以看出，经过普选和精片选后，各类别化学成分的变异系数均呈现下降趋势。在烟碱值方面，除BK和CXK这2个非主要等级外，其他主要等级的变异系数下降度均保持在20%～30%。在总糖方面，C2FA的变异系数下降度最大，其次是C21和C22的，说明经过烟叶分选，优质烟叶的总糖均匀性得到大幅度提高。综上，精片选是对原料的细分，各类别之间外观质量差异显著，化学成分变化趋势明显。

表5 分选后各类别化学成分变异系数及下降度

2.3 精细化分选对均质化加工的影响

2.3.1 不同分选模式对成品片烟水分均匀性的影响 片烟水分含量的大小和均匀性均会影响到烟叶储存安全性，是保障烟叶安全储存和最佳醇化的重要指标，片烟水分含量的平均值和CV值均属于打叶复烤的一类控制指标。表6中各批次成品的片烟水分保持在11.50%～12.50%的加工指标范围之内，可确保陈化期间烟叶储存的安全性。通过成品片烟的水分变化幅度可以看出，未分选的C2F与普选烟叶C2FA和C2FB的片烟水分幅度基本一致；而精片选后4个成品片烟批次的水分波动幅度范围（1.24%～1.60%）明显小于未分选和普选烟叶的。

表6 各成品批次水分情况

未分选的C2F片烟水分变异系数为4.54%，明显高于普选和精片选的批次；普选的C2FA和C2FB的变异系数高于精片选的批次，表明高等级烟叶的片烟水分控制水平及均匀性比低等烟叶好。根据《打叶烟叶 烤烟质量均匀性评价》（YC/T 366—2010）［19］，除不分选模式(原C2F)的含水率均匀性评价等级为b外，其余分选类别的含水率均匀性评价等级均为a。因此原料的分选模式不同，其成品片烟的水分波动幅度不同，分选模式越精细，烟叶等级越高，水分波动幅度越小，其稳定性越好。

2.3.2 不同分选模式对成品片烟化学成分均匀性的影响 烟叶化学成分含量的多少主要取决于原料本身，烟叶分选和组配加工最主要的作用是提升其均匀性。由表7可知，C2FA的烟碱变异系数明显大于C21和C22的；C2FB的烟碱变异系数明显大于C23的，糖碱比变异系数表现出相似的规律。说明原料分选越精细，打叶复烤后成品片烟的烟碱均匀性控制水平越好。根据行业均匀性评价方法，所有批次的糖碱比均匀性均达到a水平。

2.3.3 不同分选模式对成品片烟叶片结构均匀性的影响 通过对大片率、中片率、小片率及叶中含梗率等多个叶片结构指标的综合分析，采用叶片结构均匀性指标评价打叶结果的稳定性。叶片结构均匀性指标越小代表均匀性控制越好。由表8可以看出，精片选C21和C22的糖碱比均匀性指数均小于C2FA，精片选C23的糖碱比均匀性指数小于C2FB，表明原料分选越精细，烟叶质量越好，均匀性指数越小，其均匀性控制效果越好。

表8 各成品批次片烟结构情况

根据均匀性评价方法，形成综合判定结果（表9）。由表9可知，除了HK外，其余各批次均达到了“好”的等级水平。C21的3项均匀性评价指标均达到a水平，均匀性控制效果最好。本文参照的均匀性评价方法是2010年发布实施的标准，而自2020年开始，我国烟叶公司持续深入开展了重点品牌原料区域加工中心标准化对标建设（中烟叶复〔2022〕79号），对烟叶均质化加工的要求越来越高，该指标已满足不了工业企业的生产需求。

表9 各成品综合评价结果

3 结论与讨论

本研究通过对原料至成品的三大环节均质化加工指标进行跟踪分析，详细掌握了不同分选类别对于均匀性控制水平的影响。结果显示，3种分选模式的烟碱、总糖及糖碱比无明显差异，说明试验原料的内在质量差别不大。通过对各分选类别制定相应分选实物标样及文字标准，经分选结果表明，普选是对原料的细分，精片选是对普选的进一步细分，无质量交叉情况；同时分选越精细，其均匀性控制效果越好。

采用同样的均质化加工方法，精片选成品的水分波动幅度明显小于不分选和普选模式的，说明分选越精细，烟叶等级越高，成品的水分均匀性、化学成分均匀性及叶片结构均匀性控制效果越好。虽然最终成品综合判定结果显示基本一致，但重点品牌区域加工中心除明确了片烟水分和烟碱变异系数的达标指标外，提出了更高要求的优秀指标，均匀性控制仍是行业今后继续努力的目标。

综上，对初烤烟叶实施精片选不仅不会降低烟叶的使用价值，还可以进一步提升烟叶的精细化利用程度，充分挖掘烟叶的使用潜能，尤其在上等烟原料紧缺的情况下，可以较好地缓解高端原料的结构性矛盾，同时可针对性地处置基本无使用价值的杂色烟叶，优化库存片烟结构，提升片烟原料的保障能力。