不同尺寸规格的烟梗吸湿特性及梗丝质量的影响

为研究不同尺寸规格烟梗物理及加工特性的差异,采用单因素试验方法,首先研究了直径与长度对不同地区烟梗贮后含水率增量的影响,并对试验结果进行聚类分析,然后对比分析不同直径规格烟梗制得梗丝的成丝效果及物理质量。结果表明:(1)直径对烟梗贮后含水率增量的影响均达到极显著水平,随烟梗直径的增加,烟梗的含水率增量呈逐渐下降的趋势;长度对部分地区烟梗贮后含水率增量的影响均达到极显著水平,当烟梗长度为20~60 mm时,烟梗贮后含水率增量变化不大。根据聚类分析结果并结合实际生产,可将6地区不同直径烟梗分为4组。(2)对照样(直径2~7 mm混合烟梗)梗丝宽度均匀性较低;直径5~7 mm样品梗丝形态较宽,弹性差;直径2~5 mm样品梗丝的丝状效果较明显,形态更接近叶丝,弹性较好。综合来看,不同尺寸规格烟梗吸湿性差异较大,不宜进行混合加工,对烟梗进行尺寸划分,可改善梗丝物理质量。     

不同类别烟梗吸湿性能分析及应用研究

[目的]了解不同类别烟梗的吸湿性能。[方法]实验室模拟烟梗预处理工艺过程,对不同地区、部位、年份、尺寸的烟梗进行吸湿性能分析,并根据分析结果将吸湿性能相近的烟梗组合进行生产验证。[结果]不同地区烟梗吸湿性能存在差异,根据洗梗前后含水率增量分布情况,可将24个不同地区划分为3个组,形成不同的烟梗配方。中上部烟梗的吸湿性能相对接近,下部烟梗吸湿性能强于中上部。烟梗贮存年限越长,含水率增量越大。不同直径烟梗吸湿性能差异显著,粗梗的含水率增量明显低于细梗。生产验证结果表明,原配方烟梗的含水率标准偏差达到0.68%,出丝率为87.03%,新配方含水率标准偏差0.27%,出丝率为88.49%,烟梗的水分均匀性得到提高,过程工艺损耗减少。[结论]该研究可为烟梗的分组加工和配方设计提供一定的参考依据。     

烟梗回潮与切丝工艺参数对梗丝质量的影响

[目的]探讨烟梗回潮与切丝过程因素对梗丝质量的影响程度.[方法]采用正交试验分析法,分别对洗梗水温、贮梗时间、压梗间隙及切梗丝宽度等影响梗丝物理质量和感官质量的参数进行方差分析,系统分析研究所生产出梗丝的物理指标和感官质量.[结果]在试验范围内,洗梗水温对膨胀梗丝填充值和贮梗后回透率有显著性影响,当洗梗水温50℃,贮梗时间4h时,膨胀梗丝填充值和贮梗后回透率较高;当压梗间隙为0.8 mm、切梗丝宽度为0.11 mm和压梗间隙为1.2 mm、切梗丝宽度为0.11 mm的梗丝外观形态更接近叶丝,与叶丝的配伍性较好,其感官质量皆优于传统梗丝.[结论]研究对提高梗丝的综合利用率,拓展其使用价值有重要意义.     

烟梗形变工艺对微波膨胀梗制得梗丝综合质量的影响

[目的]研究烟梗形变工艺对微波膨胀梗制得梗丝综合质量的影响,为梗丝在中高档卷烟中的应用提供参考依据.[方法]以微波膨胀烟梗为原料,对比分析不同年份(2013和2014年)、压梗工序及切片厚度与切丝宽度的切丝参数组合对其制得梗丝质量特性的影响.[结果]年份和压梗工序对微波膨胀梗制得梗丝的物理质量有极显著影响(P<0.01,下同);与压梗相比,同一年份微波膨胀烟梗经未压梗处理后的梗丝水含率稳定性好,填充值较高,梗丝结构相差不明显;以2014年微波膨胀烟梗经未压梗处理制得梗丝烘后的物理质量明显优于2013年未压梗处理烟梗,其填充值、整丝率和长丝率明显增加,分别达11.75 cm3/g、71.38%和35.26%,碎丝率降至1.00%.不同切丝参数组合对除短丝率外的梗丝其他物理质量及掺配微波膨胀梗梗丝的卷烟端部落丝量有极显著影响,对卷烟总透气度有显著影响(P<0.05).切片厚度0.60 mm×切丝宽度0.30 mm参数组合的卷烟总透气度、吸阻和硬度较高,焦油量和CO量较低,杂气和刺激性减小,香气质和余味有所改善,感官质量最佳.[结论]2014年烟梗经微波膨胀和未压梗处理后,按厚度0.60 mm和宽度0.30 mm进行切丝,制得的梗丝综合质量较好,该工艺可在卷烟实际生产中推广应用.     

