卷烟生产过程中焦油稳定性关键影响因素研究

摘 要：为探索卷烟生产过程各因素对卷烟焦油稳定性的影响，采用单因素试验方法，分析切丝宽度、切丝水分、烟丝混合均匀度、梗丝加工工艺、烟支重量及劈刀盘规格对卷烟焦油批内均匀性和批间稳定性的影响。方差分析及T检验结果表明，切丝宽度不同对卷烟焦油的批间稳定性有显著性影响，试验范围内，随着切丝宽度的增加，批间焦油量减小；试验范围内，切丝水分、烟丝混合均匀度及梗丝加工工艺影响卷烟焦油的批内均匀性；烟支重量不同对卷烟焦油批间稳定性有显著性影响，随着烟支重量增加，焦油量增大；重量稳定的前提下，劈刀盘规格不同影响烟支密度的均匀性，从而影响卷烟焦油的批间稳定性和批内均匀性。

关键词：切丝宽度；切丝含水率；烟丝混合均匀度；梗丝加工工艺；实物利用率；烟支重量；劈刀盘；焦油稳定性

中图分类号：TS452 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2024）31-0050-05

Abstract： In order to explore the influence of various factors in the cigarette production process on the stability of cigarette tar， a single-factor test method was used to analyze the effects of cut width， cut hydration content， cut tobacco mixing uniformity， stem processing technology， cigarette weight and cleaver disk specifications on the intra-batch uniformity and inter-batch stability of cigarette tar. The results of variance analysis and T-test showed that： Different cut width had a significant impact on the inter-batch stability of cigarette tar. Within the test range， with the increase of cut width， the amount of tar between batches decreased; Within the test range， the moisture content of the cut， the mixing uniformity of cut tobacco and the processing technology of cut stem affected the intra-batch uniformity of cigarette tar; Different cigarette weights had a significant impact on the inter-batch stability of cigarette tar. As the cigarette weight increased， the amount of tar increased; Under the premise of stable weight， different specifications of the cleaver disc affect the uniformity of cigarette density， thereby affecting the stability of cigarette tar between batches and the uniformity within batches.

Keywords： cut width; cut moisture content; cut tobacco mixing uniformity; cut stem processing technology; physical utilization rate; cigarette weight; cleaver plate; tar stability

焦油的产生是卷烟燃烧时，烟草的燃烧、热解、干馏和蒸馏产生了富集的高温气体混合物，当它通过烟支时迅速冷却，冷凝为参数微粒，这些气体中悬浮的微小粒子形成了气溶胶。烟气被剑桥滤片所截留的部分称为总粒相物，总粒相物减去水分即为干粒相物，干粒相物中减去烟碱即为焦油。焦油中主要成分有稠环芳烃化合物、酚及芳香类化合物。在卷烟生产制造过程中，影响卷烟焦油量产生的因素较多，目前，行业主要是从原料、配方及卷烟材料控制卷烟焦油，对卷烟生产过程影响因素的研究过于零散，缺乏系统性。鉴于此，本文主要从生产过程出发，系统梳理加工过程中的相关因素，研究这些因素对卷烟批内批间焦油的影响，找出关键性影响因素，以期后续建立控制方法，达到焦油稳定性控制的目的。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

某牌号叶组及掺配物、某牌号接装纸、醋纤滤棒及某牌号卷烟纸（透气度（60±6） cu）。RM200A旋转吸烟机、Agilent 7890A气相色谱仪、QTM综合测试台、MW3220密度水分仪、TM710e型红外水分仪（美国DNC公司）、CJ301烟丝振动分选筛（郑州烟草研究院）、KBF240恒温恒湿箱、FED240热风循环烘箱。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

采用单因素试验设计，研究切丝宽度、切丝水分、烟丝混合均匀度、梗丝加工工艺、烟支重量及劈刀盘规格6个因素对卷烟焦油的影响。切丝宽度试验将烘后叶丝丝样品人工送丝进行卷制，梗丝加工工艺试验为保证各组分叶片混合均匀，叶片加料后过自翻柜。

