雪茄烟叶水分平衡工艺研究现状

陈 欢,周鸿举,叶科媛,周 文,张 鑫,赵晨婕,姜 宇,李登之,肖 华

(四川中烟工业有限责任公司长城雪茄厂,四川 什邡 618400)

近年来,随着国民经济的快速提升、社会的持续稳定发展以及新兴消费群体的快速产生,在国家烟草专卖局大力支持和积极引导下,雪茄烟消费在国内逐渐兴起,国产雪茄烟市场呈现出蓬勃发展态势[1]。相较于普通卷烟产品,雪茄烟具有更为明显的感官特性,主要表现为抽吸劲头大、香气丰满、吃味浓郁等[2]。雪茄烟成品要想体现出这种明显而浓烈的感官特征,必须在工业加工过程中严格把控烟叶质量,但受生产及加工过程工艺技术的限制,国产雪茄烟叶在预处理环节质量提升一直是各个工业公司研究的重点和难点。

雪茄烟叶从大田栽培种植进入工业生产最后到成品雪茄烟问世,会经历晾制、农业发酵、工业发酵、整选分级、水分平衡、手工卷制等一系列工艺环节[3],烟叶的质量和品质也受环节中众多工艺技术手段的影响。根据雪茄烟叶生产加工过程来看,烟叶水分平衡是其中不可或缺的关键环节之一,采用适宜的水分平衡工艺对雪茄烟叶及卷制成品烟支的质量有重要保障。在雪茄烟叶整选阶段,为了便于烟叶去梗理皮,针对含水率偏低的烟叶,操作工人一般会采用喷雾回潮的方式对烟叶进行润湿,这也直接导致整选后雪茄烟叶的含水率不均匀且普遍偏高,增加了水分平衡的难度。

1 烟叶水分平衡的机制及意义

1.1 雪茄烟叶水分平衡的机制

雪茄烟叶含水率表示水分在烟叶体系中所占的百分比例,与雪茄烟叶在加工过程中发生霉变、生虫及变质的难易程度直接相关,是决定雪茄烟叶质量安全性和稳定性的重要因素之一。不同种类雪茄烟叶含水量不同,在生产加工过程中烟叶水分也会不断变化,水分平衡就是雪茄烟叶在一定环境条件下自身含水量随环境变化的过程,雪茄烟叶具有吸湿性强的特性,其自身含水量受附近空气潮湿度变化的影响很大[4]。如果周围环境的温、湿度相对含量较低,空气就会从烟叶中吸收水分,使得烟叶散失水分变干、变脆,从而影响烟叶在后续工艺处理过程的品质。如果周围环境的温、湿度相对较高,烟叶就会从空气中吸收水分,使得烟叶变湿,导致烟叶在储存过程中容易发生腐烂、霉变、虫害等情况,对烟叶造成不可逆转的伤害。

按照目前烟草行业的标准,卷烟烟叶在醇化储存的时候,含水率应控制在16%～18%,醇化后水分合格的烟叶才能进行下一步生产[5]。如制丝线的储丝工序就需将刚加工出的烟丝进行一段时间的储存,而在这一段时间内,要保证烟丝质量和为下道工序创造良好的加工条件,就必须通过适当方法如升温烘干等。雪茄烟叶分为茄衣、茄套和茄芯三类,在雪茄烟卷制过程中,对不同类型的雪茄烟叶水分有着不同要求。通常情况下,茄衣烟叶的含水率要保持在20%～23%左右,茄套烟叶的含水率要保持在17%～19%,茄芯烟叶的含水率要保持在14%～16%,过高的含水率可能会导致卷制后的成品雪茄吸阻过大或者在存放过程中发霉。过低的含水率会在卷制过程中产生大量的造碎,不仅会降低卷制效率,而且增加企业的生产成本,因此烟叶含水率的高低直接影响了成品雪茄的卷制效率和感官品质。可见控制雪茄烟叶水分在最佳范围内,对于抑制烟叶内部的化学变化并稳定烟叶品质有着重要意义。相比较而言,雪茄烟叶的水分处理较为温和,通常采用自然蒸发水分的形式进行,是一个内部生理生化反应较为温和而又缓慢的过程[6]。