微波膨胀功率对烟梗质量的影响

为研究微波膨胀功率对烟梗质量的影响,采用单因素试验方法,直观分析不同微波功率处理前后烟梗外观质量的变化,并测定烟梗膨胀率、常规化学成分的变化情况;利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,简称SEM)观察不同微波功率处理后膨胀烟梗的切面结构,同时考察不同存放时间对膨胀烟梗膨胀率的影响。结果表明,随着微波功率的增加,烟梗膨胀率呈线性提高,当微波功率为33 k W时,烟梗膨胀率可达到116%;当微波功率为35 k W时,烟梗膨胀率达到122%,膨胀率虽有所增加,但增加幅度不大,从直观上看这时大部分烟梗颜色呈现棕黑色,甚至出现焦糊化现象;膨胀烟梗总糖和还原糖含量随微波功率的增加逐渐降低,下降幅度约10%,烟碱、总氮含量变化不明显;与原梗相比,经微波处理的烟梗组织结构疏松,间隙孔洞增多增大,髓腔部分出现断裂破损,且随微波功率增加,烟梗微观结构形变程度增强;微波功率、存放时间对烟梗膨胀率的影响均达到极显著水平,在外界环境条件基本不变的情况下,膨胀烟梗存放7~10 d膨胀率趋于稳定。综合来看,当微波功率为30~33 k W时,膨胀烟梗综合质量较好。     

结合致香前体的烟梗微波处理技术及参数优化

[目的]分析微波处理结合致香前体对烟梗的影响,并优化微波处理参数,为改善梗丝品质提供参考依据.[方法]采用均匀设计试验法考察微波参数对添加类胡萝卜素(致香前体)的烟梗品质的影响,通过变量筛选和模型构建计算出具有最高烟梗致香成分含量对应的微波参数;并将微波膨胀结合致香前体的烟梗切丝进行增量应用试验,评价卷烟感官品质.[结果]微波处理对烟梗致香成分总量影响可用微波时间、微波功率和烟梗水含率的多元二项式回归模型拟合,其中烟梗水含率对烟梗致香成分总量影响最大,微波功率其次;在烟梗水含率15.39%、微波功率565W条件下处理的烟梗致香成分总量最高,为114.31μg/g.经微波膨胀的烟梗中蛋白质、淀粉、总多酚、总挥发碱、总挥发酸含量明显下降,分别降低31%、72%、119%、75%和64%,而石油醚提取物含量大幅增加,增幅122%;微波处理结合致香前体的烟梗致香成分总量较未经处理的原梗增加84.34%,其酮类、醇类、醛类、酯类、酸类、酚类、杂环类等致香物质分别较原梗增加53.65%、84.49%、66.82%、81.08%、382.75%、295.50%和117.89%.在卷烟中添加增量4%的微波处理结合致香前体梗丝,其感官品质略有提升,不同烟支对烟气指标影响具有一定的差异性.[结论]微波结合致香前体对烟梗进行协同处理,可明显提升卷烟感官评吸质量,该工艺具有工业可行性.     