1.2.2 样品制备

滤棒样品的制备：试制15盘（6万支）醋纤滤棒（标准（2 800±100） Pa），按照试验前调试的车速进行生产，AQL（可接受的质量水平）=10%。抽样方案为对每盘进行检验判定，采用GB/T 2828.1—2012《计数抽样检验程序 第1部分：按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划》，检验水平为Ⅱ的二次正常抽样方案。样本量为n1=n2=125，Ac1 Re1Ac2 Re2=11 1626 27；卷烟样品制备为切丝宽度试验将烘后叶丝丝样品人工送丝进行卷制，卷制时按照试验牌号正常卷制参数进行卷制。卷制顺序按照切丝宽度从低到高进行，卷制重量设定900 mg/支，其他参数重量设定均为875 mg/支，将样品按照设定值±10 mg，圆周（24.4±1） mm的标准进行挑选。

1）切丝宽度：切丝宽度按照0.6、0.8、1.0、1.2和1.4 mm进行设计，通过在切丝机处手动修改切丝宽度参数制备样品，每个参数切丝约790 kg，就地风选后切丝宽度0.6 mm参数的样品取80 kg，其他均取60 kg分别装箱标识存放在贮丝房。叶丝干燥段工艺流量设定为4 000 kg/h，其他按照常规工艺标准执行。将烘丝样品人工送丝进行卷制，卷制时按照试验牌号正常卷制参数进行卷制。卷制顺序按照切丝宽度从低到高进行，卷制重量设定900 mg/支。

2）切丝水分：切丝水分按照19.0%、21.0%进行设计，通过调整松散回潮加水量制备样品，卷制重量设定875 mg/支，其他按照常规工艺标准执行。

3）烟丝混合均匀度：烟丝混合均匀度试验是通过改变加香前工艺路径的方法。卷制重量设定为875 mg/支，其他按照常规工艺标准执行。

4）梗丝加工工艺：掺配梗丝（常规梗丝、高压梗丝）均按筛分后人工掺配方式进行，卷制重量设定875 mg/支，其他按照常规工艺标准执行。

5）烟支重量：烟支重量按照835、875、915 mg进行设计，通过调整卷烟机重量控制参数制备样品，其他按照常规工艺标准执行。

6）劈刀盘规格：劈刀盘参数按照3槽（槽深3.8 mm）、6槽（槽深4.5 mm，2.0 mm）进行设计（目前本厂仅有此2种劈刀盘配件），通过更换劈刀盘的方式制备样品，卷制重量设定875 mg/支，其他按照常规工艺标准执行。

2 研究结果与讨论

2.1 切丝宽度对卷烟焦油影响的研究

切丝宽度对卷烟物理指标及烟气指标影响的试验结果见表1。

试验结论：①表1结果表明，在一定切丝宽度范围内，卷烟焦油及CO释放量与切丝宽度呈显著的负相关（相关系数R焦油=-0.96，RCO=-0.95），随着叶丝宽度的增加卷烟焦油及CO均降低。②烟支吸阻及密度与切丝宽度无相关性规律。

2.2 切丝水分对卷烟焦油影响的研究

切丝水分对卷烟焦油影响的数据检测及数据分析结果见表2。

试验结论：①由表2—表3表明，在此试验范围内，不同切丝水分的卷烟焦油的均值无显著性差异，说明经过气流干燥的叶丝其卷烟焦油批间稳定性不受切丝水分的影响。②说明不同切丝水分影响卷烟批内焦油的稳定性。③切丝水分19.41%的吸阻较切丝水分20.53%的吸阻稳定。

2.3 烟丝混合均匀度对卷烟焦油影响的研究

焦油检测及数据分析结果见表4—表6。

试验结论：①表4结果表明，2种工艺路径模式影响卷烟的批内焦油稳定性。烟丝的混合均匀度越高，卷烟焦油批内波动就越小。②由表4—表6的研究结果表明，2种工艺路径的卷烟焦油均值无显著性差异，说明以上2种工艺路径并不影响卷烟焦油的批间稳定性。