目前,大部分工厂雪茄原料烟叶采用自然敞晾法进行水分平衡,部分工厂也采用其他方式进行水分平衡,比如干湿交替法、微波干燥法以及在自然晾干法的基础上,调整环境温、湿度,加快烟叶水分平衡进程。后续的研究重点是在水分平衡过程中探索和改变相关条件,引入机械化、自动化设备以此优化和加快雪茄烟叶水分平衡工序,达到雪茄烟叶水分平衡工艺高效率、高质量、高产量的目的。

1.2 水分平衡的目的及意义

在雪茄烟叶原料预处理生产过程中,水分平衡环节是将整选分级后的烟叶进行水分调整,对烟叶内在含水量进行合适控制,使烟叶水分和形态保持在工艺标准范围,以保证烟叶内在生化反应趋于平缓稳定而外在平铺度好、韧性佳的效果。烟叶内部水分含量的多少直接决定其储存状态和工艺状态[7]。预处理后烟叶水分含量大,烟叶在储存中易发生霉变、生虫等,影响烟叶后续工艺的使用;预处理后烟叶含水量低,在运输及后续处理中易造碎,造成烟叶的损耗。因此在烟叶不同的处理时期,需要供应与之相适宜的水分才有利于烟叶质量的形成。雪茄烟叶经工艺处理后含水的均匀程度和准确度直接影响后续卷制环节,水分平衡后烟叶的质量在很大程度上决定了成品雪茄的质量,也是保障成品雪茄品质的关键因素。

2 雪茄烟叶水分平衡工艺

雪茄烟叶在整选分级工艺处理之后,一片完整的烟叶经过去梗会被分成左右两张半月形的烟叶,以便后续手工卷制使用。手工卷制对烟叶的水分要求较高,水分太低,烟叶缺乏韧性,卷制过程会出现烟叶大量造碎、成型烟支爆裂等情况。水分太高,烟叶在层层包裹中浸润,会出现霉变、生虫等情况。因此,在手工卷制之前,雪茄烟叶会进入水分平衡环节,调节烟叶内部含水量,使烟叶整体含水量均匀且符合水分要求。目前雪茄烟叶的水分平衡大致有自然敞晾法、干湿交替法和微波干燥法,其中自然敞晾法是工业企业最为常用的处理工艺之一,干湿交替法和微波干燥法是近年来创新性探索和建立的较为优越的水分平衡方式。

2.1 自然敞晾法

目前大部分雪茄烟叶水分平衡所使用的方法为自然敞晾法,即在适宜温度、湿度环境下使用多层晾烟架对雪茄烟叶进行平铺晾晒,并且在一定时间内对烟叶进行翻转,直到烟叶平衡到合适水分后集中回收储存。此法在雪茄烟叶的平铺性、卷曲度及水分平衡后烟叶回缩度上有较好的控制效果,适用于雪茄茄套、茄衣烟叶的水分平衡。

具体而言,雪茄茄套、茄衣烟叶水分平衡前,操作工将雪茄烟叶按照3～6张重叠放置,依次铺满整个晾烟架,所使用的雪茄晾烟架为不锈钢材质,长200cm,宽100cm,高150cm,共计有6层晾烟板,一次可水分平衡烟叶总量为5～10kg。雪茄烟叶上架完成之后晾烟架在空旷的作业场地静置,每隔一段时间操作工会对烟叶进行翻转,以达到烟叶均匀散失水分的目的。待水分散失到合适时候由技术人员检测水分合格后操作工依次下架烟叶,烟叶经质量检测后装箱运往储存室。

目前自然敞晾水分平衡方式比较粗放,不同产地、不同水分的雪茄烟叶均在相同条件和环境中进行水分平衡,烟叶在水分平衡过程中的质量稳定性不高,平衡后烟叶水分均匀性差,并且需要大量人员操作和面积较大的空旷场地进行,存在人工耗费大、占地面积大、效率较低、产量不足等问题。

2.2 干湿交替法

近年来在生产中逐渐探索出可以人为控制水分平衡条件的干湿交替法,是利用烟叶烘房和回潮室对雪茄烟叶进行先烘干后回潮的方法,此法对雪茄烟叶平铺性和卷曲度无明显要求,适用于雪茄茄芯烟叶的水分平衡。

具体而言,雪茄茄芯烟叶水分平衡前,操作工将烟叶按照5～10张重叠放置,依次铺满晾烟架后,推入烟叶烘房,开启温、湿度调控功能以及设置烘干时间,一般来说雪茄茄芯烟叶烘干时温度设置为50～60℃,湿度为30%～40%,烘干时间为30～40min。烘干结束后将烟叶转移至烟叶水分回潮室,同样开启温、湿度及时间控制功能,温度为35～40℃,湿度为75%～80%,回潮时间为60～80min。待回潮工序结束后经技术人员检测烟叶水分合格后烟叶在指定区域下架装箱。