干燥方式对微波膨胀烟梗梗丝综合质量的影响

为研究干燥方式对微波膨胀烟梗梗丝综合质量的影响,对比分析经过气流式和滚筒式干燥后微波膨胀烟梗梗丝和卷烟的质量特性。结果表明,不同干燥方式处理后微波膨胀烟梗梗丝条状效果均比较明显。经气流式干燥处理制得的梗丝成丝弹性好、柔软蓬松、有一定的卷曲度、膨胀效果明显,梗丝形态更接近于叶丝,梗丝含水率波动小,填充值、整丝率和长丝率较高,短丝率和碎丝率较低。干燥方式对梗丝含水率、填充值、整丝率、长丝率和短丝率均有显著影响。掺配气流干燥梗丝的卷烟单支质量较小,圆周长和长度差异不明显,总通风率、吸阻和硬度较大,单支质量、长度和总通风率标准差较大,圆周和硬度标准差较小;烟支燃吸口数、总粒相物、烟气烟碱量、焦油量和CO量较低。综合来看,对于微波膨胀烟梗梗丝采用气流式干燥能够获得较好的加工效果。     

膨胀烟梗体积测量系统的设计研究及验证

【目的】为提升膨胀烟梗体积的测量精度及稳定性,基于等温过程中的气体状态方程设计了一套膨胀烟梗体积测量系统,该系统主要由校准装置和体积测定装置两部分组成,通过砝码重量产生的压强以及研究对象气体的体积变化对烟梗体积进行表征。【方法】以膨胀烟梗和回潮后的膨胀烟梗为试验材料,利用线性回归分析的方法建立砝码重量与待测物体积之间的关系模型,并通过试验分别对系统的测量精度和稳定性进行验证。【结果】①砝码重量x与■(记■,A为定值且等于2.955×10~(-3),Vx为待测物体积)成线性关系,且所建线性回归模型为Y=171.750x-1116.991。②该装置对膨胀烟梗和回潮后膨胀烟梗进行体积测定的平均相对误差分别为2.631%和3.618%,重复性检测最大变异系数分别为0.662%和0.542%,可满足装置检测精度需求,且装置重复性较好。【结论】该装置为烟草行业膨胀烟梗体积测定提供了一种精确有效的方法。     

不同工艺参数对ESP烟梗膨胀制粒系统加工质量影响研究

[目的]选择适宜的加工参数,提高膨胀梗粒的内在质量。[方法]以甲类配方烟梗为研究对象,研究不同工艺参数对烟梗的膨胀效果和膨胀后梗粒的感官质量的影响。[结果]影响ESP(Especially Stem Puffing)膨胀梗粒膨胀效果和内在质量的关键工艺参数是烟梗含水率、工艺蒸汽压力、工艺蒸汽温度和烟梗加温加压时间。烟梗含水率在11%以下时,梗粒的填充值变化趋缓,膨胀效果较好;工艺蒸汽压力为0.95 MPa时,可满足膨胀需求;工艺蒸汽温度最适宜范围是220～260℃;加温加热时间在12～16 s范围内为宜。综合考虑得出ESP烟梗膨胀制粒系统最适宜的工艺参数为来料烟梗含水率8%～10%,工艺蒸汽压力0.95 MPa,工艺蒸汽温度230℃,加温加压时间16 s,此工艺条件下生产的梗粒填充值为8.09 cm3/g。[结论]采用ESP烟梗膨胀制粒系统生产的梗粒其填充值明显提高,梗粒的色泽较好,内在质量优于正品梗丝和其他样品梗粒。     

不同尺寸和结构的烟梗吸湿特性及其成因

【目的】研究细梗、中等梗、拐头的吸湿特性及其成因,以优化不同尺寸和结构的烟梗分组加工技术。【方法】采用自主研制的烟梗热湿特性分析装置考察3种烟梗的吸湿特性,使用扫描电镜观测样品表皮和梗横断面的微观结构,利用连续流动分析仪检测烟梗的化学组成。【结果】细梗、中等梗、拐头吸湿能力依次降低,随着空气湿度的增大,吸湿速率和平衡含水率增大,其吸湿曲线符合Weibull模型。细梗、中等梗、拐头表皮的气孔数量依次减少;中等梗和细梗横断面的气孔明显大于拐头的气孔。细梗、中等梗、拐头的总糖、还原糖和总植物碱含量依次减少,蛋白质含量依次增加。【结论】细梗、中等梗、拐头的吸湿速率与其孔隙发达程度正相关,且吸湿速率随着空气湿度的增大而增大;拐头、中等梗、细梗的平衡含水率依次增大,原因是其总糖(或还原糖)含量依次增大,提供了更多的水分吸附位点。不同尺寸和结构烟梗的吸湿特性差异明显,有必要按照尺寸和结构对烟梗进行分组加工。     