2.4 梗丝加工工艺对卷烟焦油影响的研究

烟梗化学成分、梗丝物理指标、卷烟烟气检测及数据分析结果和梗丝感官质量评价见表7—表10。

试验结论：①表9实验结果表明，掺配梗丝的不同会影响卷烟焦油的批内均匀性。掺兑高压梗丝的卷烟焦油批内均匀性好于常规梗丝。②表9—表10试验结果表明，掺兑相同比例的上述2种梗丝对卷烟的总粒相物无差异性影响，说明并不会影响卷烟焦油的批间稳定性。

分析：①据表7的常规化学成分检测结果表明，通过2种工艺加工模式的烟梗在水溶性糖的方面存在巨大差异，经过高压蒸梗后的烟梗其总糖及还原糖含量分别降低34.5%和35.8%，由于糖含量是卷烟焦油产生的重要因素之一，所以糖含量的降低导致单克高压梗丝产生的焦油较常规梗丝降低，理论上搀兑相同比例2种梗丝的卷烟在烟气指标上会产生差异。②表9检测结果表明，高压梗丝与常规梗丝在物理结构填充值方面存在差异，因此2种梗丝作为掺配物搀兑到烟丝中会影响卷烟的燃烧性能，最终也会影响到烟气指标。

2.5 烟支重量对卷烟焦油影响的研究

焦油、物理指标检测及数据分析结果见表11—表12。

试验结论：①表11—12结果表明，烟支重量对卷烟焦油均值有显著性影响。随着烟支重量的增加，卷烟焦油、烟支吸阻及烟支密度均有所增加，这主要与烟支净含丝量的增加有关。②表12结果表明，在烟支重量相差40 mg情况下，卷烟焦油均值最大相差0.64 mg/支。

2.6 劈刀盘规格对卷烟焦油影响的研究

焦油检测及数据分析结果见表13。

试验结论：表13研究结果表明，劈刀盘槽数不同的卷烟焦油均值存在显著性差异，3槽劈刀盘的烟支在烟气指标的均匀性上好于6槽劈刀盘。

分析：由表13可知，重量稳定的情况下，劈刀盘3槽的烟支吸阻及烟支密度分布均匀性均好于6槽的烟支。烟支密度及吸阻的波动影响卷烟的燃烧性能，因而2种劈刀盘卷烟焦油的差异是由烟支的燃烧性能不同导致的。

3 结论

1）切丝宽度不同对卷烟焦油的批间稳定性有显著性影响，试验范围内，随着切丝宽度的增加，批间焦油量减小。

2）试验范围内，切丝水分不同、烟丝混合均匀度不同及掺配梗丝的不同对卷烟焦油的批间稳定性无显著性影响，但影响卷烟焦油的批内稳定性。适宜的切丝水分保证切丝松散，能够提高卷烟焦油批内的稳定性；烟丝混合均匀度越高，焦油批内稳定性越好；高压梗丝较常规梗丝，能够提升焦油的批内稳定性及改善卷烟的感官质量。

3）在现有工艺加工模式下，实物质量利用率对卷烟焦油稳定性无显著性影响。

4）烟支重量不同对卷烟焦油批间稳定性有显著性影响，随着烟支重量增加，焦油量增大。

5）重量稳定的前提下，劈刀盘规格不同影响烟支密度的均匀性，从而影响卷烟焦油批间稳定性和批内均匀性。

参考文献：

[1] 国家烟草专卖卷烟工艺规范局[M].北京：中国轻工业出版社，2016.

[2] 烟草及烟草制品 调节和测试的大气环境：GB/T 16447—2004[S].2004.

[3] 卷烟 膨胀梗丝填充值的测定：YC/T 163—2003[S].2003.

[4] 卷烟 烟丝填充值的测定：YC/T 152—2001[S].2001.

[5] 烟草整丝率、碎丝率的测定方法：YC/T 178—2003[S].2003.

[6] 范黎，胡清源.GB5606—2005《卷烟》系列国家标准宣贯教材[M].北京：中国标准出版社，2005.