干湿交替水分平衡法通过提前设定烘房和回潮室温湿度、作用时间及其他技术参数,能实现定时定量对雪茄烟叶进行水分平衡,并且可以控制烟叶水分平衡后的含水率,能够快速、高效的达到目标水分,杜绝了因水分平衡前烟叶含水率的差异带来的平衡后烟叶水分不均匀的现象,也在一定程度上缓解了自然晾干法产量不足的问题,但操作人员多、占用场地面积大等问题仍然存在。

2.3 微波干燥法

传统的水分平衡方法和场地设备等在雪茄烟叶水分的均匀性、烟叶使用的有效性和水份精度等方面仍存在一定的不足,并且作业过程中受外部环境影响较大,容易产生造碎、香气逸失、能耗大等问题。

微波加热是一种辐射加热,采用微波加热时,不论物料形状如何,热量都能均匀渗透物料内外[8]。并且微波不影响物料的色、香、味及组织结构,有效成分也不易被分解、破坏,能有效提高雪茄烟叶水分均匀性、减少造碎、同时更能够适应后续加工的多样性,此法适用于绝大多数雪茄烟叶的水分平衡。

具体而言,将待水分平衡的雪茄烟叶按照5～10张均匀平铺在传输皮带上,开启微波设备后,传输皮带将烟叶运输至微波作用腔体内,首先由微波发出器发生微波,经馈能装置输入微波加热器中[9],物料由传输系统送至微波加热腔体,此时雪茄烟叶中的水分在微波能的作用下升温蒸发,水蒸气通过抽湿系统排除而达到干燥的目的,物料中的细菌则被微波电磁场作用下所产生的生物效应和热效应杀灭。由于微波与烟叶直接发生作用,使烟叶里外同时被加热,所以干燥温度低、速度快且烟叶水分均匀散失[10]。微波作用结束后,传输皮带将烟叶运输到指定区域,操作人员对烟叶进行装箱储存。

微波水分平衡方式无须通过对流或传导来传递热量,传热方向和传质方向相同,所以雪茄烟叶水分平衡速度快,效率高,并且节约大量人工、作业时间和作业场地,是工业企业实现水分平衡工艺机械化、自动化的有力突破口。

2.4 其他水分平衡法

目前也有部分工业企业在自然水分平衡方法基础上探索改变作业环境条件,加快烟叶水分蒸发速度,缩短水分平衡时间。具体而言,待水分平衡雪茄烟叶经人工全部上架后,操作工将晾烟架置于烟叶水分平衡区域,将空调设置适宜的温度、湿度后静置水分平衡,直至烟叶水分合格。此法优化了自然水分平衡法,降低了外界环境对烟叶水分的影响,一定程度上提升了烟叶水分平衡效率。

3 展望

2020年之前,我国雪茄烟叶原料基本以进口为主,国产原料产量与质量较国外优质雪茄原料还有一定的差距。但自从2020年“国产雪茄烟叶开发与应用重大专项”启动实施以来,国家烟草专卖局制订了《国产雪茄烟发展规划》,中国烟草总公司下发了《雪茄烟叶产业化发展意见》,指出要加快国产雪茄烟叶产业化进程,构建国产雪茄原料保障体系,促进国产雪茄烟高质量发展。此后各工业公司全面推进国产雪茄烟叶原料预处理环节关键技术研究,在烟叶发酵、分级整选、水分平衡等环节的研究均取得了较好的进展[11]。

水分平衡工艺作为国产雪茄烟叶感官及外观质量提升的重要阶段,也是影响雪茄烟支内在和外在品质形成的关键工艺,后续工业生产过程中,要在现有雪茄烟叶水分平衡工艺技术研究基础上,确定烟叶水分平衡工艺最佳方式方法,并且积极探索引进先进设施设备,以科技为水分平衡环节赋能,提高加工过程中国产雪茄烟叶的内外品质、生产效率和烟叶使用率,推动雪茄烟叶水分平衡工艺向自动化、智能化方向发展,对于提升国产雪茄原料预处理过程生产效能以及提升国产雪茄原料保障能力具有十分重要的意义。