蒸汽爆破对烟梗色度及内在品质的影响

【目的】探索蒸汽爆破条件对烟梗品质的影响,以提高烟梗在卷烟生产中的可用性。【方法】以制丝线上膨胀前烟梗（汽梗）为研究对象,设定维压压力为0.8,1.0和1.2 MPa,保持时间为30,60,和90 s,采用两因素三水平完全试验设计进行蒸汽爆破处理,测定蒸汽爆破处理（T1~T9）后烟梗的常规化学成分、总细胞壁物质、致香物质含量,检测烟梗色度和膨胀度,分析不同汽爆条件对烟梗色度和内在品质的影响。【结果】经蒸汽爆破处理后,烟梗还原糖和总糖含量降低,而烟碱含量增加,其中T5、T6处理烟梗的糖碱比和两糖比接近于优质烤烟质量,氮碱比相对较低,含氮化合物转化及化学协调性较好,其果胶质含量较汽梗分别降低7.71%和14.59%,半纤维素含量较汽梗分别降低23.95%和18.46%,总细胞壁物质和木质素含量相对较低。与汽梗相比,蒸汽爆破后烟梗的亮度（L）、黄度（b）明显降低,红度（a）和色差值（ΔE）均显著增加,饱和度（C）总体降低,其中T1、T3、T4、T5、T7处理烟梗色度同烟叶较为接近;蒸汽爆破后烟梗芳香族氨基酸降解产物、西柏烷类降解产物和类胡萝卜素降解产物显著降低,而美拉德反应物、叶绿素降解产物和中性致香成分总量明显升高,其中T5处理烟梗致香物质总量最高,促进了美拉德反应物的产生,烟梗膨胀度较高（达到153.02%）,膨胀效果较好。相关性分析表明,蒸汽爆破维压压力和维压持续时间与烟梗主要内在品质具有显著相关性,色度与部分化学品质具有显著相关性。【结论】蒸汽爆破维压压力为1.0 MPa,维压时间为60 s时,烟梗膨胀度达到153.02%,汽爆后烟梗的色度和内在品质相对较好。     

微波膨胀对烟梗品质及显微结构的影响

分析了微波膨胀处理对3个烤烟品种(K326、云烟87、红大)烟梗化学成分、主要致香成分含量及显微结构的影响。结果表明:微波处理使不同品种烟梗中的细胞壁物质、全纤维素、总糖、还原糖含量降低,最大降幅分别为4.85%、8.89%、5.88%、3.16%;微波处理使烟梗中的主要致香成分含量增加;微波膨胀处理使烟梗的体积增大数倍,组织结构无明显破损,维管束等组织间和薄壁组织细胞内物质消失。     

微波膨胀对烟梗品质及显微结构的影响

分析了微波膨胀处理对3个烤烟品种(K326、云烟87、红大)烟梗化学成分、主要致香成分含量及显微结构的影响。结果表明:微波处理使不同品种烟梗中的细胞壁物质、全纤维素、总糖、还原糖含量降低,最大降幅分别为4.85%、8.89%、5.88%、3.16%;微波处理使烟梗中的主要致香成分含量增加;微波膨胀处理使烟梗的体积增大数倍,组织结构无明显破损,维管束等组织间和薄壁组织细胞内物质消失。     

不同形态烟梗耦合膨胀研究

为研究不同形态的烟梗经过微波耦合膨胀后的差异,将长梗筛分为粗长梗和细短梗,分别从原料水分含量、膨胀时间、微波功率三个方面探索了最佳的耦合膨胀条件,然后在最佳工艺条件下分别进行耦合膨胀,并测定了常规化学成分、致香成分的相对含量。结果表明,①随着原料水分含量的增加,粗长梗和细短梗的膨胀度均呈现出先上升再下降的变化趋势,在原料水分含量为12%～14%时,膨胀度趋于最高;②随着膨胀时间的延长,粗长梗和细短梗的膨胀度和色差值均呈现增加的趋势,膨胀时间超过2 min后,粗长梗的膨胀度超过细短梗,差异越来越大,在膨胀时间内,细短梗的色差值均高于粗长梗;③粗长梗和细短梗的微波功率最佳取值分别为700和600 W左右;④烟梗经耦合膨胀后总氮、氯、钾的含量变化不大,总糖和还原糖的含量均有不同程度的降低。粗长梗和细短梗膨胀前后总植物碱的变化相反;⑤醇类、杂环类、酚类、酮类物质,粗长梗和细短梗膨胀后变化趋势相同,部分酸类、脂类、烷烃类、烯烃类在粗长梗和细短梗耦合膨胀后变化趋势相反。     

云南省烟梗微波膨胀后致香物质差异性分析

采用微波膨胀技术处理云南省典型烟区烟梗,将微波处理和未用微波处理的烟梗均按常规工艺制成梗丝,分别测定了2种梗丝中致香成分的相对含量,检测出了8类77种致香物质,并对比分析了各种致香物质在处理前后的变化及其对感官评吸质量的影响。结果表明,微波处理烟梗制成的梗丝与常规梗丝相比,醇类和酯类致香物质相对含量无显著性差异;酚类和烯烃类相对含量有显著差异,变化量分别为-10.98%和10.33%;醛类、酮类、酸类和杂环类相对含量存在极显著差异,微波处理后其相对含量分别增加了27.54%、12.99%、39.15%和30.83%;烟梗经微波处理后感官品质明显改善。     

超声波耦合酶反应去除烟梗中果胶和纤维素的工艺优化

为去除烟梗细胞壁物质,改善烟梗抽吸品质,选取纤维素酶和果胶酶,采用正交试验优化超声波耦合酶反应去除烟梗中纤维素和果胶的工艺。结果表明:各因素对烟梗果胶降解率、纤维素降解率有显著影响(P0.05),超声时间对去除烟梗中果胶、纤维素含量及感官质量的影响均较大,其贡献率分别达72.80%、32.59%、40.55%。经优化分析,超声波辅助复合酶去除烟梗中纤维素和果胶的较佳工艺条件为纤维素酶浓度50U/L、果胶酶浓度600U/L、超声功率400W、超声时间50min。优化后烟梗中果胶和纤维素的去除率分别达69.3%和31.5%,还原糖含量显著升高(P0.05),总植物碱和总氮含量显著降低(P0.05),感官质量明显改善,表皮结构更加疏松。     

润梗及梗丝干燥前后原料致香成分的变化

为制梗丝主要加工工艺技术参数的优化及工艺控制的改进提供技术支撑,选择C3F醇化烟梗为制梗丝原料,采用气相色谱/质谱联用仪测定及独立样本T检验方法,研究制梗丝过程中主要热处理工序加工对烟梗原料致香成分含量的影响。结果表明:1)润梗后各致香成分的含量,醛类和酯类致香成分均升高,变化率分别为4.45%和7.91%,升幅均不显著;醇类和酮类致香成分均降低,变化率分别为-7.00%和-11.30%,醇类致香成分降幅不显著,酮类致香成分降幅达极显著水平;酸性致香成分降低,变化率为-14.53%,降幅达极显著水平;碱性致香成分升高,变化率为28.63%,升幅达极显著水平;中性致香成分润梗前后无明显变化。2)梗丝干燥后各致香成分的含量,醇类、酮类和酯类均升高,变化率分别为22.66%、2.68%和5.15%,醇类致香成分升幅达极显著水平,酮类和酯类致香成分升幅不显著;醛类降低,变化率为-25.76%,降幅达极显著水平;碱性致香成分降低,变化率为-40.04%,降幅达极显著水平;酸性和中性致香成分梗丝干燥前后无明显变化。     

微波加热土壤仿真模型的建立及其除草消毒效果研究

【目的】研究微波消毒法对土壤病虫草害的处理效果,为实现农业绿色可持续发展提供技术支持。【方法】基于COMSOL Multiphysics软件建立微波加热土壤的电磁 传热物理场耦合仿真模型,研究微波处理下土壤温度随时间和空间的分布规律;基于仿真结果,利用700 W微波土壤加热试验装置对3种不同含水率（2%,10%和20%）土壤辐射5 min并静置30 min,通过传感器研究土壤温度随时间的变化情况,同时验证模型的正确性;选用2种常见杂草种子和镰刀菌作为试验样本进行土壤消毒试验,验证微波加热除草消毒效果。【结果】土壤加热试验中,分别对2%,10%和20% 3种含水率的土壤微波处理5 min,其中4 cm土层深处测温点的土壤最低温度依次为52,92和72 ℃,8 cm深处的测温点温度依次为44,50和46 ℃;在保温阶段,上层土壤热量的传导作用使8 cm深处的3种含水率土壤温度分别提升8,11和7 ℃。模型验证结果表明,测温点的试验温度与仿真温度相近,最大误差均在12%以内,说明微波加热土壤仿真模型基本正确。土壤除草消毒试验表明,对于黑麦草和狗尾草,2%含水率土壤4 cm深处的种子萌发率最高达到80%,10%和20%含水率土壤中的种子萌发率最高为8%;对于镰刀菌,3 min微波辐射条件下,3种不同含水率下镰刀菌孢子萌发率最高达到100%;5 min微波辐射条件下,4 cm深处土壤的镰刀菌孢子萌发率最高为5%,8 cm深处以2%含水率土壤的镰刀菌孢子萌发率最低（最高仅为32%）,20%含水率土壤中镰刀菌孢子萌发率最高（最高63%）。【结论】微波加热法能有效抑制杂草种子和真菌萌发,其效果取决于微波对土壤的热效应,微波处理土壤温度的影响因素主要有土壤湿度、掩埋深度、辐射时间。     

酶法对烟梗丝降解效果的研究

[目的]寻求不改变现有制梗丝工艺条件的酶处理技术,以提高烟梗丝的内在质量。[方法]基于现有制梗丝技术和洗梗工艺条件,通过加酶洗梗处理,对烟梗的主要组成成分进行适量降解,并通过单因子试验和正交试验,比较果胶酶MG（0.32 U/g）、木质素酶MM（500 U/g）和纤维素酶MQ（1 000 U/g）降解烟梗丝的效果,确定其最佳用量。[结果]方差分析表明,果胶酶以及纤维素酶对烟梗的降解效果非常显著。烟梗水解试验的最优工艺条件为：MG浓度为0.10%,MQ浓度为0.10%。在该浓度水平下,烟梗降解率可达32.50%～37.18%。[结论]利用酶技术可有效降解烟梗丝中的纤维素和果胶质,可根据贮梗时间对水解产物的含量进行有效调控,从而有助于促进中间香味质的转化,提高烟梗丝的内在质量。     

烟梗预处理关键工艺参数对梗丝色差的影响

为生产上制梗丝外观品质的提升提供技术支撑,选择洗梗水温、洗梗刮板电机频率、润梗蒸汽压力和蒸梗蒸汽压力4个指标进行4因素3水平正交试验,研究烟梗预处理关键工艺参数对梗丝明度值、红度值、黄度值和总色差值的影响,分析其与色差值的相关性。结果表明:9个工艺参数组合处理梗丝明度值、红度值、黄度值和总色差值的变幅分别为41. 99～46. 59、12. 27～13. 21、28. 36～30. 79和56. 96～60. 01,最佳工艺参数组合为洗梗水温60℃、洗梗刮板电机频率25 Hz、润梗蒸汽压力0. 4 MPa和蒸梗蒸汽压力0. 3 MPa,该工艺参数组合制梗丝的总色差值最大,颜色最深;经相关分析,4个工艺参数对梗丝色差值的影响较大,其中洗梗刮板电机频率与明度值呈显著正相关(r为0. 996),与黄度值呈极显著正相关(r为1. 000),与红度值呈极显著负相关(r为-1. 000),与总色差值呈显著负相关(r为-0. 997);润梗蒸汽压力与明度值呈显著负相关(r为-0. 992),与红度值和总色差值呈显著正相关(r为0. 998和0. 995);蒸梗蒸汽压力与红度值呈显著正相关(r为0. 998)。一定范围内,适当提高洗梗水温、润梗和蒸梗蒸汽压力,降低洗梗刮板电机频率,可一定程度上增加梗丝的总色差值,使梗丝颜色加深,外观品质最好。